Протокол ATM

Протокол ATM занимает з отеке протокЬлоа ATM р^имерно.то ж^мест^, что ц протокол iр в стеке ТСРДРили протокол 1АР~Рв стеке прот околов технологии Frame Relay. Протокол АШ передает ячейки через коммутаторы при установленном vi настроенном виртуальном соеди­нении* то есть **а основании готовых таблиц коммутации портов;; * _> ' -

Протокол ATM выполняет коммутацию по номеру виртуального соединения,

который в технологии ATM разбит на две части:

□ идентификатор виртуального пути (Virtual Path Identifier, VPI);

□ идентификатор виртуального канала (Virtual Channel Identifier, VCI).

Помимо решения этой основной задачи протокол ATM выполняет ряд функций по контролю за соблюдением трафик-контракта со стороны пользователя сети, маркировке ячеек-нарушителей, отбрасыванию ячеек-нарушителей при пере­грузке сети, а также управлению потоком ячеек для повышения производитель­ности сети (естественно, при соблюдении условий трафик-контракта для всех виртуальных соединений).

Формат ячеек протокола ATM представлен на рис. 21.11.

Поле обобщенного управления потоком (Generic Flow Control, GFC) использует­ся только при взаимодействии конечного узла и первого коммутатора сети. В на­стоящее время его точные функции не определены.

Поля идентификатора виртуального пути (VPI) и идентификатора виртуаль­ного канала (VCI) занимают соответственно 1 и 2 байта. Эти поля задают номер виртуального соединения, разделенный на старшую (VPI) и младшую (VCI) части.

Поле идентификатора типа данных (Payload Type Identifier, PTI) состоит из 3 бит и задает тип данных, переносимых ячейкой, — пользовательские или управ­ляющие (например, управляющие установлением виртуального соединения). Кро­ме того, один бит этого поля используется для указания о перегрузке в сети. Это бит EFCI (Explicit Forward Congestion Identifier — прямой явный идентифика­тор перегрузки), который играет ту же роль, что и бит FECN в технологии Frame Relay, то есть передает информацию о перегрузке по направлению потока данных.

Поле приоритета потери кадра (Cell Loss Priority, CLP) играет в данной техно­логии ту же роль, что и поле DE в технологии Frame Relay — в нем коммутаторы ATM отмечают ячейки, которые нарушают соглашения о параметрах качества обслуживания, чтобы удалить их при перегрузках сети. Таким образом, ячейки с полем CLP ^в 0 являются для сети высокоприоритетными, а ячейки с полем CLP ^e 1 — низкоприоритетными.

Поле управления ошибками в заголовке (Header Error Control, НЕС) содержит контрольную сумму, вычисленную для заголовка ячейки. Контрольная сумма вычисляется с помощью техники корректирующих кодов Хэмминга, поэтому она позволяет не только обнаруживать ошибки, но и исправлять все одиночные ошиб­ки, а также некоторые двойные. Кроме того, поле НЕС обеспечивает не только обнаружение и исправление ошибок в заголовке, но и нахождение границы нача­ла кадра в потоке байтов кадров SDH, которые являются предпочтительным фи­зическим уровнем технологии ATM, или же в потоке битов физического уровня, основанного на ячейках. Указателей, позволяющих в поле данных кадра STS-n (STM-n) технологии SONET/SDH обнаруживать границы ячеек ATM (подоб­ных тем указателям, которые используются для определения, например, границ виртуальных контейнеров подканалов Т1/Е1), не существует. Поэтому коммута­тор ATM вычисляет контрольную сумму для последовательности из пяти бай­тов, находящихся в поле данных кадра STM-n, и, если вычисленная контрольная сумма говорит о корректности заголовка ячейки ATM, первый байт становится границей ячейки. Если же это не так, то происходит сдвиг на один байт и опера­ция продолжается. Таким образом, технология ATM выделяет асинхронный по­ток ячеек ATM в синхронных кадрах SDH или потоке битов физического уров­ня, основанного на ячейках.

Рассмотрим методы коммутации ячеек ATM на основе пары чисел VPI/VCI. Ком­мутаторы ATM могут работать в двух режимах.

□ Коммутация виртуального пути. В этом режиме коммутатор выполняет про­движение ячейки только на основании значения поля VPI, а значение поля VCI он игнорирует. Обычно так работают магистральные коммутаторы тер­риториальных сетей. Они доставляют ячейки из одной пользовательской сети в другую на основании только старшей части номера виртуального канала, что соответствует идее агрегирования адресов. В результате один виртуаль­ный путь соответствует целому набору виртуальных каналов, коммутируемых как единое целое.

□ Коммутация виртуального канала. После доставки ячейки в локальную сеть ATM ее коммутаторы начинают коммутировать ячейки с учетом как поля VPI, так и поля VCI, но при этом им хватает для коммутации только младшей час­ти номера виртуального соединения, так что фактически они работают с VCI, оставляя VPI без изменения. Этот режим и называется режимом коммутации виртуального канала.

Для создания коммутируемого виртуального канала в технологии ATM исполь­зуются протоколы, не показанные на рис. 20.11. Подход здесь аналогичен подхо­ду в сети ISDN — для установления соединения разработан отдельный протокол Q.2931, который весьма условно можно отнести к сетевому уровню. Этот прото­кол во многом похож на протоколы Q.931 и Q.933 (даже номером), но в него вне­сены, естественно, изменения, связанные с наличием нескольких классов трафика и дополнительных параметров качества обслуживания. Протокол Q.2931 опира­ется на достаточно сложный протокол канального уровня SSCOP, который обес­печивает надежную передачу пакетов Q.2931 в своих кадрах. В свою очередь, протокол SSCOP работает поверх протокола AAL5, который необходим для раз­биения кадров SSCOP на ATM-ячейки и сборки этих ячеек в кадры при достав­ке кадра SSCOP в коммутатор назначения.

ПРИМЕЧАНИЕ ----------------------------------------------------------------------------------------------------

Протокол Q.2931 появился в стеке протоколов технологии ATM после принятия версии интерфейса UNI 3.1, а до этого в версии UNI 3.0 вместо него использовался протокол Q.93B. Из-за несовместимости протоколов Q.2931 и Q.93B версии пользовательского ин­терфейса UNI 3.0 и UNI 3.1 также несовместимы. Версия UNI 4.0 обратно совместима с UNI 3.1, так Как основана на тех же служебных протоколах, что и версия UNI 3.1.

Виртуальные соединения, образованные с помощью протокола Q.2931, бывают симплексными (однонаправленными) и дуплексными.

Протокол Q.2931 позволяет также устанавливать двухточечные виртуальные со­единения и виртуальные соединения с одним отправителем и несколькими по­лучателями. Первый случай поддерживается во всех технологиях, основанных на виртуальных каналах, а второй характерен для технологии ATM и является аналогом групповой рассылки с одним ведущим (передающим) узлом. При уста­новлении соединения с одним отправителем и несколькими получателями веду­щим считается узел, который является инициатором этого соединения. Сначала этот узел устанавливает виртуальное соединение всего с одним узлом, а затем путем специального вызова добавляет к соединению по одному новому члену. Ведущий узел становится вершиной дерева соединения, а остальные узлы — ли­стьями этого дерева. Сообщения, которые посылает ведущий узел, принимают все листья соединения, но сообщения, которые посылает какой-либо лист (если соединение дуплексное), принимает только ведущий узел.

Пакеты протокола Q.2931, предназначенные для установления коммутируемого виртуального канала, имеют те же названия и то же назначение, что и пакеты протокола Q.933, рассмотренные при изучении технологии Frame Relay, но струк­тура их полей, естественно, другая.

Адрес конечного узла в коммутаторах ATM 20-байтный.

□ При работе в публичных сетях используется адрес стандарта Е.164. Адрес имеет гибкий формат и может делиться на части для обеспечения иерархиче­ской маршрутизации между сетями и подсетями. Он поддерживает больше уровней иерархии, чем 1Ру4-адрес, и похож в этом отношении на 1Ру6-адрес.

□ Последние 6 байт адреса занимает поле идентификатора конечной системы (End System Identifier, ESI), которое имеет смысл МАС-адреса узла ATM, при­чем формат его также соответствует формату МАС-адреса.

ESI-адрес присваивается конечному узлу на предприятии-изготовителе в соот­ветствии с правилами IEEE, то есть три первых байта содержат код предпри­ятия, а остальные три — порядковый номер, за уникальность которого отвечает данное предприятие.

При работе в частных сетях ATM обычно применяются адреса близкого к Е.164 формата с небольшим изменениями.

Конечный узел при подключении к коммутатору ATM выполняет так называе­мую процедуру регистрации. При этом конечный узел сообщает коммутатору свой ESI-адрес, а коммутатор сообщает конечному узлу старшую часть адреса, то есть номер сети, в которой работает узел.

Кроме адресной части пакет CALL SETUP протокола Q.2931, с помощью кото­рого конечный узел запрашивает установление виртуального соединения, вклю­чает также части, описывающие параметры трафика и требования QoS. При по­ступлении такого пакета коммутатор должен проанализировать эти параметры и решить, достаточно ли у него свободных ресурсов для обслуживания нового вир­туального соединения. Если да, то новое виртуальное соединение принимается, и коммутатор передает пакет CALL SETUP дальше в соответствии с адресом на­значения и таблицей маршрутизации, а если нет, запрос отвергается.