8.5.1.1. Блок pdu для aal-1

Протокольный блок данных PDU для AAL-1 существует как в виде CS-PDU, так и SAR-PDU. Мы будем подробно рассматривать только SAR-PDU в силу фантомного характера CS-PDU. Блок SAR-PDU имеет следующую структуру:

Здесь использованы следующие обозначения для полей:

• поле SN - последовательный номер ячейки - состоит из флага CSI наличия/отсутствия указа­ теля дополнительного подуровня CS (1 бит) и собственно последовательного номера ячейки (3 бита), позволяющего организовать циклический счет ячеек по модулю 8 (цикл - последова­ тельность из 8 SAR-PDU, нумеруемых от 0 до 7);

• поле SNP - защита последовательного номера ячейки - позволяет осуществить обнаруже­ ние множественных и коррекцию одной ошибки заголовка SAR-PDU, состоит из поля CRC (3 бита) и поля проверки на четность 7 битного кодового слова (1 бит), составленного из SN и SNP-CRC;

• поле Р - указатель - состоит из бита проверки на четность и собственно указателя - 7-битного поля смещения;

• поле PL - полезной нагрузки - может иметь два формата: нормальный формат (без указателя) длиной 47 байт (флаг CSI=0) и Р-формат, состоящий из поля указателя длиной 1 байт и собст­ венно поля PL длиной 46 байт (флаг CSI=1).

При формировании PL подуровень CS-AAL-1 позволяет использовать метод передачи структурированных данных (SDT-method), под которыми понимаются цифровые данные, осно­ванные на стандартной частоте дискретизации 8 кГц, используемые в стандартных системах ISDN [259] для передачи голоса (64 кбит/с), голоса и данных (2x64 кбит/с, формат 2B+D), видеоконфе-ренцсвязи (384 кбит/с, формат 6В), а также каналов HI 1 (1536 кбит/с, формат 23B+D) и Н12 (1920 кбит/с, формат 30B+D).

В методе SDT для выделения границ структурированных данных используется указатель Р. Протокол SDT генерирует обычный формат, если размер блок равен "1" (т.е. 1 байту), этот формат используется всегда, когда значение SN соответствует нечетным числам: 1, 3, 5, 7, и Р-формат, если размер блока больше, чем "1", этот формат используется всегда, когда значение SN соответствует четным числам: 0, 2, 4, 6 (т.е PL первого SAR-PDU в цикле всегда имеет Р-формат). Указатель Р используется 1 раз внутри каждого цикла и использует "смещение", величина которо­го находится в пределах от 0 до 93 (93=46+47, где 46 и 47 длина двух PL - нормального и Р-формата) и указывает на номер байта, являющегося началом границы структурированного блока (подробнее см. [228,1.363.1]).

Другой особенностью обработки сигнала на уровне AAL-1 является возможность органи­зации коррекции ошибок (и допустимость потерь ячеек) за счет использования упреждающей коррекции ошибок (FEC), реализованной с помощью кодов Рида-Соломона (128, 124). Для этого CS организует структуру фреймов и блоков FEC, где фрейм FEC - блок длиной 128 байтов,

состоящий из 124 байтов данных и 4 байтов для кода Рида-Соломона, а блок FEC - блок длиной в 47 последовательных фреймов, т.е. длиной в 6016 байтов (128*47=6016). Этот код позволяет кор­ректировать 2 ошибочных байта в каждом фрейме FEC, если не было потерь ячеек. Дополнитель­ные заголовки при этом составляют 3,1%, а задержка эквивалентна времени обработки 128 байтов. Могут быть использованы и другие методы, см. [228,1.363.1].

Итак, данная структура PDU AAL-1 позволяет обнаруживать потерянные или неправильно пронумерованные ячейки, дает возможность (учитывая синхронность трафика) восстанавливать частоту синхронизации в точке приема ячеек, использовать упреждающую коррекцию ошибок полезной нагрузки пользователя при передаче высококачественных аудио/видео приложений, а использование указателя дает возможность посылать частично заполненные ячейки для уменьше­ния задержки при сборке сегментированного пакета в точке приема ячеек. Она позволяет исполь­зовать два режима передачи CBR трафика: неструктурированный (UDT) и структурированный (SDT), характерные для схемы кодирования ИКМ (АДИКМ).

8.5.2. Уровень адаптации AAL-2

Уровень AAL-2 обеспечивает следующие типы сервиса [228]:

• передачу блоков SDU с переменной скоростью, определяемой источником;

• передачу сигналов синхронизации между источником и назначением;

• индикацию (при необходимости) потерянной или с ошибками принятой информации, не вос­ становленной на уровне AAL-2.

Для обеспечения сервиса на уровне AAL-2 могут быть использованы следующие функции [228]:

• сегментации и сборки пользовательской информации;

• обработка изменений времени задержки ячеек;

• обработка потери или ошибочной вставки ячеек;

• восстановление частоты таймера источника в точке приема;

• восстановление структуры данных источника в точке приема;

• мониторинг ошибок управляющей информации протокола AAL-PCI;

• обработка ошибок управляющей информации протокола AAL-PCI;

• мониторинг ошибок информационного поля пользователя и организация их возможной коррекции.

Несмотря на сходство используемых функций с AAL-1, AAL-2 в силу специфики сервиса имеет другие упомянутые ранее подуровни [228,1.363.2], а именно:

• SSCS - подуровень конвергенции, зависящий от сервиса - осуществляющий в принципе те же функции, что и CS, но более диверсифицированные, которые поддерживаются не одним а не­ сколькими протоколами в зависимости от конкретного сервиса;

• CPS - подуровень общей части (уровня AAL) - подуровень, который должен осуществлять в принципе те же функции, что CS и SAR.

Кроме того, вместо одной точки SAP здесь (на функциональной модели) используются не­сколько точек SAP, т.е. SAP;, позволяющие обеспечить различные уровни качества обслуживания QOSj. Этот факт в принципе позволяет (в отличие от AAL-1) осуществлять мультиплексирование соединений на уровне AAL-2, которое должно происходить на подуровне CPS с тем, чтобы ассо­циировать эти связи с одним соединением на уровне ATM.

Аналогично предыдущему мы будем рассматривать только PDU нижнего уровня, т.е. CPS-PDU, которое одновременно является ATM-SDU в соответствии со спецификой OSI-подобных многоуровневых моделей.

Учитывая большую дивертифицированность асинхронных типов сервиса, факт использо­вания различных уровней QOS, а также возможность мультиплексирования соединений на поду­ровне CPS, можно предположить, что результатом работы CPS должен быть некий промежуточ­ный пакет переменной длины, который затем и будет инкапсулироваться в CPS-PDU. Таким паке­том является CPS-Packet.

8.5.2.1. Блок PDU для AAL-2

Прежде, чем описывать протокольный блок данных CPS-PDU для AAL-2, опишем формат пакета CPS-Packet, который имеет следующую структуру [228,1.363.2]:

Этот пакет состоит из 3-байтного заголовка CPS-PH и полезной нагрузки CPS-PP перемен­ной длины. Назначение полей пакета следующее:

CID - идентификатор канала - определяет пользователя данного канала, так как канал двуна­правленный, то этот идентификатор должен быть одинаковым в оба направления, значения идентификатора лежат в пределах 8-255;

LI - указатель длины - определяет длину полезной нагрузки в байтах, которая не должна пре­вышать 45 (чтобы общая длина с учетом заголовка не превышала 48 байтов), в противном случае она устанавливается длиной 64 байта (см. ниже случай полезной нагрузки, требую­щей такой длины);

UUI - указатель типа пользователей CPS, между которыми устанавливается прозрачная связь (например, между объектами SSCS), допустимые значения - 0-31, из которых 0-27 использу­ется для объектов SSCS, a 30-31 для менеджмента уровней;

НЕС - код контроля ошибок заголовка - код CRC-5, вычисляемый для полей CID+LI+UUI;

CPS-PP - полезная нагрузка CPS - длина нагрузки указана в поле LI.

Указанные пакеты CPS Packet упаковываются в протокольные блоки CPS-PDU, имеющие

следующую структуру:

Здесь используются следующие обозначения полей:

STF - начальное поле - поле длиной в 1 байт, объединяющее поля OSF, SN и Р; OSF - поле смещения - указывает число байт между концом STF и началом первого пакета CPS-Packet или, при его отсутствии, началом поля дополнения (до 48 байтов) PAD; SN - номер последовательности - поле (1 бит), используемое для того, чтобы пометить (по

модулю 2) пары потоков CPS-PDU;

Р - бит проверки на четность - бит, используемый для обнаружения ошибок в начальном поле путем проверки на нечетность.

Характерной особенностью данного формата полезной нагрузки CPS-PDU является то, что полезная нагрузка может быть пустой, или нести один или большее число (полных или частич­ных) пакетов CPS-Packet. Оставшаяся неиспользованной часть полезной нагрузки заполняется ну­левыми байтами поля дополнения PDU до 48 байтов. Пакет CPS-Packet может перекрывать грани­цы одной или двух ячеек ATM, причем граница деления пакета может быть в любом месте, вклю­чая заголовок.

Для сравнения приводим старый тип PDU, описаннный в [244] для использования в связи с AAL-2.

Здесь использованы следующие обозначения: SN - последовательный номер ячейки;

IT - тип информационного сегмента передаваемого сообщения (начало - ВОМ, продолжение -

СОМ или конец сообщения - ЕОМ); LI - указатель длины полезной нагрузки; CRC - циклический избыточный код обнаружения и коррекции ошибок полезной нагрузки

(длины полей указаны ориентировочно).

Приведенная структура AAL-PDU поддерживает (максимально) передачу речи, видео и данных в канале с переменной скоростью передачи (VBR сервис, использующий процедуру па­кетирования). Для такой передачи речь и видео формируются в виде последовательности сооб­щений, упакованных в пакеты переменной длины (определяемой полем LI), размещаемые в поле полезной нагрузки, безошибочная передача которой контролируется полем CRC. Поле IT играет роль этикетки, указывающей какая часть сообщения передается. Поле SN, как и в AAL-1 PDU, также позволяет обнаруживать потерянные или неправильно пронумерованные ячейки.

При передачи речи, например, для уменьшения влияния потерянных ячеек на качество обслужива­ния, используются не только специальные методы модуляции, но и специальные методы группирования би­тов с одинаковым весом, принадлежащих последовательным выборкам, в отдельные группы и использова­ние контрольных заголовков пакетов и процедур цифровой интерполяции речи для их коррекции - методы, широко применяемые в традиционных цифровых системах передачи речи.

Более важным для специалистов по сетевым технологиям является то, что размер пакета получается больше максимальной длины поля полезной нагрузки. Например, для АДИКМ с 4-х битными выборками (скорость передачи 32 Кбит/с) длина информационной части пакета состав­ляет 64 байта. Сам пакет при этом формируется в соответствии с форматом, регламентируемым стандартом ITU-T Rec. G.764 [232]. Этот пакет затем инкапсулируется во фрейм данных ненуме­рованного типа - UI с заголовком HDLC-типа и концевиком, содержащим поле контроля фрейм-последовательности - FCS. Факт инкапсуляции с FCS (в дополнение к CRC) не предохраняет речь/видео блоки от отбрасывания в случае обнаружения ошибок, вызванного необходимостью избежать дополнительных задержек трафика, суммарная величина которого (при передаче речи) не должна превышать 200 мс. Общее же число блоков, которые могут быть отброшены не превы­шает трех и регламентируется в поле BDI пакета в формате G.764. Указанный фрейм затем и раз­мещается в поле полезной нагрузки, используя указатели LI и IT.

8.5.3. PDU для AAL-3/4

Протокольный блок данных имеет следующую структуру:

Здесь: ST - тип сегмента передаваемого сообщения (ВОМ, СОМ, ЕОМ, SSM), MID - иден­тификатор сообщения (используется на стадии сборки сообщения из принятых ячеек-сегментов); SN, LI и CRC - аналогичны предыдущему.

Исходно предполагалось использовать AAL-3 для передачи данных с переменной скоро­стью передачи (VBR сервис), ориентированной на установление соединения, a AAL-4 - для того же, но без установления соединения. Затем эти два типа были объединены в AAL-3/4, предназна­ченный для взаимодействия ATM с SMDS и MAN, как наиболее близких к ATM технологий. MAN и SMDS также использует 53 байтные ячейки. SMDS, например, не ориентирован на уста­новление соединения и стандартно отображается на физический уровень DS3 и STM-1, что делает реализацию данного протокола ATM наиболее простым.

AAL-3/4 поддерживает два типа передачи: сервис в режиме передачи сообщений и сервис в режиме передачи непрерывного потока. Первый тип допускает разбиение SDU на более мелкие сегменты, а второй - наоборот, допускает передачу нескольких SDU фиксированного размера в виде одного PDU, причем допустимый минимальный размер SDU может составлять один байт.

8.5.4. PDU для AAL-5

Протокольный блок данных имеет следующую структуру (которая дорабатывается):

Здесь: PAD - поле, дополняющее PDU до длины в 48 байтов, CPCS-UU - общая часть CS-тип нагрузки пользователя, CPI - указатель общей части CS, LI - указатель длины полезной на­грузки, CRC - циклический избыточный код контроля данных пользователя (SSCS-PDU).

AAL-5 имеет более простую, чем AAL-3/4, структуру и был нацелен на обеспечение транспорта протоколов верхних уровней через ATM. SSCS может быть равно нулю, тогда он ис­пользуется только для того, чтобы отобразить примитивы верхних уровней на CPCS и обратно.

AAL-5 поддерживает сервис, ориентированный на установление соединения и удобен для передачи трафика Frame Relay.