АТМ желілеріне кіріспе

АТМ ЖЕЛІЛЕРІ

Мазмұны:

1. АТМ желілеріне кіріспе

2. АТМ ұяшықтарының құрылымы

3. АТМ протоколдарының эталонды моделі

4. AAL деңгейінде қызмет көрсету кластары

5. АТМ желілеріне қызмет көрсету кластары

АТМ технологиясы жоғарыда барлық аталып өткен эволюциялардың (арналар коммутациясының, Х.25, Frame Relay протоколдарының) нәтижесі болып табылады. АТМ технологиясы нақты уақытта мәліметтердің үлкен массивтерін беруді және видео мен сөз трафиктеріне қызмет көрсетуді қамтамасыз ете отырып, сөздерді, видеоақпараттар мен мәліметтерді беруге мүмкіндік береді және де жоғары приоритетті қосымшалар үшін кепілдендірілген QoS қамтамасыз ететін механизмдерді қолдайды. Frame Relay протоколы секілді, АТМ протоколы да екінші деңгей протоколы болып табылады. Бірақ Frame Relay протоколынан айырмашылығы, АТМ протоколында мәліметтерді беру айнымалы ұзындықтағы кадрлармен емес, белгіленген ұзындықтағы ұяшықтармен іске асырылады.

АТМ технологиясы өткен ғасырдың 80-жылдарының аяғындағы стандартталған халықаралық электрбайланысы стандарттарының (ITU) кең жолақты интегралды қызмет көрсетуші цифрлы желілеріне (B-ISDN желілері) арналған негізгі технология болып өңделген.

Орыс тіліндегі оқулықтарда АТМ технологиясы кей кездерде Асинхронды жеткізу режимі деп аударылады. Асинхронды режим деген мағынада уақыттық бөлектенуі бар (TDM) синхронды мультиплексрлеу базасында қолданылатын желілерден айырмашылығы, желіні жоспарлау немесе үйлестіру кезінде ғана өткізу жолақтары таратыла алатын АТМ желілерінде ресурстарды бөлектеу әдістері айтылады. АТМ технологиясында статистикалық мультиплекрлеу принципі (дәл Х.25 және Frame Relay протоколдарында секілді) қолданылады.

АТМ протоколы жалғануға бағытталған протокол болып табылады. АТМ желілерінде виртуалды жалғанудың екі негізгі типі болады:

- тұрақты виртуалды жалғау ((Permanent Virtual Connection, PVC), PVC желі администраторы арқылы колмен орнатылады және де сол адамның өзі өшіргенге дейін сақталып тұрады (немесе оның орнына келген адам арқылы);

- коммутацияланатын виртуалды жалғану (Switched Virtual Connection, SVC); соңғы пункт белгілі бір мекен-жаймен жалғауды сұраған уақытта SVC динамикалық түрде пайда болады, және де бұл арна байланыс аяқталған соң бұзылады.

АТМ ұяшықтарының құрылымы

АТМ ұяшықтарын айнымалы ұзындықта болатын Х.25 және Frame Relay пакеттері мен кадрларына карама-қарсы белгілі бір тұрақтанған ұзындықтағы пакет деп анықтаймыз. АТМ ұяшығы тақырыптан және пайдалы жүктеме өрісінен тұрады.

Ұяшықтың стандартты құрылымы 14.1-суретінде көрсетілген. ITU қабылдаған АТС стандарттарына сәйкес, ұяшық ұзындығы 53 байтқа тең болады. Ұяшықтың тақырыбы мен пайдалы жүктемесінің өрісі, сәйкесінше 5 байт және 48 байтқа тең. Сондай-ақ, пайдалы жүктеме өрісінде бірден екі байтқа дейінгі ұзындықтағы кішкене тақырыпшалар да болуы мүмкін. АТМ терминдерінде падаланушы мәліметтерді пайдалы жүктеме блоктарына бөлу сегментация деген атқа ие; ал сол пайдалы жүктеме блоктарына тақырыпша қосу, инкапсуляция процессі болып анықталады.

14.1-сурет. ATM ұяшығының құрылымы

Тақырыпта келесі тәртіп бойынша орналасқан өрістер функциясын анықтаймыз:

1. Ағынды ортақ басқару (General Flow Control, GFC), ұзындығы 4 бит; бұл теңестіру (идентификатор) тек пайдаланушы-желі интерфейсінде жұмыс жасайды. Бұл өрістің негізгі қызметі: әр түлі терминалды жабдықтардан келген ұяшықтардың бір ортақ мәліметтер ағынына жинақталатын мультиплексрлеу деңгейіндегі трафигін реттеу болып табылады.

2. Виртуалды жол (маршруттар) (Virtual Path Identifier, VPI) идентификаторы, ұзындығы 8 бит; виртуалды жол (ВЖ), (Virtual Path, VP) виртуалды арналарды мультиплексрлеу топтарынан тұрады (Virtual Channel, VC). Идентификатордың VP адрестік бөлімі GFC өрісінің арқасында 12 битке дейін кеңеюі мүмкін. Бұл кеңею виртуалды жолдардың 2¹²-1=4095 идентификаторларын құруға мүмкіндік береді.

3. Виртуалды арна (Virtual Channel Identifier, VCI) идентификаторы, ұзындығы 16 бит; виртуалды жол ұяшық бағытталатын тағайындалған тұтынушының мекен-жайына сәйкес келеді.

4. Мәліметтер типінің (Payload Type Identifier, PTI) идентификаторы, ұзындығы 3 бит; бұл өріс бірнеше қызметтерді атқарады. Әр түрлі өзіндік ақпараттарды кодалауға арналған 8 мүмкін (000 ден 111 дейін) мәндер болады. Мысалы 000 ден 111 дейінгі мәндер қорек көзінен тұтынушыға дейінгі желіде шамадан тыс тиелудің бар немесе жоқ екендігін (немесе кері бағытта) білдіреді; 100 және 101 мәндері ұяшықтың сәйкесінше соңғы тұтынушымен немесе желілік сегментпен генерацияланатындығын және одан кейінгілерін көрсетеді. Рет бойынша келесі бит (RES өрісі) сақталады.

5. Ұяшықтардың шығындалуы кезіндегі артықшылық (приоритет), ұзындығы 1 бит; бит CLP мәні коммутаторда немесе желіде шамадан тыс тиелу болған кезде, осы ұяшықтың лақтырылып тасталу керектігін (CLP = 1) немесе ұяшықтың сақталу керектігін (CLP= 0) көрсетеді.

6. Тақырып қателігін бақылау (Header Error Control, НЕС), ұзындығы 8 бит; бұл өріс тақырыптағы жеке қателіктерді түзеуді және көптеген қателіктерді анықтауды қамтамасыз ететін шамадан тыс циклдық коданы пайдалану арқылы, қателерді түзету қызметін атқарады. Көптеген қателіктер анықталған кезде ұяшық лақтырылып тасталады.

АТМ протоколдарының эталонды моделі

АТМ протоколы ВОС моделінің алдыңғы екі деңгейінде – физикалық (1 деңгей) деңгейде және мәліметтер буынының деңгейінде (2 деңгей) жұмыс жасайды. Буын деңгейіндегі қызметтерді бөлген себептен, АТМ протоколдарының эталонды моделі процестер сипаттамасының толық болуын талап етеді. Бұл модель негізгі төрт деңгейден тұрады:

1. Жоғарғы деңгей қызметі (2 деңгейден жоғары) АТМ желісі арқылы берілу керек болатын ақпаратты анықтайды. Бұл ақпарат қорек көзі/алушы типімен (сөз, мәлімет, видео), басқару түрімен (ВК-мен байланыс орнату немесе бұзу) және желілік менеджмент түрімен (мониторинг, желілік элементтер үйлесімділік және сигнализация).

2. АТМ протоколының бейімделу деңгейі өз ішінде екі деңгей астынан тұрады:

- сегменттеу және қайта жинақтау деңгей асты (Segmentation And Reassembly, SAR); бұл деңгей асты жоғарғы деңгейден келіп түсетін кіріс мәліметтерінің 48-байттық сегменттерін (тақырыпсыз) генерацияциялауға (беру кезінде), сондай-ақ кері процеске (тақырыптарды өшіргеннен кейінгі ұяшықтардың пайдалы бөлігін қабылдау кезіндегі берілген мәліметтерді қайта қалпына келтіруге) жауап береді.

- конвергенциялау деңгей асты (Convergence Sublayer, CS); бұл деңгей асты төрт қызмет көрсету кластарынан тұрады, сәйкесінше А класынан D класына дейін; бұл кластардың толық сипаттамалары төменде көрсетілген.

3. АТМ деңгейі (2 деңгей) келесі 5 функциялардан қолдайды:

- ұяшықтарды беру кезінде статистикалық мультиплекстеу және ұяшықтарды қабылдау кезінде демультиплекстеу;

- ұяшықтардың тақырыптарын қалыптастыру және инкапсуляция;

- ұяшықтарды тасымалдауды басқару (уақыттық коммутация (ВК) мен кеңістіктік коммутация (ПК), ВК мен ВП теңестірулердің (идентификатор) тағайындалуы);

- жалпы басқару GFC өрісін пайдалану арқылы ұяшықтарын ағынын басқару;

- пайдалы кернеу типтерін идентификациялау (тұтынушы ұяшығы мен желілік ұяшық).

4. Физикалық деңгей (1 деңгей) ұяшықтардың бөлінуін, синхронизацияны, биталық қателіктерді бақылауды (тақырып өрісінде), сигналдарды модуляциялау мен детектрлеуді, сигналдарды оптикалық жолдарға түрлендіруді және сигналдарды тасымалдауды қамтамасыз етеді.

Ұяшықтарды генерациялау, оларды желі арқылы тасымалдау және қабылдау процессі протоколды деңгейлердің стегі арқылы, алдымен жоғарыдан төменге, содан соң төменнен жоғарыға өту секілді жай ғана көрсетілуі мүмкін. Жоғарғы деңгей қызметі көрсетуі AAL деңгейіне тұтынушылық мәліметтерді береді, AAL деңгейі бұл мәліметтерді 48-байттық сег менттерге сегменттейді де, оларды АТМ деңгейіне береді; содан кейін ұяшықтар физикалық деңгейге жіберіледі. Ұяшықтар АТМ желілері арқылы берілгеннен соң, қабылдау соңында кері процесс іске асырылады, нәтижесінде жоғарғы деңгейдегі қызмет көрсетуде тұтынушылық мәліметтер қалпына келтіріледі.

AAL деңгейінде қызмет көрсету кластары

Жоғарыда айтылып өткендей, тікелей АТМ деңгейінің үстінде орналасқан AAL деңгейі ITU-T ұсыныстарындағы А, В, С және D кластары түрінде анықталған төрт қызмет көрсету кластарын қамтамасыз етеді. Бұл кластар бір-бірінен келесі үш критерийлерге сәйкес ерекшеленеді:

- қорек көзі мен қабылдаушы арасындағы синхронизацияға қойылатын талаптар;

- тарату жылдамдығы;

- жалғау режимі.

Қызмет көрсету класы пайдалы жүктемені сегменттеу мен инкапсуляциялау процестерін анықтайды. Құрылған ұяшықтар кластар аттарымен аталған (сәйкесінше AAL1, AAL2, AAL3/4 және AAL5), олар келесі сипаттамаларға ие:

1. AAL1: А қызмет көрсету класы тұрақты жылдамдықпен сөздерді/видеоны тасымалдауды қолдауға арналған (Constant Bit Rate, CBR). AAL1 класы үшін қабылданған басқа атау – арналарды эмуляциялау, бұл желіде арналар коммутациясымен жалғануға сәйкес келеді.

2. AAL2: В қызмет көрсету класы айнымалы жылдамдықпен сөздерді/видеоны тасымалдауды қолдауға арналған (Variable Bit Rate, VBR). Бұл қызмет көрсету класындағы видеоға мысал ретінде жылжымайтын бейнелер мен компрессорленген видеоны келтіруге болады.

3. AAL3/4: С қызмет көрсету класы (жалғануға бағытталған) немесе D класы (жалғануға бағытталмаған) 65,5 кбайт дейінгі ұзындықтағы айнымалы ұзындықты пакеттерді тасымалдауды қолдауға арналған.

4. AAL5: D қызмет көрсету класы жалғану орнатпай-ақ, айнымалы ұзындықтағы пакеттерді тасымалдауды қолдауға арналған. AAL3/4 форматымен салыстырғанда D класында тізбектегі ұяшықтардың жүру ретінің бұзылуынан қорғаныс қарастырылмаған және қызметтік ақпараттар аз, бұл бұл қызмет көрсету класының көбірек тиімді болуына үлесін қосады. Сондықтан да, AAL5 класы бейімделудің ең қарапайым деңгейі болып өарастырылады.

14.1-кестесінде қызмет көрсету кластарына сәйкес келетін әр түрлі қосымшалардың мысалдары келтірілген, соның ішінде С класы үшін Х.25 және Frame Relay қосымшалары және D класы үшін ГР.

14.1-кесте.

АТМ (ITU-T) бейімделу деңгейіндегі қызмет көрсету кластары

Қызмет көрсету кластары	А класы (AAL-1)	В класы (AAL-2)	С класы (AAL-3/4 AAL-5)	D класы (AAL-3/4 AAL-5)
Синхронизация	Талап етіледі	Талап етіледі	Талап етілмейді	Талап етілмейді
Татату жылдамдығы	Тұрақты	Айнымалы	Айнымалы	Айнымалы
Жалғау режимі	Жалғануға бағытталған	Жалғануға бағытталған	Жалғануға бағытталған	Жалғануға бағытталмаған
Қосымшалар мысалдары	Сөз/видео, CBR	Сөз/видео, VBR	Сөз/видео VBR, Х.25, Frame Relay	IP

CBR - Constant Bit Rate, тұрақты тарату жылдамдығы; VBR - Variable Bit Rate, айнымалы тарату жылдамдығы.

АТМ желілеріне қызмет көрсету кластары

Алдыңғы бөлімде ITU-T ұсыныстарына сәйкес AAL бейімделу деңгейіндегі қызмет көрсету кластарының сипаттамалары келтірілген. Бұл кластар бір-бірінен синхронизацияға қойылатын талаптарымен, тарату жылдамдығы мен байланысушылығымен (жалғануға бағытталған немесе бағытталмаған) арқылы ерекшеленеді.

АТМ Форумымен өңделген АТМ желілік қызмет көрсетуін анықтауға арналған басқа тәсіл, нақты уақыттағы желіні (Real Time, RT) және басқа уақыттағы желіні (Non-Real Time, NRT) пайдалану концепциясына негізделген.

14.2 кестесінде тек RT және NRT қосымшаларына ғана сәйкес келетін қызмет көрсетулер емес, сондай-ақ (QoS) қызмет көрсету сапасының көрсеткіштерінің де мүмкін болатын жиындарының бес кластары көрсетілген. Осы қызмет көрсету сапасының толық сипаттамаларын қарастырайық:

1 класс. Нақты уақыттағы тұрақты тарату жылдамдығы (CBR): ұяшықтардың кепілдендірілген шыңдық (пиковый) тарату жылдамдығын (Peak Cell Rate, PCR) және ұяшықтарды тоқтату (кідірту) вариациясының (Cell-Delay Variation Tolerance, CDVT) тұрақтылығын қамтамасыз етеді; сөз бен видеоға қатысы бар қосымшаларға көбірек сәйкес келеді.

2 класс. Нақты уақыттағы айнымалы тарату жылдамдығы (VBR-RT): тура CBR секілді PCR және CDVT қамтамасыз етеді, бірақ тарату жылдамдығы кепілдендірілген ұяшықтарды тарату жылдамдығын (Sustained Cell Rate, SCR) қолдайтын нақты уақыт талаптарына және ұяшық дестелерінің максималды көлеміне Maximum Bursts Size, MBS) сәйкес бейімделеді; компрессорланған сөз және видео сигналдары үшін қолданылады.

3 класс. Нақты емес уақыттағы айнымалы тарату жылдамдығы (VBR-NRT): шектеусіз, кідірістермен байланысқан; локальді және Интернет желілеріне сәйкес келетін анық көрсетілген дестелік құрылымның трафигі үшін ұсынылған.

4 класс. Ерекшеленбеген (спецификацияланбаған) тарату жылдамдығы (Unspecified Bit Rate, UBR): уақыт бойынша, шығындар бойынша, кідірістер бойынша және тарату жолақтары бойынша шектелмеген; электронды пошта үшін, файлдар мен басқа да приоритетті қызмет көрсету трафиктерін тарату үшін ұсынылған.

5 класс. Қол жетімді тарату жылдамдығы (Unspecified Bit Rate, UBR): тура 4-класс секілді, бірақ ұяшықтарының тарату жылдамдығы минималды кепілдендірілген (Minimum Cell Rate, MCR); бұл класта мен ұяшықтар мен өткізу жолақтарының минималды шығындарын қамтамыз ету үшін, желілік ресурстарды сақтау мүмкіндігі жорамалданған; өткізу жолақтары ең жақсы әрекет (best effort) принципі бойынша таратылады; файлдарды, электронды пошталарды беру үшін, желінің және басқа да трафиктің басым емес қызмет көрсетулерінің тәулік бойғы маниторингі үшін ұсынылған.

Кластардың қызмет көрсету сипаттамалары үшін, ұяшықтарды кідірту (Cell Delay Variation, CDV), ұяшықтарды максималды және орташа кідірту (Maximum and Mean Cell Transfer Delay, max-CTD, mean-CTD), ұяшықтарды жоғалту ықтималдылығы (Cell Loss Ratio, CLR) варияциясы секілді көрсетілген параметрлерден басқа, тағы да бірқатар параметрлер қолданылады.

14.1 кестесінде шығындалуға, кідіруге және өткізу жолақтарына сезімтал бірнеше түрлі кластар көрсетілген.

14.1-кесте

Қызмет көрсету кластары және QoS (ATM Forum) дескрипторлары

Қызмет көрсету класы	RT/NRT	Дескрип­торлар	Шығын-дар	Кідіріс	Өткізу жолақтары
CBR	RT	PCR, CDVT	Бар	Бар	Бар
VBR-RT	RT	PCR, CDVT, SCR, MBS	Бар	Бар	Бар
VBR-NRT	NRT	PCR, CDVT, SCR, MBS	Бар	Бар	Бар
UBR	NRT	PCR, CDVT	Жоқ	Жоқ	Жоқ
ABR	NRT	PCR, CDVT, MCR	Бар	Жоқ	Бар

Дата добавления: 2014-01-04