Протоколи рівня адаптації атм

У мережах АТМ функції транспортного рівня еталонної моделі OSI виконуються на рівні адаптації. Рівень адаптації АТМ забезпечує взаємодію між рівнем АТМ і більш високими рівнями. При переміщенні інформації вниз у моделі АТМ рівень адаптації розбиває інформацію користувача на блоки даних завдовжки до 48 байтів, які потім використовуються для формування поля корисного навантаження комірки АТМ. На шляху вгору комірки перетворюються в інформацію користувача.

Структура рівня адаптації атм

На рівні адаптації можуть відбуватись різні процеси, які безпосередньо залежать від типу трафіку в мережі. Введення цього рівня дозволяє зробити мережу незалежною від виду трафіку. Інакше кажучи, рівень захищає верхні й нижні рівні від невластивих їм функцій. Так, наприклад, він дозволяє зняти з комутаторів функції фрагментації й складання, передаючи їх на кінцеві станції. Рівень адаптації складається з двох підрівнів: підрівня збіжності (Convergence Sublayer, CS) і підрівня сегментації й складання (Segmentation and Reassembly, SAR).

Дані користувача (наприклад, файл розміром 1 Мбайт) передаються з більш високих рівнів униз до рівня адаптації АТМ, а точніше, до підрівня CS, і розбиваються на кадри (блоки) змінної довжини. Розмір одного кадру не може перевищувати 64 Кбайти. До кадру додаються поля, що описують його тип і розмір. Після цього кадр передається на нижній підрівень (SAR), де він розбивається на блоки даних розміром 44, 47 або 48 байтів, залежно від рівня адаптації. Інакше кажучи, не всі 48 байтів будуть зайняті інформацією користувача — чотири байти можуть використовуватися для службових цілей. Ці блоки потім передаються на рівень АТМ. При надходженні комірок із нижніх рівнів підрівні SAR і CS відновлюють їх у дані користувача.

Різні види трафіка висувають різні вимоги до мережі. Наприклад, при передачі аудіоінформації потрібен постійний потік; відеоінформація критична до часових затримок; передача даних зазвичай носить непостійний характер і допускає деякі затримки тощо. Різні рівні адаптації АТМ призначені саме для надання можливості будь-якому виду трафіку передаватись з тими характеристиками, які йому необхідні. Введено декілька рівнів адаптації: AAL1, AAL3/4, AAL5 (табл. 11.1). Наприклад, для передачі даних використовується AAL5.

Таблиця 11.1. Рівні адаптації АТМ

Характеристика	AAL1	AAL3/4, AAL5
Узгодження різних часові параметрів між відправником і одержувачем	Вимагається	Не вимагається
Швидкість передачі	Постійна	Змінна
Режим з'єднання	З встановленням з'єднання	З встановленням з'єднання / Без встановлення з'єднання
Тип трафіку	Голос, відео	Дані
Клас	Клас А(голос) Клас В(відео)	Клас С і D (дані)

Раніше був розроблений AAL2 з метою забезпечення змінної швидкості для синхронного, чутливого до затримок відеотрафіку. Зараз ця функція виконується рівнем адаптації AAL3/4.

Для наочності рівень адаптації АТМ можна уявити у вигляді, поданому на рис. 11.10. Кожний рівень адаптації характеризується двома основними параметрами: швидкістю передачі (постійна або змінна) і режимом з'єднання (з установленням або без установлення віртуального з'єднання).

Рис. 11.10. Узагальнена функціональна схема рівня адаптації АТМ

Постійна швидкість передачі застосовується у прикладних програмах, які вимагають узгодження між відправником та одержувачем і не допускають затримок (наприклад, передача голосу). Змінна швидкості дозволяє адаптуватися до вимог прикладної програми. Для встановлення з'єднання використовуються спеціальні комірки з адресною інформацією. Встановлення з'єднання використовується рівнями AAL3/4 та AAL5 і працює разом із протоколом емуляції локальної мережі.

До передачі комірок через мережу АТМ вони повинні бути підготовлені на відповідному рівні адаптації АТМ. Який саме рівень адаптації АТМ буде застосовуватися, визначається самим пристроєм АТМ, його типом, класом і сервісними вимогами до мережі АТМ. Його основне завдання полягає в адаптації потоків інформації, одержуваних від прикладних програм верхніх рівнів, для рівня АТМ.

Рівень адаптації АТМ використовується пересильною станцією для сегментації й підготовки даних змінної довжини, що одержані з верхніх рівнів, для пакування їх у серію комірок на рівні АТМ і передачі на фізичному рівні. Станція, комірки якої були передані, використовує рівень адаптації АТМ для складання їх у дані користувача. Процедури сегментації й складання служать для захисту від помилок даних, що передаються, у випадку втрати комірок або зміни їх послідовності.

Як зазначалося вище, рівень адаптації розділено на два підрівні: підрівень збіжності (CS) і підрівень сегментації та складання (SAR).

Підрівень збіжності також ділиться на два підрівні: службово-орієнтований підрівень збіжності (Service Specific Convergence Sublayer, SSCS) і загальну частину підрівня збіжності (Common Part Convergence Sublayer, CPCS). Залежно від виконуваних задач, SSCS може і не бути. При формуванні підрівнями SSCS, CPCS і SAR модуля даних протоколу (Protocol Data Unit, PDU) використовується тільки поле корисного навантаження майбутньої комірки. При цьому доступний обсяг поля корисного навантаження, замість декларованого обсягу в 48 байтів, зменшується до 47 байтів, а у разі використання AAL3/4 — до 44 байтів. Тільки AAL5 використовує один біт у заголовку комірки — поле РТ. Завдяки такому способу розміщення службової інформації рівень адаптації АТМ є цілком незалежним від рівня АТМ. Для AAL1 дані користувача сегментуються по 48 байтів, а для AAL3/4 і AAL5, призначених для передачі даних, максимальний розмір сегмента даних користувача може становити 65 535 байтів. У такому разі передача даних через рівень адаптації АТМ може відбуватися у двох режимах: режимі повідомлення і потоковому режимі. AAL3/4 і AAL5 мають чіткий поділ на SSCS і CPCS.

AAL1

AAL1 підтримує сервіс, орієнтований на встановлення з'єднання для трафіку, що передається з постійною швидкістю. До такого типу трафіку відносять аудіо і відеоінформацію (без стискання), які вимагають часової синхронізації між відправником та одержувачем і постійної швидкості передачі. При використанні цього рівня адаптації АТМ втрачені дані або дані з порушеною структурою не коригуються і не повторюються. Передача інформації на цьому рівні починається із заповнення даними(надходять із верхніх рівнів) CS-PDU (Convergence Sublayer - Protocol Data Unit) довжиною 47 байтів. Кожний з таких модулів одержує однобайтний заголовок, що містить поле «Порядковий номер» (Sequence Number, SN) і поле «Захист порядкового номера» (Sequence Number Protection, SNP). Потім блоки передаються на рівень сегментації й складання, формуючи SAR-PDU (Segmentation and Reassembly - Protocol Data Unit) (рис. 11.11).

Рис. 11.11. Заголовок рівня адаптації ALL 1

де: CSI - Індикатор підрівня сходження; SC - Лічильник послідовності;

CRC - Контрольна сума; PAD - Біт парності; SN - Номер; SNP - Захист номера в послідовності.

Слід зазначити, що сегменти даних користувача із заголовками називаються сервісними модулями даних.

Заголовок CS-PDU складається з таких полів:

• індикатор підрівня збіжності (Convergence Sublayer Indicator, CSI);

• лічильник послідовності (Sequence Counter, SC);

• контрольна сума (CRC);

• біти парності (PAD).

Поле лічильника послідовності використовується для дотримання послідовності виходу комірок. Поле контрольної суми містить контрольний і коригуючий коди, які дозволяють відстежувати помилки у полі корисного навантаження і виправляти однобітні помилки. Біт парності служить для виявлення помилок у 7-бітному результуючому слові.

Поля лічильника послідовності та індикатора підрівня збіжності стають послідовним номером, а контрольна сума і поле вирівнювання — полем захисту номера у послідовності на підрівні SAR. У мережі АТМ ці поля використовуються для визначення порядку проходження комірок.

AAL3/4

AAL3/4 розроблений для передачі трафіку зі змінною швидкістю. При цьому передача може відбуватись як з установленням з'єднання, так і без нього.

Визначено два режими передачі: режим повідомлення і потоковий режим. У режимі повідомлення один сервісний блок даних проходить через інтерфейс рівня адаптації, розміщуючись в одному блоці даних. Цей режим забезпечує транспортування сервісних блоків змінної довжини. У режимі потоку сервісний блок даних проходить в одному або декількох інтерфейсних блоках.

Обидва режими передачі надають вибір між гарантованою й негарантованою доставкою даних. Перший режим здебільшого орієнтований на з'єднання типу точка-точка. Він забезпечує повторну передачу сервісних блоків і контроль за потоком. У негарантованому режимі корекція помилок не виконується.

Підрівень збіжності AAL3/4 одержує дані користувача змінної довжини, розмір яких не повинен перевищувати 65535 байтів. Для формування CS-PDU (рис. 11.12) до них додається заголовок, що складається з таких полів: індикатор загальної частини (Common Part Indicator, CPI), початкова мітка (Beginning Tag, Btag) та розмір виділеного буфера (Buffer Allocation Size, BAsize). Закінчення складається з поля вирівнювання (Alignment, AL), поля кінцевої мітки (End Tag, Etag) і індикатора довжини (Length Indicator, LI). Ще має бути Поле заповнення (PAD).

Рис. 11.12. Формати протокольних блоків CS й SAR рівня адаптації ALL3/4

Поле індикатора загальної частини (CPI) використовується для інтерпретації наступних полів у заголовку й закінченні. Поле початкової мітки (Btag) забезпечує зв'язок заголовку протокольного блока з його закінченням. У поля початкової й кінцевої мітки записуються однакові числа — свої для кожного блока, що формується. Поле розміру виділеного буфера (Basize) бере участь в інформуванні абонента щодо розміру буферної пам'яті, необхідної для розміщення даних. Поле вирівнювання (AL) необхідне для вирівнювання закінчення 32-бітової межі, заповнюється нулями. Поле заповнення (PAD) розміщується між кінцем корисного навантаження й закінченням. Його необхідність зумовлена тим, що дані можуть передаватись блоками змінної довжини. Довжина поля може змінюватись від нуля до трьох байтів. Поле заповнюється нулями.

Підрівень сегментації й складання одержує CS-PDU і готує його для передачі у комірках, сегментуючи на 44-байтні одиниці даних. На цьому підрівні створюється SAR-PDU із заголовком і закінченням, які додаються до кожної одиниці даних. Заголовок і закінчення використовуються для керування проходженням комірок і для підготовки комірок, що використовуватимуться підчас зв'язку без встановлення з'єднання.

Заголовок SAR-PDU складається з таких полів:

• тип сегмента (Segment Type, ST);

• порядковий номер (Sequence Number, SN);

• ідентифікатор мультиплексування (Multiplexing Identifier, MID).

Поле типу сегмента використовується для зазначення комірки, яка починає, продовжує або закінчує повідомлення (табл. 11.2).

Таблиця 11.2. Типи сегментів

Тип сегмента	Значення поля ST	Призначення
ВОМ (Beginning of Message)	10	Початок повідомлення
СОМ (Continuation of Message)	00	Продовження повідомлення
EOM (End of Message)	01	Кінець повідомлення
SSM (Single Segment Message)	11	Односегментне повідомлення

Рис. 11.13. Формат протокольного блоку CS PDU

Закінчення складається з наступних полів:

• вирівнювання (PAD);

• індикація «користувач - користувачу» (User-to-User, UU);

• індикатор загальної частини (Common Part Indicator, CPI);

• індикатор довжини (Length Indicator, LI);

• контрольна сума (CRC).

Поле вирівнювання (PAD) використовується у тому випадку, коли обсяг інформації користувача не кратний 48 байтам. Поле індикації «користувач – користувачу» (UU) призначене для спеціального режиму прозорої передачі інформації користувача; (останнім часом не використовується, тому ми режим не розглядаємо). Індикатор загальної частини (CPI) використовується для вирівнювання закінчення, а у полі індикатора довжини (LI) зазначено довжину поля корисного навантаження. Чотирибайтне поле контрольної суми (CRC) обчислюється для всього початкового кадру даних і дозволяє одержувачу визначати бітові помилки й комірки, які прийшли позачергово.

Формування інформації на підрівнях AAL5 значно простіше за AAL3/4. Наприклад, немає потреби у процедурах, призначених для мультиплексування комірок; усі комірки на AAL5 передаються у вигляді послідовного потоку. Після формування блок CS-PDU розбивається на одиниці даних розміром 48 байтів, що розміщуються потім у полі корисного навантаження комірок АТМ.