Уровень адаптации ATM

Уровень адаптации ATM (ATM Adaptation Layer, AAL) представляет собой на­бор протоколов AAL1-AAL5, которые преобразуют сообщения протоколов верх­них уровней сети ATM в ячейки ATM нужного формата. Функции этих уровней достаточно условно соответствуют функциям транспортного уровня модели OSI, например функциям протокола TCP или UDP. Протоколы AAL при передаче пользовательского трафика работают только в конечных узлах сети, как и транс­портные протоколы большинства технологий.

Каждый протокол уровня AAL обрабатывает пользовательский трафик опреде­ленного класса. На начальных этапах стандартизации каждому классу трафика соответствовал свой протокол AAL, который принимал в конечном узле пакеты от протокола верхнего уровня и заказывал с помощью соответствующего прото­кола нужные параметры трафика и качества обслуживания для данного вирту­ального канала. При развитии стандартов ATM такое однозначное соответствие между классами трафика и протоколами уровня AAL исчезло, и сегодня разре­шается использовать для одного и того же класса трафика разные протоколы уровня AAL.

Уровень адаптации состоит из двух подуровней.

□ Подуровень сегментации и реассемблирования (Segmentation And Reassembly, SAR) является нижним подуровнем AAL. Эта часть не зависит от типа прото­кола AAL (и, соответственно, от класса передаваемого трафика) и занимается разбиением (сегментацией) сообщения, принимаемого AAL от протокола верх­него уровня, на ячейки ATM, снабжением их соответствующим заголовком и передачей уровню ATM для отправки в сеть.

□ Подуровень конвергенции (Convergence Sublayer, CS) — это верхний под­уровень AAL. Этот подуровень зависит от класса передаваемого трафика. Про­токол подуровня конвергенции решает такие задачи, как обеспечение временной синхронизации между передающим и принимающим узлами (для трафика, требующего такой синхронизации), контролем и возможным восстановлени­ем битовых ошибок в пользовательской информации, контролем целостности передаваемого пакета компьютерного протокола (Х.25, Frame Relay).

Протоколы AAL для выполнения своей работы используют служебную инфор­мацию, размещаемую в заголовках уровня AAL. После приема ячеек, пришед­ших по виртуальному каналу, подуровень SAR протокола AAL собирает послан­ное по сети исходное сообщение (в общем случае разбитое на несколько ячеек ATM) с помощью заголовков AAL, которые для коммутаторов ATM являются прозрачными, так как помещаются в 48-битном поле данных ячейки, как и пола­гается протоколу более высокого уровня. После сборки исходного сообщения про­токол AAL проверяет служебные поля заголовка и концевика кадра AAL и на их основании принимает решение о корректности полученной информации.

Ни один из протоколов ААСпри передаче пользовательских данных конечных узлов не зани­мается восстановлением потерянных или искаженных данных, Максимум. что дедает прото- кол AAL,уведомляет конечный узел о таком событии» Так сделано для ускорения работы коммутаторов сети ATM в расчете на то, что случаи потерь или искажений данныхфудут ред-" кими.^; Восстановление потерянных данных {или игнорйрованйе;эТого события) отводится протоколам верхних уровней, не входящим в стек протоколов технологии ATM/

Протокол AAL1 обычно обслуживает трафик класса А с постоянной битовой скоростью (CBR), который характерен, например, для цифрового видео и циф­ровой речи, и чувствителен к временным задержкам. Этот трафик передается в сетях ATM таким образом, чтобы эмулировать обычные выделенные цифровые линии. Заголовок AAL1 занимает в поле данных ячейки ATM 1 или 2 байта, ос­тавляя для передачи пользовательских данных соответственно 47 или 46 байт. В заголовке один байт отводится для нумерации ячеек, чтобы приемная сторона могла судить о том, все или не все посланные ячейки дошли до нее. При отправ­ке голосового трафика временная отметка каждого замера известна, так как они следуют друг за другом с интервалом в 125 мкс, поэтому при потере ячейки мож­но скорректировать временную привязку байтов следующей ячейки, сдвинув ее на 125 х 46 мкс. Потеря нескольких байтов замеров голоса не так страшна, так как на приемной стороне воспроизводящее оборудование сглаживает сигнал.

В задачи протокола AAL1 входит сглаживание неравномерности поступления ячеек данных в узел назначения.

Протокол AAL2 был разработан для передачи трафика класса В, но при разви­тии стандартов его исключили из стека протоколов ATM, и сегодня трафик класса В передается с помощью протокола AAL1, AAL3/4 или AAL5.

Протокол AAL3/4 обрабатывает пульсирующий трафик — обычно характерный для трафика локальных сетей — с переменной битовой скоростью (VBR). Этот трафик обрабатывается так, чтобы не допустить потерь ячеек, но ячейки могут задерживаться коммутатором. Протокол AAL3/4 выполняет сложную процедуру контроля ошибок при передаче ячеек, нумеруя каждую составляющую часть ис­ходного сообщения и снабжая каждую ячейку контрольной суммой. Правда, при искажениях или потерях ячеек этот уровень не занимается их восстановлением, а просто отбрасывает все сообщение — то есть все оставшиеся ячейки, так как для компьютерного трафика или компрессированного голоса потеря части данных является фатальной ошибкой. Протокол AAL3/4 представляет собой результат слияния протоколов AAL3 и AAL4, которые обеспечивали поддержку трафика компьютерных сетей соответственно с установлением соединения и без установ­ления соединения. Однако ввиду большой близости используемых форматов служебных заголовков и логики работы протоколы AAL3 и AAL4 были впослед­ствии объединены.

Протокол AAL5 является упрощенным вариантом протокола AAL4 и работает быстрее, так как вычисляет контрольную сумму не для каждой ячейки сооб­щения, а для всего исходного сообщения и помещает ее в последнюю ячейку со­общения. Первоначально протокол AAL5 разрабатывался для передачи кадров сетей Frame Relay, но теперь он чаще всего применяется для передачи любого компьютерного трафика. Протокол AAL5 может поддерживать различные пара­метры качества обслуживания, кроме тех, которые связаны с синхронизацией передающей и принимающей сторон. Поэтому он обычно используется для под­держки всех классов трафика, относящегося к передаче компьютерных данных, то есть классов С и D. Некоторые производители оборудования с помощью про­токола AAL5 обслуживают трафик CBR, оставляя задачу синхронизации трафи­ка протоколам верхнего уровня. Протокол AAL5 работает не только в конечных узлах, но и в коммутаторах сети ATM. Однако там он выполняет служебные функции, не связанные с передачей пользовательских данных. В коммутаторах ATM протокол AAL5 поддерживает служебные протоколы более высоких уров­ней, занимающиеся установлением коммутируемых виртуальных соединений.

Существует определенный интерфейс между приложением, которому требуется передать трафик через сеть ATM, и уровнем адаптации AAL. С помощью этого интерфейса приложение (протокол компьютерной сети, модуль оцифровывания голоса) заказывает требуемую услугу, определяя тип трафика, его параметры, а также параметры QoS. Технология ATM допускает два варианта определения параметров QoS: первый — непосредственное задание их каждым приложением, второй — назначение их по умолчанию в зависимости от типа трафика. Послед­ний способ упрощает задачу разработчика приложения, так как в этом случае выбор максимальных значений задержек доставки ячеек и вариации задержек перекладывается на плечи администратора сети.

Самостоятельно обеспечить требуемые параметры трафика и QoS протоколы AAL не могут. Для выполнения соглашений трафик-контракта требуется согласован­ная работа коммутаторов сети вдоль всего виртуального соединения. Эта работа выполняется протоколом ATM, обеспечивающим передачу ячеек различных вир­туальных соединений с заданным уровнем качества обслуживания.