Технология АТМ

АТМ (Asynchronous Transfer Mode) - технология асинхронного режuма передачи, использующая маленькие пакеты фиксированного размера, называемые ячейками (cells), предназначенная для передачи в сети различных видов трафика - голос, видео и данные, обеспечивая при этом достаточную пропускную способность для каждого из них и гарантируя своевременную доставку восприимчивых к задержкам данных. Технология АТМ может использоваться как для построения высокоскоростных локальных сетей, так и магистралей, объединяющих традиционные локальные сети.

Трафик современных компьютерных сетей можно разбить на два больших класса:

• потоковый (stream), представляющий собой равномерный поток данных (рис.3,а) с постоянной битовой скоростью (CBR - Constant Bit Rate);

• пульсирующий (burst), представляющий собой неравномерный непредсказуемый поток данных (рис.13,б) с переменной битовой скоростью (VBR - Variable Bit Rate ).

 

Потоковый трафик характерен для аудио и видео данных, для которых основной характеристикой качества обслуживания является задержка передачи данных. Пульсирующий трафик формируется приложениями, связанными, например, с передачей файлов и при работе пользователей в режиме «запрос-ответ» .

Технология АТМ разрабатывалась как технология, способная обслуживать все виды трафика в соответствии с их требованиями за счёт использования:

• техники виртуальных каналов;

• предварительного заказа параметров качества обслуживания;

• приоритезации трафика.

Подход, реализованный в технологии АТМ, состоит в передаче любого вида трафика - компьютерного или мультимедийного — пакетами фиксированной длины в 53 байта, называемыми ячейками (сеll). Поле данных ячейки занимает 48 байт, а заголовок - 5 байт.

Размер ячеек выбирался исходя из двух противоречивых условий:

• с одной стороны, размер ячейки должен быть достаточно мал, чтобы сократить время задержки в узлах сети;

• с другой стороны, размер ячейки должен быть достаточно велик, чтобы минимизировать потери пропускной способности, обусловленные накладными расходами на передачу заголовка ячейки.

Сеть АТМ имеет классическую структуру территориальной сети (рис.4,а) - конечные станции А, В, . . . , G соединяются индивидуальными каналами с коммутаторами, которые в свою очередь могут соединяться с другими коммутаторами. Соответственно в стандарте определены 2 типа интерфейса (рис.4,б):

• пользователь - сеть (User-Network Interface, UNI);

• сеть - сеть (Network-Network Interface, NNI).

Коммутация пакетов происходит на основе идентификатора виртуального канала (Virtual Chanel Identifier, VCI), который назначается соединению при его установлении и уничтожается при разрыве соединения.

Виртуальные каналы могут быть постоянными (РVС) и коммутируемыми (SVC).

Стандарт АТМ не вводит свои спецификации на реализацию физического уровня и основывается на технологии SDH/SONET, принимая её иерархию скоростей.

Имеются и другие физические интерфейсы сетей АТМ, отличные от SDH/SONET:

Стек протоколов АТМ показан на рис.5, а распределение протоколов по конечным узлам и коммутаторам АТМ - на рис.6.

Стек протоколов АТМ соответствует нижним уровням семиуровневой модели ISO/OSI и включает:

• уровень адаптации АТМ,

• собственно уровень АТМ;

• физический уровень.

Прямого соответствия между уровнями протоколов технологии АТМ и уровнями модели OSI нет.

Уровень адаптации (АТМ Adaptation Layer, AAL) представляет собой набор протоколов, которые преобразуют блоки данных протоколов верхних уровней сети АТМ в ячейки АТМ нужного формата.

Уровень АТМ занимает в стеке протоколов АТМ примерно то же место, что протокол IP в стеке TCP/IP. Протокол АТМ занимается передачей ячеек через коммутаторы при установленном и настроенном виртуальном соединении, то есть на основании готовых таблиц коммутации портов.

Протокол АТМ выполняет коммутацию по номеру виртуального соединения, который в технологии АТМ разбит на две части - идентификатор виртуального пути (Virtuаl Path Identifier, VPI) и идентификатор виртуального канала (Virtuаl Channel Identifier, VCI).

Качество обслуживания в АТМ-сетях задаётся следующими параметрами трафика виртуального соединения:

• пиковая скорость передачи ячеек (Peak Сеll Rate, PCR);

• средняя скорость передачи ячеек (Sustained Сеll Rate, SCR);

• минимальная скорость передачи ячеек (Мinimum Сеll Rate, MCR);

• максимальная величина пульсаций (Maximum Burst Size, МBS);

• доля потерянных ячеек (Сеll Loss Ratio, CLR);

• задержка ячеек (Сеll Transfer Delay, CTD);

• вариация задержек ячеек (Сеll Delay Variation, CDV).

Основной соперник технологии АТМ в локальных сетях - гигабитные технологии Ethernet. Там, где необходима высокоскоростная магистраль и не требуется поддержка качества обслуживания разных типов трафика, целесообразно использовать технологию Gigabit Ethernet. Технология АТМ может оказаться предпочтительней там, где важно обеспечить заданное качество обслуживания (видеоконференции, трансляция телевизионных передач и т. п.).

 

Лекция 15