ATM-комутація

ATM-коммутация.

Кроме комутаторів, підтримують стандартні протоколи локальних мереж, і передавальних кадри з порту на порт по алгоритмам мосту, в локальних мережах стали застосовуватися комутатори іншого виду, саме комутатори технології АТМ. У зв’язку з цим коротко розглянемо основні засади роботи таких комутаторів і методи їхнього взаємодії з комутаторами технологій локальних мереж.

Технология АТМ (Asynchronous Transfer Mode — режим асинхронної передачі) розроблялася спочатку для суміщення синхронного голосового трафіку і асинхронного комп’ютерного трафіка у однієї територіальної мережі. Потім сфера застосування технології АТМ розширили і локальні мережі. У цьому курсі не будемо розглядати всіх аспектів технології АТМ, а обмежимося вивченням способів комутації даних у мережах АТМ, які використовують у комутаторах АТМ, застосовуваних локальних мережах. Такі АТМ-коммутаторы найчастіше не використовують його всі можливості технології, в частковості підтримку синхронного трафіку, переважно через брак додатків, які б з такого сервісом.

Сеть АТМ спочатку розроблялася на підтримку полнодуплексного високошвидкісного режиму обміну як між вузлами мережі, і між її комутаторами (малюнок 3.1).

.

Рис. 3.1. Структура мережі АТМ

АТМ-станции і АТМ-коммутаторы обмінюються між собою кадрами фіксованого розміру в 53 байта. Ці картини прийнято називати осередками. Поле даних осередки займає 48 байт, а заголовок — 5 байт. Адреси кінцевих вузлів локальних мережах АТМ становлять 20 байт.

Для здобуття права пакети містили адресу вузла призначення, й те водночас відсоток службової інформації ні великим проти розміром поля даних пакета, в технології ATM застосований стандартного глобальних обчислювальних мереж прийом — передача осередків по віртуальним каналам. Техніка комутації даних відповідно до номерами їх віртуальних каналів давно використовувалася у мережах Х.25, та був знайшла застосування і нових технологіях територіальних мереж — frame relay і АТМ.

Принцип комутації пакетів з урахуванням віртуальних каналів пояснюється малюнком 3.2. Кінцеві вузли що неспроможні просто розпочати обмінюватися даними, як це заведено переважно протоколів канального рівня локальних мереж. Вони мають перед обміном встановити між собою логічне з'єднання. При встановленні сполуки між кінцевими вузлами використовується спеціальний тип пакета — запит встановлення сполуки — який містить многоразрядный адресу узла-адресата, і навіть номер віртуального сполуки, привласненого даному з'єднанню в узле-отправителе, наприклад, 15. Осередки АТМ мають 3-х байтное полі номери віртуального сполуки, що дозволяє коммутаторам і кінцевим вузлам підтримувати одночасно дуже багато віртуальних сполук.

.

Рис. 3.2. Комутація у мережах з віртуальними сполуками

Адрес призначення використовується для маршрутизації запиту встановлення сполуки виходячи з таблиць маршрутизації, аналогічних тим, які використовуються маршрутизаторами IP чи IPX. У цих таблицях кожному за адреси призначення (або заради групи адрес, що мають спільну старшу частина, відповідну адресою мережі) вказується номер порту, який потрібно передати приходячи пакет. Таблиця маршрутизації за призначенням аналогічна адресної таблиці комутатори, але утворюється вона шляхом вивчення адрес який струменіє трафіку, а або вручну адміністратором, або з допомогою обміну між комутаторами АТМ спеціальних службових даних про топології зв’язків мережі. Протокол обміну топологічної інформацією для мереж АТМ має назву PNNI — Private Network to Network Interface. Він розроблено й прийнятий у ролі стандарту, хоча все АТМ-коммутаторы коли його підтримують.

В наведеному прикладі відповідно до таблицею маршрутизації виявилося необхідним передати пакет запиту встановлення з'єднання з порту 1 на порт 0. Поруч із передачею пакета маршрутизатор змінює у пакета номер віртуального сполуки — він привласнює пакету перший не використаний номер віртуального каналу для даного порту даного комутатори. Кожен кінцевий вузол й у комутатор веде свій список використаних і вільних номерів віртуальних сполук на свої портів.

Кроме таблиці маршрутизації кожному за порту складається таблиця комутації. У таблиці комутації вхідного порту маршрутизатор зазначає, що у подальшому пакети, прибулі цей порт з номером 15, повинні передаватися на порт 0, причому номер віртуального каналу необхідно змінити на 10. Одночасно строгішає і стає відповідна запис в таблиці комутації порту 0 — пакети, які прийшли по віртуальному каналу 10 у напрямі потрібно передавати на порт з номером 1, змінюючи номер віртуального каналу на 15.

В результаті дії такий схеми пакети даних не несуть довгі адреси кінцевих вузлів, а мають у своєму службовому полі - лише номер віртуального каналу, на основі якої і виробляється маршрутизація всіх пакетів, крім пакета запиту встановлення сполуки. У «тенета прокладається віртуальний канал, який змінюється протягом усього часу існування сполуки. Пакети в віртуальному каналі циркулюють у двох напрямах, тобто у полнодуплексном режимі, причому, кінцеві вузли недобачають змін номерів віртуальних каналів під час проходження пакетів через мережу.

После освіти таблиці комутації, осередки АТМ обробляються комутаторами АТМ приблизно таке ж, як і комутаторами технологій локальних мереж. Винятком є лише режим фільтрації - він відсутня, позаяк у АТМ немає поділюваних середовищ і передану комутатору осередок потрібно передати на будь-якої порт.

Виртуальные канали бувають коммутируемыми (Switched Virtual Channel) і постійними (Permanent Virtual Channel). Комутовані віртуальні канали встановлюються вузлами динамічно, своєю практикою, а постійні віртуальні канали утворюються адміністратором на термін. Для постійних віртуальних каналів непотрібно виконувати процедуру встановлення сполуки, оскільки комутатори вже налаштовані їх обробка — відповідні таблиці комутації вже сформовані адміністратором.

Коммутаторы АТМ, хто з комп’ютерним трафіком, надають кінцевим вузлам два виду сервісу. Сервіс з невизначеною пропускною спроможністю (Unspecified Bit Rate) подібний до сервісу комутаторів локальних мереж — не гарантує кінцевому вузлу якоїсь конкретної частки пропускну здатність сіті й не гарантує, що це осередки кінцевого вузла доставлять за призначенням. Це найбільш простий вид сервісу і не використовує будь-які процедури управління потоком, а при переповненні буферів комутатори які надходять осередки відкидаються точно як і, як це роблять комутатори локальних мереж.

Сервис ABR (Available Bit Rate) на відміну сервісу UBR використовує техніку управління потоком задля унеможливлення перевантажень сіті й дає деякі гарантії доставки осередків вузлу призначення.

Для цього за встановленні з'єднання ABR між кінцевим вузлом і комутаторами мережі полягає угоду про поїздку двох швидкостях передачі - пікової швидкості і мінімальної швидкості. Укладання домовленості про параметрах трафіку — прийом, в локальних мережах звичайно що застосовується. Користувач сполуки ABR погоджується не передавати б з швидкістю, вище пікової, тобто PCR, а мережу погоджується завжди забезпечувати мінімальну швидкість передачі осередків — MCR.

Если додаток під час встановлення ABR-соединения не визначає максимальну і мінімальну швидкості, то вмовчанням вважається, що максимальна швидкість збігається з швидкістю лінії доступу станції до неї, а мінімальна швидкість вважається рівної нулю.

Пользователь сполуки ABR отримує гарантоване якість сервісу щодо втрати осередків і пропускній здатності, а мережу під час використання трафіку ABR не переповнюється.

Для перетворення кадрів, які у локальних мережах, в 53-байтные осередки, в технології АТМ визначено функції сегментації і складання (Segmentation And Reassembling). Коли кадр вступає у комутатор АТМ, він із допомогою функції сегментації поділити його на послідовність осередків. Після передачі осередків через мережу комутаторів АТМ вони знову збираються у тому комутаторі з допомогою функції реасемблювання в вихідний кадр.

Технология АТМ працює із кількома швидкостями доступу кінцевих вузлів до неї. Найчастіше використовується швидкість 155 Мб/c, більш рідкісної є швидкість доступу в 622 Мб/с. Є й низкоскоростной доступ лінією в 25 Мб/с. Ієрархія швидкостей доступу — це теж одне з особливостей технології АТМ, що робить її зручному до застосування у непростих мережах. При насиченні будь-якої частини мережі занадто інтенсивним трафіком кінцевих вузлів непотрібно переходити на принципово нову технологію, не так важко встановити новий, більш швидкісної интерфейсный модуль комутатори.

Очевидно, що різні принципи комутації кадрів в комутаторах локальних мереж, і в комутаторах АТМ вимагають використання якихось пристроїв, согласующих роботу цих комутаторів. Однією функції перетворення кадрів осередків з допомогою функцій SAR вочевидь не досить, оскільки потрібно виходячи з МАС-адресов кінцевих вузлів мережі встановлювати віртуальні шляху осередків через АТМ-коммутаторы.

Существуют приватні виконання окремих виробників, які у однієї комутатори поєднувати обидві технології. Зазвичай, для підключення кінцевих користувачів використовуються порти традиційних технологій локальних мереж, наприклад, Ethernet, а комутатори використовують із обміну між собою технологію АТМ, більш масштабируемую.