2017-10-25
642
Технологія АТМ, або режим асинхронної передачі (РАП і АРП), - одна з перспективних технологій при створенні мереж зв'язку. Основне призначення мереж АТМ це забезпечення високошвидкісної передачі сигналів різного класу: комп'ютерних даних, аудіо-, відео-і телевізійних.
У технології АТМ реалізований принцип передачі всіх видів інформації пакетами, фіксованою і дуже маленькою довжини (рис. 6.10). Довжина пакета, званого осередком (Се / 1), становить 53 байти (5 + 48), з яких 5 байт використовується під заголовок, а 48 байт - під робоче навантаження.
Технологія А ТМ розроблялася спочатку як частина технології Б-/50Л/- широкосмугової цифрової мережі з інтеграцією служб / обслуговування (Ш ЦСІС / ЦСИО). Зважаючи затримки з впровадженням технології В-/8йИ а цілому АТМ стала розвиватися самостійно. АТМ не має недоліків мереж ПЦИ і СЦІ, а основною перевагою технології АТМ є можливість транспортувати інформаційні потоки незалежно від швидкості передачі.
Швидкості передачі, реалізовані системами АТМ, перекривають нині діапазон від 64 кбіт / с до 40 Гбіт / с і відповідають ряду: 64, л * 64, 1,5 / 2, 6/8, 13, 26, 32, 34 / 45, 52, 98, 100, 140, 155, 622 Мбіт / с, 2, 5, 10 і 40 Гбіт / с або в стандартному позначенні DSO: n * DSO, T1/E1, T2/E2, FLRIBM, LRIBM, DSj3, T3/E3, OC-1, DSj4, FDD1, E4, STM-1, STM-4, STM-16, STM-64, STM-64. У мережах АТМ з'єднання кінцевого вузла з мережею здійснюється індивідуальною лінією зв'язку, а комутатори з'єднуються між собою каналами з ущільненням, які передають пакети всіх вузлів, підключених до відповідних комутаторів (рис. 6.11).
Мережа АТМ має структуру, схожу на структуру телефонної мережі - кінцеві станції з'єднуються з комутаторами нижнього рівня, які в свою чергу з'єднуються з комутаторами більш високих рівнів. Комутатори АТМ користуються адресами кінцевих вузлів для маршрутизації трафіку в мережі 
комутаторів. Комутація пакетів відбувається на основі ідентифікатора віртуального каналу (Virtual Chanel Indentifier - VC1), який призначається з'єднанням при його встановленні і знищується при розриві з'єднання. Віртуальні з'єднання встановлюються на підставі довгих 20-байтів адрес кінцевих станцій. Така довжина адреси розрахована на дуже великі мережі, аж до всесвітніх. Адреса має ієрархічну структуру, подібну номеру в телефонній мережі і використовує префікси, відповідні кодам країн, міст і т. п.
АТМ є технологією, розрахованої на встановлення з'єднань між користувачами послуг мережі. Для встановлення з'єднань використовується посилка з 20-байтовим адресою. Після встановлення фізичного з'єднання або фізичної ланцюга виявляється сформованим шлях між сполучаються користувачами, і стає можливою організація віртуальних ланцюгів або логічних з'єднань, що грають роль ланок цього шляху, здійснювана шляхом використання адресному частини заголовка.
Робоче навантаження, отримана від джерела, адаптується відповідно до вимог АТМ-техн <у- логії і розділяється на 48-байтові блоки з подальшим їх поділом. У функції А ТМ також входить корекція помилок, запобігання втрат осередків, відновлення часу та ін Функції адаптації вводяться на обладнанні кінцевих станцій, які передають і приймають інформацію. Тому фактично для передачі корисного навантаження виділяється менше 48 байт. Черга притаманна технології АТМ. фактично - АТМ стоїть у черзі. Оскільки технологія> 4 7Л/імеет певну тривалість, вона може переповнюватися, якщо висока інтенсивність трафіку, який перевищує очікування мережі. Це призводить до втрати осередків одного і більше сполук. Практично ж в мережі АТМ допускається також тривалість черги, яка робить ймовірність втрати з'єднань дуже маленькою.
Мультиплексування і комутація. Мультиплексування в АТМ може здійснюватися ієрархічно двома рівнями: нижнім - мультиплексування віртуальних каналів, верхнім - мультиплексування віртуальних шляхів. Число віртуальних каналів дорівнює 2 16 = 65 53б, число віртуальних шляхів - 2 8= 256, що дає можливість сформувати 16 777 216 віртуальних ланцюгів, що проходять через інтерфейс UNI. Ці можливості істотно розширюються в процесі маршрутизації, якщо врахувати, що існує ще одна ступінь - адреса портів, на які приймаються і з яких відправляються А ТМ- потоки.
Організація мережі АТМ. Мережа АТМ має симетричну базову схему організації (ліву частину і дзеркально симетричну праву частину), нижче показана ліва частина мережі.
Користувачі à приватний UNI à комутатор приватної мережі АТМ à загальний UNI à комутатор загальної мережі АТМ à NNI à мережу АТМ.
У цій схемі проглядається потреба двох видів кожного типу інтерфейсів (використані позначення Р b і Р r):
- мережевий інтерфейс NNI (або P B - NNI) - інтерфейс між комутатором загальної мережі АТМ;
- користувальницький інтерфейс UNI складається фактично з двох типів інтерфейсів:
- приватний інтерфейс UNI-P R-UNI (PUNI) - між користувачем і комутатором приватної се ти АТМ;
- загальний інтерфейс UNI - P B UNI - між комутаторами приватної і загальної мережі АТМ.
Схема організації мережі АТМ може бути повною (рис. 6.12), якщо вона включає різні групи користувачів (ГП).
На рис. 6.12 наведено три інтерфейсу: P R -UNI - приватний міжмережевий інтерфейс (PUNI) - між комутаторами (вузла) приватних АТМ мереж, що відрізняється від P B -UNI тим, що в ньому не реалізований ряд загальних функцій, наприклад, моніторингу або наведення порядку в мережі; DXI - інтерфейс обміну даними між ЛВС і мережею АТМ, здійснюваного через сервісний блок даних - DSU /; ICI- міжрегіональний інтерфейс зв'язку між різними регіональними операторами мережі, використовуваними для організації глобального транспортного потоку АТМ. 
Структура осередків АТМ. Розглянемо структуру заголовка осередку АТМ (рис. 6.13) для двох типів інтерфейсів - UNI і NNI. Ці інтерфейси нерівноправні. Так, для інтерфейсу «мережа - мережа» NNI не потрібна загальна інформація для управління потоком даних, що зберігається в спеціальному полі загального управління потоком даних - GFC, а для інтерфейсу користувач - мережа - UNI (відкриває шлях в мережу) вона необхідна. Отже, у структурі заголовка осередку АТМ для UNI поле GFC (1 байт, біт 5-8) присутня, а для інтерфейсу NNI - ні (фактично його 4 біта встановлюються на нуль, залишаючи 8 біт в адресній частині VPI).
Пояснимо наведені поля заголовка.
VPI - ідентифікатор віртуального шляху. Один віртуальний шлях, як відомо, може містити кілька віртуальних каналів, тому загальна смуга пропускання спочатку розподіляється по віртуальних шляхах, а потім по кожній колії, або VPI, призначається певне число віртуальних каналів, що характеризуються відповідним VCI.
VCI - ідентифікатор віртуального каналу - служить для прискорення обробки осередків ряду пристроїв; як було зазначено, обробляє тільки VPI поля.
PT - тип корисного навантаження - визначає тип трафіку, який може бути переданий за допомогою АТМ-осередків. Сюди відносяться не тільки вказівка на тип переданої інформації (дані, мова, відео), але й інформація про перевантаження (поле GFC його не передає такої інформації), управлінні і обслуговуванні.
З - прапор допустимості втрати осередку - встановлюється на «1» тоді, коли осередок може бути втрачена / відкинута без великих збитків для цінності прийнятої інформації.
НІС - код контролю помилок заголовка - поле довжиною в один байт, яке дозволяє виявити множинні помилки заголовка (а не всієї корисного навантаження) і виправляти одиночну помилку.
Крім зазначених функціональних призначень окремих елементів заголовка осередку АТМ, поля VPI і VCI можуть служити для кодування спеціальних сигналів повідомлення - метасігналов, які можуть використовуватися для встановлення різних режимів роботи під час сесій або сеансів зв'язку та обслуговування. Наприклад, може бути заданий широкомовний режим роботи мережі. Мережа може бути попереджена про посилку «порожніх» осередків при відсутності корисного навантаження з метою підтримки синхронного режиму роботи. 
Особливості операції з осередками. Той факт, що системи АТМ працюють на високій швидкості, пояснюється не тільки бажанням збільшити швидкість обробки переданих повідомлень, а й спробою компенсувати відносно великі втрати швидкості на обробку заголовків. Ця проблема відома як проблема перевантаження заголовками (overhead). При заголовку 5 байт і корисному навантаженні максимум 48 байт ця перевантаження становить 10,41%. Проте, з урахуванням того, що 4 байта можуть додатково використовуватися на ці цілі на рівні AAL., маємо співвідношення 9 до 44, тобто перевантаження може досягати 20,45%. Фактично ця величина може бути ще вище, якщо врахувати 4% перевантаження, що додається на фізичному рівні при використанні, наприклад, SONET.
АТМ повинна використовувати високошвидкісні канали передачі, що мають широку смугу пропускання, хоча б для того, щоб компенсувати більшу перевантаження заголовків.
Інша проблема - забезпечення фіксованого (і невеликий за величиною) затримки трафіку між джерелом і приймачем, наприклад, для передачі голосу і відеосигналів. Такий трафік відноситься до класу ізохронних. Для нього ITU-T рекомендує мати максимальну величину затримки не менше 200 мс. Інші дослідження показали, що за відсутності луни максимальна затримка може досягати до 600 мс.
Джерела можливих затримок в ATМ-тракті цілком очевидні - це всі операції, що здійснюються над голосовим сигналом в процесі його проходження по тракту (вони створюють операційні затримки - C / SD). З іншого боку, при проходженні по фізичному середовищі передачі виникають затримки на поширення - PD (вони визначаються з розрахунку 4-5 мкс / км). Два інших види затримок, затримки на перемикання - і затримки на знаходження в черзі - QD, обумовлені комутаторами. У стандарті ITU-T Recomm. Q. 507, наприклад, виходять з середньої затримки не більше 450 мкс. Загальні оцінки можуть бути отримані підсумовуванням всіх помилок. Підрахунок дає величину порядку 15 мс для моделі прикладу. До цього треба додати затримку як мінімум в б мс, що виникає в результаті пропажі кожного осередку при стандартній (без управління) схемою кодування мови (64 кбіт / с) в каналі зв'язку.
Контрольні питання
1. Поясніть принцип тимчасового мультиплексування.
2. Наведіть структурну схему систем передач з ВРК і поясніть призначення блоків.
3. Що таке формат циклу передачі?
4. Які існують щаблі цифрової ієрархії і відповідні їм швидкості передачі?
5. Які недоліки має плезиохронная цифрова ієрархія?
6. Особливості побудови синхронної цифрової ієрархії.
7. Як формуються пакети в технології АТM?
8. Поясніть призначення осередків АТМ.
9. Поясніть принцип організації мережі АТМ.
10. Перерахуйте недоліки технології АТМ.
11. Визначте частоту дискретизації для каналу звукового мовлення III класу.
12. Якому рівню квантування відповідає кодова комбінація 00000101?
13. Скільки канальних інтервалів в одному циклі передачі?
14. Який пристрій управляє роботою ключів в АЦП, ЦАП?
15. Назвіть три етапи перетворення аналогового сигналу в цифровий.
16. Чим характеризується синхронна цифрова ієрархія?
17. Які існують рівні синхронної цифрової ієрархії? Назвіть їх.
18. Назвіть швидкості передачі STM -1, STM -4, STM -16, STM -64
19. Назвіть частоту дискретизації для каналу тональної частоти.
20. Яка швидкість передачі первинного цифрового потоку?
