Протоколы адаптации aal

В АТМ сети работают четыре протокола адаптации: AAL1, AAL2, AAL3/4, AAL5. Рассмотрим протоколы AAL1 и AAL5.

Протокол aal1

AAL1 поддерживает передачу по сети ATM трафика с постоянной скоростью, критичного к задержкам и ориентированного на установление соединения, т.е. трафика класса А.

Покажем на рисунке 24 структуру формата AAL1:

Рис 24. Структура формата AAL1.

Трафик пользователя делится на блоки размером по 47 байтов. Блок 47 байт называется блоком данных протокола. К этому блоку добавляется один байт заголовка, в котором содержится порядковый номер SN (Sequence Namber) и контрольная сумма SNP (Sequence Namber Protection). Последовательный номер занимает три бита СS (Sequence Counter) (3) , и один бит СS (1) занимает индикатор уровня конвергенции. С помощью нечетных бит СS (1) последовательно передается фазовый сдвиг CBR-потоков относительно частоты генератора коммутатора ATM на входе в сеть.

Контрольная сумма занимает три бита CRC (3) для проверки циклическим кодом, и один бит P (1) используется для проверки четности.

К блоку 48 байт добавляется заголовок, и полученная ячейка длиной 53 байта передается по соединению.

Протокол aal5

AAL5 поддерживает трафик nrtVBR в нереальном режиме времени, некритичный к задержкам. Протокол AAL5 используется для передачи компьютерного трафика локальных сетей и IP-сетей.

Покажем на рисунке 25 структуру формата AAL5:

Рис 25. Структура формата AAL5

Информация пользователя представляет собой блок длиной до 65536 байт. Этот блок дополняется концевиком, в котором содержатся поля:

• поле заполнения Pad используется для выравнивания блока UU таким образом, чтобы он включал число байт, кратное 48. Длина этого поля может меняться от 0 до 47 неиспользуемых байт,

• поле пользователь-пользователь UU (User-to-User) содержит один байт информации для прозрачной передачи, в настоящее время не используется,

• поле индикатора общей части CPI (Common Part Indicator) используется для выравнивания окончания,

• поле индикатора длины LI (Length Indicator) указывает длину поля полезной нагрузки,

• поле контрольной суммы CRC используется для контроля ошибок.

Механизмы управления потоком

Для управления трафиком ATM с целью поддержки качества обслуживания используются следующие механизмы:

• контроль за установлением соединения;

• контроль за использованием полосы пропускания;

• формирование трафика;

• контроль приоритета;

• механизм отбрасывания пакетов и ячеек.

Контроль за установлением соединения отвечает за доступ в сеть ATM. При этом принимается решение: будет ли установлено соединение или будет получен отказ. Решение об установлении соединения принимается на основе сравнения требуемой пиковой скорости запрашиваемого соединения и пиковых скоростей существующих соединений, а также на основе сравнения требований к качеству обслуживания соединений существующих и запрашиваемого. Соединение устанавливается, если имеется свободная полоса пропускания, необходимая для резервирования под пиковую скорость нового соединения, и если параметры качества обслуживания в уже установленных соединениях не пострадают.

Резервирование полосы пропускания означает, что данная полоса может быть использована только соответствующим соединением независимо от активности источника. Может быть реализовано несколько механизмов контроля за установлением соединения. Например, для трафика CBR с высоким качеством обслуживания резервируется полоса, равная двум пиковым скоростям, и выделяется еще одна полоса, равная пиковой скорости, для совместного использования с другими типами трафика на приоритетной основе.

Контроль за использованием полосы пропускания реализует проверку соответствия параметров поступающего трафика с параметрами, зафиксированными в контракте. Этот контроль осуществляется в граничном коммутаторе на входе в сеть и использует алгоритм «дырявого ведра». Для ячеек ATM, которые приводят к превышению оговоренной скорости передачи, бит CLP устанавливается в единицу. Далее ячейки с битом CLP, равным единице, сбрасываются коммутатором в случае перегрузки. Состояние перегрузки коммутатор определяет локально по состоянию своих очередей.

Для реализации алгоритма «дырявого ведра» в коммутаторе ATM поддерживается счетчик для данного соединения. Счетчик подсчитывает число поступивших байт данного соединения на контролируемом интервале. Ячейка, которая приводит к переполнению счетчика на контролируемом интервале, отмечается битом CLP, равным 1. В коммутаторе ATM контролируется пиковая и средняя скорости соединения, поэтому используется алгоритм двойного ведра.

Формирование трафика. Механизм формирования трафика позволяет сформировать входящий трафик пользователя, заранее согласованный с требованиями в контракте. Для формирования трафика могут использоваться следующие механизмы:

• снижение пиковой скорости передачи, т.е. отправитель работает на меньшей пиковой скорости, чем та, которая указана в контракте. Таким образом, снижается вероятность нарушения контракта;

• уменьшение длины пачки. Отправитель ограничивает размер пачки до значения, меньшего, чем указано в контракте. В этом случае также снижается вероятность нарушения контракта;

• буферизация ячейки. Ячейка, нарушившая контракт, устанавливается в дополнительный буфер и ожидает там обработки, до тех пор, пока не разгрузится выходной интерфейс. Тогда ячейки гарантированно не нарушают контракт.

Механизмы формирования трафика не являются обязательными.

Контроль приоритетов. Механизм контроля приоритетов решает задачу выбора из очереди ячейки, которая должна быть послана следующей. В коммутаторах ATM используется приоритетная схема обслуживания очередей, согласно которой наивысшим приоритетом обладают ячейки CBR трафика, а наименьшим – UBR. Ячейки меньшего приоритета могут обслуживаться только в том случае, если обслужены все ячейки более высоких приоритетов. Очевидным недостатком этой схемы является нехватка ресурсов для низкоприоритетного трафика в случае перегрузки.

Альтернативой приоритетной схемы является схема с взвешенным распределением полосы пропускания. В этом случае каждому трафику или службе назначается доля пропускной способности выходного интерфейса, которая гарантировано предоставляется трафику в случае перегрузки. Планировщик циклически обслуживает очереди, и за каждый цикл опроса очередей из каждой очереди считывается количество ячеек, которое соответствует назначенному весу или проценту. Если очередь пуста, то ресурс для нее не выделяется, и обслуживается следующая очередь, т.е. при циклическом опросе ресурс выделяется динамически.