3.2.2. Уровни адаптации atm

Структура уровня адаптации включает два подуровня: подуровень слияния (кон­вергенции) CS (Convergence Sublayer) и подуровень сегментации и реагрегирования (восстановления) SAR (Segmentation and Reassambly Sublayer).

Подуровень CS согласует транспортируемые данные со средой разбиения дан­ных на сегменты и восстанавливает данные после выгрузки из сегментов в сторону потребителя. При этом восстанавливается синхронизация. Подуровень сегментации формирует сегменты определённого класса услуг и типа AAL. Он обеспечивает формирование служебных сообщений сегментов и их использование при восста­новлении данных в сторону потребителя.

Сервис уровня AAL-1 называют услугами 1-го класса (или категории А) и пре­доставляют пользователю сети с постоянной скоростью (CBR). По всей линии пе­редачи характеристики передачи данных определены, и время доставки данных строго ограничено. Этот класс услуг имеет следующие характеристики:

• трафик представляет собой поток данных в виде блоков по 193 бита, переда­ваемых каждые 125 мкс;

• трафик чувствителен к изменениям задержки;

• трафик не допускает потери информации;

• трафик чувствителен к сжатию.

Функции, реализуемые в AAL-1, состоят в следующем:

• сегментация и восстановление информации пользователя;

• управление отклонением времени задержки ячейки;

• управление искажениями и неверно введенными ячейками;

• восстановление источника синхронизации;

• наблюдение за ошибками байтов и управление этими ошибками;

• генерация и обнаружение структурного указателя.

Возможности сервиса класса А определяют возможности передачи звука, изо­бражения и данных в реальном времени с постоянной скоростью. При этом инфор­мация может быть структурирована, т.е. представлена по байтам, или не структури­рована, т.е. передаваться по битам, и размещаться в 48-байтовых полях полезной нагрузки (рис. 3.53).

Заполнение 48-байтового поля обусловлено протоколом структурирования дан­ных для сегментации и сборки SAR-PDU (Segmentation and Reassambly Sublayer — Protocol Data Unit).

Порядковый номер поля позволяет отделить пустые и неисправные ячейки от ячеек с информацией. Защита номера поля предназначена для обнаружения ошибок с помощью процедуры CRC и исправления одиночной ошибки. Участок, обозна­ченный SAR-PDU, несет необходимую полезную нагрузку. При этом в первом бай­те SAR-PDU фиксируется указатель структурирования.

На уровне AAL-1 обрабатываются сигналы реального времени, чувствительные к задержкам передачи (например, речевые сообщения). Для поддержки услуг само­го высокого класса (категории А) необходимо выполнение условий синхронизации источника и приёмника сигнала. Сеть ATM, являясь транспортной средой, как пра­вило, имеет собственный высокостабильный синхронизм. Однако, источник и при­емник информационных сигналов не всегда имеют общий синхронизм с ATM. По этой причине может возникать большое расхождение тактовых механизмов источ­ника и приемника сигналов. Таким образом, сеть ATM не будет полностью «про­зрачной» транспортной средой для сигналов. Поскольку сеть ATM основана на пе­редаче ячеек, то характеристика частоты источника синхронизма на приемной сто­роне может зависеть от сегментации ячеек и задержки возможных случайных сме­шиваний ячеек. Маршрут извлечения источника синхронизма принадлежит пользо­вательскому соединению типа «точка-точка», построенному по принципу буфери­зации «первый пришел — первый вышел» (FIFO, First In First Out) в выходном бу­фере, например, для Е1 с регулировкой частоты записи-считывания. Частота считы­вания не может быстро меняться и подстраиваться под дрожание фазы приходящих импульсов. При этом может быть нарушено требование по стабильности синхро­низма, например, для Е1, согласно Рекомендации МСЭ-Т G.703, требование ста­бильности составляет SOxlCT⁶. Поэтому важнейшей функцией AAL-1 может быть восстановление с требуемой точностью тактовой частоты. Рекомендацией МСЭ-Т L363.1 определен метод введения синхронной остаточной временной метки SRTS <Synchronous Residual Time Stamp). Эта метка вводится в сегмент AAL-1 (рис. 3.54) в виде р-бита CSI.

Метка представляет собой четырехбитовое слово, переносимое в восьми подряд следующих сегментах. Метка вычисляется на передаче как разность частот сигнала (например, Е1) и тактовой частоты ATM-сети, которая просто вычисляется:

где х выбирается таким образом, чтобы переносимая частота была выше частоты тактов компонентного сигнала. Для Е1 значение х = 6 и частота тактирования равна 2,43 МГц. Для ЕЗ значение х = 4, частота тактирования равна 38,88 МГц. При этом частота Е1 делится на число N= 3008 (общее число битов данных в восьми сегмен­тах) и используется как затвор четырех битов (р-бит) счетчика для частоты 2,43 МГц (рис. 3.55).

На приемной стороне частота местного генератора кода SRTS сравнивается с частотой источника SRTS передающей стороны. Разность двух кодов SRTS исполь­зуется для выравнивания локальной частоты синхронизации, с которой информаци­онные данные из сети ATM поставляются в сеть потребителя. Пример услуг AAL-1 по отображению циклов Е1 приведен на рис. 3.56.

Сервис уровня AAL-2 называется услугами 2-го класса (или категории В) и пре­доставляется пользователю сети с переменой скоростью VBR для пакетированных, сжатых данных.

Сжатие данных для передачи звука и видео приводит к пульсирующему во вре­мени трафику, поэтому его характеризуют как «взрывной» (пиковый). Каждая ячейка, формируемая AAL-2, должна быть снабжена временной меткой для реагре- гирования и формирования непрерывного потока данных на приеме. Особенной ха­рактеристикой трафика, формируемого AAL-2, является очень сильная чувстви­тельность к искажениям информации при передаче.

Функции, реализуемые в AAL-2, заключаются в следующем:

• сегментация и реагрегирование пользовательской информации;

• управление переменной задержкой ячейки;

• управление искаженными ячейками;

• восстановление синхронизма источника и приемника;

• контроль за битами ошибок и управление этими ошибками;

• просмотр поля пользовательской информации для обнаружения и исправле­ния ошибок.

Для AAL-2 формат структурированных данных состоит из трех полей: поля за­головка, поля полезной нагрузки (то есть переносимого трафика) и хвостовой части (рис. 3.57).

Порядковый номер сегмента служит для отделения пустых и ошибочных ячеек от информационных. Индикатор типа информации, следующий за порядковым но­мером, указывает на тип передаваемой части информации, т.е. на начало передачи, продолжение передачи и завершение передачи данных. Хвостовая часть SAR-PDU содержит индикатор длины поля полезной нагрузки и блок контроля ошибок поля полезной нагрузки процедурой CRC. Хвостовая часть формата SAR-PDU для AAL- 2 позволяет защитить от ошибок поле информационной нагрузки и головную часть.

Размещение SAR-PDU в ячейке ATM и последующее размещение на физиче­ском уровне аналогично AAL-1 (рис. 3.57), однако, при пульсирующем трафике ячеек промежутки могут быть заполнены пустыми ячейками для выравнивания скоростного потока на физическом уровне.

Уровни адаптации AAL-3 и AAL-4 объединены одним классом сервиса для пе­редачи данных, допускающих задержки, но различаются тем, что AAL-3 ориенти­рован на соединение пользователей через виртуальный канал с доступной скоро­стью передачи, a AAL-4 не ориентирован на соединение.

К особенностям характеристик класса сервиса AAL-3/4 относят следующее:

• передаваемая информация может иметь «взрывной» характер и переменную длину блоков;

• отсутствуют жесткие требования к задержкам передачи, что недопустимо в классах услуг А и В, т.е. для передачи звука и видео;

• возможна буферизация информации и ее следование к месту назначения раз­ными путями.

Особенности характеристик AAL-3/4 отражены на структурах сегментов полез­ной нагрузки SAR-PDU (рис. 3.58, 3.59). Первый рисунок отражает структуриро­ванную передачу данных в виде единого интерфейсного блока IDU (Interface Data Unit), т.е. точно одного блока. Второй рисунок отражает возможность передачи од­ного или нескольких IDU, которые могут быть разнесены во времени.

Головная часть сегмента содержит: указатель типа сегмента, порядковый но­мер, идентификатор мультиплексирования. Тип сегмента представлен двумя бита­ми и указывает на начало пакетирования, непрерывность или продолжение инфор­мации в пакете и сообщение о завершении информационного блока. Следующие четыре бита заголовка предназначены для порядкового номера сегмента. Каждый последующий сегмент содержит номер на единицу больший предыдущего. Десять битов идентификатора мультиплексирования головной части SAR-PDU использу­ются как вспомогательные для отделения сервисных данных, предназначенных для обслуживания уровня ATM, от потока данных, направляемых на подуровень кон­вергенции уровня AAL, а также разделения на подуровне конвергенции данных, передаваемых другими сегментами.

Второе большое поле SAR-PDU — это поле полезной нагрузки (или переноси­мого трафика), состоящее из 44 байтов. Если это поле не полностью заполнено дан­ными, то свободный остаток заполняется нулями.

На рис. 3.58, 3.59 использованы сокращения: CPI, Common Part Indicator — инди­катор общей части; ВТ, Begin Tag — поле начала; BAS, Buffer Allocation Size — раз­мер буфера; Р — поле выравнивания нагрузки; AL, Alignment — поле выравнива­ния; ЕТ, End Tag — поле конца; LI, Length Indicator — индикатор длины; ST, Seg­ment Туре — тип сегмента (2 бита); SN, Segment Number — порядковый номер; MID, Multiplexing Identifier — идентификатор мультиплексирования; CRC, Cyclic Redundancy Check —циклический избыточный код.

Хвостовая часть сегмента состоит из двух небольших полей: индикатора длины полезной нагрузки и битов контроля ошибок процедуры CRC.

Индикатор длины состоит из 6 битов и содержит число, указывающее количе­ство байтов информационных данных, включенных в поле полезной нагрузки SAR- PDU. Его максимальное значение равно 44 байтам. Поле контроля ошибок проце­дурой CRC состоит из 10 битов и формируется логически на передающей стороне из битов сегмента.

Уровень AAL-5 обеспечивает предоставление сервиса класса 5 (или категорий С и D). Этот класс услуг предложено использовать для компьютерных сетей и пере­дачи данных в следующих вариантах (рис. 3.60):

• в качестве AAL-5 может выступать AAL-3/4, но с упрощенным заголовком;

• для загрузки пакетов по протоколу ТСРЛР.

Класс услуг AAL-5 предполагается использовать в локальных масштабах. При этом из поля сегмента удалены служебные биты. Тип сообщения (начало, продол­жение и конец) отмечается в РТ поля заголовка ячейки ATM. Это могут быть мет­ки: 0x1 — конец данных; 0x0 — начало или продолжение данных (х = 1 или х = 0).

На уровне конвергенции AAL-5 происходит формирование блока данных с при­соединением к данным пользователя хвостовой части из 8 байт, образующим четы­ре поля служебной информации.

Первое поле состоит из одного байта UU (User-to-User, пользователь-пользова­телю), предназначенного для индикации участка цепи от пользователя к пользова­телю. Второе поле CPI (Common Part Indicator, индикатор общей части) также со­стоит из одного байта и предназначено для идентификатора тракта передачи. Третье поле LI (Length Indicator, индикатор длины), состоящее их двух байтов, слу­жит для раздела блоков данных. Четвертое поле, состоящее из четырех байтов, мо­жет быть использовано для контроля ошибок в блоке данных на основе процедуры CRC. Необходимо отметить, что руководящие документы по уровню AAL-5 не пре­дусматривают обязательное использование двух последних полей.

Поле выравнивания используется в случае, когда объём пользовательской ин­формации не кратен 48 байтам. Полезная нагрузка может иметь величину до 65535 байтов.