3 Основы широкополосных сетей: виртуальные каналы vci и виртуальные пути vpi
Виртуальные каналы – это устойчивые пути следования трафика, создаваемые в сети с коммутацией пакетов.
Протокол АТМ выполняет коммутацию по номеру виртуального соединения, который в технологии АТМ разбит на две части:
- идентификатор виртуального пути VPI;
- идентификатор виртуального канала VCI.
Поля идентификатор виртуального пути VPI и идентификатор виртуального канала VCI занимают 1 и 2 байта. Эти поля задают номер виртуального соединения, разделенный на старшую (VPI) и младшую (VCI) части.
Коммутация виртуального пути. В этом режиме коммутатор выполняет продвижение ячейки только на основании значения поля VPI, а значение поля VCI он игнорирует. Так работают магистральные коммутаторы территориальных сетей. Они доставляют ячейки из одной пользовательской сети в другую на основании только старшей части номера виртуального канала, что соответствует идее агрегирования адресов. В результате один виртуальный путь соответствует целому набору виртуальных каналов, коммутируемых как единое целое.
Коммутация виртуального канала. После доставки ячейки в локальную сеть АТМ ее коммутаторы начинают коммутировать ячейки с учетом как поля VPI, так и поля VCI, но при этом им хватает для коммутации только младшей части номера виртуального соединения, так что фактически они работают с VCI, оставляя VРI без изменения. Этот режим и называется режимом коммутации виртуального канала.
И виртуальные каналы (VC) и виртуальные пути (VP) определены как виртуальные соединения между смежными объектами маршрутизации в ATM сети. Логическая связь между двумя конечными пользователями состоит из ряда виртуальных связей, если коммутируются n коммутационных узлов виртуальный путь является связкой виртуальных каналов. Так как виртуальное соединение маркируется посредством иерархического ключа VPI/VCI (идентификатор виртуального пути / идентификатор виртуального канала) в заголовке ATM ячейки, коммутационная схема может использовать или коммутацию полного VC или только VP коммутацию.
Первый случай соответствует полному ATM коммутатору, в то время как последний случай относится к упрощенному коммутационному узлу с уменьшенной обработкой, где минимальный объект коммутации – виртуальный путь. Поэтому коммутатор VP/VC повторно назначает новый VPI/VCI на каждую коммутируемую виртуальную ячейку, принимая во внимание, что только VPI повторно назначается в коммутаторе VP, как показано в примере на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Коммутатор виртуальных пакетов и виртуальных каналов
2 Системы пакетной коммутации. Коммутация пакетов
Техника коммутации пакетов была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика. При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети данные разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами, или ячейками. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адрес, необходимый для доставки пакета узлу назначения. Наличие адреса в каждом пакете является одним из важнейших свойств техники коммутации пакетов, т.к. каждый пакет может быть обработан коммутатором независимо от других пакетов информационного потока. Помимо заголовка у пакета имеется еще одно дополнительное поле, которое обычно размещается в конце пакета и поэтому называется концевиком. В концевике помещается контрольная сумма, которая позволяет проверить, была ли искажена информация при передаче через сеть или нет.
Пакеты поступают в сеть без предварительного резервирования линий связи и не с фиксированной на перед заданной скоростью, а в том темпе, в котором их генерирует источник. Сеть с коммутацией пакетов всегда готова принять пакет от конечного узла.
Сеть с коммутацией пакетов состоит из коммутаторов, связанных физическими линиями связи. Пакетные коммутаторы имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов. Пакетный коммутатор не может принять решения о продвижения пакета, не имея в своей памяти всего пакета. Коммутатор проверяет контрольную сумму, и только если она говорит о том, что данные пакета не искажены, начинает обрабатывать пакет и по адресу назначения определяет следующий коммутатор. Поэтому каждый пакет последовательно бит за битом помещается во входной буфер. Сети с коммутацией пакетов используют технику сохранения с продвижением.
Буферизация необходима также для согласования скорости поступления пакетов со скоростью их коммутации, согласования скоростей передачи данных в каналах, подключенных к пакетному коммутатору.
Объем буфера в коммутаторах ограничен, иногда происходит потеря пакетов из-зи переполнения буферов при временной перегрузки части сети, когда совпадают переиоды пульсации нескольких информационных потоков.