КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Основные концепции АТМ
Основы технологии АТМ. Дать лаконичное и точное описание общей картины АТМ - задача не из легких. Сама эта тема достаточно объемна и сложна, а кроме того, технология АТМ находится в постоянном развитии: мир АТМ состоит из изменяющихся стандартов и продуктов, которые не всегда соответствуют этим стандартам. И хотя быстрая разработка стандартов еще больше усложняет общую картину АТМ, благодаря им АТМ может быстрее стать пригодной для использования, а значит, и общедоступной технологией. Поэтому понимание сегодняшнего состояния технологии АТМ дает ключ к пониманию будущих направлений развития сетевых технологий. АТМ (Asynchronous Transfer Mode- режим асинхронной передачи) - очень гибкая технология; она позволяет передавать по сети различные типы трафика - голос, видео и данные, - обеспечивая при этом достаточную пропускную способность для каждого из них и гарантируя своевременную доставку восприимчивой к задержкам информации. Сеть АТМ изначально разрабатывалась для поддержки полнодуплексного высокоскоростного режима обмена как между узлами сети, так и между ее коммутаторами. Технология АТМ может использоваться как для построения высокоскоростных локальных сетей, так и магистралей, объединяющих традиционные локальные сети. Кроме того, организации по стандартизации АТМ уже разработали много стандартов на совместимость АТМ, дающих возможность производителям создавать коммутаторы, которые могут взаимодействовать с коммутаторами других производителей, а также с традиционным оборудованием локальной сети. Базовые принципы, лежащие в основе технологии АТМ, могут быть выражены в трех утверждениях: - сети АТМ - это сети с трансляцией ячеек (сеll-ге1ау); - сети АТМ - это сети с установлением соединения (connection-oriented); - сети АТМ - это коммутируемые сети. Идея сети с трансляцией ячеек проста: данные передаются по сети небольшими пакетами фиксированного размера, называемыми ячейками (сеlls). В сети Ethernet передача данных осуществляется большими пакетами переменной длины, которые называют кадрами (frames). Ячейки имеют два важных преимущества перед кадрами. Во-первых, поскольку кадры имеют переменную длину, каждый поступающий кадр должен буферизоваться (т.е. сохраняться в памяти), что гарантирует его целостность до начала передачи. Поскольку ячейки всегда имеют одну и ту же длину, они требуют меньшей буферизации. Во-вторых, все ячейки имеют одинаковую длину, поэтому они предсказуемы: их заголовки всегда находятся на одном и том же месте. В результате коммутатор автоматически обнаруживает заголовки ячеек, и их обработка происходит быстрее.
Заголовок кадра Рис. 32. Формат кадра АТМ. В АТМ пользовательская информация внутри ячейки не проверяется на достоверность, отсутствуют функции повторной передачи. Все операции проводятся над небольшим заголовком. Цель такого подхода -небольшие ячейки с минимальными накладными расходами по обработке - получить сеть, способную поддерживать мультимегабитные скорости. Структура ячейки. В сети с трансляцией ячеек размер каждой из них должен быть достаточно мал, чтобы сократить время ожидания, но достаточно велик, чтобы минимизировать издержки. Время ожидания (latenсу) - это интервал между тем моментом, когда устройство запросило доступ к среде передачи (кабелю), и тем, когда оно получило этот доступ. Сеть, по которой передается восприимчивый к задержкам трафик (например, звук или видео), должна обеспечивать минимальное время ожидания. Любое устройство, подключенное к сети АТМ (рабочая станция, сервер, маршрутизатор или мост), имеет прямой монопольный доступ к коммутатору. Поскольку каждое из них имеет доступ к собственному порту коммутатора, устройства могут посылать коммутатору ячейки одновременно. Время ожидания становится проблемой в том случае, когда несколько потоков трафика достигают коммутатора в один и тот же момент. Чтобы уменьшить время ожидания в коммутаторе, размер ячейки должен быть достаточно маленьким; тогда время, которое занимает передача ячейки, будет незначительно влиять на ячейки, ожидающие передачи.Уменьшение размера ячейки сокращает время ожидания, но, с другой стороны, чем меньше ячейка, тем большая ее часть приходится на "издержки" (то есть на служебную информацию, содержащуюся в заголовке ячейки), а соответственно, тем меньшая часть отводится реальным передаваемым данным. Если размер ячейки слишком мал, часть полосы пропускания занимается впустую и передача ячеек происходит длительное время, даже если время ожидания мало. Когда Американский национальный институт стандартов (American National Standarts Institute -АNSI) и организация, которая сейчас называется Международным телекоммуникационным союзом (International Telecommunication Union - ITU), разрабатывали АТМ, им было достаточно трудно найти компромисс между временем ожидания и издержками передачи. Эти организации должны были учесть интересы как телефонной отрасли, так и производителей оборудования для сетей передачи данных. Производителям средств телефонии нужен был небольшой размер ячейки, поскольку голос обычно передается маленькими фрагментами, и уменьшение времени ожидания гарантировало бы своевременную доставку этих фрагментов. Производители средств передачи данных, наоборот, требовали увеличить размер ячейки, поскольку файлы данных часто бывают большими и более чувствительны к издержкам трафика, нежели ко времени ожидания. В конце концов эти две фракции договорились о размере ячейки, равном 53 байтам, из которых 48 байт отводится данным и 5 байт - заголовку ячейки. Сети с установлением соединения. Для передачи пакетов по сетям АТМ от источника к месту назначения источник должен сначала установить соединение с получателем. Установление соединения перед передачей пакетов очень напоминает то, как осуществляется телефонный звонок: сначала вы набираете номер, телефон абонента звонит, и кто-то снимает трубку - только после этого вы можете начать говорить. При использовании других технологий передачи данных, таких как Ethernet и Token Ring соединение между источником и получателем не устанавливается - пакеты с соответствующей адресной информацией просто помещаются в среду передачи, а концентраторы, коммутаторы или маршрутизаторы находят получателя и доставляют ему пакеты. Сети с установлением соединения имеют один недостаток - устройства не могут просто передавать пакеты, они обязательно должны сначала установить соединение. Однако такие сети имеют и ряд преимуществ. Поскольку коммутаторы могут резервировать для конкретного соединения полосу пропускания, сети с установлением соединения гарантируют данному соединению определенную часть полосы пропускания. Сети без установления соединения, в которых устройства просто передают пакеты по мере их получения, не могут гарантировать полосу пропускания. Сети с установлением соединения также могут гарантировать определенное качество сервиса (Quality of service - QoS), т.е. некоторый уровень сервиса, который сеть может обеспечить. QoS включает в себя такие факторы, как допустимое количество потерянных пакетов и допустимое изменение промежутка между ячейками. В результате сети с установлением соединения могут использоваться для передачи различных видов трафика - звука, видео и данных - через одни и те же коммутаторы. Кроме того, сети с установлением соединения могут лучше управлять сетевым трафиком и предотвращать перегрузку сети ("заторы"), поскольку коммутаторы могут просто сбрасывать те соединения, которые они не способны поддерживать. Коммутируемые сети. В сети АТМ все устройства, такие как рабочие станции, серверы, маршрутизаторы и мосты, подсоединены непосредственно к коммутатору. Когда одно устройство запрашивает соединение с другим, коммутаторы, к которым они подключены, устанавливают соединение. При установлении соединения коммутаторы определяют оптимальный маршрут для передачи данных - традиционно эта функция выполняется маршрутизаторами. Когда соединение установлено, коммутаторы начинают функционироватькак мосты, просто пересылая пакеты. Однако такие коммутаторы отличаются от мостов одним важным аспектом: если мосты отправляют пакеты по всем достижимым адресам, то коммутаторы пересылают ячейки только следующему узлу заранее выбранного маршрута. Коммутация в сети Ethernet может быть сконфигурирована таким образом, что все рабочие станции окажутся подключенными непосредственно к коммутатору. В такой конфигурации коммутация в Ethernet похожа на коммутацию в сети АТМ: каждое устройство осуществляет прямой монопольный доступ к порту коммутатора, который не является устройством совместного доступа. Однако коммутация АТМ имеет ряд важных отличий от коммутации Ethernet. Поскольку каждому устройству АТМ предоставляется непосредственный монопольный доступ к порту коммутатора, то нет необходимости в сложных схемах арбитража для определения того, какое из этих устройств имеет доступ к коммутатору. В противоположность этому, рабочие станции, соединенные с коммутатором, должны участвовать в схемах арбитража даже несмотря на их непосредственный монопольный доступ к порту коммутатора. Сетевые интерфейсные платы Ethernet рассчитаны на использование арбитражного протокола для определения того, имеет ли рабочая станция доступ к устройству. АТМ-коммутация также отличается от коммутации Ethernet тем, что коммутаторы АТМ устанавливают соединение между отправителем и получателем, а коммутаторы Ethernet - нет. Кроме того, коммутаторы АТМ обычно являются неблокирующими; это означает, что они минимизируют "заторы", передавая ячейки немедленно после их получения. Чтобы получить возможность немедленной пересылки всех поступающих ячеек, неблокирующий коммутатор должен быть оснащен чрезвычайно быстрым механизмом коммутации и иметь достаточно большую пропускную способность выходных портов. Теоретически если у коммутатора есть 10 входных портов на 10 Мбит/с, у него должен также быть один выходной порт на 100 Мбит/с. На практике выходной порт может иметь немного меньшую пропускную способность, не утрачивая при этом способности немедленной пересылки всех поступающих ячеек. Архитектура B- ISDN. В архитектуре B-ISDN появились новые элементы, отсутствовавшие в ISDN. Одним из новейших нововведений является передача информации через интерфейс пользователь-сеть с использованием асинхронного режима передачи АТМ (Asynchronous Transfer Mode).
Рис. 33. Модель B-ISDN. Два уровня B-ISDN представлены функциями АТМ. Это уровень АТМ (АТМ-1ауег), общий для всех услуг; и уровень адаптации АТМ (АТМ Adaptation layer - AAL), который зависит от типа предоставляемых услуг. AAL преобразует информацию поступающую с верхних уровней в ячейки АТМ для транспортировки через В-ISDN, затем на приёмном конце собирает информацию из ячеек и отправляет её для дальнейшей обработки на верхние уровни. Физический уровень представляет структуру передачи для мультиплексирования ячеек АТМ от многих логических соединений. Возможно всего два варианта. Первый заключается в использовании постоянного потока ячеек без какой-либо структуры кадра мультиплексирования. Получатель отвечает за правильное разбиение входящего потока и вычленение из него 53 байтных ячеек. Второй вариант состоит в том, чтобы поместить ячейки в кадры TDM - потока (Time Division Multiplexing- мультиплексирование с разделением времени). В этом случае поток битов упаковывается на интерфейсе в кадры Синхронной Цифровой Иерархии (Synchronous Digital Hierarchy- SDH). В США такая структура кадров называется SONET (Synchronous Орtiса1 Network). Кадр SDH может использоваться исключительно для передачи ячеек АТМ, а также транспортировать другие потоки битов, еще не определенные в ISDN. Стандарт SDH определяет иерархию скоростей передачи кратных 51.84 Мбит/с, включая 155.52 Мбит/с и 622.08 Мбит/с.
Пример заполнения модели реальными протоколами приведен на рисунке.
Рис. 34. Расположение протоколов в В-ISDN. (SSСОР - сервис-ориентированный протокол с установлением соединения с гарантией и без гарантии доставки .) Такие технологии передачи, как Ethernet и Token Ring соответствуют семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection - OSI). АТМ же имеет собственную модель, разработанную организациями по стандартизации. Технология АТМ была разработана организациями ANSI и ITU как транспортный механизм для широкополосной сети ISDN (Broadband Integrated Servises Digital Network – B-ISDN). В-ISDN - это общедоступная территориально-распределенная сеть (WAN), которая может использоваться для объединения нескольких локальных сетей. Впоследствии АТМ Forum- консорциум производителей оборудования для сетей АТМ - приспособил и расширил стандарты B-ISDN для использования как в общедоступных, так и в частных сетях. Модель АТМ, в соответствии с определением ANSI, ITU и АТМForum, состоит из трех уровней: - физического; - уровня АТМ; - уровня адаптации АТМ. Эти три уровня примерно соответствуют по функциям физическому, канальному и сетевому уровню модели OSI (рисунок 1). В настоящее время модель АТМ не включает в себя никаких дополнительных уровней, т.е. таких, которые соответствуют более высоким уровням модели OSI. Однако самый высокий уровень в модели АТМ может связываться непосредственно с физическим, канальным, сетевым или транспортным уровнем модели OSI, а также непосредственно с АТМ-совместимым приложением. Рис. 35. Модель АТМ. В отличие от других протоколов передачи, АТМ использует собственную модель, а не модель OSI.
Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 581; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |