Асинхронное мультиплексирование
При традиционном синхронном (временном -TDM) мультиплексировании каждому пользователю периодически назначается определенный тайм-слот фиксированной длины. Данный способ передачи называется Синхронным, потому, что выходной тайм-слот синхронизирован с входным тайм-слотом. При этом нет необходимости идентифицировать пользователя - его определяет положение данных во времени. Однако если в данный промежуток времени не пришло ни одного бита информации, все равно этот тайм-слот не может быть передан другому пользователю. Посылается специальный признак пустого слота - для поддержания синхронизации источника и приемника. Это приводит к неэффективному использованию пропускной способности линий связи. Так, на рис 4.4 пользователь С должен ждать очередного “своего” тайм-слота для передачи данных, хотя другие пользователи не готовы и линия простаивает.
В отличие от TDM, асинхронное мультиплексирование не связывает пользователя с конкретным временным интервалом. В единицу времени для данных пользователей доступно фиксированное количество ячеек. Но принадлежность той или иной ячейки конкретному пользователю (логическому соединению) определяется заголовком ячейки, а не позицией временного интервала. Рис. 4.5
Ячейки передаются по принципу реальной необходимости, Холостые тайм-слоты отсутствуют, что позволяет во-первых повысить скорость передачи, во вторых более эффективно эксплуатировать ресурсы сети.
Пользователь С на Рис.4.5 получает 2 ячейки, а пользователь В ни одной в данный промежуток времени. Отметим , что это возможно, благодаря единой, фиксированной длине ячейки.
ориентация на соединение
Существенной характеристикой при рассмотрении сетевой технологии (а также некоторых протоколов) является их ориентация (или не ориентация) на соединение. Ориентация на соединение означает, что передача информации любого вида по сети возможно только после установления соединения., то есть после взаимного уведомления источника и приемника о своем существовании в сети и готовности к передаче /приему данных. При связи, не ориентированной на соединение, данные передаются в сеть источником, не ожидая каких- либо подтверждений от приемника.
АТМ-технология является технологией передачи, ориентированной на соединение. Как уже отмечалось, АТМ архитектура использует не канальный транспорт, т.е. отсутствуют физические каналы (цепи, временные, частотные) назначенные конкретному трафику. Для различия отдельных видов трафика используются логические соединения.
Cодной стороны, ориентация на соединение позволяет осуществлять контроль за качеством каждого конкретного соединения, с другой стороны, “виртуальность соединения” позволяет более эффективно использовать ресурсы сети.
Именно ориентация на соединение делает практически возможным обеспечение необходимого качества передачи. В рамках АТМ–технологии ориентация на соединение означает также постоянство всего маршрута передачи для всех ячеек и, следовательно, сохранение порядка следования ячеек на передающей и приемной стороне. Это устраняет необходимость дополнительной обработки ячеек, связанной с их упорядочением.
Особенности:
Три фазы : Установление соединения, Передача, Разъединение
Ограниченное время жизни соединения
Согласование и поддержка QoS
гарантированное качество передачи
Процедура установления логического соединения в сети АТМ в общем случае представляет собой процесс согласования требований пользователя к качеству передачи с возможностями сети. Соединение устанавливается, только если сеть располагает свободными ресурсами, достаточными для обеспечения требуемого качества передачи. В противном случае соединение не устанавливается . Пример - сигнал “занято” в телефонной сети.
Именно возможность обеспечения требуемого качества позволяет АТМ сетям поддерживать различные виды трафика - речь, видео, данные.
использование меток (идентификаторов) вместо адресов
В АТМ сетях для определения принадлежности ячейки тому или иному логическому соединению используются метки - идентификаторы виртуального соединения. (VCI). ИдентификаторыVCIимеют локальное значение и назначаются каждым коммутатором. Одно и то же соединение может иметь различныеVCIв каждом коммутаторе. В свою очередь , одинаковыеVCIмогут использоваться различными соединениями в различных коммутаторах. Таким образом размер поляVCIне ограничивает число возможных соединений Это делает АТМ сети масштабируемыми в терминах числа соединений.
коммутация вместо маршрутизации
Коммутация (переключение) ячеек фиксированной длины на основе коротких идентификаторов виртуального соединения является гораздо более простой и следовательно, более быстрой операцией, чем процедура маршрутизации пакетов
минимизация обработки в промежуточных узлах
максимальная унификация на различных уровнях
АТМ технология позволяет унифицировать сетевые решения для локальных и глобальных сетей. Для частных сетей и сетей широкого доступа, наконец, для различного вида трафика - речи, видео, данных.
Конвергенция
Конвергенция сетей: ЛВС и ГВС
АТМ-технология была разработана разработчиками Глобальных сетей и для создания ГС. Однако она была “захвачена ” разработчиками ЛВС и даже стандартизирована ITU. Разработчики ЛВС поняли преимущества АТМ и ограничения существующих ЛВС-технологий. Современные ЛВС состоят из сетевых карт, радиальных проводных связей и центрального хаба (концентратора). Внедряя АТМ технологию в хаб, разработчики ЛВС могут создавать АТМ-сети на одном коммутирующем узле - хабе. Это изменение можно осуществить прозрачно для существующих сетевых карт, монтажных карт и проводных связей.,
Производители и поставщики ЛВС не испытывали особых потребностей в SONET(быстрых каналах связи) и даже были против. Для уменьшения стоимости перехода на АТМ ЛВС. АТМ была отделена отSONETи стала рассматриваться для реализации в ЛВС. При этом базовые функции, и протоколы АТМ не претерпели изменений, единственным различием является поддержка физических транспортных средств, отличных от стекловолокна .
В настоящее время выпущено много программных и аппаратных средств, позволяющих сетевым картам в рабочей станции конечной системы генерировать АТМ ячейки и отправлять их не только в MANилиWAN, но и в соседний компьютер, используя одни и те же аппаратно-программные средства и протоколы.
Конвергенция услуг: Сети широкого доступа и частные сети.
Традиционно, предприятия строили свои сети арендуя у телекоммуникационной компании (оператора связи) выделенные линии и поддерживая собственные сетевые узлы коммутаторы и маршрутизаторы, покупая их у поставщиков аппаратных средств. В настоящее время наиболее распространенная форма частных сетей -
маршрутизаторы в качестве сетевых узлов сети передачи данных и офисные АТС (PBX) в качестве узлов сети телефонной связи.
Операторы связи периодически стараются вернуть предприятия к сетям широкого доступа, предлагая услуги передачи данных по каналам X.25 , поскольку это позволит им более эффективно использовать полосу пропускания , которая частично теряется при сдаче канала в аренду.
Со своей стороны предприятия сопротивляются поскольку воспринимают это как ограничение на выбор протоколов - необходимо использовать только протокол X25 и все.
АТМ технология в корне меняет ситуацию. При ее использовании АТМ архитектура, включающая аппаратуру, ПО, и протоколы остается той же самой, не зависимо от внедрения ее в частной сети предприятием или в сети широкого доступа - оператором связи. Предприятия не имеют претензий, поскольку АТМ поддерживает все виды сервиса. .
Телекоммуникационные компании не теряют пропускную способность на выделенных линиях вследствие предоставления пропускной способности по потребности за счет асинхронного мультиплексирования.
Конвергенция видов информационных услуг
В подавляющем большинстве предприятий сети передачи речи, видеоконференции (если есть) и данных реализованы раздельно.
Сети передачи речи развиваются как в сторону предоставления большего числа речевых услуг - обычная телефонная связь, посылка сообщений и переадресация речевых сообщений и т.д. Кроме того телефонные компании заинтересованы в предоставлении видео- сервиса по телефонным сетям. , предоставляя заказчикам возможность визуального наблюдения информации по требованию и обеспечивая доступ к таким услугам как телемагазин - традиционной услуге кабельного TV.
В свою очередь компании кабельного TVстремятся занять нишу и звукового сервиса т.н. “cablephone”.
Наиболее бурно развиваются компьютерные сети передачи данных, обеспечивая доступ к ИНТЕРНЕТ . И здесь возникает потребность в обеспечении передачи мультимедийных приложений.
Возможны два пути развития: либо эти различные сети развиваются отдельно в конечном счете в той или иной форме предоставляя услуги как по передаче речи, так и видео и звука.
Возможно создание интегрирующей сети . Единственной технологией обеспечивающей такую интеграцию является АТМ.
Лекция 5. Архитектура АТМ
Модель протоколов АТМ
Важной особенностью АТМ технологии является то, что она не ограничивается только способом передачи битов, но представляет собой законченную сетевую архитектуру., охватывающую функции управления трафиком и систему организации функционирования сети т.е. администрирования (Management) сети. Архитектура АТМ является многоуровневой и , в определенном смысле, соответствует нижним уровням эталонной модели ВОС, разработанной МОС (ISO-OSI).
Модель протоколов АТМ основана на стандартах , разработанных ITU, и полностью соответствует модели протоколов сети B-ISDN.
Модель протоколов АТМ описывает взаимодействие двух оконечных систем посредством АТМ-сети , т.е. АТМ-коммутаторов и связей между ними.
Как и эталонная модель ВОС, данную модель представляют в виде стека, поскольку информация от верхних уровней передается последовательно через несколько уровней АТМ-архитектуры вплоть до физического уровня и конкретной физической среды передачи
Рис. 5.1 Модель стека протоколов АТМ.
Основным отличием этой модели от модели ВОС является наличие нескольких “планов”или плоскостей
плана пользователя (операционного плана) ( U- план),
плана управления (С-план) и
плана администрирования (М-план).
План пользователя (U-план) обеспечивает передачу полезной для приложения информации от источника к приемнику или от пользователя к пользователю. Он включает Физический уровень, АТМ-уровень и несколько уровней АТМ-адаптации, требуемых для обеспечения различного качества сервиса.
План управления (С-план) содержит протоколы, обеспечивающие установление и завершение соединения и некоторые другие функции управления соединением. С-план разделяет с U- планом Физический и АТМ –уровни, как показано на рис. 5.1. Этот план включает также некоторые процедуры AAL -уровня, и протоколы вызова более высоких уровней.
План администрирования (М-план) обеспечивает функции администрирования, он осуществляет координацию работы всех слоев модели, представляя возможность U-плану и С-плану обмениваться информацией. М-план разделен на две секции – управления уровнями, и управления слоями
Секеция управления уровнями осуществляет специфические для каждого уровня
функции менеджмента , взаимодействуя с о специальными ( ориентированными на менеджмент) объектами каждого уровня
Секция управления слоями реализует функции управление и координации связанные с системой в целом
Наличие нескольких плоскостей в модели протоколов подчеркивает существование раличных потоков в сетях: потоков пользовательской информации, потоков служебной информации и потоков информации административного характера.
Модель взаимодействия систем на основе АТМ показана на рис. 5.2.
Рис. 5.2
