ATM 1/7 ATM Asynchronous Transfer Mode asynchroniczny tryb transferu Standard kształtowany od 09.1991 przez ATM Forum - transfer danych oparty o presyłanie pakietów (komórek) z wykorzystaniem techniki asynchronicznej multipleksacji etykietowanej z podziałem czasu. Przenoszenie pakietów odbywa się na przestrzeni kanałów wirtualnych (VCC virtual channel connection) Szybkości transmisji na interfejsach od kilku Mb/s do kilku Gb/s o IMA 4x2Mb/s o E3 34Mb/s o STM-1 1Mb/s o STM-4 622Mb/s o STM-16 2,4 Gb/s Multiplexing Komórki ATM Demultiplexing Rys. 1 Multipleksacja etykietowana w technice ATM Szybkość transferu w ramach kanału wirtualnego jest zmienna, zgodna z szybkością źródła lub najbliższego węzła technika asynchroniczna. Jednokierunkowe łącze transmisji danych w sensie logicznym, identyfikowane w nagłówku przez parametry. (Virtual Path Identifier. Virtual Channel Identifier) - dwa różne VCC dla dwóch kierunków transmisji. Połączenia: - jednokierunkowe punkt-punkt (unicast) - jednokierunkowe grupowe punkt do wielu punktów (multicast) Węzły ATM ( Virtual Channel Switching Nodes) realizują komutację kanałów wirtualnych.
ATM 2/7 `` LEGENDA: - PRZEŁĄCZNIK ATM - SCIEŻKA WIRTUALNA - KANAŁY WIRTUALNE Rys. 2 Połączenia wirtualne na przestrzeni sieci ATM
ATM 3/7 Początkowo myślano o komórkach o długości 100 oktetów, aby możliwe było przenoszenie zawartości ramek Ethernet bez potrzeby fragmentacji. Jednak opóźnienie wnoszone przez transmisję na łączu około 1 Mb/s takiej porcji informacji wnosiło 12 ms opóźnienia, które przeszkadzałoby w przenoszeniu usług multimedialnych, np. głosu. Niewielki rozmiar komórki miał spowodować bardziej elastyczne wykorzystanie techniki ATM oraz umożliwić szybką multipleksację strumieni, która nie wnosiłaby zbytniego opóźnienia w transferze danych. Struktura komórki ATM była dyskutowana na forum ATM. Propozycja Europy to komórki o długości 32 oktety, a propozycja USA komórki o długości 64 oktety. Kompromisem było przyjęcie komórki o długości 48 oktetów w polu danych i oktetów nagłówka: 48 + = 3 oktety Propozycje: - Europa 32 oktety - USA 64 oktety = kompromis: 48 oktetów + oktetów nagłówka Packet Frame Cell Cell Cell Cell Cell Cell Cell 3 octets Rys. 3 Kapsułkowanie i fragmentacja w sieci ATM Wyróżniono ze względu na pełnione funkcje interfejsy na styku z użytkownikiem UNI (User Network Interface) oraz wewnątrz sieci ATM NNI (Netowrk to Network Interface)
ATM 4/7 ATM NETWORK ATM UNI ATM NNI ATM NNI ATM UNI ATM UNI - ATM User Network Interface ATM NNI - ATM Network to Network Interface Rys. 4 Interfejsy UNI i NNI w sieciach ATM UNI 8 7 6 4 3 2 1 bits NNI 8 7 6 4 3 2 1 bits GFC 1 octets 1 octets 2 2 3 3 PTI CLP 4 PTI CLP 4 HEC HEC PAYLOAD PAYLOAD GFC -Generic Flow Control PTI -Payload Type Identification CLP - Cell Loss Priority HEC -Header Error Check : PTI Content ACU 8-bits (UNI) 16- bits (NNI) 16-bits A=User (0), Management (1) C= Congestion indication U= User-user indication bit Rys. Format komórki ATM na styku UNI
ATM /7 Struktura komórki ATM różni się dla interfejsów UNI i NNI długością pola. Na interfejsie UNI występuje pole GFC (General Flow Control) umieszczone tam z myślą o wykorzystaniu pojedynczego łącza wirtualnego przez wielu użytkowników. Do tej pory każde z połączeń przypisane jest dla pojedynczego użytkownika i niezależnie przełączane. Pole GFC nie jest wykorzystywane. Pozostałe pole 8-bitów jest wykorzystywane jako, które przewidywane było jako uproszczenie adresu łącza ATM jako wiązki kanałów wirtualnych o 16-bitowym adresie, który odnosi się po pojedynczego jednokierunkowego łącza wirtualnego. Pole PTI (Payload Type Notification) o długości 3 bitów opisuje komórkę: bit A wskazuję czy pole danych komórki przenosi dane użytkownika, czy informację zarządzającą związaną z sygnalizacją ATM; bit C używany jest powiadomienie o zatorze w typie usługi ABR i mechanizmie EFCI; bit U identyfikuje jednostki danych protokołów wyższych warstw, np. IP. Dla komórek przenoszących dane użytkownika istotny jest ostatni bit pola PTI. Jest to bit CLP (Cell Loss Priority), który ustawiany jest w sytuacji gdy dana komórka przekracza dopuszczalne pasmo wynikające z kontraktu dla danego łącza i typu usługi. Pole HEC (Header Error Check) umożliwia sprawdzenie poprawności danych w nagłówku wykrycie i korektę jednego błędu lub wykrycie większej liczby błędów. Architektura warstwowa ATM Płaszczyzna zarządzania Płaszczyzna sterowania Warstwy wyższe Warstwa adaptacji Warstwa ATM Płaszczyzna użytkownika Warstwa zarządzająca Płaszczyzna zarządzająca Warstwa fizyczna Rys. 6 Struktura warstwowa techniki ATM Warstwa fizyczna transport komórek pomiędzy urządzeniami ATM - podwarstwa zbieżności transmisji (TCS Transmission Convergence Sublayer) adaptacja strumienia komórek do przepływu podstawowych elementów danych w medium fizycznym, np. do SDH, PDH, Sonet, ATM o oblicza i ustawia pole HEC w komórkach o weryfikuje nagłówki dzięki HEC o skramblowanie pola informacyjnego komórki o procedura wstawiania pustych komórek - podwarstwa medium fizycznego realizuje funkcje związane z medium transmisyjnym o transmisja bitów / kodowanie liniowe o synchronizacja o transformacja optyczno-elektryczna
ATM 6/7 Warstwa ATM - multipleksacja i demultipleksacja komórek w przełącznikach - dobór trasy dla komórki (. na porcie IN ->. na porcie OUT) - tworzenie i dekodowanie nagłówka komórki (za wyjątkiem HEC) - wymiana informacji umieszczonej w polu danych komórek z warstwą adaptacyjną - realizacja procedur sterowania przepływem Warstwa adaptacyjna ATM AAL (Adaptation Layer) - adaptacja (dostosowanie) protokołów warstw wyższych do specyfikacji ATM Podwarstwa segmentacji i składania SAR (Segmentation and Reassemble) - transformacja jednostek danych protokołów warstw wyższych PDU (Protocol Data Unit) na jednostki SDU (Service Data Unit) oraz odwrotnie. Podwarstwa zbieżności CS (Convergance Sublayer) odpowiedzialna za sposób realizacji usług przez warstwę AAL, wykrywanie i reakcja na błędy transmisji, sterowanie przepływem - ocenia możliwość realizacji zgłoszonych usług - wykrywanie zagubionych lub niesekwencyjnych komórek - inicjacja i nadzór procesów sygnalizacyjnych i multipleksacji SAR i CS tworzą wspólnnie różne AAL (1,2,3,4,) dla realizacji różnych klas usług (A,B,C,D). Klasa A Klasa B Klasa C Klasa D Synchronizacja między wymaga nie wymaga terminalami Szybkość bitowa stała zmienna Tryb połączenia połączeniowy bezpołączeniowy Typ AAL 1 2 3 4 Przykład Dźwięk/obraz; Emulacja kanału E1 Wideo z kompresją Dane IP/X.2 Przykład AAL1 tryb połączeniowy - stała przepływność, np. CBR (Constant Bit Rate) - przekazywanie informacji synchronizacyjnych - wykrywanie straty i zmiany kolejności komórek wg. numeru sekwencyjnego SN 4 4 40 AAL1 SN H SNPDANE SAR Payload ATM Cell H SAR DANE - PDU DANE Payload SN - Sequence Number SNP - Sequence Number Protection SAR - Segmentation and Reassembly PDU - Protocol Data Unit Rys. 7 Kapsułkowanie w AAL1
ATM 7/7 Typy usług w sieciach ATM: CBR (Constant Bit Rate) usługi z pełnym zapotrzebowaniem na pasmo pasmo gwarantowane, np. emulacja łączy, głos VBR (Variable Bit Rate) usługi wymagają zmiennej przepływności - rt VBR real time VBR z istotnym uzależnieniem czasowym, np. skompresowane wideo (występuje tolerancja różnic w opóźnieniach) - nrt VBR non real time VBR bez uzależnienia czasowego, np. transakcje bazodanowe ABR (Available Bit Rate) z gwarancją pewnego minimalnego pasma oraz maksymalnego CLR (Cell Loss Ratio), np. transfery plików, dostęp do Internetu UBR (Unspecified Bit Rate) bez gwarancji jakościowych, gdy zabraknie pasma to nie ma transmisji w ogóle (best-effort) Param. ruchu\typ usługi CBR rtvbr nrtvbr ABR UBR PCR i CDVT * * * * SCR i MBS * * MCR * Parametry QoS Peak-to-peak CDV * * Max. CTD * * CLR * * * low Informacja o zatorach * Parametry ruchu: PCR Peak Cell Rate maksymalna intensywność generowania komórek przez źródło CDVT Cell Delay Variation Tolerance - SCR Sustained Cell Rate górna granica średniej intensywności generowania komórek liczonej w odpowiednio długim czasie MBS Maximum Burst Size maksymalna liczba komórek w paczce gdy źródło nadaje z szybkością równą PCR. MCR Minimum Cell Rate minimalna szybkość transmisji komórek ze źródła Parametry QoS: Max. CTD Maximum Cell Transfer Delay opóźnienie komórki CDV Cell Delay Variation różnica pomiędzy największą i najmniejszą wartością CTD CLR Cell Loss Ratio stosunek liczby komórek utraconych do liczby wszystkich nadanych komórek CER Cell Error Ratio stosunek liczby komórek z błędem do liczby przesłanych poprawnie i z błędem CMR Cell Missinsertion Ratio stosunek liczby błędnie przesłanych komórek do przedziału czasu SECBR Severly Errored Cell Block Ratio stosunek liczby odebranych bloków błędnych do liczby bloków wysłanych, gdzie blok jest sekwencją N komórek wysłanych w danym połączeniu. Blok błędne to takie sekwencje N komórek, w których więcej niż M komórek zostało odebranych z błędem (M<N). CAC Commision Admission Control - mechanizm kontrolujący rezerwację pasma dla definiowanych usług na łączach ATM.