Источники информации

1.

источники информации
2
64
кбит/с
34
Мбит/с
цифровой тракт
связи
очередь
t
заголовок
5 байт
данные пользователя
48 байт
ячейка (53 байта)

2. Транспортные сети с коммутацией пакетов.Технология АТМ

AТМ - это коммуникационная технология, объединяющая принципы
коммутации пакетов и каналов для передачи информации различного
типа. АТМ - (ассинхронный режим передачи).
Подход, реализованный в технологии ATM состоит в представлении потока
данных от каждого канала любой природы - компьютерного, телефонного или
видеоканала пакетами фиксированной и очень маленькой длины - 53 байта
вместе с небольшим заголовком в 5 байт. Пакеты ATM называются ячейками
- cell. Небольшая длина пакетов позволяет сократить время на их передачу и
тем самым обеспечить небольшие задержки при передаче пакетов,
требующих постоянного темпа передачи, характерного для мультимедийной
информации. При приоритетном обслуживании мультимедийного трафика
коммутаторами сети, его пакеты будут вынуждены даже при дисциплине
относительных приоритетов ожидать в худшем случае в течение небольшого
и фиксированного времени - времени передачи пакета из 53 байт, что при
скорости в 155 Мб/с составит менее 3 мкс.

3. Стек протоколов ATM

4. Стек протоколов ATM

Физический уровень
Физический уровень аналогично физическому уровню OSI определяет
способы передачи в зависимости от среды. Стандарты ATM для
физического уровня устанавливают, каким образом биты должны
проходить через среду передачи, и как биты преобразовывать в ячейки.
На физическом уровне ATM используют цифровые каналы передачи
данных, с различными протоколами, а в качестве линий связи
используются: кабели "витая пара", экранированная "витая пара",
оптоволоконный кабель
На этом уровне определяются способы задания границ и правила
упаковки ячеек АТМ в кадры физического уровня.
Физический уровень АТМ функционально делится на два подуровня
Уровень физической среды (physical medium sub-layer)
Уровень преобразования (transmission convergence sub-layer)

5. Стек протоколов ATM

Канальный уровень (уровень ATM + уровень
адаптации)
Уровень ATM вместе с уровнем адаптации примерно эквивалентен
второму уровню модели OSI. Уровень ATM отвечает за передачу ячеек
через сеть ATM, используя информацию их заголовков. Заголовок
содержит идентификатор виртуального канала, который назначается
соединению при его установлении и удаляется при разрыве соединения.
На уровне АТМ определяются процедуры и выполняются основные
функции, которые обеспечивает технология ATM:
Создание виртуальных соединений
Управление виртуальными соединениями
Обеспечение необходимого уровня обслуживания

6. Стек протоколов ATM

Канальный уровень (уровень ATM + уровень
адаптации)
Уровень ATM вместе с уровнем адаптации примерно эквивалентен
второму уровню модели OSI. Уровень ATM отвечает за передачу ячеек
через сеть ATM, используя информацию их заголовков. Заголовок
содержит идентификатор виртуального канала, который назначается
соединению при его установлении и удаляется при разрыве соединения.
На уровне АТМ определяются процедуры и выполняются основные
функции, которые обеспечивает технология ATM:
Создание виртуальных соединений
Управление виртуальными соединениями
Обеспечение необходимого уровня обслуживания

7. Уровень адаптации

Уровень адаптации АТМ выполняет функции
интерфейса между транспортной сетью АТМ с её
виртуальными соединениями и пользователями
транспортных услуг (вторичными сетями связи),
например, телефонными сетями, сетями Internet,
локальными сетями Ethernet и т.д. Назначением
данного уровня является определение процедур в
соответствии с которыми выполняется
преобразование блоков данных верхних уровней в
поток ячеек АТМ.

8. Адаптационные уровни

Для того, чтобы преобразование в ячейки оптимальным образом соответствовало
типу трафика пользователя, применяется несколько стандартных уровней
адаптации АТМ:
ATM Adaptation Layer1 (AAL1)
ATM Adaptation Layer3/4 (AAL3/4)
ATM Adaptation Layer5 (AAL5)
Уровень AAL1
Уровень адаптации AAL1 предназначен для обеспечения передачи по сетям
АТМ трафика типа CBR (оцифрованный голос, видеоконференции).
Уровень AAL3/4
Уровень адаптации AAL3/4 предназначен для обеспечения передачи по сетям
АТМ блоков данных SMDS (Switched Multi megabit Data Service).
Уровень AAL5
Данный уровень адаптации наиболее часто используется для передачи по
сетям АТМ трафика локальных вычислительных сетей и имеет специальное
название - SEAL (Simple and Efficient Adaptation Layer).

9. Уровень АТМ

Уровень АТМ разбит на подуровни виртуального
канала и виртуального пути. Эти подразделения
уровня АТМ обусловлены форматом
представления данных, называемых ячейками и
имеющими ёмкость 53 байта, которая поделена на
поле заголовка (5 байт) и поле нагрузки – сегмент
пользователя (48 байт). Заголовок содержит
идентификаторы ячеек, принадлежащих одному
соединению, виртуальному пути VPI (Virtual Path
Identifier) и виртуальному каналу VCI (Virtual
Circuit Identifier).

10. Идентификаторы виртуального соединения ATM

На уровне АТМ имеются два иерархических слоя, основной задачей
которых является перенос ячеек АТМ:
- виртуальные каналы;
- виртуальные пути.
Понятие виртуальный канал (ВК) используется для описания
однонаправленной передачи ячеек, имеющих общий
идентификатор виртуального канала, а понятие виртуальный путь (ВП)
используется для описания однонаправленной передачи ячеек,
принадлежащих различным виртуальным каналам, но имеющих общий
идентификатор виртуального пути.
Виртуальный канал представляет собой фрагмент логического
соединения, по которому производится передача данных одного
пользовательского процесса.
Виртуальный путь представляет собой группу виртуальных
каналов, которые в пределах данного интерфейса имеют
одинаковое направление передачи данных.

11.

12. Коммутатор АТМ

13.

5 байт
48 байт
Данные
GFC
VPI
1
VPI(продолжение)
VC I
2
VCI(продолжение)
3
VCI(продолжение)
PT
CLP
4
Байты заголовка
Заголовок
5
HEC
Ячейка АТМ имеет размер 53 байт, 5 из которых заголовок, оставшиеся 48 информация.
GFC- поле управления потоком длиной 4 бит используют при взаимодействии конечного узла и
первого коммутатора сети АТМ.
VPI- поле идентификатор виртуального пути длиной 12 бит, используется для группирования
виртуальных каналов с целью маршрутизации.
VCI- поле идентификатор виртуального канала- 16 разрядное, идентифицирует конкретный
виртуальный канал в виртуальном пути.
РТ- поле информационного наполнения длиной 3 бит, идентифицирует тип данных
находящихся в поле информационного наполнения.
CLP-поле приоритет потери ячейки, определяет какие ячейки отбрасывать при перегрузки.
НЕС- поля контроля ошибок заголовка содержит значение кода обнаружения и коррекции
ошибок.

14.

Узел
N4,A4
Узел
N2,A2
R2
R4
R3
R9
Узел N1,A1
R1
Узел N5,A5
R7
R8
R5
R6
Узел N5,A5
Узел N3,A3
Виртуальный канал – это логическое соединение между оконечными пользователями, по которому
транслируются пакеты или ячейки.
Виртуальный маршрут– это логическая группа подобных логических каналов.

15.

VPC
VPC
Физическая среда
VPC
VPC
VCC- это класс обслуживания предназначен для поддержки предложений не
работающих в реже реального времени и которые довольствуются остатками полосы
пропускания доступные в сети.
VPC- предоставляет собой пучок VCC, имеющие одни и те же конечные точки. Таким
образом, все ячейки, передаваемые по всем VCC в одном VPC, коммутируются совместно.

16.

Уровни OSI
Оконечная система АТМ
(ES)
Оконечная система АТМ
(ES)
Прикладное
Представительско
е
Сеансовый
Транспортный
Программное
обеспечение
пользователя
АТМ
Прикладное
обеспечение
пользователя
АТМ
Сетевой
АТМ сеть
Канальный
Физический
Уровень адаптации
AAL
Коммутатор АТМ
Уровень адаптации
AAL
Уровень АТМ
Уровень
АТМ
Уровень АТМ
Физический
Физический
Физический
Физический уровень отправляет и принимает информацию в виде электрических или оптических
сигналов, передаваемых по физическому пути передачи данных.
Основной функцией уровня АТМ является коммутация ячеек.
Уровень адаптации АТМ предлагает интерфейс между сетью АТМ и пользовательским
программным обеспечением АТМ, обычно реализуемым в подсистеме сетевого ПО.

17.

Класс трафика
Характеристика
A
С установлением соединения.
Требуются временные соотношения между передаваемыми и
принимаемыми данными.
Пр.: голосовой трафик, трафик телевизионного изображения.
B
С установлением соединения.
Требуются временные соотношения между передаваемыми и
принимаемыми данными.
Пр.:компрессированный
голос,
компрессированное
видеоизображение.
C
С установлением соединения.
Не требуются временные соотношения между передаваемыми
и принимаемыми данными.
Пр.: трафик компьютерных сетей, в которых конечные узлы
работают по протоколам с установлением соединений: frame
relay, X.25
D
Без установления соединения.
Не требуются временные соотношения между передаваемыми
и принимаемыми данными.
Пр.: трафик компьютерных сетей, в которых конечные узлы
работают по протоколам с установлением соединений(Ethernet,
DNS)

18.

Частные UNI
Частный UNI
Частный
NNI
Открытые
UNI
АТМ – коммутатор
(должен принимать
только АТМ-ячейки)
Конечные
устройства
Сети АТМ
Частная АТМ- сеть
Открытая АТМ- сеть
#2
Открытый
NNI
Открытая
АТМ- сеть #1
B-ICI
Открытый
NNI
Открытый
UNI
Пример АТМ- сети
АТМ –сеть состоит из набора связных друг с другом АТМ -коммутаторов. АТМ- коммутаторы поддерживают
три основных типа интерфейсов:UNI,NNI,B-ICI.Зависимости от того, принадлежит коммутатор абоненту
или общедоступный,интерфуйсы UNI и NNI могут дополнительно классифицироваться как частный или
открытый.

19.

Ячейка АТМ UNI
Ячейка АТМ NNI
GFC
VPI
VPI
VPI
VCI
53
байта
PT
HEC
VCI
PT
CLP
CLP
HEC
Полезная нагрузка
(48 байтов)
Полезная нагрузка
(48 байтов)
8 битов
8 битов
Существует два формата заголовка ячейки: интерфейса «абонент- сеть» ( UNI) и интерфейс
«узел- сеть» (NNI). Интерфейс UNI предназначен в первую очередь, для узлов оконечных
пользователей.
Интерфейс NNI разработан с целью стандартизации метода установления соединений между
маршрутизаторами и коммутаторами.

20.

Коммутирующая
таблица
трансляции
Коммутация виртуальных каналов
в
Порт/VPI/VCI
из
Порт/VPI/VCI
1/10/100
4/50/300
Коммутация виртуальных каналов
А
в
Порт/VPI/VCI
из
Порт/VPI/VCI
3/30/300
3/50/100
Б
Порт 4
Отправитель
Порт 1
VPI=30
Порт 6
VPI=10
VCI=100
Порт 3
VCI=300
VPI= 50
Внутренняя коммутация
(и, возможно, изменяется)
VPI и VCI в VC- коммутации
Г
Может
коммутироваться только VPI
(и, возможно, изменяется)
в VP- коммутации
VPI=50
VCI=100*
Порт 8
Порт 2
Порт 5
В
Порт 7
VPI=50
VCI=200
VPI=20
VCI=100*
Получатель
Коммутация виртуальных каналов
в
Порт/VPI/VCI
из
Порт/VPI/VCI
5/20/100
2/50/200
*VCI
остаётся
тем же
самым
Коммутация виртуальных каналов
в
Порт/VPI
из
Порт/VPI
8/50
7/20

21.

Аморфная сеть
АТМ
Клиентский ПК
Клиентский ПК
Рисунок 1. Двухточечное АТМсоединение.
Клиентский ПК
Аморфная сеть
АТМ
Клиентский ПК
Клиентский ПК
Рисунок 2. Многоточечное АТМ-

22.

9 октетов
261 октет
J1
3
RSOH
B3
C2
G1
1
AU pointer
F2
H4
Z3
5
MSOH
Z4
Z5
Контейнер С - 4
Виртуальный контейнер С - 4

23.

АТМ
рабочая
станция
2М
STM- 1
РАВХ
АТоМ
STM- 1 (оптический)
АТМ
Switch
2М
STM- 1
АТМ
рабочая
станция
34М
SDM- 4
STM- 1
SDM- 4
STM- 1
SDM- 4
кольцо
SDM- 4
STM- 1
2М
STM- 1
DXI
34М
STM- 1
АТоМ
2М
2М
АТоМ
SDM- 1
Маршрутизатор
34М
МаршруDXI
тизатор
LAN
LAN
РАВХ

24.

.
Достоинства
Большая полоса
пропускания
Прямолинейное
соединение между
периферийными
устройствами
Быстродействие
Удовлетворение
требований различных
трафиков и протоколов
Быстрое расширение
трафика
Малое количество
операций
Новая ступень
безопасности
Гибкое управление
трафиком
Совместимость со
всеми локальными
сетями
Недостатки
Нет гарантии на
реальное ускорение
роботы прикладных
программ
Высокая стоимость

25.

Технология асинхронного режима передачи( Asynchronous Transfer Mode АТМ )разработан ,как
единый универсальный транспорт для нового поколения сетей интеграцией услуг, которые
называются широкополосными сетями ISDN.Технология АТМ называется асинхронной потому
,что оконечный пользователь посылает в сеть пакеты в случайные моменты по мере
необходимости.
Это сетевая технология, в которой используют маленькие пакеты фиксированной длины,
называемые ячейками. Размер ячейки составляет 53 байта.
Технология АТМ совмещает в себе подходы двух технологий - коммутации пакетов и
коммутации каналов. От первой она взяла на вооружение передачу данных в виде адресуемых
пакетов, а от второй - использование пакетов небольшого фиксированного размера, в
результате чего задержки в сети становятся более предсказуемыми. Рассмотрим методы
коммутации ячеек АТМ на основе полей VPC/VCI. Коммутаторы АТМ могут работать в двух
режимах - коммутации виртуального пути и коммутации виртуального канала.
Коммутация пакетов происходит на основе идентификатора виртуального канала VCI,
который назначается соединению при его установлении и уничтожаются при разрыве
соединения.
Идентификатор виртуального пути VPI, который является старшей частью локального
адреса и представляет собой общий префикс для некоторого количества различных
виртуальных каналов.
Таким образом технология АТМ применена на двух уровнях - на уровне адресов конечных узлов и
на уровне номеров виртуальных каналов.
Скорость передачи данных в АТМ достигает 2.5 Гбит/с. Небольшой фиксированный размер
ячейки обеспечивает предсказуемую пропускную способность и небольшую задержку в сети,
что позволяет передавать различные виды информации (речь, видео голос).