N - isdn

B - isdn

2 М бит/сек.

N – ISDN – основаны на телефонных каналах связи.

B – ISDN - основаны на оптоволоконных каналах связи.

АТМ включает три технологии:

1. Цифровую передачу сигналов. 2. Коммутацию коротких пакетов. Ячеек (53 байта).

3. Асинхронное мультиплексирование.

Для вычисления техники выгодны длинные пакеты, а для видео и аудио, короткие пакеты. Пакеты постоянной длинны можно выполнять аппаратно. Данная технология является разновидностью коммутации пакетов, которые включают в себя пакеты.

Обработка ячеек в узлах коммутации ограничиваются лишь анализом заголовок ячеек, для маршрутизации в соответствующей очереди. В сетях АТМ не реализуется функция обработки ошибок, которые решаются на уровне прикладных задач пользователя. АТМ способен интегрировать различные виды передаваемой информации (речь, подвижные или не подвижные изображения и данные). АТМ – могут применяться в широкополосных сетях общего пользования, так и в частных сетях, и в локальных сетях.

Возникновение сетей и технологий АТМ.

1. Логическая связь между разнородными потоками данных, речи и изображений, в распределённых интерактивных системах мультимедия, и их совместная обработка делает целесообразным создание общей сети.

2. Передача должна идти как с постоянной, так и, с переменной высокой скоростью, с малой задержкой и малым её колебанием. Малые колебания задержки необходимо для высококачественного воспроизведения звуков, речи и видео в реальном времени.

3. Пропускная способность линий должна быть экономной и когда надо этому всему удовлетворять АТМ сети.

Сети АТМ позволяют осуществлять статистическое мультиплексирование прерывестых потоков, при котором пиковая скорость выходного потока меньше суммы пиковых скоростей основных пакетов.

Вероятность переполнения буфера и потеря пакетов. Достоинства:

1. Применима для мультиплексирования речи, графики, видео и других данных.

2. Пригодны для сети общего пользования, так и для частных сетей.

3. Применяются в глобальных сетях и в локальных сетях, с линиями связи типа экранированная и не экранированная литая пара, с коаксиальными кабелями, волоконно оптическими и без проводными каналами. Со скоростью передачи от 25 до 622 Мбит/с.

4. Позволяют регулировать пропускную способность линий.

5. Обладают масштабируемостью, т.е. способностью прирощения инфраструктуры, и соглосование работы разных сетей. От узко полосных (2Мбит/сек) до широкополосных (25 – 622Мбит/сек).

9. Модель протокола b-isdn. Физический уровень, уровень атм и уровень адаптации атм.

пользоват. плоскость управления

Плоскость контроля

Плоскость управления

Протоколы верхних уровней

Протоколы верхних уровней

Уровень адаптации АТМ

Уровень АТМ

Физический уровень

Модель стека протоколов в сети АТМ

Модель предполагает использование концепции нескольких плоскостей для разделения пользовательских функций, функций управления и контроля. Структура такой плоскостной модели приведена на рис. 6 и содержит эти три плоскости: пользовательскую - для передачи абонентской информации, плоскость контроля - для передачи информации сигнализации и плоскость управления - для системы эксплуатации сети и реализации операторских функций. Кроме того добавлено третье измерение в структуре, называемое управлением плоскостями, которое отвечает за управление системой в целом. Как видно из рисунка, каждая плоскость охватывает несколько уровней модели, причем уровни, как и положено, функционируют независимо друг от друга и общаются между собой стандартными протокольными блоками. Физический уровень более или менее совпадает по функциям с первым уровнем модели ВОС и занимается обработкой потока бит. Уровень АТМ располагается в нижней части второго уровня стандартной модели. Уровень адаптации АТМ - АТМ adaptation layer - AAL - выполняет задачи приспособления протоколов верхних уровней, неважно, пользовательской или сигнальной информации, к селлам АТМ фиксированной длины. Для плоскости контроля информация сигнализации эквивалентна нижней части второго уровня ВОС, а пользовательская плоскость больше приложима к нижней части транспортного уровня, поскольку адаптация пользовательских данных выполняется из конца в конец между абонентскими установками. Функции системы можно разделить между уровнями АТМ так, как представлено на рис. 126. Физический уровень отвечает за передачу бит/селлов, уровень АТМ занимается коммутацией и маршрутизацией, а также мультиплексированием информации AAL (ATM adaptation layer), который в свою очередь отвечает за привязку пользовательских данных к потоку селлов, причем эта привязка для различных типов служб может делаться по-разному. Эти три уровня в свою очередь делятся на подуровни, каждый из которых также реализует свои функции. Эти уровни реализуются в основном аппаратно, пакеты постоянной длинны и очень короткие (53 байт). 5 - заголовок, 48 - данные.

Физический уровень состоит из подуровня физической среды и подуровня конвергенции, т.е. "подтягивания" вида передаваемых данных к виду, удобному для передачи по каналам. Подуровень физической среды отвечает за корректную передачу и прием битов по каналу. Иначе говоря, с его помощью осуществляется ввод потока данных в канал связи. Кроме того, этот уровень выполняет битовую синхронизацию на канале (отметим, что битовая синхронизация на канале никак не связана с синхронизацией селлов, о которой говорилось выше - селл может быть выдан в канал в произвольный момент времени, т.е. битовая синхронизация присутствует в любой системе, а кадровая синхронизация может отсутствовать).

Подуровень конвергенции в первую очередь выполняет адаптацию к системе передачи, например, это может быть система 8В/10В или SONET. Это значит, что этот подуровень выполняет функции формирования той информационной структуры, которая соответствует системе передачи. Например, здесь осуществляется вкладывание потока селлов в кадры SONET или кодирование 8В/10B и формирование самих этих кадров. На приеме производится изъятие селлов из кадров и кроме того, на этом подуровне осуществляется помехозащита заголовка селлов, соответственно, на нем лежит и функция селловой синхронизации, поскольку, как уже говорилось, она неотделима от системы кодирования заголовка. Помимо синхронизации, здесь также выполняются все функции, связанные с обработкой ошибок в заголовке. Все это означает, что здесь выполняются некоторые функции по формированию селлов - добавление в заголовок проверочного байта. Раз здесь реализуется синхронизация селлов, то здесь же должен выполняться механизм вставки и изъятия "пустых" селлов, которые, как уже говорилось, нужны для того, чтобы не образовывалось пауз в потоке.

Уровень АТМ Работа уровня АТМ полностью независима от работы физического уровня, который выдает селлы, проверенные по заголовкам и готовые к маршрутизации. Соответственно, основными функциями уровня АТМ является мультиплексирование потока селлов из разных виртуальных путей в один канал для передачи, необходимые преобразования заголовков, например, переназначение номера виртуального пути при переходе с участка на участок, также выполняются некоторые функции управления на основании поля PTI в заголовке селла, а также формирование и изъятие заголовка. Уровень АТМ имеет дело с заголовком пакета.

Формат АТМ-пакета

		Заголовок UNI
		8		7	6	5	4	3	2	1
Заголовок 5 байт		GFC					VPI
	вмарпо	VPI					VCI
Информационное поле 48 байт		VCI
		VCI					PTI		CLP
		HEC
		Заголовок NNI
		8	7		6	5	4	3	2	1
		VPI
		VPI					VCI
		VCI
		VCI					PTI		CLP
		HEC

Пакет чато называемый ячей-кой, имеет длину 53 байта и содержит два поля:

- заголовок (5 байт), предна­значенный для обеспечения распознования пакетов, при­надлежащих к одному и тому же соединению, и их маршру­тизации;

- информаионное поле, содер­жащее данные, котоыре необходимо передать (данные пользователя или служебное сетевое сообщение).

Заголовок АТМ-пакетов может быть двух видов.

Заголовок UNI (user-to Network Interface – интерфейс пользователь-сеть) содержит следующие поля: поле упрвления общим потоком GFC (General Flow Control) применяется для регулирования приоритетов и борьбы за доступ между несколькими терминалами. В локальных АТМ-сетях это поле используется для управления потоком и предотвращения перегрузки. Длина этого поля 4 бита. Поле VPI (Virtual Path Indentifer –индентификатор виртуального пути)имеет дилну 8 бит. Поле VCI (Virtual Channal Indentifer – индентификатор виртуального канала) длиной 16 битов. Поле PTI (Plaeload Type Indentifer –идентификатор типа полезной нагнузки. Длиной 3 бита используется для описания типа полезной нагрузки. Кодирование этих 3 битов приведео ниже в таблице.

Первый бит указыват на тип данных: данные пользователя или служебное сетевое сообещние. В случае данных пользователя второй бит используется как индентификатор перегрузки, а третий бит – тип блока данных. Эти два бита интерпретируются верхними уровнями. В случае сетевого собещния второй бит указывает тип обслуживания, а третий бит не интерпретируется.

Кодирование идентификатора полезной нагрузки
Кодовая комбинция	Тип потока	Идетифкатор перегрузки	Тип блока данных
000	0- пользователь	0 – нет перегрузки	0 – тип 0 блока
001	0- пользователь	0 – нет перегрузки	1 – тип 1 блока
010	0- пользователь	1 – есть перегрузка	0 – тип 0 блока
011	0- пользователь	1 – есть перегрузка	1 – тип 1 блока
100	1 – сеть	0 – обслуживание (сегмент за сегментом)	-
101	1 – сеть	0 – обслуживание (из конца в конец)	-
110	1 – сеть	1 – административное управление сетевыми ресурсами	-
111	1 – сеть	1 – резерв	-

Поле CLP (Cell Loss Priority- приоритет потери ячейки) длиной 1 бит используется как механизм защиты от перегрузки. Этот бит управлятеся источником, он определяет относительную важность данных, содержащихся в АТМ – пакете. Занчение бита, равное 1, означает, что при перегрузке ячейку можно ликвидировать в первую очередь.

Поле HEC (Header Error Control – контроль ошибок заголовка) длиной в 1 байт служит для обнаружния ошибок и коррекции простых ошибок в заголовке.

Заголовок UNI используется для широкополосного абонентского доступа ячейки в сеть.

Заголовок NNI (Network Node Interface – интерфейс «узел-сеть» или, как его часто расшифровывают, Network-to Network interface – интерфейс «сеть-сеть») отличается от заголовка UNI тем, что отсутствует поле GFC, а поле VPI занимает 12 бит. Заголовок NNI использется для определения интерфейса между узлами сети (коммутаторами) или между сетями. Этот же заголовок используется для интерфейса между частной АТМ-сетью и публичной АТМ-сетью, предоставляющий АТМ-услуги.

Основная функция заголовков UNI и NNI – это задание виртуальных путей и виртуальных каналов для маршрутизации и коммутации АТМ-пакетов. VPI индентифицирует путь или маршрут, который используется АТМ-пакетом, а VCI идентифицирует номер соединения в выбранном пути. VPI и VCI имеют локальное значение и транслируются в каждом коммутаторе сети.

Уравень адаптации – предназначен для объединения данных от источников с различными характеристиками. Этот уровень принимает данные от источников и прикладных средств, преобразует их в 48 байтовые сигменты, которые размещаются в информационном поле АТМ пакетов.

Уровень AAL обеспечивает связку сервиса, поставляемого уровнем АТМ с пользовательскими уровнями. На нем лежит реализация функций пользовательской плоскости, плоскости контроля и управления. Поскольку системой могут пользоваться различные службы, то и вариантов реализации уровня AAL также несколько, и они зависят от потребностей служб.

В целом уровень AAL разделяется на два подуровня - подуровень сборки/разборки селлов и подуровень конвергенции ("подтягивания"). Функции подуровня сборки/разборки достаточно прозрачны и состоят в "нарезке" входной информации на части, годные для вставления в селл и обратное преобразование на приеме. Подуровень конвергенции выполняет функции идентификации сообщений, синхронизации абонентских установок (если соответствующая служба этого требует) и т.д. В тех случаях, когда условия работы сети АТМ пользователя устраивают, т.е. не требуется синхронизации абонентских установок и параметры качества сети (задержки и уровень ошибок) пользователя устраивает, этот подуровень может быть пропущен. В настоящее время организациями по стандартизации определено пять способов реализации уровня AAL, каждый из которых предназначен для поддержки своего типа службы.

AAL1 предназначен для передачи информации с постоянной скоростью, с требованием синхронной передачи (строгая взаимосвязь между тактовыми частотами передачи и приема, что необходимо, например, для передачи аудио- и видеоинформации) и с установлением соединения.

AAL2 предназначен для передачи с переменной скорость битов с требованием синхронности с установлением соединения, что требуется, например, при передаче видеоинформации с переменной скоростью.

AAL3/4 ориентирован для передачи с переменной скоростью без требования синхронности и с установлением или без установления соединения, что подходит для связи АТМ-сетей с локальными сетями.

AAL5 предназначен для передачи с переменной скоростью без требования синхронности с установлением соединения, что необходимо для связи с сетями Х.25 и Frame Relay.

Рисунок . Схема функций различных подуровней модели

???10. Маршрутизация в АТМ-сетях.

Протокол маршрутизации PNNI (Private Network-to-Network Interface) предназначен для определения путей передачи данных и установления виртуальных каналов в сети ATM. Его расширенная версия под названием Integrated-PNNI (I-PNNI) дает возможность традиционным протоколам сетевого уровня (например, IP) работать с PNNI. Протокол I-PNNI позволяет реализовать стратегический замысел развертывания структуры ATM: во-первых, расширяет возможности традиционных сетевых протоколов за счет сильных сторон технологии ATM, таких как масштабируемость и гарантия качества обслуживания; во-вторых, обеспечивает эффективный механизм взаимодействия дейтаграммноориентированных сетей с сетями ATM, позволяющий использовать преимущества ATM в смешанных сетях; в-третьих, упрощает переход к коммутируемым сетям, их обслуживание и управление.

I-PNNI — это протокол установления виртуальных каналов ATM и маршрутизации трафика протоколов сетевого уровня в смешанной сети, содержащей маршрутизирующие коммутаторы (т. е. коммутаторы, работающие с информацией не только второго, канального, уровня, но и третьего, сетевого. — Прим. ред.), маршрутизаторы, коммутаторы ATM и хосты, напрямую подключенные к сети ATM (ATM-хосты). Он собирает данные о топологии смешанной сети и предоставляет маршрутизаторам, маршрутизирующим коммутаторам и коммутаторам ATM полную информацию, необходимую для передачи дейтаграмм сетевого уровня (пакетов) и установления виртуальных каналов ATM.

Протокол PNNI Phase 1 определяет алгоритм взаимодействия коммутаторов в сетях ATM. Он обеспечивает обмен маршрутной и сигнальной информацией, необходимой для организации коммутируемых виртуальных каналов (SVC). Разрабатывая протокол PNNI, Форум ATM преследовал цель создания средств, обеспечивающих высокий уровень масштабируемости, надежности и топологической гибкости сетей ATM и реализующих поддержку гарантированного качества обслуживания. PNNI — единственный стандартизированный протокол маршрутизации, предназначенный для работы в однородных сетях ATM. Независимо от того, у какого производителя приобретено то или иное оборудование, пользователи коммутируемых сетей ATM вынуждены работать с протоколом PNNI. Альтернативы ему не существует. I-PNNI представляет собой расширенную версию протокола PNNI, которая может работать не только в коммутаторах ATM, но и в маршрутизаторах и маршрутизирующих коммутаторах. Он распространяет действие преимуществ протокола PNNI на традиционные сети и, в то же время, значительно упрощает задачи сетевого управления, позволяя избежать необходимости применения сразу нескольких протоколов маршрутизации.