Architektura protokołu ATM

Płaszczyzna użytkownika (User Plane):

odpowiada za przekaz informacji użytkownika przez sieć ATM i
sterowanie przepływem strumieni informacji

Płaszczyzna sterowania (Control Plane):

odpowiada za realizację wywołań oraz nadzór na jakością połączeń -
zawiera funkcje sygnalizacyjne związane z zestawianiem, nadzorem i
rozłączaniem połączeń,

Płaszczyzna zarządzania (Management Plane):

odpowiada za realizację funkcji nadzoru nad siecią ATM, płaszczyzna ta
jest podzielona na dwie części: zarządzanie warstwami (Leyer
Management) i zarządzanie płaszczyzną (Plane Management)

Funkcje warstwy fizycznej

TC

dopasowanie szybkości transmisji komórek,
weryfikacja nagłówków w komórkach,
wydzielanie komórek ze strumienia bitów,
adaptacja strumienia komórek do struktury ramki
transmisyjnej,
generowanie i odtwarzanie ramek systemu
transmisyjnego

PM

odtwarzanie podstawy czasu,
transmisja bitów,
fizyczny dostęp do medium

Transmission-Convergence

Sublayer
Physical-Medium Sublayer

Funkcje warstwy ATM

tworzenie komórek
generowanie i wydzielanie nagłówka
przekazywanie i kopiowanie komórek na podstawie VPI/VCI
multipleksacja i demultipleksacja na podstawie VPI/VCI
interpretacja predefiniowanych nagłówków
rozpoznawanie typu danych
obsługa pola Cell Loss Priority
wsparcie dla wielu klas QoS
Usage Parameter Control (UPC)
Explicit Forward Congestion Indication (EFCI)
Generic Flow Control (GFC)
tworzenie i usuwanie połączeń

Warstwa adaptacyjna AAL

CS

tworzenie bloków danych o właściwej długości:
-grupowanie bitów lub bajtów, wydłużanie

pakietów

-tworzenie nagłówków lub zakończeń bloków
-generowanie ewentualnych zabezpieczeń CRC

SAR

podział bloków na segmenty:
-tworzenie nagłówków lub zakończeń segmentów
-generowanie zabezpieczeń CRC
-ewentualne multipleksowanie połączeń

Convergence Sublayer
Segmentation-and-Reassembly

Sublayer

UNI interfejs

NNI interfejs

Format nagłówka

Generic Flow Control (GFC) – pole kontroli dostępu

wykorzystywane tylko przez interfejs UNI, prosty sposób

multipleksacji pozwalający podłączyć wiele stacji roboczych,
umożliwia kontrolę przepływu komórek tylko dla interfejsu UNI,
służy także do określania klasy usługi, ułatwiając zapewnienie
mechanizmów QoS, używany aby zmniejszyć krótkotrwałe
przeciążenia w sieci,

Virtual Path Identifier (VPI) – identyfikator ścieżki wirtualnej
(logicznej)

identyfikuje logiczną grupę kanałów wirtualnych,

wykorzystywany przy przełączaniu ścieżek w urządzeniach
sieciowych, dla interfejsu UNI możliwe

utworzenie do 256

ścieżek wirtualnych, dla interfejsu NNI możliwe

utworzenie do

4096 ścieżek wirtualnych,

Virtual Channel Identifier (VCI) – identyfikator kanału wirtualnego
(logicznego)

identyfikuje logiczne połączenie między dwoma urządzeniami

ATM, wykorzystywane przy przełączaniu na drodze od i do
użytkownika końcowego,

można utworzyć 65536 kanałów w ramach jednej ścieżki

wirtualnej,

Payload Type (PT) – typ adnych

określa czy przesyłane są dane użytkownika (pierwszy bit 0) ,

czy

dane

kontrolne ATM (pierwszy bit 1), znaczenie bitów:

000 – komórka danych użytkownika, nie stwierdzono

przeciążenia, typ SDU=0,

001 - komórka danych użytkownika, nie stwierdzono

przeciążenia, typ SDU=1,

010 – komórka danych użytkownika, stwierdzono przeciążenie,

typ SDU=0,

011 - komórka danych użytkownika, stwierdzono przeciążenie,

typ SDU=1,

100 – komórka OAM segmentu sieci,
101 - komórka OAM end-to-end,
110 – komórka zarządzania zasobami,
111 – nie ma aktualnie zastosowania,

SDU – Service Data Unit

odpowiada 48 bajtowemu polu danych

OAM – Operations, Administration and Maintance

pierwszy bit wskazujący, że są to dane kontrolne,

umożliwia

umieszczenie komórek zarządzających

wewnątrz VCC użytkownika,

bez wpływu na dane

użytkownika, wewnątrzpasmowe dane sterujące

Cell Loss Priority (CLP) – bit priorytetu

sieć ATM wstawia w to pole 1 dla komórki, która powoduje

przekroczenie parametrów kontraktu uzgodnionych przed
rozpoczęciem transmisji, w

przypadku przeciążenie tak oznaczone

komórki będą usuwane przez sieć przed

komórkami z CLP=0,

jeśli brak komórek z CLP=1 są usuwane te z CLP=0,

Header Error Control (HEC) – pole kontrolne

suma kontrolna pierwszych czterech bajtów nagłówka

komórki ATM, wykorzystuje się wielomian generujący x8+x2+x+1,
to zabezpieczenie

pozwala skorygować jeden błąd (1 bit), w

przypadku większej ilości błędów

umożliwia detekcję błędów (i

odrzucenie komórki)

Mechanizmy QoS w warstwie ATM

powszechnie używane parametry ATM QoS:

Cell Transfer Delay (CTD)
Cell Delay Variation (CDV)
Cell Loss Ratio (CLR)
Cell Error Ratio (CER)
Cell Misinsertion Rate (CMR)

Dla wszystkich typów aplikacji

CER i CMR

muszą minimalna wartość

(rzędu 10

-9

), dlatego podstawowe znaczenie mają CTD, CDV i CLR.

W większości przypadków własności ludzkich zmysłów decydują o
wartości tych parametrów;
przykładowo urządzenia prezentujące obraz video wysyłają 25 do 30
ramek video na sekundę, które są odbierane jako ciągły obraz przez
oglądającego,
ludzkie zmysły są czułe na zmiany opóźnień

wpływ niedopasowania parametrów na zachowanie sieci

CT

D

CDV CLR CE

R

CMR

opóźnienie propagacji

x

architektura kolejkowania w

przełącznikach

x

x

x

pojemność buforów w przełącznikach

x

x

x

alokacja zasobów w przełączniku

x

x

x

zmiany ruchu

x

x

x

x

awarie przełączników i łączy

x

błędy na łączu

x

x

x

ilość urządzeń na trasie

x

x

x

x

x

Kategorie i klasy usług warstwy ATM

usługa stałej szybkości bitowej (CBR – Constant Bit
Rate)

źródło ruchu wymaga stałej szybkości transmisji w czasie trwania
połączenia
aplikacje:interaktywny przekaz mowy, video MPEG1, emulacja łącza
cyfrowego

usługa zmiennej szybkości bitowej (VBR - Variable
Bit Rate)

źródło ruchu generuje komórki ze zmienną, ale ograniczoną
maksymalną intensywnością transmisji, wymagana gwarancja
poziomu QoS

rt-VBR (real time VBR) – dla źródeł wymagających obsługi w

czasie rzeczywistym, gwarantowane parametry QoS: CDV, CTD, CLR

aplikacje: przekaz sygnałów mowy, video MPEG2,
nrt-VBR (non real time VBR) – dla źródeł nie wymagających

synchronizacji czasowej przy przekazie informacji między
nadajnikiem a odbiornikiem,

źródło gwarantuje parametry QoS:

CDV, CTD, CLR, sieć gwarantuje CER

aplikacje:szybki przekaz poczty elektronicznej, transfer plików

w pewnych

reżimach czasowych,

usługa o niezdefiniowanej szybkości bitowej (UBR –
Unspecified Bit Rate)

źródło ruchu nie ma określonej szybkości transmisji, przekaz w miarę
dostępności łącza, nieregularny przekaz danych, sieć działa zgodnie ze
schematem „best effort”, aplikacja wysyła dane do sieci i nie interesuje
się kiedy dotrą do celu, nie ma żadnych gwarancji usług
te kategorie usług dostosowane do sieci: LAN(np. Ethernet, Tken Ring),
WAN (np. X.25, Frame Relay, IP) generujących ruch „non real time” z
obsługą „ best effort”

usługa dostępnej szybkości bitowej (ABR – Available
Bit Rate)

źródło o niezdefiniowanej szybkości transmisji, umożliwia wykorzystanie
w danym momencie całej dostępnej przepustowości kanału, ta usługa
oferuje zmienne pasmo transmisji, nie ma wymagań czasowych na
dostarczenie danych, wykorzystuje mechanizmy kontroli przeciążenia
sieci i sterowanie ruchem, gwarantuje ograniczony poziom strat
komórek
aplikacje: poczta elektroniczna, transfer plików

usługa blokowego przekazu danych (ABT – ATM Block
Transfer)

wykorzystuje mechanizm dynamicznej rezerwacji pasma, usługa
przewidziana dla aplikacji generujących dane w postaci bloków z
różnymi wymaganiami odnośnie pasma, dla kazdej porcji danych są
negocjowane parametry dotyczące żądanego pasma

Klasy usług warstwy ATM

klasa A – usługi połączeniowe, realizowane ze stała szybkością
transmisji – CBR, multimedia w czasie rzeczywistym,

klasa B – usługi połączeniowe, przekaz głosu i video ze zmienną
chwilową szybkością
transmisji – VBR,

klasa C - usługi połączeniowe ze zmienną chwilową szybkością
transmisji bez synchronizacji czasowej – nrt-VBR i ABR, ruch z sieci
X.25, Frame Relay, TCP/IP,

klasa D – usługi bezpołączeniowe; zmienna szybkość transmisji i brak
synchronizacji czasowej między węzłami końcowymi – UBR, ruch z sieci
LAN, MAN, WAN

Kontraktowanie ruchu ATM

- umowa między użytkownikiem a siecią , w której sieć zobowiązuje się
dostarczyć usługę z odpowiednim poziomem QoS, wtedy i tylko wtedy
gdy przepływ komórek użytkownika zachowuje wynegocjowany zbiór
parametrów.

Warstwa adaptacyjna ATM

-konieczna aby dopasować dane dostarczane przez
inne protokoły do struktury komórek ATM

Związek klas usług z protokołami adaptacyjnymi

ALL typ 1- struktura SAR

ALL typ 3/4- struktura SAR

ALL typ 5 - struktura SAR