Технология ATM (реферат)
.pdfданные. Эти категории сервиса также включают в себя следующие параметры качества сервиса (QoS).
Коэффициент потерь ячеек (Cell loss ratio) определяет, какой процент высокоприоритетных ячеек может быть потерян за время передачи.
Задержка передачи ячейки (Cell transfer delay) определяет количество времени (или среднее количество времени), требуемое для доставки ячейки адресату.
Изменение задержки передачи ячейки (Cell delay variation - CDV) - допустимые изменения в распределении группы ячеек между конечными станциями. Высокое значение CDV приводит к прерыванию аудио- и видеосигналов.
Перед установлением соединения конечная станция запрашивает одну из четырех категорий сервиса. Затем сеть ATM устанавливает соединение, используя соответствующие параметры трафика и QoS. Например, если конечная станция запросила соединение CBR для передачи видеоинформации, сеть ATM резервирует необходимую ширину полосы пропускания и использует параметры трафика и QoS
для обеспечения допустимых значений скорости передачи, коэффициента потерь ячеек, задержки и изменения задержки.
Сеть ATM использует параметры QoS и для защиты трафика, т. е. предотвращения перегрузки сети. Сеть "следит" за тем, чтобы установленные соединения не превышали максимальной ширины полосы пропускания, которая им была предоставлена. Если соединение начинает ее превышать, сеть отказывается передавать ячейки. Кроме того, сеть ATM определяет, какие ячейки можно отбросить в случае ее переполнения: она проверяет параметры QoS данного соединения и отбрасывает ячейки, для которых установлен высокий коэффициент потерь. И
наконец, сеть отказывается устанавливать соединения, если не может их поддерживать.
Способность ATM обеспечивать для приложений различные уровни QoS считается одним из достоинств данной технологии. Пользователи могут резервировать только ту полосу пропускания, которая им необходима; при этом сохраняется качество передаваемых аудио- и видеосигналов, а сеть предохраняется от переполнения.
Однако для того чтобы получать реальную выгоду от качества сервиса в сети ATM,
необходимы приложения, рассчитанные на его использование.
Производители оборудования ATM и организации, занимающиеся стандартизацией этой технологии, изобретают различные способы, которые должны позволить приложениям использовать QoS. Например, несколько производителей ATM работают над тем, чтобы расширить протокол резервирования ресурсов (Resource Preservation
Protocol - RSVP), разработанный группой Internet Engineering Task Force (IETF), таким образом, чтобы приложения могли запрашивать QoS. Кроме того, чтобы дать возможность приложениям, созданным без учета специфики ATM, пользоваться преимуществами QoS, компания FORE Systems и ряд других производителей разрабатывают программное обеспечение Legacy Application Quality of Service,
которое будет встраиваться в устройства доступа к локальным сетям и сетевые интерфейсные платы ATM. Это ПО даст возможность устройствам и платам устанавливать соединения с различными уровнями QoS в зависимости от типа приложения, адресов источника и адресата и других параметров.
СТАНДАРТЫ МОДЕЛИ ATM
ATM Forum разработал много стандартов, основанных на модели ATM, в том числе следующие:
User-to-Network Interface (UNI - интерфейс "пользователь-сеть") _ определяет интерфейс между конечной станцией и коммутатором;
Private Network-to-Network Interface (PNNI - частный интерфейс "сеть-сеть", -
определяет интерфейс между коммутаторами.
Эти стандарты определяют, как рабочие станции и коммутаторы взаимодействуют в сети ATM.
Стандарты UNI, разработанные ATM Forum, определяют, каким образом устройства взаимодействуют с коммутатором. Сначала пользователь посылает данные, например аудио-, видеоинформацию и т.д. В соответствии с типом данных какой-либо из четырех протоколов AAL получает эти данные и разбивает их на ячейки. Затем ячейки передаются на уровень ATM, который добавляет к ним информацию, необходимую для маршрутизации. Потом ячейки передаются на физический уровень, разбивающий их на биты и посылающий через среду передачи коммутатору.
ATM Forum разработал две версии UNI - UNI 3.0 и UNI 3.1. Эти версии почти идентичны, за исключением того, что UNI 3.1 основан на последней версии спецификации передачи сигналов ITU. Это, к сожалению, делает UNI 3.1
несовместимым с UNI 3.0 по передаче сигналов. К счастью, большинство коммутаторов поддерживает и UNI 3.0, и UNI 3.1. В настоящее время ATM Forum
работает над спецификацией UNI 4.0, в которую войдут изменения спецификации передачи сигналов, поддержка ABR и другие расширения. Стандарт UNI 4.0 будет совместим с UNI 3.1.
Спецификация PNNI, разработанная ATM Forum, включает в себя стандарты, которые дают возможность двум коммутаторам различных производителей работать вместе.
На рисунке 3 показано, как ячейка проходит через коммутатор ATM. Коммутатор получает ячейку на физическом уровне как физический сигнал, передает этот сигнал на уровень ATM и преобразовывает его в ячейку. Затем коммутатор проверяет заголовок ячейки, определяя, куда она должна быть направлена, снова преобразует ячейку в физический сигнал и передает его следующему коммутатору или конечной станции.
PNNI - это протокол маршрутизации с определением состояния связи, подобный протоколу NetWare Link Services Protocol (NLSP), используемому в сетях IPX, и
протоколу маршрутизации Open Shortest Path First (OSPF), применяемому в IP-сетях.
Данный протокол позволяет коммутаторам распространять информацию о топологии сети и качестве сервиса, поддерживаемом сетью ATM. В результате каждый коммутатор "понимает" топологию всей сети и может определять маршрут по сети с учетом специфических условий трафика, например перегрузок.
Кроме того, поскольку PNNI дает возможность коммутаторам распространять информацию иерархическим образом, то для пересылки ячеек каждому из них не нужно знать топологию всей сети. Провайдер ATM-услуг или сетевой администратор может разделить сеть на несколько концептуальных уровней, и тогда каждый коммутатор должен будет знать топологию только того уровня, к которому он относится. Таким образом, можно создавать чрезвычайно большие сети, не перегружая коммутаторы информацией.
Сеть также может содержать только один уровень. По утверждению Энди Реида,
менеджера по программным продуктам компании FORE Systems, сеть ATM, имеющая только один уровень, способна поддерживать приблизительно 200 коммутаторов.
На самом низком уровне сетевой топологии коммутаторы разделены на кластеры,
называемые "группами равных" (peer groups). Все коммутаторы, относящиеся к такой группе, обмениваются друг с другом маршрутизационной информацией. Коммутатор,
который является граничным узлом (входит более чем в одну группу), обменивается маршрутизационной информацией со всеми группами равных, к которым он принадлежит. Таким образом, группы "узнают", как направлять ячейки адресатам,
находящимся в пределах досягаемости одной из групп. Используя PNNI, коммутаторы внутри каждой группы равных выбирают так называемого "лидера" группы.
На следующем уровне сетевой топологии несколько лидеров групп равных составляют собственную группу равных, а затем с помощью PNNI также выбирают лидера. Эти лидеры могут составлять группу равных следующего уровня и так далее,
до самого высокого уровня, на котором вся сеть представляется одной группой равных.
Коммутаторы, находящиеся на самом низком уровне сетевой топологии, используют для определения маршрутов информацию с более высоких уровней. В результате коммутаторы не должны знать топологию всей сети.
Стандарты PNNI также устанавливают, как должна выполняться передача сигналов.
Стандарты PNNI на передачу сигналов определяют, каким образом устанавливаются,
поддерживаются и сбрасываются виртуальные каналы ATM с соответствующим качеством сервиса. Кроме того, эти стандарты регламентируют осуществление защиты сети от переполнения, разрешая устанавливать только те соединения, которые сеть может поддерживать, и следя за тем, чтобы существующие соединения не использовали большую ширину полосы пропускания, чем им была выделена.
5.ОРГАНИЗАЦИИ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ ATM
К формированию стандартов ATM приложило руку много организаций. Ниже указаны наиболее влиятельные из них, а также разработанные ими основные стандарты.
ANSI, CCITT и ITU
Американский национальный институт стандартов (ANSI) и Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (CCITT, МККТТ) начинали разработку стандартов ATM как набора рекомендаций для сети B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network). CCITT теперь называется Международным телекоммуникационным союзом (International Telecommunications Union - ITU).
Некоторые считают, что B-ISDN и ATM - одно и то же. Однако это не так. B-ISDN -
высокоскоростная сеть, которая использует ATM в качестве транспортного механизма.
Стандарт B-ISDN определяет для ATM интерфейсы User-to-Network Interface (UNI) и
Network-to-Network Interface (NNI). Кроме того, он устанавливает следующие три уровня.
Уровень пользователя (User Plane), который определяет UNI и включает в себя все три уровня модели ATM - физический, уровни ATM и адаптации ATM.
Уровень контроля (Control Plane). Он определяет NNI и также включает в себя все три уровня ATM.
Уровень управления (Management Plane), который определяет сетевое управление.
ATM FORUM
ATM Forum, консорциум производителей оборудования ATM, приспособил и расширил стандарты B-ISDN, с тем чтобы создать отраслевые стандарты, которые дают возможность продуктам ATM взаимодействовать с оборудованием традиционных локальных сетей.
Ниже перечислены некоторые наиболее важные стандарты ATM, разработанные ATM
Forum:
UNI;
Private NNI (PNNI);
Integrated PNNI (IPNNI);
LAN Emulation (LANE);
MultiProtocol Over ATM (MPOA).
Кроме того, ATM Forum разработал интерфейс Interim Local Management Interface,
который определяет, как осуществляется управление в сетях ATM.
IETF
Рабочая группа Internet Engineering Task Force (IETF) разработала стандарт Classical IP Over ATM, позволяющий производителям создавать продукты, которые могут передавать IP-пакеты по сети ATM внутри одной подсети IP. Сейчас IETF работает над протоколом Next Hop Routing Protocol (NHRP), который позволит осуществлять маршрутизацию IP-пакетов между подсетями IP.
БОЛЕЕ ДОСТУПНЫЙ ВАРИАНТ: АТМ СО СКОРОСТЬЮ 25 Мбит/сек.
Большинство выпускаемых коммутаторов ATM обеспечивает производительность 155
Мбит/с. Для компаний, которые в настоящее время имеют сети, работающие со скоростью 10 Мбит/с, использование оборудования ATM на 155 Мбит/с для подключения рабочих станций может оказаться слишком большим прыжком.
Стоимость такого оборудования часто является неприемлемо высокой, тем более что
155-мегабитная ATM не способен работать на неэкранированной витой паре (UTP) и
для ее реализации может потребоваться создание новой кабельной системы.
В результате ATM Forum принял спецификацию сети ATM со скоростью 25 Мбит/с,
которая может работать на кабеле UTP категории 3. Поскольку такая сеть является достаточно быстрой для передачи аудио- и видеоинформации и ее реализация может обойтись дешевле, чем 155-мегабитная ATM, то ATM со скоростью 25 Мбит/с
является идеальным решением для компаний, которые не могут позволить себе дорогую сеть или еще не нуждаются в скорости 155 Мбит/с.
Некоторые производители, в том числе IBM, FORE Systems и Madge Networks, уже поставляют сетевые интерфейсные платы и коммутаторы ATM, работающие со скоростью 25 Мбит/с. Эти устройства используют технологию эмуляции локальной сети (LAN Emulation - LANE); это означает, что конечные станции могут связываться через коммутаторы ATM точно так же, как если бы они устанавливали соединение через коммутаторы Ethernet или Token Ring. Часть коммутаторов, работающих со скоростью 25 Мбит/с, поддерживает IP-коммутацию - технологию, которая дает возможность конечным станциям посылать через коммутаторы ATM пакеты IP. Кроме того, 25-мегабитная ATM работает с приложениями видеоконференцсвязи. Например,
компания First Virtual Support продает сетевые интерфейсные платы ATM,
работающие со скоростью 25 Мбит/с и поддерживающие существующие приложения видеоконференцсвязи для настольных систем, разработанные компаниями AT&T Global Information Solutions и PictureTel.
И хотя сети ATM, работающие со скоростью 25 Мбит/с, все еще достаточно дороги,
многие компании могут решить, что возможность передачи аудио- и видеоданных оправдывает затраты.