Логические соединения ATM

Технологія АТМ

Технология ATM изначально разрабатывалась для поддержки как постоянных, так и коммутируемых виртуальных каналов (в отличие от технологии frame relay, долгое время не поддерживающей коммутируемые виртуальные каналы). Автоматическое "заключение трафик-контракта" при установлении коммутируемого виртуального соединения представляет собой весьма непростую задачу, так как коммутаторам ATM необходимо определить, смогут ли они в дальнейшем обеспечить передачу трафика данного виртуального канала наряду с трафиком других виртуальных каналов таким образом, чтобы выполнялись требования качества обслуживания каждого канала.

Асинхронный режим передачи (Asynchronous Transfer Mode — ATM), также именуемый поэлементной, или поячеечной, передачей (cell relay), в некоторых отношениях напоминает коммутацию пакетов. Как и в этой технологии, данные при передаче разбиваются на отдельные фрагменты. ATM похож на пакетную коммутацию еще и тем, что здесь возможно создание нескольких логических соединений в одном физическом интерфейсе. В случае использования ATM поток информации в каждом логическом соединении разделяется на пакеты фиксированного размера, называемые ячейками.

ATM — это упрощенный протокол с минимальными возможностями управления потоком данных и защиты от ошибок. Благодаря этому служебные издержки на обработку ячеек ATM и количество служебной информации, включаемой в каждую ячейку, невелики, что позволяет ATM работать при высоких скоростях передачи данных. Кроме того, применение ячеек фиксированного размера упрощает обработку, необходимую на каждом узле ATM, что также облегчает использование ATM при высоких скоростях передачи.

Логические соединения в ATM называются соединениями по виртуальному каналу (Virtual Channel Connections — VCC), подобному виртуальному каналу в сети с коммутацией пакетов. Соединение VCC — это основной объект коммутации в сети ATM. Оно устанавливается через сеть между двумя конечными пользователями, и по нему с переменной скоростью проходит дуплексный поток ячеек фиксированного размера. VCC также используются для связи между сетью и пользователем (передачи управляющих сигналов) и внутрисетевого обмена (управления сетью и маршрутизации).

В ATM введен второй подуровень обработки, в котором используется понятие виртуального тракта (рис. 9). Соединение по виртуальному тракту (Virtual Path Connection — VPC) представляет собой пучок VCC, имеющих одни и те же конечные точки. Таким образом, все ячейки, передаваемые по всем VCC в одном VPC, коммутируются совместно.

Рис. 9. Структура соединений ATM

Концепция виртуального тракта была разработана в связи с распространением высокоскоростных сетей, в которых стоимость управления сетью составляет все большую часть общей стоимости сети. Метод виртуальных каналов позволяет сдерживать рост стоимости управления за счет группирования соединений, использующих одни и те же тракты, в единый блок. В этом случае операции управления сетью применяются к небольшому количеству групп соединений, а не к массе отдельных соединений.

Ниже перечислены некоторые преимущества использования виртуальных трактов.

− Упрощенная структура сети. Транспортные функции сети можно разделить на применяемые к отдельному логическому соединению (виртуальному каналу) и применяемые к группе логических соединений (виртуальному тракту).

− Повышенная производительность и надежность. Сеть должна работать с меньшим количеством объединенных объектов.

− Уменьшенный объем обработки и небольшая длительность установки соединения. Большая часть работы выполняется уже при создании виртуального тракта. Благодаря резервированию пропускной способности соединения по виртуальному каналу в расчете на будущие запросы, новые VCC можно устанавливать, выполняя простые функции управления в конечных точках виртуального тракта; обработка запроса на промежуточных узлах не нужна. Таким образом, добавление новых виртуальных каналов в существующий виртуальный тракт требует минимальной дополнительной обработки.

− Расширенные сетевые услуги. Виртуальный тракт используется внутри сети, но видим и для конечного пользователя. Благодаря этому пользователь может задавать закрытые группы пользователей или закрытые сети пучков виртуальных каналов.

На рис. 10 приведена общая схема процесса установки соединения с использованием виртуальных каналов и виртуальных трактов. Процесс установки виртуального тракта и процесс установки конкретного соединения по виртуальному каналу разделены.

Рис. 10. Процесс установки соединения с использованием виртуальных трактов

Механизмы управления виртуального тракта включают определение маршрутов, резервирование пропускной способности и сохранение информации о состоянии соединения.

Для создания виртуального канала необходимо существование соединения по виртуальному тракту с пропускной способностью, достаточной для поддержки этого канала, и соответствующим качеством обслуживания. Виртуальный канал создается путем записи требуемой информации о состоянии (отображения виртуального канала на виртуальный тракт).

Терминология виртуальных трактов и виртуальных каналов, используемая стандартах, довольно сложна, она приводится в табл. 1.

Таблица 1. Терминология виртуальных каналов и виртуальных трактов