Асинхронный режим передачи данных - atm. реферат. информатика, вт, телекоммуникации. 2012-02-20

Сети сустановлением соединения.

Для передачипакетов по сетям ATM от источника к месту назначения источник должен сначалаустановить соединение с получателем. Установление соединения перед передачейпакетов очень напоминает то, как осуществляется телефонный звонок: сначала вынабираете номер, телефон абонента звонит, и кто-то снимает трубку — толькопосле этого вы можете начать говорить.

Прииспользовании других технологий передачи данных, таких как Ethernet и TokenRing, соединение между источником и получателем не устанавливается — пакеты ссоответствующей адресной информацией просто помещаются в среду передачи, аконцентраторы, коммутаторы или маршрутизаторы находят получателя и доставляютему пакеты.

Сети сустановлением соединения имеют один недостаток — устройства не могут простопередавать пакеты, они обязательно должны сначала установить соединение. Однакотакие сети имеют и ряд преимуществ. Поскольку коммутаторы могут резервироватьдля конкретного соединения полосу пропускания, сети с установлением соединениягарантируют данному соединению определенную часть полосы пропускания. Сети безустановления соединения, в которых устройства просто передают пакеты по мере ихполучения, не могут гарантировать полосу пропускания.

Два, ретрансляция кадров

Сеть Frame Relay (Frame Relay) является улучшенной версией X.25 и называется так, потому что каждый коммутатор действует только как ретранслятор во время передачи кадров и передает на следующий узел без трафика. Механизм контроля, контроля перегрузки и ретрансляции.

2.1 Уровень протокола

Как упоминалось ранее, X.25 находится на третьем уровне — уровне пакетов, который обеспечивается протоколом PLP.Виртуальный каналМеханизм и ретрансляция кадров устанавливают виртуальную цепь на втором уровне для передачи услуг данных в кадрах, поэтому третий уровень упрощается.

Он может предоставлять услуги коммутируемых виртуальных каналов (SVC) и постоянных виртуальных каналов (PVC), но в настоящее время используются только сети Frame Relay. Используйте ПВХ для бизнеса.

2.2 LAP-D

Второй уровень ретрансляции кадров использует протокол LAP-D (канал Link Access Procedure-D), который является подмножеством HDLC, таким как LAP-B. По сравнению с протоколами LAP-B и LAP-D, используемыми X.25 Слой кадра проще без поля управления. Предоставлено LAP-DОбнаружение ошибокВ структуре кадра есть контрольный код, но Frame Relay отбрасывает неправильный кадр только при обнаружении ошибки и не выполняет такие механизмы, как повторная передача.

2.3 Обзор Frame Relay

Развитие Frame Relay фактически основано на использовании среды передачи, представленной оптоволокном. Уменьшение количества ошибок делает контроль ошибок менее важным. Люди уделяют больше внимания быстрой передаче и пропускной способности сети, поэтому Frame Relay контролирует поток А контроль перегрузки упрощается, чтобы обеспечить более быструю передачу.

LANE (LAN Emulation)

LANE Client (LEC) — клиент, который хочет думать, что он подключен к локалке, а не к ATM сети.
LANE Server (LES) — сущность, которая регистрирует клиентов. По сути, отвечает на ARPы и строить таблицу коммутации.
Broadcast and Unknown Unicast Server (BUS) — принимает broadcast от хостов и отправляет его юникастом к другим клиентам.
LANE Configuration Server (LECS) — хранит базу «какой клиент к какой сети принадлежит».

Наш клиент (LEC1) хочет подключиться к сети. Для этого ему нужно узнать, кто в этой сети LEC Server. Он сигнализирует VC до LECSа (VC 1). Его адрес он уже знает либо из статической конфигурации, либо через ILMI, либо это один из well-known стандартных адресов. VC которая только что была сигнализирована, к слову, двунаправленная

Обратите внимание на стрелки в обе стороны.
LECS узнает клиента и возвращает ему адрес LESа для нужной сети через тот же VC 1.
LEC сигнализирует VC до LES (VC 2).
LES идентифицирует клиента, после чего решает проверить, можно ли ему подключиться к этой эмулируемой сети.
Для этого LES сигнализирует VC до LECSа (VC 3).
Если подтверждение получено, LES сигнализирует VC до клиента для передачи трафика (VC 4).
Для того чтобы начать передавать трафик, для начала нужно узнать ATM адрес удаленной стороны. Значит, нужно отправить ARP (LE_ARP в терминах LANE)

Для этого наш клиент должен узнать адрес BUSа. Для этого он отправляет LE_ARP с запросом broadcast адреса.
В ответ LECу от LESa приходит адрес BUS. После чего, он сигнализирует контрольный VC до BUSа (VC 5).
В обратном направлении, BUS сигнализирует до LEC VC 6 для передачи broadcast, multicast, unknown unicast трафика.
Почти Profit!11
Пришло время попробовать отправить трафик другому клиенту (LEC 2). Для этого LEC 1 отправляет LE_ARP на LES через уже сигнализированный VC 2. Цель данного мероприятия — получить уже наконец ATM адрес LEC 2, что бы уже докинуть до него VC и начать передавать трафик.
Если соответсвие MAC-ATM у LESa есть, то в ответ на запрос LEC 1 получит долгожданный адрес. Но это было бы не так интересно. Представим, что соответсвие не найдено. В таком случае, LES передает LE_ARP от LEC1 другим LECам. К LEC2 такой запрос попадает через VC 4′, которая уже должна быть сигнализирована (похожим образом, как описано в пункте 6).
Допустим, LEC2 узнал себя. После чего он отвечает своим ATM адресом через VC 2′. Этот VC также был сигнализирован ранее (см. пункт 3).
LES отправляет ответ от LEC2 в сторону LEC1 через VC 4.
LEC1 добавляет себе в кеш соответсвие MAC-ATM.
Теперь LEC1 в состоянии сигнализировать VC до LEC2 (VC 7). Что он и делает.
Profit!11
А что если LEC1 захочет отправить широковещательный кадр.
LEC1 уже знает адрес BUS, поэтому трафик прямико направится на BUS через VC 5 (он ждет своего часа ещё с пункта 8).
BUS множит трафик и отправляет его через ранее сигнализированные VC 6 и VC 6′.
Вот теперь точно Profit!111

АТМ

АТМ — Asynchronous Transfer Mode — асинхронный режим транспортировки, который создавался как единая система для транспортировки разного трафика (голосовой,цифровой и тд) по одним каналам связи. Технологию АТМ когда-то считали самой универсальной и перспективной — от локальных сетей до глобальных магистралей. Но из-за большой цены и сложности реализации она ограничивается на глобальных и локальных магистралях.

Данные в этой технологии транспортируются в ячейках (call), конкретного размера — 53 байта, из которых доступными являются 48 байт. Коммутация ячеек имеет преимущества коммутации каналов и пакетов, а полоса пропускания заключается в скачкообразном изменяющеимся трафике. Маленький размер ячеек отлично подходит к трафику, который чувствителен к задержкам. Также ее фиксированый размер разрешает на аппаратном уровне работать на большой скорости с ячейками.

Уровни информационного взаимодействия ATM

Физический уровень взаимодействия АТМ

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)

Канальный уровень взаимодействия АТМ

Информационное взаимодействие на канальном уровне ATM осуществляется на двух подуровнях:

Канальный уровень АТМ (уровень АТМ)
Уровень адаптации АТМ

Уровень АТМ

На уровне АТМ определяются процедуры и выполняются основные функции, которые обеспечивает технология ATM:

Создание виртуальных соединений
Управление виртуальными соединениями
Обеспечение необходимого уровня обслуживания

Уровни адаптации АТМ

Назначением данного уровня является определение процедур в соответствии с которыми выполняется преобразование блоков данных верхних уровней в поток ячеек АТМ. 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).

n1.doc

С.В.КунегинОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ АТМУчебно-методическое пособиеМ., в/ч 33965, 1999, — 80 с. с илл.В пособии представлены основные сведения о технологии высокоскоростных асинхронных сетей АТМ. Пособие будет полезно слушателям факультета специальной техники при изучении современных сетевых технологий.Табл. 2, рис. 581. Введение 1.1 Основные принципы АТМ 1.2 Ячейки АТМ 1.3 Пример сети АТМ 1.4 Широкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания (B-ISDN) 1.5 Перенос битового потока 1.6 Перенос пакетов 1.7 Многоуровневая архитектура2. Физические уровни 2.1 Частный интерфейс пользователь-сеть (Private UNI) 2.2 Интерфейс пользователь-сеть сети общего пользования (Public UNI) 2.3 Два подуровня 2.4 Поток SDH STM-1, 155 Мбит/с 2.5 Определение границ ячеек при использовании SDH 2.6 Поток T1, 1.544 Мбит/с 2.7 Поток T3, 44 Мбит/с 2.8 Определение границ ячеек при использовании цифрового потока T3 2.9 Поток E1, 2.048 Мбит/с 2.10 Поток Е3, 34 Мбит/с 2.11 Поток J2, 6.312 Мбит/с 2.12 Неэкранированный симметричный кабель категории 3, 25.6 Мбит/с 2.13 Кодирование 8В10В, 155 Мбит/с 2.14 Кодирование 4В5В, 100 Мбит/с3. Уровень АТМ 3.1 Ячейка АТМ интерфейса UNI 3.2 Задержка при разбиении данных на короткие ячейки 3.3 Очереди при малых ячейках 3.4 Почему 53 байта? 3.5 Виртуальные соединения 3.6 Виртуальные пути и виртуальные каналы 3.7 Приоритет потери ячейки 3.8 Категории обслуживания АТМ 3.9 Управление трафиком 3.10 Основной алгоритм скорости ячеек 3.11 Равномерный трафик 3.12 Неравномерный трафик 3.13 Идентификатор типа нагрузки 3.14 Основное управление потоком 3.15 Контрольная сумма заголовка4. АТМ коммутация 4.1 АТМ коммутация 4.2 Разделяемая магистраль 4.3 Разделяемая память 4.4 Пространственное разделение 4.5 Постоянные виртуальные соединения 4.6 Коммутируемые виртуальные соединения 4.7 Установление соединения 4.8 Нумерация в АТМ 4.9 Формат адреса для корпоративных сетей 4.10 Регистрация адреса5. Уровни адаптации АТМ 5.1 Классификация услуг МСЭ-Т 5.2 AAL1 для класса A 5.3 AAL1: Метод адаптивной подстройки частоты 5.4 AAL2 для класса B 5.5 AAL3/4 для классов C и D 5.6 AAL5 для классов C и D6. Интерфейсы 6.1 Интерфейсы АТМ 6.2 Интерфейс DXI 6.3 Интерфейс АТМ F-UNI 6.4 Интерфейс NNI 6.5 Интерфейс B-ICI7. Управление сетями АТМ 8. Литература ВведениеОсновные принципы АТМЯчейки АТМПример сети АТМШирокополосная цифровая сеть интегрального обслуживания (B-ISDN)Перенос битового потокаПеренос пакетовМногоуровневая архитектураФизические уровниЧастный интерфейс пользователь-сеть (Private UNI)

Интерфейсы private UNI физического слоя Форума АТМ
Формат кадра	Скорость/Линейная скорость	Среда передачи
Поток ячеек	25.6 Мбит/с / 32 Мбод	UTP3
STS-1	51.84 Мбит/с	UTP3
FDDI	100 Мбит/с / 125 Мбод	MMF
STM-1, STS-3c	155.52 Мбит/с	UTP5, STP
STM-1, STS-3c	155.52 Мбит/с	SMF, MMF, CP
Поток ячеек	155.52 Мбит/с / 194.4 Мбод	MMF, STP
STM-1, STS-3c	155.52 Мбит/с	UTP3
STM-4, STS-12	622.08 Мбит/с	SMF, MMF

Интерфейс пользователь-сеть сети общего пользования (Public UNI)

Интерфейсы public UNI физического слоя Форума АТМ
Формат кадра	Скорость/Линейная скорость	Среда передачи
DS-1	1.544 Мбит/с	TP
DS-3	44.736 Мбит/с	CP
STM-1, STS-3c	155.52 Мбит/с	SMF
Е1	2.048 Мбит/с	TP, CP
Е3	34.368 Мбит/с	CP
J2	6.312 Мбит/с	CP
n T1*	n 1.544 Мбит/с	TP
n E1*	n 2.048 Мбит/с	TP

Два подуровняПоток SDH STM-1, 155 Мбит/сОпределение границ ячеек при использовании SDHПоток T1, 1.544 Мбит/сПоток T3, 44 Мбит/сОпределение границ ячеек при использовании цифрового потока T3Поток E1, 2.048 Мбит/сПоток Е3, 34 Мбит/сПоток J2, 6.312 Мбит/сНеэкранированный симметричный кабель категории 3, 25.6 Мбит/сКодирование 8В10В, 155 Мбит/с 1

С.В.Кунегин ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ АТМ

В-третьих, сходства и различия между Frame Relay и X.25

X.25 и Frame Relay являютсяСеть виртуальных каналов, ОбеСеть с коммутацией пакетов с установлением соединения
Структура кадра X.25 и Frame Relay аналогична, но в Frame Relay отсутствует поле управления.
X.25 и Frame Relay используют статистическое мультиплексирование с временным разделением
X.25 — трехуровневая структура, Frame Relay — двухуровневая структура.
X.25 обеспечивает обнаружение ошибок, исправление ошибок, управление потоком и контроль перегрузки как на канальном уровне, так и на уровне пакетов. Однако ретрансляция кадров выполняет только функцию обнаружения ошибок и отбрасывания ошибочных кадров непосредственно при обнаружении ошибок, без повторной передачи и других механизмов.
X.25 обеспечивает надежную передачу, Frame Relay не может
Frame Relay имеет характеристики высокой пропускной способности, короткой задержки и подходит для пакетных сервисов.
Ни X.25, ни Frame Relay не подходят для чувствительных к задержке приложений (звук, видео).
По сравнению с X.25 промежуточный узел в режиме ретрансляции кадров не нуждается в управлении перегрузкой, управлении потоком и повторной передаче, поэтому скорость обработки выше.

Один, X.25

Имя сети X.25 происходит от протокола X.25, это первоеОриентированный на соединениеСеть, первая общедоступная сеть передачи данных, широко использовавшаяся вГлобальная сеть (WAN), Оказывает глубокое влияние на другие последующие протоколы (например, ретрансляцию кадров).

X.25 имеет функции контроля перегрузки, контроля ошибок и повторной передачи.Эти особенности X.25 связаны с историей эпохи протокола X.25. В то время глобальная сеть имела высокий уровень ошибок и длительную задержку передачи из-за ограничений среды передачи, поэтому эти механизмы были необходимы для предоставления надежных услуг.

1.1 Уровень протокола

Протокол X.25 делится наТриУровень протокола соответствует трем нижним уровням модели ISO / OSI.

Физический уровень: протокол X.21 используется для определения физического интерфейса между пользовательским терминалом и сетью.
Канальный уровень: Канальный уровень предоставляет надежные услуги передачи данных и использует протокол LAP-B, который является подмножеством протокола HDLC.
Уровень пакетов (сетевой уровень): принятьX.25 PLPПротокол, обеспечивающий пакетное обслуживание виртуальных каналов, этот уровень протокола является ядром x.25.

Сети странсляцией ячеек.

Идея сети странсляцией ячеек проста: данные передаются по сети небольшими пакетамификсированного размера, называемыми ячейками (cells). В сети Ethernet передачаданных осуществляется большими пакетами переменной длины, которые называюткадрами (frames). Ячейки имеют два важных преимущества перед кадрами.Во-первых, поскольку кадры имеют переменную длину, каждый поступающий кадрдолжен быть буферизован (т.е. сохраняться в памяти), что гарантирует егоцелостность до начала передачи. Поскольку ячейки всегда имеют одну и ту жедлину, они требуют меньшей буферизации. Во-вторых, все ячейки имеют одинаковуюдлину, поэтому они предсказуемы: их заголовки всегда находятся на одном и томже месте. В результате коммутатор автоматически обнаруживает заголовки ячеек иих обработка происходит быстрее.

В сети странсляцией ячеек размер каждой из них должен быть достаточно мал, чтобысократить время ожидания, но достаточно велик, чтобы минимизировать издержки.Время ожидания (latency) — это интервал между тем моментом, когда устройствозапросило доступ к среде передачи, и тем, когда оно получило этот доступ. Сеть,по которой передается восприимчивый к задержкам трафик (например, звук иливидео), должна обеспечивать минимальное время ожидания.

Любоеустройство, подключенное к сети ATM (рабочая станция, сервер, маршрутизатор илимост), имеет прямой монопольный доступ к коммутатору. Поскольку каждое из нихимеет доступ к собственному порту коммутатора, устройства могут посылатькоммутатору ячейки одновременно. Время ожидания становится проблемой в томслучае, когда несколько потоков трафика достигают коммутатора в один и тот жемомент. Чтобы уменьшить время ожидания в коммутаторе, размер ячейки должен бытьдостаточно маленьким; тогда время, которое занимает передача ячейки, будетнезначительно влиять на ячейки, ожидающие передачи.

Уменьшениеразмера ячейки сокращает время ожидания, но, с другой стороны, чем меньшеячейка, тем большая ее часть приходится на «издержки» (то есть наслужебную информацию, содержащуюся в заголовке ячейки), а соответственно, темменьшая часть отводится реальным передаваемым данным. Если размер ячейкислишком мал, часть полосы пропускания занимается впустую и передача ячеекпроисходит длительное время, даже если время ожидания мало.

Базовый принцип.

VPIVCI

VC Swithing. Комутатор будет оперировать виртуальными каналами (VC). В нашем примере, виртуальный канал, который можно описать как VPI 1/VCI 1 будет скоммутирован в канал VPI 12/VCI 40. А VPI 1/VCI 2 — в канал VPI 13/VCI 10. Таким образом, коммутатор произвел смену значений VPI/VCI. Стоит сказать, что это не должно быть именно так, значения могли остаться прежними

Тут важно понять смысл, что коммутатор разбирает VPI до уровня VCI и может уже дальше засунуть эти VCI в любой другую трубу (VPI).

VP Switching. Коммутатор будет оперировать только виртуальными «путями» (VP)

В нашем примере, когда к коммутатору придут данные из каналов VPI 2/VCI 1, VPI 2/VCI 2, он просто посмотрит на значение VPI и примерт решение о том, что весь этот канал нужно отправить в определенный интерфейс сменив VPI на 20. Опять же, менять VPI не обязательно. Главный смысл в том, что коммутатор принимает решение только на основе VPI. Ясно, что это дает некий выигрыш в производительности. Именно такой подход часть применяется на магистральных коммутаторах. Это некая транспортная аггрегация каналов.

Формат ячейки АТМ

Ячейка состоит из двух частей: поле заголовка занимает 5 байт и ещё 48 байт занимает поле полезной нагрузки.

Поле заголовка

В заголовке ячейки содержатся следующие поля:

Virtual Path Identifier (VPI)
Virtual Ccircuit Identifier (VCI)
Payload Type (PT)
Congestion Loss Priority (CLP)
Header Error Control (HEC)

Поле типа нагрузки PT

В этом поле располагается информация, которая определяет тип даных, которые находятся в поле полезной нагрузки ячейки АТМ.

Поле Generic Flow Control (GFC)

Поле GFC содержат только ячейки АТМ которые передаются через интерфейс UNI.
Содержимое этого поля используется в тех случаях, когда один ATM UNI интерфейс
обслуживает несколько станций одновременно.