14. Протоколы уровня адаптации atm. Классы служб и категории сервиса.

Стандарты для уровня адаптации ATM AAL (ATM adaptation layer) регламентируют выполнение следующих основных функций:

1) форматирование пакетов, передаваемых в поле данных ячеек;

2) предоставление управляющей информации для уровня ATM, необходимой для установления соединений с различным требуемым качеством сервиса QoS;

3) управление последовательностью и скоростью передачи пакетов (с целью предотвращения перегрузок).

Уровень AAL намного сильнее связан с областями использования, чем уровень АТМ. Он повышает качество обслуживания, предоставляемого уровнем АТМ, в соответствии с требованиями пользователя. Уровень AAL применяет протоколы из конца в конец, прозрачные для уровня АТМ, что соответствует транспортному уровню ЭМВОС. Поэтому протокольные блоки данных, которыми оперирует уровень AAL, можно было бы назвать сегментами. Однако в литературе их чаще называют пакетами. Если ПБД (пакеты) уровня AAL превышают длину информационного поля ячейки АТМ, то они сегментируются (фрагментируются).

Различные услуги требуют выполнения различных функций уровня адаптации. Однако, чтобы избежать слишком большого разнообразия, были выделены 4 класса обслуживания (А,B,C,D), отличающиеся сочетанием трех бинарных характеристик трафика (см. табл. 2.8):

– битовая скорость передачи может быть постоянной или переменной;

– установление соединений может требоваться или не требоваться;

– строгая взаимосвязь между тактовыми частотами источника и приемника может требоваться или не требоваться.

Иногда выделяют отдельный класс обслуживания Х, для которого сочетание приведенных выше характеристик не соответствует ни одному из четырех классов A, B, C, D.

Для обеспечения качества услуг, соответствующих каждому из четырех классов обслуживания A, B, C, D, были определены четыре протокола уровня адаптации AAL-1, AAL-2, AAL-3 и AAL-4. Впоследствии протоколы AAL-3 и AAL-4 (из-за их незначительного различия) были объединены в один, названный AAL-3/4. Однако данный протокол оказался слишком сложным и мало востребованным. Поэтому был разработан другой протокол AAL-5 более простой, но с ограниченными возможностями. Кратко охарактеризовать данные протоколы можно следующим образом.

AAL-1 используется для передачи информации с постоянной битовой скоростью, которая требует строгой взаимосвязи между тактовыми частотами передачи и приема (например, для эмуляции речевого канала или цифрового канала передачи).

AAL-2 используется для передачи информации с переменной битовой скоростью, которая также требует строгой взаимосвязи между тактовыми частотами передачи и приема (например, для передачи сжатого видео с переменной битовой скоростью).

AAL-3/4 используется для передачи данных как с установлением соединений, так и без установления соединений.

AAL-5 используется для передачи данных только с установлением соединений.

Различные классы обслуживания через различные протоколы AAL опираются на соответствующие категории услуг xBR, учитываемые на уровне АТМ (см. выше).

Возможны и другие соотношения классов обслуживания, категорий услуг и типов AAL, которыми можно варьировать при оптимизации параметров.

Подуровень сегментации и сборки SAR (Segmentation And Reassembly sublayer) отвечает за изменение формата блоков данных пользователя и полезной нагрузки ячеек. Поля AAL, соответствующие этому подуровню, который относительно независим от служб пользователя, представлены в каждой ячейке (см. рис. 2.32). Этот подуровень способен обнаруживать потерю или дублирование ячеек благодаря их нумерации, однако само восстановление является функцией подуровня сведения. И наконец, подуровень SAR производит заполнение неполных ячеек.

Подуровень сведения (конвергенции) CS (Convergence Sublayer) выполняет большей частью специальные функции обслуживания пользователя. Поля AAL. относящиеся к этим функциям, содержатся только в одном месте блока данных пользователя (пакета). Подуровень сведения при необходимости отвечает за обработку ошибок. Для этого он применяет протоколы для повторной передачи ошибочных данных или защищает данные, предоставляя приемнику возможность исправлять ошибки. Этот метод прямого исправления ошибок FEC (Forward Error Correction) используется, в частности, в приложениях реального времени. Подуровень CS может также обеспечивать синхронизацию из конца в конец.

При использовании AAL-1 и AAL-2 ПБД (пакеты), формируемые на подуровне CS сохраняют свой формат на подуровне SAR и имеют размер, соответствующий информационному полю ячейки (48 байт), а следовательно не нуждаются в дополнительной сегментации.

При использовании AAL-3/4 и AAL-5 пакеты, формируемые на подуровне CS могут иметь длину или больше, или меньше поля данных ячейки, поэтому на подуровне SAR с этими пакетами выполняется процедура или сегментации (фрагментации), или группирования (блокирования).

Подуровень CS состоит из двух частей: подуровня сведения общей части CPCS (Common Part Convergence Sublayer) и подуровня сведения для конкретной службы SSCS (Service Specific Convergence Sublayer), что напоминает структуру прикладного уровня ЭМВОС.

При использовании протокола AAL-3/4 подуровень SSCS может функционировать в 2-х режимах: гарантированном (используются функции управления потоком и функции повторной передачи пропущенных или ошибочных блоков) и негарантированном (при необходимости указанные функции могут быть реализованы на верхних уровнях, выходящих за рамки уровней АТМ). Функции CPCS обеспечивают поддержку протокола AAL-3/4 как с установлением соединений, так и без установления соединений. Остальные протоколы уровня AAL работают только с установлением соединений.

Служебные поля ПБД, формируемых на подуровне SAR AAL-1, имеют следующее назначение.

CSI (1 бит) – индикатор подуровня CS. Может содержать метку остаточного времени RTS (Residual Time Stamp) для установки синхронизации приемника (метка переносится битом CSI четырех нечетных ячеек, принадлежащих группе из восьми последовательных ячеек) или может использоваться для выделения блоков данных при эмуляции цифрового канала передачи (бит может присутствовать только в четных ячейках и индицирует наличие во втором байте указателя начала следующего блока данных среди оставшихся 46 байт поля данных ячейки). В четных ячейках данный бит может также использоваться для индикации начала группы ячеек с перемежением байт и дополнительной избыточностью, что позволяет устранять пачки ошибок при стирании ячеек (но при этом вводится дополнительная задержка на обработку данной группы ячеек).

SNC (3 бита) – циклический номер ячейки по mod 8.

CRC (3 бита) – проверочная последовательность. Позволяет исправлять одиночные ошибки в первом байте поля данных ячейки, содержащем служебную информацию в полях CSI и SNC.

PTY (1 бит) – бит четности. Позволяет обнаруживать двойные ошибки в служебном байте.

Служебные поля ПБД, формируемых на подуровне SAR AAL-2, имеют следующее назначение.

SN (4 бита) – порядковый номер, включающий поля, аналогичные указанным выше полям CSI и SNC, необходимые для поддержания синхронизации.

IT (4 бита) – тип информации (в частности, индицирует начало, продолжение и конец информационного сообщения в текущей ячейке).

LI (6 бит) – указатель длины заполненной части в поле данных ячейки среди оставшихся 45 байт.

CRC (10 бит) – проверочная последовательность, позволяющая обнаруживать ошибки в поле данных ячейки.

Служебные поля ПБД, формируемых на подуровне SAR AAL-3/4, имеют следующее назначение.

ST (2 бита) – тип сегмента (начало, середина, конец сообщения или односегментное сообщение).

SN (4 бита) – порядковый номер по mod 16 для обнаружения потерянных или вставленных ячеек.

P (1 бит) – приоритет данных в текущей ячейке (высокий или низкий).

MID (9 бита) – идентификатор мультиплексирования для идентификации ячеек, принадлежащих к различным потокам данных (до 512), мультиплексированных в одном и том же виртуальном соединении.

LI (6 бит) – указатель длины заполненной части в поле данных ячейки среди оставшихся 44 байт.

CRC (10 бит) – проверочная последовательность, позволяющая обнаруживать ошибки в поле данных ячейки.

Служебные поля ПБД, формируемых на подуровне SAR AAL-5, фактически отсутствуют.

Служебные поля пакетов, формируемых на подуровне CS AAL-3/4, имеют следующее назначение.

CPI (1 байт) – индикатор общей части. Указывает, как должны интерпретироваться последующие поля.

Btag (1 байт) – признак начала пакета. Используются для предотвращения случайного сцепления двух пакетов, возникающего из-за потери ячеек, несущих конец первого и начало второго.

BASize (2 байта) – предустановленный размер буфера.

PAD ( 3 байт) – дополнение поля данных до размера, кратного 4-м байтам.

AL (1 байт) – выравнивание хвостовой служебной части пакета (дополнение до 4-х байт).

Etag (1 байт) – признак конца пакета. Используется совместно с Btag (см. выше).

Length (2 байта) – длина информационного поля данных пакета.

Служебные поля пакетов, формируемых на подуровне CS AAL-5, имеют следующее назначение.

PAD ( 3 байт) – дополнение поля данных до размера, кратного 4-м байтам.

R (2 байт) – резерв.

LI (2 байт) – указатель длины информационного поля данных пакета.

CRC (4 байт) – проверочная последовательность, позволяющая обнаруживать ошибки в пакете.

На основании описанных выше внутренних функциональных характеристик сети АТМ можно оценить ее основные внешние функциональные характеристики своевременности, достоверности и эффективности использования пропускной способности среды передачи. При этом, конечно, реально можно учесть лишь отдельные характеристики протоколов различных уровней АТМ, так как они отличаются большим разнообразием и обилием всевозможных параметров.