Модель протокола B-ISDN. Физический уровень, уровень АТМ и уровень адаптации АТМ.

Модель стека протоколов в сети АТМ

Уровень АТМ

Физический уровень

Уровень адаптации АТМ

Протоколы верхних уровней

Протоколы верхних уровней

Плоскость контроля

пользоват. плоскость управления

Плоскость управления

Модель предполагает использование концепции нескольких плоскостей для разделения пользовательских функций, функций управления и контроля. Структура такой плоскостной модели приведена на рис. 6 и содержит эти три плоскости: пользовательскую - для передачи абонентской информации, плоскость контроля - для передачи информации сигнализации и плоскость управления - для системы эксплуатации сети и реализации операторских функций. Кроме того добавлено третье измерение в структуре, называемое управлением плоскостями, которое отвечает за управление системой в целом. Как видно из рисунка, каждая плоскость охватывает несколько уровней модели, причем уровни, как и положено, функционируют независимо друг от друга и общаются между собой стандартными протокольными блоками. Физический уровень более или менее совпадает по функциям с первым уровнем модели ВОС и занимается обработкой потока бит. Уровень АТМ располагается в нижней части второго уровня стандартной модели. Уровень адаптации АТМ - АТМ adaptation layer - AAL - выполняет задачи приспособления протоколов верхних уровней, неважно, пользовательской или сигнальной информации, к селлам АТМ фиксированной длины. Для плоскости контроля информация сигнализации эквивалентна нижней части второго уровня ВОС, а пользовательская плоскость больше приложима к нижней части транспортного уровня, поскольку адаптация пользовательских данных выполняется из конца в конец между абонентскими установками. Функции системы можно разделить между уровнями АТМ так, как представлено на рис. 126. Физический уровень отвечает за передачу бит/селлов, уровень АТМ занимается коммутацией и маршрутизацией, а также мультиплексированием информации AAL (ATM adaptation layer), который в свою очередь отвечает за привязку пользовательских данных к потоку селлов, причем эта привязка для различных типов служб может делаться по-разному. Эти три уровня в свою очередь делятся на подуровни, каждый из которых также реализует свои функции. Эти уровни реализуются в основном аппаратно, пакеты постоянной длинны и очень короткие (53 байт). 5 - заголовок, 48 - данные.

Физический уровень состоит из подуровня физической среды и подуровня конвергенции, т.е. "подтягивания" вида передаваемых данных к виду, удобному для передачи по каналам. Подуровень физической среды отвечает за корректную передачу и прием битов по каналу. Иначе говоря, с его помощью осуществляется ввод потока данных в канал связи. Кроме того, этот уровень выполняет битовую синхронизацию на канале (отметим, что битовая синхронизация на канале никак не связана с синхронизацией селлов, о которой говорилось выше - селл может быть выдан в канал в произвольный момент времени, т.е. битовая синхронизация присутствует в любой системе, а кадровая синхронизация может отсутствовать).

Подуровень конвергенции в первую очередь выполняет адаптацию к системе передачи, например, это может быть система 8В/10В или SONET. Это значит, что этот подуровень выполняет функции формирования той информационной структуры, которая соответствует системе передачи. Например, здесь осуществляется вкладывание потока селлов в кадры SONET или кодирование 8В/10B и формирование самих этих кадров. На приеме производится изъятие селлов из кадров и кроме того, на этом подуровне осуществляется помехозащита заголовка селлов, соответственно, на нем лежит и функция селловой синхронизации, поскольку, как уже говорилось, она неотделима от системы кодирования заголовка. Помимо синхронизации, здесь также выполняются все функции, связанные с обработкой ошибок в заголовке. Все это означает, что здесь выполняются некоторые функции по формированию селлов - добавление в заголовок проверочного байта. Раз здесь реализуется синхронизация селлов, то здесь же должен выполняться механизм вставки и изъятия "пустых" селлов, которые, как уже говорилось, нужны для того, чтобы не образовывалось пауз в потоке.

Уровень АТМ Работа уровня АТМ полностью независима от работы физического уровня, который выдает селлы, проверенные по заголовкам и готовые к маршрутизации. Соответственно, основными функциями уровня АТМ является мультиплексирование потока селлов из разных виртуальных путей в один канал для передачи, необходимые преобразования заголовков, например, переназначение номера виртуального пути при переходе с участка на участок, также выполняются некоторые функции управления на основании поля PTI в заголовке селла, а также формирование и изъятие заголовка. Уровень АТМ имеет дело с заголовком пакета.

Формат АТМ-пакета

		Заголовок UNI
Заголовок 5 байт		GFC	VPI
вмарпо	VPI	VCI
Информационное поле 48 байт		VCI
VCI	PTI	CLP
HEC
	Заголовок NNI
VPI
VPI	VCI
VCI
VCI	PTI	CLP
HEC

Пакет чато называемый ячей-кой, имеет длину 53 байта и содержит два поля:

- заголовок (5 байт), предна­значенный для обеспечения распознования пакетов, при­надлежащих к одному и тому же соединению, и их маршру­тизации;

- информаионное поле, содер­жащее данные, котоыре необходимо передать (данные пользователя или служебное сетевое сообщение).

Заголовок АТМ-пакетов может быть двух видов.

Заголовок UNI (user-to Network Interface – интерфейс пользователь-сеть) содержит следующие поля: поле упрвления общим потоком GFC (General Flow Control) применяется для регулирования приоритетов и борьбы за доступ между несколькими терминалами. В локальных АТМ-сетях это поле используется для управления потоком и предотвращения перегрузки. Длина этого поля 4 бита. Поле VPI (Virtual Path Indentifer –индентификатор виртуального пути)имеет дилну 8 бит. Поле VCI (Virtual Channal Indentifer – индентификатор виртуального канала) длиной 16 битов. Поле PTI (Plaeload Type Indentifer –идентификатор типа полезной нагнузки. Длиной 3 бита используется для описания типа полезной нагрузки. Кодирование этих 3 битов приведео ниже в таблице.

Первый бит указыват на тип данных: данные пользователя или служебное сетевое сообещние. В случае данных пользователя второй бит используется как индентификатор перегрузки, а третий бит – тип блока данных. Эти два бита интерпретируются верхними уровнями. В случае сетевого собещния второй бит указывает тип обслуживания, а третий бит не интерпретируется.

Кодирование идентификатора полезной нагрузки
Кодовая комбинция	Тип потока	Идетифкатор перегрузки	Тип блока данных
	0- пользователь	0 – нет перегрузки	0 – тип 0 блока
	0- пользователь	0 – нет перегрузки	1 – тип 1 блока
	0- пользователь	1 – есть перегрузка	0 – тип 0 блока
	0- пользователь	1 – есть перегрузка	1 – тип 1 блока
	1 – сеть	0 – обслуживание (сегмент за сегментом)	-
	1 – сеть	0 – обслуживание (из конца в конец)	-
	1 – сеть	1 – административное управление сетевыми ресурсами	-
	1 – сеть	1 – резерв	-

Поле CLP (Cell Loss Priority- приоритет потери ячейки) длиной 1 бит используется как механизм защиты от перегрузки. Этот бит управлятеся источником, он определяет относительную важность данных, содержащихся в АТМ – пакете. Занчение бита, равное 1, означает, что при перегрузке ячейку можно ликвидировать в первую очередь.

Поле HEC (Header Error Control – контроль ошибок заголовка) длиной в 1 байт служит для обнаружния ошибок и коррекции простых ошибок в заголовке.

Заголовок UNI используется для широкополосного абонентского доступа ячейки в сеть.

Заголовок NNI (Network Node Interface – интерфейс «узел-сеть» или, как его часто расшифровывают, Network-to Network interface – интерфейс «сеть-сеть») отличается от заголовка UNI тем, что отсутствует поле GFC, а поле VPI занимает 12 бит. Заголовок NNI использется для определения интерфейса между узлами сети (коммутаторами) или между сетями. Этот же заголовок используется для интерфейса между частной АТМ-сетью и публичной АТМ-сетью, предоставляющий АТМ-услуги.

Основная функция заголовков UNI и NNI – это задание виртуальных путей и виртуальных каналов для маршрутизации и коммутации АТМ-пакетов. VPI индентифицирует путь или маршрут, который используется АТМ-пакетом, а VCI идентифицирует номер соединения в выбранном пути. VPI и VCI имеют локальное значение и транслируются в каждом коммутаторе сети.

Уравень адаптации – предназначен для объединения данных от источников с различными характеристиками. Этот уровень принимает данные от источников и прикладных средств, преобразует их в 48 байтовые сигменты, которые размещаются в информационном поле АТМ пакетов.

Уровень AAL обеспечивает связку сервиса, поставляемого уровнем АТМ с пользовательскими уровнями. На нем лежит реализация функций пользовательской плоскости, плоскости контроля и управления. Поскольку системой могут пользоваться различные службы, то и вариантов реализации уровня AAL также несколько, и они зависят от потребностей служб.

В целом уровень AAL разделяется на два подуровня - подуровень сборки/разборки селлов и подуровень конвергенции ("подтягивания"). Функции подуровня сборки/разборки достаточно прозрачны и состоят в "нарезке" входной информации на части, годные для вставления в селл и обратное преобразование на приеме. Подуровень конвергенции выполняет функции идентификации сообщений, синхронизации абонентских установок (если соответствующая служба этого требует) и т.д. В тех случаях, когда условия работы сети АТМ пользователя устраивают, т.е. не требуется синхронизации абонентских установок и параметры качества сети (задержки и уровень ошибок) пользователя устраивает, этот подуровень может быть пропущен. В настоящее время организациями по стандартизации определено пять способов реализации уровня AAL, каждый из которых предназначен для поддержки своего типа службы.

AAL1 предназначен для передачи информации с постоянной скоростью, с требованием синхронной передачи (строгая взаимосвязь между тактовыми частотами передачи и приема, что необходимо, например, для передачи аудио- и видеоинформации) и с установлением соединения.

AAL2 предназначен для передачи с переменной скорость битов с требованием синхронности с установлением соединения, что требуется, например, при передаче видеоинформации с переменной скоростью.

AAL3/4 ориентирован для передачи с переменной скоростью без требования синхронности и с установлением или без установления соединения, что подходит для связи АТМ-сетей с локальными сетями.

AAL5 предназначен для передачи с переменной скоростью без требования синхронности с установлением соединения, что необходимо для связи с сетями Х.25 и Frame Relay.

Рисунок . Схема функций различных подуровней модели

???10. Маршрутизация в АТМ-сетях.

Протокол маршрутизации PNNI (Private Network-to-Network Interface) предназначен для определения путей передачи данных и установления виртуальных каналов в сети ATM. Его расширенная версия под названием Integrated-PNNI (I-PNNI) дает возможность традиционным протоколам сетевого уровня (например, IP) работать с PNNI. Протокол I-PNNI позволяет реализовать стратегический замысел развертывания структуры ATM: во-первых, расширяет возможности традиционных сетевых протоколов за счет сильных сторон технологии ATM, таких как масштабируемость и гарантия качества обслуживания; во-вторых, обеспечивает эффективный механизм взаимодействия дейтаграммноориентированных сетей с сетями ATM, позволяющий использовать преимущества ATM в смешанных сетях; в-третьих, упрощает переход к коммутируемым сетям, их обслуживание и управление.

I-PNNI — это протокол установления виртуальных каналов ATM и маршрутизации трафика протоколов сетевого уровня в смешанной сети, содержащей маршрутизирующие коммутаторы (т. е. коммутаторы, работающие с информацией не только второго, канального, уровня, но и третьего, сетевого. — Прим. ред.), маршрутизаторы, коммутаторы ATM и хосты, напрямую подключенные к сети ATM (ATM-хосты). Он собирает данные о топологии смешанной сети и предоставляет маршрутизаторам, маршрутизирующим коммутаторам и коммутаторам ATM полную информацию, необходимую для передачи дейтаграмм сетевого уровня (пакетов) и установления виртуальных каналов ATM.

Протокол PNNI Phase 1 определяет алгоритм взаимодействия коммутаторов в сетях ATM. Он обеспечивает обмен маршрутной и сигнальной информацией, необходимой для организации коммутируемых виртуальных каналов (SVC). Разрабатывая протокол PNNI, Форум ATM преследовал цель создания средств, обеспечивающих высокий уровень масштабируемости, надежности и топологической гибкости сетей ATM и реализующих поддержку гарантированного качества обслуживания. PNNI — единственный стандартизированный протокол маршрутизации, предназначенный для работы в однородных сетях ATM. Независимо от того, у какого производителя приобретено то или иное оборудование, пользователи коммутируемых сетей ATM вынуждены работать с протоколом PNNI. Альтернативы ему не существует. I-PNNI представляет собой расширенную версию протокола PNNI, которая может работать не только в коммутаторах ATM, но и в маршрутизаторах и маршрутизирующих коммутаторах. Он распространяет действие преимуществ протокола PNNI на традиционные сети и, в то же время, значительно упрощает задачи сетевого управления, позволяя избежать необходимости применения сразу нескольких протоколов маршрутизации.