Послуги в мережі АТМ.

Категорії послуг АТМ і управління трафіком.

Для підтримки необхідної якості обслуговування і раціонального використання ресурсів в мережі на рівні протоколу АТМ реалізовано декілька служб. Послуги цих служб розбиті на категорії, які загалом відповідають класам трафіку.

Послуги рівня АТМ замовляються кінцевим|скінченним| вузлом через інтерфейс UNI| за допомогою протоколу Q2931| при встановленні віртуального з'єднання|сполучення,сполуки|. При замовленні послуг необхідно вказати категорію послуг, параметри трафіку і параметри Q0S|. Ці параметри беруться з|із| аналогічних параметрів рівня AAL| або ж визначаються за умовчанням.

Всього на рівні протоколу АТМ визначено п'ять категорій послуг, які підтримуються однойменними службами:

CBR| – послуги для трафіку з|із| постійною бітовою швидкістю;

rtVBR| – послуги для трафіку із|із| змінною бітовою швидкістю, що вимагає дотримання середньої швидкості передачі даних і джерела, що вимагає синхронізації, і приймача..

nrtVBR| - послуги для трафіку із|із| змінною бітовою швидкістю, що вимагає дотримання середньої швидкості передачі даних джерела, що не вимагає синхронізації, і приймача.

ABR| – послуги для трафіку із|із| змінною бітової швидкiстю|, що вимагає дотримання деякої мінімальної швидкості передачі даних і джерела, що не вимагає синхронізації, і приймача;

UBR| – послуги для трафіку, що не пред'являє вимог до швидкості передачі даних і синхронізації джерела і приймача.

Служби рівня АТМ і їх послуги – внутрішні механізми мережі АТМ, які екрануються від застосування рівнем AAL|.

Послуги категорії CBR| призначені для підтримки трафіку синхронних|синхрон| застосувань – голосового емуляції виділених цифрових каналів і тому подібне

При встановленні з'єднання|сполучення,сполуки| категорії CBR| замовляється типова швидкість трафіку осередків|чарунок,вічок,комірок| PCR|, що є|з'являється,являється| максимальною швидкістю, а також параметри Q0S|: величини максимальною затримок осередків|чарунок,вічок,комірок| CTD|, варіації затримок осередків|чарунок,вічок,комірок| CDV| і максимальної частки|долі| втрачених|згубити,змарнувати,загубити| ячеес| CLR|.

Потім дані передаються по цьому з'єднанню|сполученню| із|із| запитаною|запросити| швидкістю. Будь-які осередки|чарунки|, передавані станцією з|із| більшою швидкістю, позначаються ознакою CLP| = 1. При перевантаженні мережі вони можуть просто відкидатися|відкидати| мережею. Осередки|чарунки|, які запізнюються і не вкладаються|вкладаються| в інтервал, обумовлений параметрів варіації затримки CDV|, також вважаються за мало значущих для застосування і наголошуються ознакою низького пріоритету CLP| = 1.

Для з'єднань|сполучень| CBR| немає обмежень на деяку дискретність замовлення швидкості PCR|, як, наприклад, в каналах T1/E1, де швидкість має бути кратна 64 кбит/с.

В порівнянні із службою CBR|, служби VBT| вимагають складнішої процедури замовлення з'єднання|сполучення| між мережею і застосуванням. На додаток до пікової швидкості PCR| застосування VBR| замовляє ще і два інших параметра; тривало підтримувану швидкість – SCR|, яка є середньою швидкістю передачі даних, дозволеною застосуванню, а також максимальним розміром пульсацій MBR|, користувач може перевищувати швидкість аж до величини PCR|, але|та| тільки|лише| на короткі періоди часу, в перебігу яких передається об'єм|обсяг| даних, MBS|, що не перевищують. Цей період називають терпимість до пульсацій (BT|). Мережу обчислює|обчисляє| цей період як похідний від заданих PCR|, SCR| і MBS|.

Якщо швидкість PCR| спостерігається в перебігу періоду часу більшого, ніж ВТ, то осередки|чарунки| позначаються як порушники (ознака CLP| = 1).

Для послуг категорії rtVBR| задаються і контролюються ті ж параметри Q0S|, що і для послуг категорії CBR|, а послуги категорії nrtVBR| обмежуються підтримкою параметрів трафіку. Мережа також підтримує для обох категорій послуг VBR| певний максимальний рівень частки|долі| втрачених|згубити,змарнувати,загубити| осередків|чарунок,вічок,комірок| CLR|.

Для контролю параметрів трафіку і Q0S| в технології АТМ застосовується так званий узагальнений алгоритм контролю швидкості осередків|чарунок,вічок,комірок|, який може перевіряти дотримання користувачем і мережею параметрів: PCR|, CDV|, SCR|, BT|, CTD| і CDV|. Він працює по модифікованому алгоритму «дірявого відра».

На відміну від CBR| і обох служб VBR|, служба UBR| не підтримує ні параметри трафіку, ні параметри якості обслуговування Служба UBR| пропонує тільки|лише| доставку «по можливості» і без яких-небудь гарантій. Розроблена спеціально для забезпечення можливості|спроможності| перевищення смуги пропускання, служба UBR| є частковим рішенням|розв'язанням| для тих непередбачуваних «вибухових» застосувань, які не готові погодитися з|із| фіксацією параметрів трафіку.

Головний недолік|нестача,хиба| служби UBR| – відсутність управління потоком даних і нездатність брати до уваги інші типи|типів| трафіку не дивлячись на|незважаючи на| перевантаження мережі, з'єднання|сполучення,сполука| UBC| продовжуватиме передачу даних. Комутатори мережі можуть буферизувати деякі осередки|чарунок,вічка,комірки| трафіку, що поступає|надходить|, але|та| в деякий момент буфери переповнюються і осередки|чарунки,вічка,комірки| втрачаються|розгублюють|. А оскільки для з'єднань|сполучень,сполук| UBR| не обмовляються ніяких|жодних| параметрів трафіку і Q0S|, то їх осередки|чарунки,вічка,комірки| відкидаються|відкидають| насамперед|передусім|.

Служба ABR| подібно до служби UBR| надає можливість|спроможність| перевищення смуги пропускання, але|та| завдяки техніці управління трафіком при перевантаженні мережі не дає деякі гарантії збереження осередків|чарунок|.

ABR| – це перший тип служб рівня АТМ, який дійсно забезпечує надійний транспорт для пульсуючого трафіку за рахунок того, що може знаходити|находити| невживані інтервали в загальному|спільному| трафіку мережі і заповнює їх своїми осередками|чарунками|, якщо іншим категоріям служб ці інтервали не потрібні.

rtVBR| – послуги для трафіку із|із| змінною бітовою швидкістю даних і синхронізації джерела і приймача.

nrtVBR| – послуги для трафіку із|із| змінною бітовою швидкістю, що вимагає дотримання середньої швидкості передачі даних і джерела, що не вимагає синхронізації, і приймача.

Як і в службах CBR| і VBR| при встановленні з'єднання|сполучення| категорії ABR| обмовляється значення пікової швидкості PCR|. Проте|однак| угода про межі зміни затримки передачі осередків|чарунок| і про параметри пульсації не полягають. Замість цього мережа і кінцевий|скінченний| вузол укладають угоду про необхідну мінімальну швидкість передачі MCR|. Це гарантує застосуванню невелику пропускну спроможність, мінімально необхідну для того, щоб застосування працювало. Кінцевий|скінченний| вузол погоджується не передавати| дані з|із| швидкістю, вище типовою (тобто PCR|), а мережа погоджується завжди забезпечувати мінімальну швидкість передачі осередків|чарунок| MCR|.

Якщо при встановленні з'єднання|сполучення| ABR| не задаються значення максимальної і мінімальної швидкості, то за умовчанням вважається|лічить|, що PCR| збігається із швидкістю лінії доступу станції і мережі, MCR| вважається за рівний нулю|нуль-індикатору|.

Трафік з'єднання|сполучення| ABR| отримує|одержує| гарантована якість послуг відносно частки|долі| втрачених|згубити| осередків|чарунок| і пропускної спроможності. Що стосується затримок передачі осередків|чарунок|, то хоча мережа і прагне звести їх до мінімуму|мінімум-ареалу|, але|та| гарантій із цього приводу|з цього приводу| не дає. Отже служба ABR| не призначена для застосувань реального часу, а призначена для даних не дуже чутливих до затримок.

При передачі трафіку CBR|, VBR| і UBR| явне управління перевантаженнями в мережі відсутні. Замість цього використовується механізм відкидання осередків|чарунок|-порушників, а вузли, що користуються послугами CBR| і VBR|, прагнуть не порушувати умови контракту під загрозою втрати осередків|чарунок|, тому вони зазвичай|звично| не користуються додатковою пропускною спроможністю, навіть якщо вона в даних момент доступна в мережі.

Служба ABR| дозволяє скористатися резервами пропускної спроможності мережі, оскільки повідомляє кінцевий|скінченний| вузол про наявність в даний момент надмірній|надлишковій| пропускній спроможності за допомогою механізму зворотного зв'язку. Цей же механізм може допомогти службі ABR| понизити|знизити| швидкість передачі даних кінцевим|скінченним| вузлом в мережу (аж до MCR|) якщо мережа випробовує|відчуває| перевантаження.

Вузол, що користується послугами ABR|, повинен періодично посилати в мережу разом з|поряд з| осередками|чарунками| даних спеціальні службові осередки|чарунок| управління ресурсами – RM|. Осередки|чарунки| RM|, які вузол відправляє|відряджає| уздовж|вздовж| потоку даних, називаються прямими осередками|чарунками| RM|, а осередки|чарунки|, які йдуть у зворотному напрямі після відношення|ставлення| до потоку даних називаються зворотними осередками|чарунками| (BRM|).

Існує декілька петель зворотного зв'язку. Найпростіша петля зворотного зв'язку – між кінцевими|скінченними| станціями. При її наявності комутатор мережі сповіщає кінцеву|скінченну| станцію про перевантаження за допомогою спеціального прапора в полі прямого управління перевантаженнями (прапор EFCI|) осередку|чарунки| даних, переносимого протоколом АТМ. Потім кінцева|скінченна| станція посилає через мережу повідомлення, що міститься|утримується| в спеціальному осередку|чарунці| управління BRM| початкової|вихідної| станції, кажучи їй про необхідність зменшити швидкість посилки|посилання| осередків|чарунок| в мережу.

У цьому способі кінцева|скінченна| станція несе основну відповідальність за управління потоком, а комутатори грають пасивну роль в петлі ОС, тільки|лише| повідомляють станцію-відправника| про перевантаження.

Такий простий спосіб має декілька очевидних недоліків|нестач|. Кінцева|скінченна| станція не дізнається|упізнає| з|із| повідомлення BRM|, на яку величину потрібно зменшити швидкість передачі даних в мережу. Тому вона просто знизить швидкість до мінімальної величини MCR|, хоча можливо це і не обов'язково. Крім того, при великій протяжності мережі комутатори повинні продовжувати буферизовувати| дані весь час|увесь час|, поки|доки| повідомлення про перевантаження подорожуватиме|мандруватиме| по мережі. У глобальних мережах цей час може бути достатнє великим і буфери можуть переповнюватися, так що необхідний ефект може бути і не досягнутий.

Розроблені і складніші системи управління потоком, в яких комутатори грають активну роль, а вузол відправник дізнається|упізнає| на скільки потрібно зменшувати швидкість відправки осередків|чарунок| в мережу. Таких схем дві.

У першій схемі вузол-джерело| посилає в осередку|чарунці| FRM| явне значення швидкості передачі даних в мережу, яку він хотів би підтримувати| зараз. Кожен комутатор, через якого проходить це повідомлення, може зменшити цю швидкість (залежно від своїх вільних ресурсів) або не змінювати|зраджувати|. Вузол призначення, полувич| осередок|чарунку| FRM| перетворює її в осередок|чарунку| BRM| і відправляє|відряджає| у зворотному напрямі. Причому він теж|також| може зменшити запрошувану швидкість. Отримавши|одержувати| відповідь в осередку|чарунці| BRM|, вузол-джерело точно знає з|із| якою швидкістю потрібно відправляти|відряджати| осередки|чарунок| в мережу.

У другій схемі кожен комутатор мережі може працювати як вузол-джерело і вузол призначення. Як вузол-джерело він може сам генерувати осередки|чарунок| FRM| і відправляти|відряджати| їх по наявних віртуальних каналах. Як вузол-джерело він може відправляти|відряджати| на основі отримуваних|одержувати| осередків|чарунок| FRM| осередку|чарунки| BRM| у зворотному напрямі. Така схема більш швидкодіюча і корисна в протяжних глобальних мережах.

Т.ч. служба ABR| призначена не тільки|не лише| для прямої підтримки вимог до обслуговування, але і для раціональнішого розподілу ресурсів мережі між її абонентами, що зрештою|врешті решт| дає кращу якість обслуговування.

Комутатори мережі АТМ використовують різні механізми для підтримки необхідної якості послуг. Окрім|крім| реалізації механізму угоди на основі параметрів трафіку і параметрів Q0S| і відкиданню осередків|чарунок,вічок,комірок|, практично всі комутатори підтримують декілька черг осередків|чарунок,вічок,комірок|, що обслуговуються з|із| різним пріоритетом.

Стратегія пріоритетного обслуговування трафіку заснована на категорії послуг кожного віртуального з'єднання|сполучення|. До ухвалення|прийняття| специфікації ABR| в комутації була реалізована однорівнева схема обслуговування: трафік CBR| – маючи перший пріоритет, трафік VBR| – другий, UBR| – третій. У такій схемі трафіки CBR| і VBR| могли повністю|цілком| загальмувати трафік UBR|.

Щоб|аби| підтримати службу ABR| комутатори повинні реалізувати дворівневу схему обслуговування: комутатор надає частину|частку| своєї пропускної спроможності кожному класу служб. Трафік CBR| отримує|одержує| таку частину|частку| пропускної спроможності, щоб|аби| підтримати типову швидкість PCR|, трафік VBR| – для середньої швидкості SCR|, а UBR| – для мінімальної швидкості MCR|. Це гарантуємо, що кожне з'єднання|сполучення| працюватиме без втрат осередків|чарунок|. На другому рівні цього алгоритму трафік CBR| і VBR| може забрати всю пропускну спроможність мережі, що залишилася, якщо це необхідно, оскільки з'єднання|сполучення| ABR| вже отримали|одержували| свою мінімальну пропускну спроможність.

Передача трафіку IP| через мережу АТМ.

Хоча технологія АТМ може використовуватися безпосередньо для транспортування повідомлень протоколів прикладного рівня, поки|доки| воно частіше переносить пакети інших протоколів канального і мережевого|мережного| рівнів (Ethernet|, IP|, ICX|, frame| relay|, X.25) існуючи з|із| ними, а не повністю|цілком| замінюючи.

Протокол IP| зараз – це основний протокол побудови|шикування| складених|складових| мереж. Тому важливі|поважні| стандарти взаємодії мереж IP| і АТМ.

Для такої взаємодії розроблений протокол Classical| IP|, який припускає|передбачає|, що одна з проміжних мереж працює за технологією АТМ.

Одне з основних завдань|задач| Classical| IP| – пошук локальної адреси наступного|такого| маршрутизатора або кінцевого|скінченного| вузла по його IP-адресу|. У IP-мережах| це виконує протокол ARP|, використовуючи широкомовний ARP-запит|. У АТМ-мережі широкомовний запит не використовується. Але|та| в АТМ мережах розроблена процедура автоматичного відображення IP-адрес| на локальні адреси.

Відповідно до специфікації Classical| IP| одна мережа АТМ може бути представлена|уявляти| у вигляді декількох IP-підмереж|, так званих логічних підмереж (LIS|).

Мал. 6.33 Логічних AI-підмережі| в мережі АТМ.

Всі вузли однієї LIS| мають загальну|спільну| адресу мережі. Як і в класичній мережі IP| весь трафік між підмережами обов'язково проходить через маршрутизатор, хоча і існує принципова можливість|спроможність| передавати його комутатори АТМ. Маршрутизатор має інтерфейси у всіх LIS|. Реально маршрутизатор може бути підключений до мережі АТМ одним інтерфейсом, який матиме кількість IP-адрес рівне числу LIS|.

Всі кінцеві|скінченні| вузли конфігуруються звичайним способом їм дається IP| адреса, маска і IP-адрес| маршрутизатора. Крім того, задається адреса АТМ сервера ATMARP|. Центральний сервер підтримує загальну|спільну| базу для всіх вузлів мережі. Це звичайний|звичний| прийом для неширокомовних|широкомовних| мереж.

Будь-який вузол мережі використовує адреса АТМ сервера ATMARP|, щоб виконати звичайний|звичний| запит ARP|. Цей запит має формат, дуже близький до формату запиту протоколу ARP| із|із| стека TCP/IP. Довжина апаратної адреси в нім визначена 620 байт, що відповідає довжині адреси АТМ.

Під час вступу першого запиту ARP| від кінцевого|скінченного| вузла сервер спочатку направляє|спрямовує| йому зустрічний інверсний запит ATVARP|, щоб|аби| з'ясувати IP| і АТМ адреси цього вузла. Цим способом виконується реєстрація кожного вузла в сервері ATMARP|. Т.ч. сервер будує базу даних відповідності IP| і АТМ адрес.

Потім сервер намагається|пробує| виконати запит ATMARP| вузла шляхом проглядання своєї бази. Якщо шуканий вузол вже реєструвався в ній і він належить тій же логічній підмережі, що і запрошуючий вузол, то сервер відправляє|відряджає| як відповідь запрошувану адресу. Інакше дається негативна відповідь.

Кінцевий|скінченний| вузол, отримавши|одержувати| відповідь ARP|, дізнається|упізнає| АТМ-адресу свого сусіда по логічній підмережі і встановлює з|із| ним комутоване віртуальне з'єднання|сполучення|. Якщо ж він запрошує АТМ-адресу маршрутизатора за умовчанням, то він встановлює з|із| ним з'єднання|сполучення|, щоб|аби| передати|передавати| IP-пакет| в іншу мережу.

Для передачі IP-пакетів| через мережу АТМ специфікація Classic| IP| визначає використання протоколу рівня адаптації AAL5|.

Співіснування АТМ з|із| технологіями ЛВС.

Технологія АТМ розроблялася спочатку сама для себе без урахування тих, що існують|наявний| ЛВС. Для зв'язку з|із| ЛВС пізніше АТМ Forum| розробив специфікацію LANemulation| (LANE|) (тобто емуляція локальних мереж). Ця специфікація забезпечує спільну роботу протоколів і устаткування|обладнання| ЛВС з|із| технологією АТМ на канальному рівні.

Специфікація LANE| визначає спосіб перетворення кадрів і адрес МАС-рівня| ЛВС в осередки|чарунок| і комутовані з'єднання|сполучення| SVC| технології АТМ, а також спосіб зворотного перетворення. Основні ідеї цієї специфікації показані на мал. 6.34.

Основними елементами реалізації специфікації є|з'являються| програмні компоненти LEC|. Клієнт LEC| виконує роль прикордонного|пограничного| елементу, що працює між мережею АТМ і станціями ЛВС. Кожній ЛВС потрібний елемент LEC|.

Сервер LES| веде загальну|спільну| таблицю відповідності МАС-адрес|

 

Рис 6.34 Принцип роботи технології LAN| emulation|.

станцій локальних мереж і АТМ-АДРЕСОВ прикордонних|пограничних| пристроїв|устроїв| зі|із| встановленими|установленими| на них компонентами LEC|, до яких приєднані локальні мережі, що містять|утримують| ці станції.

Таким чином для кожної приєднаної локальної мережі сервер LES| зберігає один АТМ-адреса прикордонного|пограничного| пристрою|устрою| LEC| і декілька МАС-адрес| станцій, що входять в цю мережу.

Клієнтські частини|частки| LEC| динамічно реєструють в сервері LES| МАС-адреси| кожної станції, що наново|заново| підключається до ЛВС.

Програмні компоненти LEC| і LES| можуть бути реалізовані в будь-яких пристроях|устроях|-комутаторах, маршрутизаторах або робочих станціях.

Коли елемент LEC| хоче послати|надіслати| пакет через мережу АТМ інший ЛВС, також приєднаною до мережі АТМ, він посилає запит на встановлення відповідності між МАС-адресою| і АТМ-адресою серверу LES|. Сервер LES| відповідає на запит, вказуючи|вказувати| АТМ-адресу прикордонного|пограничного| пристрою|устрою| LEC|, до якого приєднана мережа, що містить|утримує| станцію призначення. Знаючи АТМ-адресу, пристрій|устрій| LEC| початкової|вихідної| мережі самостійно встановлює віртуальне з'єднання|сполучення| SVC| через мережу АТМ звичайним способом. Після|потім| встановлення зв'язку кадри МАС локальної мережі перетворяться в осередки|чарунок| АТМ кожним елементом LEC| за допомогою стандартних функцій збірки|зборки| – розбирання пакетів (функції SAR|) стека АТМ.

У специфікації LANE| також визначений сервер для емуляції у стеку АТМ широкомовних пакетів ЛВС, а також пакетів з|із| невідомими адресами(сервер BUS|). Цей сервер поширює|розповсюджує| також пакети у всі прикордонні|пограничні| комутатори, що приєднали свої мережі до емульованої мережі.

На мал. 6.34 всі прикордонні|пограничні| комутатори утворюють одну емульовану мережу. Якщо необхідно утворити декілька емульованих мереж, що не взаємодіють прямо між собою, то для кожної такій мережі необхідно активізувати власні сервери LES| і BUS|, а в прикордонних|пограничних| комутаторах активізувати по одному елементу LEC| для кожної емульованої мережі. Для зберігання інформації про кількість активізованих мереж, що емулюють, а також АТМ-АДРЕСАХ відповідних серверів LES| і BUS| вводиться|запроваджує| ще один сервер| – сервер конфігурації LECS|.

Використання технології АТМ

Технологія АТМ розширює свою присутність. Щорічний приріст 20-30 % у рік.

У ЛВС технологія АТМ застосовується зазвичай|звично| на магістралях, де добре виявляються також її якості як масштабована швидкість, якість обслуговування, петлевидні зв'язки (які дозволяють підвищити пропускну спроможність і забезпечити резервування комп'ютерної мережі).

Основний суперник АТМ в локальних мережах – технологія Gigadit| Ethernet|. Вона перевершує АТМ в швидкості -1000 Мбіт/с в порівнянні з 622 Мбіт/с, а також у витратах|затратах| на одиницю швидкості. Там, де комутатори АТМ використовуються тільки|лише| як високошвидкісні пристрої|устрої| з|із| можливістю|спроможністю| підтримки різних типів трафіку ігнорується, технологію АТМ доцільно замінити технологією Gigadit| Ethernet|. Там же де якість обслуговування дійсна важливо|поважно| (відеоконференції, трансляція телепередач і тому подібне) технологія АТМ залишається. При об'єднанні ПК в мережу серйозну конкуренцію технології АТМ складає технологія Fast| Ethernet|.

У глобальних мережах АТМ застосовується там, де мережа frame| relay| не справляється з|із| великим об'ємом|обсягом| трафіку і там, де необхідний низький рівень затримок (для передачі інформації в реальному масштабі часу).

Сьогодні основний споживач територіальних комутаторів АТМ – це Internet|. Комутатори АТМ використовуються як гнучке середовище|середа| комутації віртуальних каналів між IP-маршрутизаторами|, які передають свій трафік в осередках|чарунках| АТМ. Оскільки віртуальний канал АТМ може динамічно перерозподіляти свою пропускну спроможність між пульсуючим трафіком IP-мереж|, то АТМ-мережі ефективніші, ніж виділені канали. Прикладом|зразком| магістральної мережі АТМ крупного постачальника послуг може служити мережа компанії UUNET|, одного з найбільших постачальників Internet| в США.

Рис 6.35 Магістральна мережа АТМ компанії UUNET|

Зараз 85% всього трафіку мереж АТМ – це трафік комп'ютерних мереж (з|із| них IP| – 32%)

Передача голосу по АТМ складає всього 5% від загального|спільного| трафіку, оскільки телефонні компанії віддають перевазі виділені телефонні канали.

Відео трафік складає 10%.

Контрольні запитання

 

1. Які задачі вирішувалися при розробці цього стандарту?

2. Як функціонує стек протоколів АТМ?

3. Яку структуру мають кадри стандартуАТМ?

4. Як здійснюється загальне управління мережеюАТМ?

5. Як укладають угоду про якість обслуговування |сполучення| ?

6. Як виконується передача трафіку IP| через мережу АТМ?

7. Як встановити комутований віртуальний канал ?