ATM - przeglad wiadomosci






I.
Wstep.



1.
ATM a B-ISDN.
2.
Ograniczenia techniki STM.
3.
Zalety PTM.
4.
ATM.
II.
Szczegoly techniczne ATM.

1.
Model ATM a ISO RM OSI.
2.
Warstwa Fizyczna (ang. Physical Layer).

2.1.
Podwarstwa Medium Fizycznego (ang. Physical Medium Sublayer).
2.2.
Podwarstwa Zbieznosci Transmisji (ang. Physical Transmission Convergence
Sublayer).
2.3.
Przeglad stosowanych technologii w Warstwie Fizycznej.
3.
Warstwa ATM (ang. ATM Layer).

3.1.
Topologia sieci ATM / Interfejsy.
3.2.
Format komorki ATM.
4.
Warstwa Adaptacji ATM (ang. AAL)

4.1.
Wstep
4.2.
Klasyfikacja uslug
4.3.
Protokoly AAL

4.3.1.
Protokol AAL5
4.3.2.
Protokol AAL3/4
5.
Problem zatloczenia w sieci ATM.

5.1.
Jakosc obslugi - QOS
6.
Obsluga protokolu TCP/IP przez siec ATM.
7.
Sygnalizacja
8.
Perspektywy rozwoju III.
Slowniczek akronimow zwiazanych z ATM
IV.
Literatura



I. Wstep.
1. ATM a B-ISDN.
[5, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 19, 20, 26, 27, 30]
Pojecie techniki transmisji ATM (ang. Asynchronous Transfer Mode) jest
nierozerwalnie zwiazane z tematem sieci B-ISDN, ktora ma dostarczac swoim
uzytkownikom szerokiego zakresu uslug. Jest ona naturalnym rozwinieciem idei
sieci ISDN i ma zapewniac:


Transmisje interakcyjna i dystrybucyjna, ktorej przedmiotem moglyby byc
szeroko pojete multimedia

Transmisje szeroko- oraz waskopasmowa

Transmisje ciagla i impulsowa (ang. bursty and continuous traffic) - przy
czym bardzo istotnym zagadnieniem jest tutaj wykorzystanie wlasciwosci duzej
liczby transmitowanych sygnalow, ktore nie maja charakteru ciaglego strumienia
o okreslonej przeplywnosci, a raczej potrzebuja sporadycznie duzej
przeplywnosci lacza. Oczywistym wiec wydaje sie w tym przypadku proba
statystycznego ich multipleksowania.

Uslugi polaczeniowe i bezpolaczeniowe (ang. connection-oriented and
conectionless services) - a wiec zarowno transmisje wymagajaca wczesniejszych
procedur ustanawiania polaczenia jak i transmisje datagramow.

Implementacje przetwarzania transmitowanych sygnalow czyli DSP (ang.
digital signal processing) - gdzie najwazniejszym zagadnieniem bylaby
kompresja sygnalow z algorytmem dostosowanym do ich charakteru ale takze
dostosowanie ich postaci do potrzeb i wymagan urzadzen odbiorczych.

Szeroka game rodzajow polaczen, z ktorych warto wymienic:


polaczenia punkt-punkt ( w wersjach jedno i dwukierunkowych)
zespoly rownoleglych polaczen punkt-punkt
polaczenia punkt-wielopunkt Poczatkowo przewidywano, ze
odpowiednim sposobem transmisji dla tak wymagajacej koncepcji sieci B-ISDN
bedzie synchroniczny tryb transmisji STM (ang. Synchronous Transfer Mode)
wykorzystywany wczesniej w implementacji ISDN. Rozwazano takze struktury
hybrydowe, ale ostatecznie przyjeto ATM jako technike wolna od niedopuszczalnych
ograniczen STM - zalozono jednak oczywiscie struktury hybrydowe jako formy
przejsciowe.
Powrot do
spisu tresci ?



2. Ograniczenia techniki STM.
[11, 19, 26]
Zarowno ATM jak i STM opieraja sie na podziale zasobow (pasmo) sieci i
odpowiedniego przydzielania ich uzytkownikowi, przy czym o ile ATM jest w
istocie swego dzialania przykladem techniki komutacji pakietow o tyle STM opiera
sie na komutacji laczy. STM w latach swej swietnosci zastapil FDM (ang.
Frequency Division Multiplexing), a idea jego dzialania jest TDM (ang. Time
Division Multiplexing): przyporzadkowanie slotu czasowego wewnatrz powtarzajacej
sie struktury ramki danej usludze (zastapilo to identyfikacje kanalu na
podstawie czestotliwosci stosowana w FDM).
Identyfikacja przynaleznosci danego slotu czasowego do konkretnego polaczenia
odbywa sie na podstawie offsetu (polozenia w strukturze ramki). Wymagana jest
tutaj faza nawiazania polaczenia, podczas ktorej m.in. przydzielane sa sloty
czasowe - pozostaja one zarezerwowane na caly czas transmisji. Nalezy
podkreslic, ze rezerwacja konkretnych slotow dotyczy polaczen miedzy wezlami
sieci - w wezlach informacja z danego slotu wejsciowego moze byc przepisana do
slotu wyjsciowego z innym offsetem. Okres powtarzania struktury ramki wynosi 125
[us] i wynika z tradycyjnej metody probkowania glosu z czestotliwoscia 8 [kHz].
Niewatpliwa zaleta STM jest mozliwosc pracy w czasie rzeczywistym - oznacza
to, ze w procedurze nawiazania polaczenia danej usludze przyporzadkowujemy
gwarantowana stala przeplywnosc (w postaci liczby dostepnych slotow czasowych),
na caly czas trwania polaczenia.
Podstawowa wada STM byla mala elastycznosc w gospodarowaniu przeplywnoscia
interfejsu. Dane polaczenie rezerwowalo na caly czas jego trwania zespol slotow
czasowych tworzacych kanal. W przypadku ich niewykorzystywania zadna inna usluga
nie mogla z nich skorzystac. Jest to bardzo duze ograniczenie biorac pod uwage
znaczaca ilosc aplikacji transmitujacych dane z przeplywnoscia o charakterze
impulsowym. STM byl optymalna metoda dla transmisji sygnalow o stalym
zapotrzebowaniu na okreslona przeplywnosc lacza (lacza foniczne, wizyjne).
Powrot do
spisu tresci ?



3. Zalety PTM.[11]
PTM (ang. Packet Transfer Mode) bazuje na przesylaniu porcji informacji
zwanych pakietami, ktorych przynaleznosc do danego polaczenia jest
identyfikowana na podstawie przenoszonego wewnatrz tej struktury adresu. Jak
sama nazwa sugeruje PTM opiera sie na komutacji pakietow i nie wymaga fazy
nawiazania polaczenia, poniewaz zrodlo i cel transmitowanych danych jest
okreslone jednoznacznie poprzez unikalne adresy. Technika ta jest szeroko
wykorzystywana w komputerowych sieciach lokalnych, a dostep do fizycznego lacza
odbywa sie badz na zasadzie rywalizacji (protokol CSMA/CD - siec Ethernet), badz
poprzez wspolgospodarowanie laczem (siec Token Ring). Pozwala to na elastyczne
gospodarowanie zasobami sieci, z drugiej jednak strony uniemozliwia prace w
czasie rzeczywistym - nie jestesmy w stanie zapewnic danej usludze okreslonej,
chcby minimalnej, ale zawsze dostepnej przeplywnosci.
Powrot do
spisu tresci ?



4. ATM.[5, 11, 12, 13, 14, 19, 20, 22, 23, 26, 27, 28, 30]
ATM wydaje sie laczyc najlepsze cechy poprzednio omawianych STM (prostote i
osiagane duze predkosci transmisji) i PTM (elastycznosc w przydzielaniu pasma)
charakteryzujac sie nastepujacymi wlasciwosciami:


uzyteczna pojemnosc interfejsu (ang. bandwidth) jest podzielona na male
komorki o stalej dlugosci (ang. cell)

przynaleznosc danej komorki do konkretnego polaczenia jest identyfikowana
na podstawie informacji zawartej w naglowku

ATM jest przezroczysty wzgledem przenoszonej informacji - jest wiec
przystosowany do przenoszenia roznych protokolow komunikacyjnych i uslug

przypisanie komorki ATM konkretnej usludze odbywa sie dynamicznie poprzez
nadanie jej odpowiedniego identyfikatora

wykorzystuje sie multipleksacje statystyczna poszczegolnych kanalow, co
pozwala na efektywne gospodarowanie laczem

przydzielenie identyfikatora konkretnemu polaczeniu wymaga fazy nawiazania
polaczenia

jeden, staly rozmiar homogenicznej komorki ATM (rozwazano mozliwosc
wprowadzenia kilku rozmiarow komorek) ulatwia proces jej obrobki w wezlach
sieci

kazdemu polaczeniu moze byc przyporzadkowana dowolna ilosc komorek (o ile
pozwala na to dostepna pojemnosc lacza), co umozliwia realizacje dowolnych
predkosci transmisji. Przeplywnosc strumienia komorek dostosowuje sie do
przeplywnosci transmisyjnej przez wprowadzenie komorek pustych, ktore w wezle
docelowym sa pomijane.

ATM jest skalowalny - moze pelnic role systemu transmisji zarowno dla
sieci WAN, MAN, jak tez LAN

w zalozeniach projektowych ATM uwzgledniono implementacje systemow
taryfikacji

technologia ATM przewiduje obsluge uslug izochronicznych (dzwiek, video -
rowniez "High Definition TV") z opoznieniem nie przekraczajacym 10 [ms]

duze szybkosci transmisji i silna fragmentacja informacji powaznie
ogranicza mozliwosci monitorowania przeplywu danych przez osoby niepowolane,
co przyczynia sie do poprawy bezpieczenstwa systemu
Powrot do
spisu tresci ?



II. Szczegoly techniczne ATM.
1. Model ATM a ISO RM OSI.[1, 5, 8, 9, 11, 13, 15, 19, 20, 24, 28]
Dla pelnego omowienia standardu ATM niezbedne jest umieszczenie go w
uniwersalnej strukturze Modelu Odniesienia dla Wspoldzialania Systemow Otwartych
(ang. Reference Model for Open System Interconnection). Zgodnie z wczesniejsza
uwaga zasadne wydaje sie narysowanie calego modelu odniesienia dla sieci B-ISDN.

Chociaz standard ATM definiuje trzy warstwy, nie jest sluszne przypuszczenie,
ze odpowiadaja one trzem dolnym warstwom modelu odniesienia ISO OSI. Wlasciwsze
jest traktowanie warstwy fizycznej ATM oraz warstwy ATM jako odpowiednika
warstwy fizycznej w modelu OSI, natomiast warstwy adaptacji (ang. AAL) jako
odpowiednika warstwy lacza danych wg OSI. Wskazuje na to porownanie uslug
podstawowych realizowanych przez odpowiednie warstwy. Lacze wirtualne oferowane
przez warstwe ATM odpowiada warstwie fizycznej. Udostepnia ono usluge transmisji
bajtow informacji w konfiguracji punkt-punkt lub punkt-wielopunkt z okreslona
predkoscia. Jesli chodzi o warstwe AAL, to oferuje ona uslugi dotyczace dostepu
do lacza, przydzielania pasma, nie zapewnia natomiast procedur typowych dla
warstwy sieciowej, zwiazanych z routingiem czy adresacja koncowek sieci. Wedlug
ITU-T te dodatkowe funkcje powinny rezydowac w warstwie powyzej AAL[9].
Dla pelniejszego przyblizenia idei funkcjonowania takiej sieci wygodnie jest
zobrazowac przeplyw informacji w sieci B-ISDN/ATM, co przedstawia nastepny
rysunek. Bazujac na tej podstawie mozemy omowic poszczegolne elementy tego
modelu warstwowego.

Powrot do
spisu tresci ?



2. Warstwa Fizyczna (ang. Physical Layer).[3, 5, 9, 11,15, 16, 19,
20, 26, 28]
Warstwa ATM operujaca komorka jako jednostka informacji korzysta z uslug
Warstwy Fizycznej, ktorej zadaniem jest poprawna ich transmisja w medium
fizycznym. Na poczatku prac standaryzacyjnych rozwazano dwie koncepcje
transmisji komorek ATM w medium fizycznym [20, 26]:


Oparta na ATD - Asynchronous Time Division - ktorej zwolennikiem byla
ETSI (ang. European Conference of Postal and Telecommunication).
W tym rozwiazaniu system transmisyjny operowal na strumieniu bitow, w ktorym
komorki ATM byly bezposrednio transmitowane. Takie rozwiazanie wymagalo jednak
wyroznienia informacji ramkujacych, bez ktorych nie mozliwe jest okreslenie
granic komorek.

Wykorzystujaca miedzynarodowy standard SONET/SDH (ang. Synchronous Optical
NETwork / Synchronous Digital Hierarchy), bedacy unifikacja opartej o kabel
swiatlowodowy koncepcji synchronicznej transmisji cyfrowej pochodzacej z USA
(ang. SONET) i Europy (ang. SDH). W przeciwienstwie do wymienionego wyzej ATD
standard SONET/SDH oferuje w swojej strukturze transmisyjnej miejsce
wypelniane komorkami ATM zapewniajac jednoczesnie wszystkie funkcje zwiazane z
ramkowaniem, synchronizacja, taktowaniem itd.
W tej rywalizacji standard SONET/SDH uzyskal szersza aprobate.
Z drugiej jednak strony komorki ATM moga byc transmitowane w oparciu o
praktycznie dowolny system transmisyjny, w szczegolnosci PDH (ang.
Plesiochronous Digital Hierarchy), bedacy podstawa dotychczasowych systemow
transmisji cyfrowej. Aby zapewnic elastycznosc w doborze sposobu transmisji
komorek ATM w medium fizycznym, a przy tym jednakowa usluge oferowana warstwie
ATM (niezalezna od wyboru sposobu transmisji) zastosowano podzial warstwy
fizycznej na dwie podwarstwy, ktore zostana omowione ponizej.
Powrot do
spisu tresci ?



2.1. Podwarstwa Medium Fizycznego (ang. Physical Medium
Sublayer).[9, 15, 20]
Zadaniem tej podwarstwy jest transmisja bitow i fizyczny dostep do medium.
Podstawowe operacje zwiazane sa taktowaniem bitow, kodowaniem i konwersja do
postaci sygnalow optycznych lub elektrycznych w zaleznosci od stosowanego
medium.
Powrot do
spisu tresci ?



2.2. Podwarstwa Zbieznosci Transmisji (ang. Physical Transmission
Convergence Sublayer).[9,15,20]
W ogolnosci rola tej podwarstwy jest zamiana ciagu komorek na ciag bitow i
vice versa. Zgodnie z wczesniej prezentowanym modelem odniesienia dla B-ISDN/ATM
wyroznic tutaj mozna nastepujace funkcje:
2.2.1. Cell Rate Decoupling - wstawianie (oraz usuwanie po drugiej
stronie lacza) pustych komorek. Poniewaz strumien danych niekoniecznie wypelnia
cala przeplywnosc lacza, niezbedne jest dodawanie pustych komorek tak, aby
zapewnic ciaglosc ich strumienia i zgodnosc z przeplywnoscia bitow w medium.
Komorki takie sa specjalnie oznaczane (patrz opis
formatu komorki ATM) i rozpoznawane w podwarstwie TC po stronie odbierajacej
- nie sa one przekazywane do warstwy ATM. Warto w tym miejscu dodac, ze w
razie potrzeby warstwa TC zamiast pustych komorek moze wysylac komorki zwiazane
z zarzadzaniem i utrzymaniem sieci, przenoszace informacje warstwy fizycznej
(porownaj z opisem
formatu komorki ATM). Podobnie jak puste komorki tak i Management Cells nie
sa przekazywane do warstwy ATM.
2.2.2. HEC Generation (Verification) i Cell
Delineation. Jak zaznaczono na wstepie, podwarstwa TC (ang. Transmission
Convergence) jest odpowiedzialna za wydzielenie komorek ATM ze strumienia bitow
otrzymywanych z podwarstwy PM (ang. cell delineation). Zadanie to wykonywane
jest w oparciu o pole kontrolne naglowka komorki HEC - Header Error Control.
Algorytm postepowania jest nastepujacy:


Poczatkowo odbiornik jest w stanie poszukiwania - ang. HUNT State -
monitorujac nadchodzacy strumien bitow stara sie on wylowic grupe pieciu
bajtow, dla ktorych informacja w piatym bajcie traktowana jako CRC (ang.
Cyclic Redundancy Check) pozostalych czterech jest poprawna. Inaczej mowiac
odbiornik szuka naglowka komorki, ktory rozpoznaje po spelnieniu warunku, ze
piaty bajt ciagu bitow interpretowany jako CRC czterech poprzednich bajtow
okaze sie poprawny. Kiedy taka zgodnosc zostanie uzyskana odbiornik przelacza
sie w stan presynchronizacji - anr. PRESYNC state.

W stanie presynchronizacji odbiornik oczekuje na uzyskanie m
(sugerowana wartosc: m=6) kolejnych zgodnosci i jezeli tak sie stanie, to
przechodzi do stanu synchronizacji - ang. SYNC State. Kazda pojedyncza
niezgodnosc otrzymana w stanie presynchronizacji powoduje powrot do stanu HUNT
State.

W stanie synchronizacji odbiornik rozroznia juz komorki w strumieniu bitow
i moze spelniac kolejna swoja role kontroli poprawnosci ich naglowka,
wykorzystujac oczywiscie pole HEC (wyjasnienie powodu korekcji tylko naglowka,
a nie calej komorki jest przedstawione dalszej czesci przy dyskusji
formatu komorki ATM). Wyroznia sie wiec w stanie synchronizacji dwa tryby
pracy:


CORRECTION Mode - w tym trybie odbiornik moze po wykryciu
pojedynczego bledu skorygowac go, lub w przypadku bledow wielokrotnych
odrzucic komorke. Wykrycie bledu powoduje przejscie do trybu DETECTION Mode
DETECTION Mode - tutaj wszystkie bledne komorki sa odrzucane, a
wykrycie kolejnych n (sugerowana wartosc: n=7) niezgodnosci odbiornik
traktuje jako utrate synchronizacjj i przechodzi do stanu HUNT State.
Przedstawiony algorytm odszukiwania przez odbiornik w
strumieniu bitow granic komorek jest skuteczny i jak latwo zauwazyc, porzez
wymaganie kilkukrotnego powtorzenia poprawnosci synchronizacji w stanie PRESYNC
State wyklucza mozliwosc blednego potraktowania jako naglowka przypadkowo
zgodnej z jego formatem informacji, przenoszonej w polu danych (ang. payload)
komorki. Warto zwrocic uwage na to, ze standard SONET/SDH dostarcza
alternatywnego srodka do okreslania granic komorek (porownaj z opisem w punkcie
2.3.1.1.) - zrodla podkreslaja jednak, ze nie jest to mechanizm ustanawiania
synchronizacji, a tylko metoda jej weryfikacji.
2.2.3. Transmission Frame Generation (Recorvery) And Adaptation.
Transmitowane w medium fizycznym bity sa organizowane w wieksze ramki, stad
konieczne jest ich wydzielanie (i umieszczanie) z takiej struktury.
Powrot do
spisu tresci ?



2.3. Przeglad stosowanych technologii w Warstwie Fizycznej.[5, 8,
13, 16, 18, 21, 22, 23, 26, 28, 31]
Wielka zaleta ATM jest fakt niezaleznosci i braku przypisania do jednego
rodzaju medium fizycznego i predkosci transmisji. Ponizej prezentujemy aktualnie
stosowane technologie transmisji komorek ATM w sieci, dzielac je ze zrozumialych
wzgledow na dwie podgrupy:
2.3.1. W zakresie wykorzystania ATM w sieciach rozleglych - WAN (ang. Wide
Area Networks).
2.3.1.1. SONET/SDH w oparciu o swiatlowod
jednomodowy. Jak juz wczesniej wspomniano, u zarania prac standaryzacyjnych do
realizacji drog transportu komorek ATM preferowano synchroniczna hierarchie
systemow cyfrowych. Grupa standaryzacyjna ITU TS (dawna CCITT SGXVII)
zdefiniowala podstawowe przeplywnosci na poziomie 155.52, 622.08, 2488 [Mb/s],
odpowiadajace sygnalom STS-3c/STM-1, STS-12c/STM-4, STS-48c/STM-16. Ten
skomplikowany opis wynika z roznic miedzy standardem SONET (USA), a opracowanym
w Europie SDH.


SONET jest hierarchia synchronicznych sygnalow cyfrowych oparta na
podstawowej przeplywnosci 51.84 [Mb/s], majacej zapewnic przenoszenie laczami
swiatlowodowymi sygnalow elektrycznych lacza DS-3 (44.736 [Mb/s]). N-krotne
multiplikowanie tej wartosci daje sygnaly wielokrotne, oznaczane STS-N (ang.
Synchronous Transport Signal at Level N) i odpowiadajace im sygnaly optyczne
OC-N (ang. Optical Carier at Level N).

SDH jest hierarchia synchronicznych sygnalow cyfrowych, oparta na
podstawowej przeplywnosci 155.2 [Mb/s]. Jednostka transmisji jest
synchroniczny modul transportowy rzedu N - STM-N (ang. Synchronous Transport
Module STM-N).
Niestety roznice miedzy SONET i SDH tkwily nie tylko w nazwach,
ale przede wszystkim w szczegolach i dla przykladu transmisja STS -3 w oparciu o
STM-1 (takie same przeplywnosci) wymagalaby rozpakowania tej struktury i
dopasowania do Europejskiego odpowiednika [21]. Przepakowywanie kontenerow nie
jest operacja trudna, jednakze CCITT znormalizowalo strukture multipleksacji
ujednolicajac w zaleceniu G.709 oba standardy. Wielka unifikacja kosztowala
standard Europejski SDH ograniczenie mozliwosci przesylania niektorych sygnalow
i dodanie odpowiednika STS-1 zwanego STM-0 (lub STM-1/3). Z drugiej strony w
standardzie SONET stworzono nowy sposob multipleksowania, w ktorym sygnal STS-Nc
(ang. Concatenated Synchronous Transport Signal Level N) jest tworzony z
sygnalow STS-1 traktowanych lacznie jako jeden nowy kanal, a nie oddzielnie.
Ponizsza tabela prezentuje odpowiedniki w sygnalach SONET i SDH.
+=========+============+==========+=======================+=================+
| OC-N | STS-Nc | STM-N | Przeplywnosc [Mb/s] | Stosowany w ATM |
+=========+============+==========+=======================+=================+
| OC-1 | STS-1c | STM-0 | 51.84 | - |
+---------+------------+----------+-----------------------+-----------------+
| OC-3 | STS-3c | STM-1 | 155.52 | + |
+---------+------------+----------+-----------------------+-----------------+
| OC-12 | STS-12c | STM-4 | 622.08 | + |
+---------+------------+----------+-----------------------+-----------------+
| OC-24 | STS-24c | STM-8 | 1244.16 | - |
+---------+------------+----------+-----------------------+-----------------+
| OC-48 | STS-48c | STM-16 | 2488.32 | + |
+---------+------------+----------+-----------------------+-----------------+
| OC-192 | STS-192c | STM-64 | 9953.28 | - |
+=========+============+==========+=======================+=================+
Ponizszy rysunek prezentuje zasade transmisji komorek ATM w oparciu o
SONET/SDH przedstawiona na przykladzie modulu STS-3c/STM-1:

Modul transportowy STM-1 jest ciagiem 19 440 bitow o czasie trwania 125 [us]
(zgodnym z poprzednia hierarchia systemow cyfrowych PDH i odpowiadajacym
tradycyjnej metodzie probkowania glosu z czestotliwoscia 8 [kHz]), na ktorego
poczatku znajduje sie 48 bitowy wzor ramkowania. Wewnatrz modulu transportowego
co 270 bajtow sa umieszczone 9-bajtowe czesci naglowka modulu - SOH (ang.
Section OverHead) - przenosi on m.in. wzor fazowania modulu, dwa kanaly
transmisji danych nadzoru, dwa kanaly sluzbowe oraz bajty detekcji bledow.
Uzasadnione jest wiec przedstawianie tej struktury w postaci matrycy:
9[wierszy]x270[kolumn]. SOH jest podzielony na czesc interpretowana przez
regeneratory sieci SDH, czesc interpretowana przez krotnice sieci SDH i znacznik
kontenera - liczbe wskazujaca, w ktorym bajcie przestrzeni ladunkowej modulu
transportowego znajduje sie pierwszy bajt kontenera - tutaj kontenera VC-4. Jak
przedstawiono na rysunku, miejsca te sa oznaczane kolejnymi liczbami z zakresu
od 0 do 782. Ze wzgledu na klopoty z synchronizacja urzadzen w sieci moze
wystapic przesuniecie polozenia kontenera w strukturze modulu transportowego. W
takim przypadku przewidziano specjalne mechanizmy pozwalajace uniknac straty
informacji w trakcie ewentualnego przemieszczenia kontenera - inaczej niz dzieje
sie to w centralach telefonicznych gdzie ramka jest gubiona, lub powtarzana
drugi raz.
Struktura kontenera VC-4 jest zorganizowana podobnie jak modul transportowy i
przedstawiona na rysunku w postaci matrycy 9[wierszy]x261[kolumn]. Pierwsza
kolumna to 9 bajtow naglowka POH (ang. Path OverHead), ktore w wiekszosci
sa wykorzystywane przez system nadzoru, dwa z nich maja jednak bezposrednie
znaczenie dla ukladow wydzielania informacji zawartej w kontenerze. Bajt
oznaczany jako C2 identyfikuje rodzaj informacji przenoszonej przez kontener. W
przypadku transmisji komorek ATM C2=00010011 i sa one umieszczane jedna za
druga, bez przerw w strukturze przestrzeni ladunkowej kontenera. Poniewaz
wielokrotnosc dlugosci komorki nie musi odpowiadac rozmiarowi przestrzeni
ladunkowej kontenera, mamy do czynienia z przesuwaniem sie granic komorek
wzgledem kontenera. Niezbedny jest wiec mechanizm identyfikacji polozenia tych
granic, co jest realizowane w oparciu o bajt H4, ktory zawiera liczbe
okreslajaca odleglosc do najblizszej komorki (pozwala to oczywiscie na
okreslenie polozenia pozostalych komorek w tej strukturze). Jak opisano punkcie
2.2.2. podwarstwa zbieznosci transmisji warstwy fizycznej (PH TC) dostarcza
niezaleznego mechanizmu do wykrywania granic komorek w ciagu odbieranych bitow.
2.3.1.2. DS3/E3 - w tym przypadku transmisja komorek ATM odbywa sie
dzieki tradycyjnym systemom cyfrowym pracujacym w oparciu o zwielokrotnianie
czasowe TDM (ang. Time Division Multiplexing) podstawowego kanalu
cyfrowego o przeplywnosci 64 [kb/s] (odpowiada to tradycyjnemu probkowaniu glosu
z czestotliwoscia 8 [kHz] - mamy 8 [b]/125 [us]=64 [kb/s]). Wielka zaleta tego
rozwiazania jest istniejaca - pracujaca - infrastruktura takich sieci cyfrowych.
DS (ang. Digital System) sa standardami USA - przy czym DS1 charakteryzuje sie
przeplywnoscia 1.544 [Mb/s] a DS3 44.736 [Mb/s]. W hierarchii Europejskiej
sygnal E1 ma przeplywnosc 2.048 [Mb/s], natomiast E3 34.368 [Mb/s].
2.3.2. W srodowisku sieci LAN w warstwie fizycznej modelu odniesienia
B-ISDN/ATM wykorzystywane sa:
2.3.2.1. TAXI 4B/5B standard wywodzacy sie z FDDI i bazujacy na takich
samych rozwiazaniach hardware'owych, tyle ze dopasowanych do potrzeb ATM.
Charakteryzuje sie on wiec przeplywnoscia 100 [Mb/s] wykorzystujac kabel
swiatlowodowy wielomodowy ze zlaczami typu MIC (z FDDI). Oznaczenie 4B/5B
opisuje wykorzystywana metode nadmiarowego kodowania liniowego - dodajmy, ze
przy wykorzystaniu swiatlowodow wielomodowych typowo uzywa sie kodowania M bitow
w N bitach sygnalu, tak wiec mamy 2^N-symboli, gdzie 2^M-symboli odpowiada
danym, a pozostale informacji synchronizujacej itd. Ponizszy rysunek przedstawia
komorki ATM wewnatrz struktury 4B/5B - warto zwrocic uwage, ze nie ma tu znakow
synchronizacji:

2.3.2.2. 8B/10B z wykorzystaniem swiatlowodu wielomodowego. W
odroznieniu od 4B/5B, tutaj w formacie bloku danych wystepuja bajty
synchronizacji, a osiagana przeplywnosc komorek (bez rozpatrywania bitow
dodatkowych zwiazanych z kodowaniem liniowym 8B/10B) wynosi 149.76 [Mb/s] i jest
kompatybilna z standardem SONET/SDH: STS-3c/STM-1 (w SDH mamy 260 [kolumn]x9
[wierszy]x 8[bitow]/125[us]=149.76[Mb/s]).
2.3.2.3. SONET/SDH w oparciu o swiatlowod wielomodowy - szczegoly jak dla
WAN.
2.3.2.4. Istnieja koncepcje wykorzystania skretki telefonicznej: ekranowanej
- STP (ang. Schielded Twisted Pair) i nieekranowanej - UTP (ang. Unschielded
Twisted Pair) jako medium fizycznego dla lokalnych sieci ATM. W niniejszej
tabeli podajemy przykladowe rozwiazania:
+======================+============================+=======================+
| Rodzaj skretki | Ramkowanie-Kodowanie | Przeplywnosc [Mb/s] |
+======================+============================+=======================+
| STP | 8B/10B | 155.52 |
+----------------------+----------------------------+-----------------------+
| UTP-Kategoria 5 | SONET/SDH: STS-3c/STM-1 | 155.52 |
+----------------------+----------------------------+-----------------------+
| UTP-Kategoria 3 | SONET/SDH: STS-1/STM-0 | 51.84 |
+----------------------+----------------------------+-----------------------+
| UTP-Kategoria 3 | 4B/5B | 25.6 |
+===========================================================================+
Ostatnia z propozycji nie zostala zatwierdzona przez ATM Forum, jest
jednakze mocno lansowana przez firme IBM (ang. International Business Machines
Corporation), ktora zapewnia, ze interfejsy w tym standardzie beda cenowo
odpowiadaly interfejsom standardu Token Ring (takze tej firmy). Zauwazmy, ze
taka przeplywnosc 25.6 [Mb/s] jest zupelnie wystarczajaca dla interfejsu UNI
laczacego pojedyncza, multimedialna stacje robocza z siecia ATM.
Powrot do
spisu tresci ?



3. Warstwa ATM (ang. ATM Layer).[1, 3, 5, 8, 9, 11, 12, 19, 20, 26,
28]
Mamy tutaj zdefiniowana budowe komorki ATM i zwiazane z tym sposoby jej
transportu przez siec, zarzadzania ruchem, ustalania jakosci polaczen.
Powrot do
spisu tresci ?



3.1. Topologia sieci ATM/Interfejsy[5, 8, 9, 11, 19, 20, 24]
Sieci oparte o technologie ATM sa konfigurowane jako gwiazda lub
hierarchiczna gwiazda (w przypadku polaczen miedzy komutatorami) z komutatorem
(swich'em) ATM w centrum. Wyroznia sie dwa typy interfejsow:


UNI - User/Network Interface, ktory laczy CPE (ang. Customer Premises
Equipment) z siecia ATM czyli odpowiada za styk uzytkownik-siec
publiczna.Interfejs UNI powinien zapewniac uzytkownikowi podlaczenie do
globalnej sieci urzadzenia typu:

teminal szerokopasmowej B-ISDN
urzadzenie sieci LAN/MAN przystosowane do wspolpracy z standardem ATM
komutator - switch - ATM
NNI - Network/Network Interface laczacy tylko porty switch'ow ATM - tzn.
za ich posrednictwem laczone sa sieci i podsieci ATM. Mowimy tutaj o styku
siec publiczna-siec publiczna.
Podzial na dwa rodzaje interfejsow spowodowal rozroznienie
dwoch formatow komorek ATM. Komorka ATM dla UNI zawiera dodatkowe pole GFC -
Generic Flow Control kosztem obciecia pola VPI (porownaj z opisem formatu
komorek ATM w punkcie
3.2.).
Istnieje wiele specyfikacji interfejsow UNI/NNI z ktorych kazda obejmuje opis
stosowanej warstwy fizycznej i charakterystyke warstwy ATM. Warto podkreslic ze
UNI/NNI zwieraja w sobie zagadnienia zwiazane z plaszczyzna kontroli (ang.
Control Plane): zarzadzanie polaczeniami, sygnalizacja itp.
ATM Forum aktualnie opracowalo wersje 3 UNI natoniast ITU TS opublikowalo
pierwowzor standardu sygnalizacji dla sieci B-ISDN/ATM oznaczonego Q.93B - nazwa
ta pochodzi od standardu sygnalizacji Q931 stosowanego w ISDN (okreslanej tez
N-ISDN) do ktorego Q.93B jest analogiczny. ATM Forum dazy do zblizenia swojego
standardu UNI do Q.93B - aktualne roznice wynikaja glownie z faktu ze dostarcza
on jednokierunkowych polaczen punkt-wielopunkt. Mimo mnogosci oferownych na
rynku switch'ow ATM ktore odpowiadaja specyfikacja Warstwy Fizycznej i ATM od
ATM forum i/lub ITU TS nie maja one rozwiazanej kwestii sygnalizacji.
Powrot do
spisu tresci ?



3.2. Format komorki ATM.[1, 3, 5, 9, 11, 19, 20, 26]
Przyjeto dwa formaty komorek ATM w zaleznosci od interfejsu, w ktorym
wystepuja:


Nalezy podkreslic, ze porzadek transmisji bitow w oktecie komorki ATM jest
zgodny z numeracja podana na powyzszych rysunkach i odpowiada ich waznosci (tak
wiec bit 1 jest najbardziej znaczacym - ang. MSB-Most Significant Bit). Bajty
natomiast sa transmitowane w kolejnosci od gornych do dolnych (wg. rysunku), tak
wiec zaczynajac od oktetow naglowka.
Niektore wartosci naglowka komorki ATM sa zarezerwowane dla potrzeb Warstwy
Fizycznej i odrozniaja komorki uzywane przez Physical Layer od tych
wykorzystywanych (standardowo) przez ATM Layer. Niniejsza tabela przedstawia
postac 4-bajtow naglowka w przypadku tych komorek (bajt HEC nie jest
wyrozniony):
+============+========+========+=========+==================================+
| Bajt 1 | Bajt 2 | Bajt 3 | Bajt 4 | Znaczenie |
+============+========+========+=========+==================================+
|00000000 |00000000|00000000|00000001 | Pusta komorka |
+------------+--------+--------+---------+----------------------------------+
|00000000 |00000000|00000000|00001001 | Komorka zwiazana z OAM PH Layer |
+------------+--------+--------+---------+----------------------------------+
|PPPP0000-UNI| | | | |
| |00000000|00000000|0000PPP1 | Komorka uzywana przez PH Layer |
|00000000-UNI| | | | |
+============+========+========+=========+==================================+
| Legenda: |
| OAM - Operation And Maintenance - funkcje zwiazane z zarzadzaniem i |
| utrzymaniem sieci. |
| P - oznacza ze bit moze byc wykorzystywany przez Warstwe Fizyczna. |
| W trzecim przypadku mamy roznice w wykorzystaniu bitow w zaleznosci od |
| rodzaju interfejsu (UNI czy NNI). |
| Nalezy podkreslic ze dla komorek wykorzystywanych przez PH Layer bit |
| CLP nie jest interpretowany (komorka mialaby wtedy niski priorytet). |
| Komorki o postaci naglowka jak w tabeli wyzej nie sa przepuszczane |
| do warstwy ATM. |
+===========================================================================+
Pewne kombinacje wartosci pol VPI/VCI, PT, CLP dla interfejsu UNI sa
przeznaczone dla potrzeb funkcji zwiazanych z sygnalizacja, wysylaniem
broadcast'ow, realizacji przeplywu informacji zwiazanych z OAM itp. Wymienienie
wszystkich ich wariantow przekracza ramy niniejszego opracowania -
zainteresowanych odsylamy do [1]. Warto w tym miejscu podac konfiguracje z
VPI/VCI=0(24 zera), polem PT dowolnej postaci i CLP=0 oznaczajaca dla obu
interfejsow UNI i NNI nieprzydzielona komorke. W przypadku NNI zdefiniowano
tylko czesc wyroznionych postaci pol VPI/VCI, PT, CLP sluzacych realizacji
przeplywu informacji zwiazanych z OAM - inne sa przedmiotem przyszlych ustalen
[1].
3.2.1. GFC (ang. Generic Flow Control) - cztery bity kontroli
przeplywu stosowane w przypadku interfejsu UNI kiedy roznorodne urzadzenia
B-ISDN beda wspoldzielily medium. Pozwoliloby to na zdefiniowanie interfejsu
podobnego do stosowanych obecnie w sieciach LAN i MAN. Byla to propozycja
T1S1 (podgrupa ANSI - ang. American National Standards Institute),
podczas gdy ETSI faworyzowalo interfejsy B-ISDN typu punkt-punkt [26]. Pole to
ma znaczenie tylko w przypadku gdy jest dzielony dostep do jednego portu ATM UNI
przez kilka urzadzen. Oczywiscie kontrola dostepu bylaby zaimplementowana w UNI,
aczkolwiek jak na razie nie ma specyfikacji jej dzialania Nalezy zauwazyc, ze
duzo zalezaloby tutaj od samych terminali i sposobu ich podlaczenia do wspolnego
UNI (konfiguracja: ringu, magistrali, gwiazdy). W przypadku nie wykorzystywania
funkcji kontroli przeplywu pole to zawieraloby same zera.
3.2.2. VPI/VCI - Virtual Path Identifier / Virtual Channel Identifier
- bity identyfikacji wirtualnej sciezki (ang. VPI) i kanalu (ang. VCI) tworzace
tzw. routing field - pole decydujace o routingu - transmisji komorki w sieci -
miedzy wezlami ATM. Jak wczesniej stwierdzono ATM jest protokolem wymagajacym
fazy nawiazania polaczenia (ang. connection oriented protocol) dla ustanowienia
wirtualnego polaczenia na fizycznych laczach - uaktualnienia tablic w punktach
komutacyjnych. VPI/VCI sluza do identyfikacji danej komorki z konkretnym
polaczeniem i sa wykorzystywane do multipleksowania, demultipleksowania i
komutacji komorek w wezlach sieci ATM. NIE SA TO ADRESY -
przyporzadkowuje sie je danemu polaczeniu na czas transmisji (przy nawiazaniu
polaczenia) i obowiazuja na odcinku miedzy wezlami sieci. Ze wzgledu na male
rozmiary komorek stosowanie pelnych adresow byloby bardzo nieekonomiczne,
dlatego stosuje sie wlasnie takie etykiety unikalne tylko w obrebie interfejsu.
Ogolnie rzecz biorac w wezlach sieci odbywa sie wymiana wartosci VPI/VCI na inne
- wazne na odcinku do nastepnego wezla. Uzywajac takiego mechanizmu warstwa ATM
moze asynchronicznie przeplatac w jednym fizycznym medium komorki z wielu
polaczen.
3.2.2.1. Dlaczego dwa identyfikatory VPI i VCI ?
Poczatkowo istniala tylko idea VCI, a koncepcje dodatkowego poziomu
multipleksowania poddalo ETSI jako sposob na uproszczenie procedur: nawiazania
polaczenia, routingu, kontroli bledow, przydzielania pasma [26]. Chodzi tutaj o
proste grupowanie polaczen (z innymi VCI) o identycznej (na pewnym odcinku)
drodze transportu, w sciezki identyfikowane przez VPI i traktowane jako calosc.
Tak wiec wszystkie wymienione wyzej procedury beda dotyczyly mniejszej ilosci
sciezek, a nie tak jak poprzednio wielkiej ilosci kanalow.
Ustanowienie sciezki w sieci bedzie dotyczylo kilku kanalow, a ewentualna zmiana
routingu bedzie zwiazana tylko ze zmiana tej sciezki. Zauwazmy, ze ta innowacja
nie komplikuje zbytnio pracy wezlow sieci ATM - musi on zidentyfikowac dla
komorki wejsciowej VPI lub oba VPI/VCI i skojarzyc z odpowiednim portem
wyjsciowym nadajac komorce na wyjsciu odpowiednie VPI/VCI.
Ujmujac rzecz w inny sposob mozemy powiedziec, ze w sieciach ATM polaczenie
jest ciagiem laczy - kanalow logicznych - zdefiniowanych w tablicach polaczen
kazdego punktu komutacyjnego. Tak wiec komorki nalezace do pojedynczego
polaczenia sa przenoszone przez wirtualny kanal identyfikowany w kazdym styku za
pomoca pola VCI i odpowiednio modyfikowany. Biorac pod uwage olbrzymie
przeplywnosci medium fizycznego i maly rozmiar komorki - co daje lacznie bardzo
duza ilosc komorek , ktore musi obsluzyc wezel sieci - naturalnym wydaje sie
potrzeba laczenia komorek - kanalow logicznych pochodzacych z tego samego zrodla
i o takim samym przeznaczeniu w wiazki ruchowe - komutowane jako calosc -
sciezki logiczne.
3.2.2.2. Komutacja.
Ze wzgledu na istnienie dwoch poziomow komutacji - nizszego operujacego
pojeciem sciezki logicznej i wyzszego bazujacego na kanale logicznym rozrozniamy
dwa elementy komutacyjne:


punkty komutacyjne sciezek logicznych VPI - ATM cross-connect (w
polskiej literaturze okreslane jako przelacznice ATM) - dzialajace wylacznie
na polu VPI. Tak wiec numery kanalow logicznych sa przesylane w postaci
niezmienionej przez cale polaczenie sciezki logicznej.

punkty komutacyjne kanalow logicznych VCI - ATM switch (w polskiej
literaturze okreslane jako lacznice lub komutatory ATM) - dzialajace na obu
polach VPI/VCI Ponizszy rysunek prezentuje idee pracy obu typow urzadzen ATM i
zaleznosci miedzy VPI i VCI.

Proces komutacji polega na odczytaniu etykiety m (VPI lub VPI/VCI) z
pola naglowka komorki wejsciowej z portu X i okreslenia za pomoca
informacji zawartych w tablicy polaczen (ktorej struktura jest uaktualniana w
fazie nawiazania polaczenia) jej nowej etykiety n i portu wyjsciowego
Y.
Reasumujac, mozemy wiec mowic o dwoch rodzajach polaczen w sieciach ATM:


typu kanal logiczny - gdzie identyfikatorem sa oba pola VPI/VCI dajac
mozliwosc rozrozniania 2^28 kanalow
typu sciezka logiczna - obejmujacych szereg polaczen typu kanal logiczny i
rozroznianych poprzez pole VPI naglowka. Pole VCI nie jest tutaj
interpretowane i modyfikowane. Ten rodzaj polaczen moze byc wykorzystany jako
implementacja laczy dzierzawionych dla polaczen miedzy wezlami tworzacymi siec
prywatna.
Na zakonczenie dodajmy, ze przydzial wartosci pol VPI i VCI dla
danej transmisji nastepuje w fazie negocjacji jej nawiazania pomiedzy
uzytkownikiem a siecia. Sposob umieszczenia bitow odpowiadajacych wartosciom VPI
i VCI w polu VPI/VCI wymaga, aby byla to alokacja ciagla i od bitu najmniej
znaczacego (5 bitu 2 oktetu dla VPI i 5 bitu 4 oktetu dla VCI). Bity nie uzywane
do rozrozniania wartosci VPI/VCI maja byc rowne 0 [1].

3.2.3. PT - Payload Type - 3-bitowe pole
sluzace do identyfikacji typu informacji jaka niesie komorka. Pozwala ono na
odzroznienie danych uzytkownika od informacji kontrolnych - zwiazanych z
serwisem, zarzadzaniem i gospodarka zasobami sieci. Norma I.361 wyroznia
nastepujace PT:


PT=000, komorka z danymi uzytkownika, nie bylo zatloczenia,
ATM-user-to-ATM-user indication=0
PT=001, komorka z danymi uzytkownika, nie bylo zatloczenia,
ATM-user-to-ATM-user indication=1
PT=010, komorka z danymi uzytkownika, bylo zatloczenie,
ATM-user-to-ATM-user indication=0
PT=011, komorka z danymi uzytkownika, bylo zatloczenie,
ATM-user-to-ATM-user indication=1
PT=100, komorka niesie dane zwiazane z zarzadzaniem i utrzymaniem sieci
PT=101, komorka niesie dane zwiazane z zarzadzaniem i utrzymaniem sieci
PT=110, komorka niesie dane zwiazane z gospodarowaniem zasobami sieci
PT=111 typ zarezerwowany dla przyszlych zastosowan Warto w tym miejscu
zwrocic uwage na fakt, iz pole PT w pierwszych czterech wymienionych typach
przenosi dodatkowo informacje od wezla w sieci o wystapieniu zatloczenia
realizujac EFCI (ang. explicit forward congestion indicator). Zasada
propagacji tej informacji jest prosta:


element sieciowy, na ktorym nie nastapilo zatloczenie nie powinien
zmieniac pola PT
element sieciowy, na ktorym nastapilo zatloczenie komorek zmienia
odpowiednio stan pola PT przychodzacych komorek: z 000 lub 010 na 010, z 001
lub 011 na 011 (tzn. nadaje wychodzacym komorkom nowa wartosc pola PT)

Problem zatloczenia w sieci ATM jest dyskutowany szczegolowo w punkcie
5.
3.2.4. CLP - (ang. Cell Loss Priority) - bit
okreslajacy porzadek, w jakim siec bedzie odrzucala komorki w przypadku jej
zatloczenia - kiedy istnieje niebezpieczenstwo przepelnienia bufora w wezle.
Komorki z ustawionym bitem CLP (CLP=1) w pierwszej kolejnosci zostana odrzucone,
dajac mozliwosc obsluzenia komorek o wyzszym priorytecie (w sytuacji awaryjnej).
Oczywiscie ustalenie wartosci bitu CLP lezy w gestii warstw wyzszych i zalezy od
wrazliwosci transmitowanych danych na straty. Dla przykladu niektore aplikacje
video uzywajac odpowiedniego kodowania beda w stanie zaakceptowac wieksze straty
komorek ATM niosacych te informacje. ETSI proponowalo naglowek komorki bez pola
priorytetu , ktory mial byc ustalany w fazie nawiazania polaczenia i
przechowywany w wielu wezlach sieci [26]. Pole priorytetu przenoszone explicite
w naglowku komorki ogranicza koniecznosc przechowywania takich informacji w
sieci, z drugiej jednak strony takie informacje musza byc utrzymywane ze wzgledu
na mozliwosci celowego modyfikowania tej wartosci przez abonenta. Mozna sobie
wyobrazic sytuacje gdy uzytkownik placac za polaczenie o niskim priorytecie
(tansze) - deklarowane w fazie jego nawiazania - celowo zmienia wartosc tego
bitu, oszukujac administracje sieci. Nalezy dodac, ze byla takze dyskutowana
propozycja wprowadzenia priorytetu opoznienia dla komorek, ktory decydowalby, w
jakiej kolejnosci zostana one obsluzone w kolejce oczekujacych. Pozwoliloby to
na zmniejszenie sredniego czasu opoznienia dla komorek uprzywilejowanych.
Niebezpieczenstwo tkwilo tutaj w fakcie, ze zmiana priorytetu wewnatrz kanalu
moglaby spowodowac rozsekwencjonowanie komorek, co jest zaprzeczeniem idei ATM -
informacja ma przychodzic z zachowaniem kolejnosci.
3.2.5. HEC (ang. Header Error Control) - pole
kontrolne informacji przenoszonej przez naglowek. Jak wspomniano wczesniej,
w komorce ATM dane nie sa poddawane kontroli bledow (kontrola dotyczy tylko
naglowka). Nalezy zauwazyc ze w przypadku tunelowania (ang. encapsulation) ramek
innych protokolow w komorce ATM strata jednej komorki moze w konsekwencji
spowodowac strate ramki informacji. Dlatego tak istotne jest kontrolowanie pol
VPI/VCI jako jedynej informacji o przynaleznosci do danego polaczenia.
3.2.6. Payload - warstwa ATM otrzymuje od warstw wyzszych 48
-bajtowe segmenty informacji , ktore wyposaza w odpowiedni naglowek i
transportuje w sieci. Geneza takiej postaci komorki jest nastepujaca:


wybor malych komorek wynika glownie z optymalizacji procesow ich obrobki w
wezlach sieci. Okazuje sie bowiem, ze obecna technologia konstrukcji
komutatorow pozwala na ich efektywne dzialanie wlasnie w stosunku do malych
pakietow informacji - komorek.

sam rozmiar pola informacyjnego jest kompromisem pomiedzy propozycjami
ETSI (ang. European Conference of Postal and Telecommunication)
- 32 bajty - i T1S1 (podgrupa ANSI - ang. American National
Standards Institute) - 64 bajty (dokladnie jest to srednia arytmetyczna).
Glownym zagadnieniem rozwazanym przy wyborze dlugosci pola informacyjnego bylo
opoznienie wynikajace z potrzeby skompletowania odpowiedniej liczby probek
glosu (zaleznej wprost od rozmiaru pola payload) podczas jego cyfrowej
transmisji przez siec ATM. Mniejsze pole informacyjne rzedu 32 bajtow
wprowadzaloby mniejsze opoznienie, rzedu 4 [ms] (mamy 125 [us] x 32 = 4 [ms]).
Obecne systemy transmisji cyfrowej glosu nie dopuszczaja zbyt duzego
opoznienia bez konsekwencji w postaci spadku jakosci uslug (straty lub echo).
Oczywistym jest, ze mniejsza dlugosc pola informacyjnego owocowalaby
zwiekszeniem granicy, od ktorej nalezy stosowac tlumiki echa. ETSI
argumentowalo ten wybor nastepujaca kalkulacja: dla rozmiaru >=152 mamy do
czynienia z echem u mowcy (tzw. ang. talker echo), w przypadku
wielkosci z przedzialu 32-152 echo pojawia sie jeszcze u odbiorcy (tzw.
ang. listener echo), tak wiec 32 bajty mialy zapewnic rozwiazanie tych
problemow. Z drugiej strony siec telefoniczna w USA podlega ostrzejszym
przepisom niz w wiekszosci krajow Europy - stad tlumiki echa bylyby wymagane
juz przy koniecznosci kompletowania 16 probek glosu. Proponowano takze inne
rozwiazania tego problemu, z ktorych warto wymienic:


czesciowe wykorzystywanie pola informacji przez probki glosu (reszta
bylaby "pusta")
mozliwosc wspoldzielenia jednej komorki przez kilka polaczen -
wymaga-loby to jednak dodatkowego poziomu multipleksowania
Wiekszy rozmiar dyskutowanego tutaj pola informacji dawalby w rezultacie
korzystniejszy stosunek rozmiaru informacji uzytecznej do naglowka - co daje
lepsze wykorzystanie mozliwosci transmisyjnych lacza (argument T1S1). Ponadto
urzadzenia w wezlach sieci ATM mialyby wiecej czasu na obrobke naglowka
komorki.

zrezygnowano z elementow kontrolnych dla pola danych, bazujac na zalozeniu
o bardzo dobrych wlasciwosciach medium. Ponadto przy tak malych komorkach
pojedyncze straty sa dopuszczalne, nie mozna natomiast pozwolic na zle
adresowanie informacji - stad pole kontrolne naglowka.
Powrot do
spisu tresci ?



4. Warstwa Adaptacji ATM (ang. AAL)[2, 3, 5, 9, 11]

4.1. WstepAby siec ATM przenosila szeroka game uslug o roznych
charakterystykach ruchu oraz roznych wymaganiach systemowych, uzaleznieniach
czasowych itp, niezbedna jest adaptacja roznych klas aplikacji do jednolitej
warstwy ATM. Funkcje te wypelnia Warstwa Adaptacji ATM (ang. AAL - ATM
Adaptation Layer).
Powrot do
spisu tresci ?



4.2. Klasyfikacja uslug[2]
W celu minimalizacji ilosci protokolow AAL, organ standaryzacyjny -
ITU-T zdefiniowal cztery klasy uslug biorac pod uwage nastepujace
parametry:


uzaleznienie czasowe miedzy nadawca a odbiorca (wymagane lub nie)
szybkosc transmisji (stala lub zmienna)
tryb transmisji (polaczeniowa lub bezpolaczeniowa) Inne parametry,
jak np. zapewnienie komunikacji potraktowane zostaly jako parametry jakosci
uslugi (ang. QOS - Quality of Service) i dzieki temu nie prowadza do tworzenia
odrebnych klas uslug dla AAL. Nie przewidziano wszystkich kombinacji powyzszych
parametrow, lecz wyrozniono jedynie cztery klasy uslug:

(Nalezy podkreslic, ze nie jest to generalna klasyfikacja wszystkich
mozliwych uslug, lecz tylko specyfikacja ograniczajaca liczbe protokolow AAL).
Powrot do
spisu tresci ?



4.3. Protokoly AAL[3, 9, 11]
Zdefiniowano cztery protokoly warstwy adaptacji ATM:


AAL1 - wspomaga uslugi polaczeniowe. wymagajace stalej predkosci
transmisji (ang. CBR -Constant Bit Rate), charakteryzujace sie
uzaleznieniem czasowym pomiedzy nadawca a odbiorca (taktowanie i opoznienie) i
wymagajace od sieci przeniesienia zawartej w nich explicite informacji o
taktowaniu, czyli klase uslug "A". Przykladami moga byc transmisja video lub
emulacja laczy DS1, DS3.

AAL2 - wspomaga uslugi polaczeniowe, wymagajace zmiennej
(przydzielanej dynamicznie) predkosci transmisji (ang. VBR - Variable Bit
Rate) i zachowania zawartej w nich informacji o taktowaniu. Innymi slowy
aplikacje o zmiennym strumieniu danych jak np. niektore standardy video (klasa
uslug "B").

AAL3/4 - wspomaga uslugi o zmiennym zapotrzebowaniu na
przepustowosc, zarowno polaczeniowe, jak tez bezpolaczeniowe (klasy uslug "C"
i "D"). Poczatkowo istnialy dwa oddzielne protokoly AAL3 oraz AAL4 odpowiednio
dla uslug polaczeniowych i bezpolaczeniowych. Zostaly jednak polaczone w
jeden, nazywany AAL3/4 ze wzgledow historycznych.

AAL5 - wspomaga uslugi polaczeniowe o zmiennym zapotrzebowaniu na
przepustowosc. W stosunku do AAL3/4 jest on wersja znacznie odchudzona m.in.
poprzez uproszczenie korekcji bledow. Dzieki temu wieksze pole w komorce ATM
przeznaczone jest na informacje uzytkownika (warstwy wyzszej). Upraszcza sie
takze obrobka komorki oraz implementacja protokolu. Zakfalifikowano go jako
wspomagajacego klase uslug "C", chociaz istnieja projekty wykorzystania go do
transportu uslug bezpolaczeniowych (projekt ATM Forum - "LAN-emulation"
oraz specyfikacja IETF dotyczaca transportu protokolu IP przez siec ATM).
Powrot do
spisu tresci ?


4.3.1. Protokol AAL5 [3, 5, 9]
Jak zostalo wspomniane poprzednio, sluzy on do przenoszenia uslug
polaczeniowych, o zmiennym zapotrzebowaniu na pasmo. Podobnie, jak pozostale
protokoly AAL, AAL5 podzielic mozna na dwie podwarstwy:
1. Convergence Sublayer (ang. CS). Jednostka danych tej podwarstwy
(ang. CS-PDU) tworzona jest nastepujaco: przed procesem segmentacji do ramki
przychodzacej z gornej warstwy dodawany jest "ogon" (ang. trailer), zawierajacy
informacje kontrolne - razem osiem oktetow, plus ewentualne dopelnienie (patrz
rys.002):


padding - opcjonalne dopelnienie (0-47 oktetow) dopelnia dlugosc
CS-PDU do wielokrotnosci 48 oktetow, czyli wielkosci pola danych komorki ATM
niosacej AAL5
CPCS-UU - User-to-User indication (1 oktet) - sluzy do
bezposredniego transferu informacji miedzy uzytkownikami
CPI - Common Part Indication (1 oktet) - nie niesie informacji,
dopelnia jedynie trailer do 64 oktetow
Length (2 oktety) - dlugosc ramki w oktetach (do 2^16-1 oktetow)
CRC (4 oktety) - 32-bitowa sekwencja kontrolna chroniaca cale pole
CS-PDU z wylaczeniem samej CRC 2. Segmentation and reassembly
sublayer (SAR). Posredniczy w wymianie informacji pomiedzy podwarstwa CS, a
warstwa ATM. Jej glownymi funkcjami sa:


segmentacja CS-PDU na fragmenty o rozmiarze pola informacyjnego komorki
ATM niosacej AAL5 (48 oktetow) i przekazanie ich do warstwy ATM
reasemblacja zawartosci pol informacyjnych komorek ATM i tworzenie CS-PDU
Dla poprawnej reasemblacji po stronie odbiorczej, potrzebne sa jeszcze
informacje o statusie komorek. Naglowek komorki niosacej AAL5 zawiera wiec
informacje w rodzaju:


empty - oznacza, ze komorka jest pusta
EOM (ang. end of message) - oznacza, ze jest to komorka niosaca ostatni
fragment CS-PDU i zawiera jej trailer
nie EOM - oznacza, ze beda jeszcze komorki niosace fragmenty biezacego
CS-PDU Nalezy zaznaczyc, ze poszczegolne segmenty wiadomosci nie sa
chronione zadna sekwencja kontrolna. Nie jest wiec mozliwe bezposrednie wykrycie
bledu segmentu w podwarstwie SAR. Ochrona przed bledami odbywa sie dopiero na
poziomie calej wiadomosci (CS-PDU). Na podstawie CRC mozliwe jest tylko wykrycie
bledu (w oparciu o CRC), jego obsluga musi sie jednak zajac warstwa wyzsza.
Jednak takie rozwiazanie znacznie upraszcza implementacje protokolu AAL i w
pewnych warunkach moze owocowac efektywniejsza transmisja.
Ponizszy rysunek przedstawia schemat segmentacji i reasemblacji ramki danych
przez AAL5:

Powrot do
spisu tresci ?


4.3.2. Protokol AAL3/4 [5, 9]
Protokol ten sluzy do transportu uslug polaczeniowych i bezpolaczeniowych o
zmiennym zapotrzebowaniu na pasmo. Protokol ten jest kompatybilny ze standardem
sieci metropolitalnych IEEE 802.6 (DQDB). Umozliwia multipleksowanie
wiadomosci w obrebie pojedynczego VPI/VCI. Daje to mozliwosc latwej integracji
obu standardow.

Powyzszy rysunek przedstawia budowe CS-PDU w protokole AAL3/4. Jak widac,
oprocz "ogona" (ang. trailer) zawiera ona dodatkowo naglowek (ang. header).
Sluza one do oznaczenia poczatku i konca oraz wskazania dlugosci CS-PDU.
W sklad SAR-PDU wchodza nastepujace informacje kontrolne (zajmujace lacznie 4
oktety):


typ segmentu: BOM (ang. beginning of message) - poczatek CS-PDU,
COM (ang. continuation of message) - ciag dalszy biezacego CS-PDU,
EOM (ang. end of message) - koniec CS-PDU, SSM (ang. single segment
message) - CS-PDU mieszczaca sie w pojedynczym segmencie
sequence number - numer sluzacy do reasemblacji wiadomosci
MID (ang. message identifier) - znacznik pozwalajacy rozroznic
segmenty nalezace do roznych wiadomosci
CRC - 10 bitow Konsekwencja poswiecenia 4 oktetow w SAR-PDU
na informacje kontrolne jest mniejsze pole danych w segmencie - tylko 44 oktety.
Zyskujemy jednak lepsza kontrole bledow na poziomie pojedynczych segmentow
SAR-PDU, co moze prowadzic do uproszczenia reasemblacji.
Powrot do
spisu tresci ?



5. Problem zatloczenia w sieci ATM.[1, 9, 15, 20, 28, 32]
Zagadnienie to jest scisle zwiazane z wymiarowaniem pamieci buforowych
komutatorow ATM (ang. switch). Glowna przeszkoda w rozwiazaniu tego problemu
jest bardzo zlozona statystycznie struktura strumienia komorek w sieci ATM,
trudna do opisania za pomoca prostego modelu matematycznego. Warto w tym miejscu
przeanalizowac prace komutatora ATM o N portach wejsciowych (oczywiscie mamy
rownoczesnie N portow wyjsciowych), do ktorych wplywa N strumieni komorek.
Jezeli zalozymy pojemnosc M buforow komutatora to mozemy stwierdzic, ze w danej
chwili do portu wyjsciowego (okreslonego na podstawie pola VPI/VCI i informacji
zawartej w tablicy polaczen) moze byc skierowanych nie wiecej niz M komorek. W
przypadku kiedy wiecej niz M komorek powinno byc skierowanych do danego portu
wyjsciowego, to czesc z nich musi pozostac w buforach wejsciowych do czasu
uzyskania dostepu do danego wyjscia komutatora. Poniewaz bufory wejsciowe i
wyjsciowe maja ograniczona pojemnosc, to latwo zauwazyc, ze nadchodzace do
komutatora komorki, ktore zastaja pelny bufor wejsciowy sa tracone.
Kontrola zatloczenia w sieci jest przedmiotem wielu publikacji, albowiem
stosowane w sieciach pakietowych mechanizmy (jak na przyklad kontrola przeplywu
oparta na oknach) sa nieefektywne dla zastosowan w ATM. Aktualnie stosowane
rozwiazanie tego problemu jest bardzo prymitywne i polega na:


Zastosowaniu w srodowisku lokalnych sieci ATM komutatorow - switch'ow - o
pojemnosci wiekszej niz sumaryczna pojemnosc ich portow wejsciowych.
Okreslenie pojemnosci portow wejsciowych wymaga ograniczenia mozliwosci
generacji trafiku przez urzadzenia podlaczone do komutatora na poziomie
wiekszym niz ustalony (do obliczen pamieci komutatora). Powoduje to wiec brak
efektywnego gospodarowania mozliwosciami sieci - urzadzenie mimo, ze ma wiecej
informacji do nadania musi ograniczac trafik do pewnego poziomu, pomimo ze w
danej chwili komutator, do ktorego jest podlaczone moglby obsluzyc wiecej
informacji (np. ze wzgledu na maly ruch na innych portach).

W przypadku sieci rozleglych ATM problem jest bardziej zlozony. Na dzien
dzisiejszy jego rozwiazanie opiera sie na dzialaniu (wciaz opracowywanego)
standardu Q.93B, ktory opisuje zaawansowany protokol sygnalizacji dla kontroli
wywolan na poziomie interfejsu UNI sieci B-ISDN - uzywajacego ATM. W Q.93.B
urzadzenie uzytkownika deklaruje w fazie nawiazywania polaczenia maksymalna
wartosc trafiku, jaki moze generowac w zglaszanym polaczeniu. Tak wiec
komutator ATM sprawdza, czy ma wystarczajaco duzo pamieci, aby obsluzyc juz
istniejace polaczenia plus nowo zglaszane - i jezeli tak to jest ono
akceptowane. W przeciwnym wypadku zgloszenie potrzeby nawiazania polaczenia
nie zostaje obsluzone. Biorac pod uwage charakter wielu transmitowanych
informacji, ktorych srednia przeplywnosc jest duzo mniejsza od maksymalnej
mozliwej przeplywnosci, nietrudno zauwazyc, ze wykorzystanie zasobow sieci
jest bardzo nieefektywne. Przewidywana na srodek 1996 roku wersja 3 protokolu
Q.93B ma udostepniac urzadzeniom uzytkownika bardziej urozmaicone
specyfikowanie parametrow ustanawianego polaczenia (np maksymalna i srednia
wartosc generowanego trafiku, czas i czestotliwosc pojawiania sie
"wybuchowych" informacji, dopuszczalny procent traconych komorek itp.), co
pozwoli switch'om ATM na wieksza elastycznosc w realizacji komunikacji. Warto
zwrocic uwage na fakt, ze dla pelnego zobrazowania charakteru przesylanej
informacji nie wystarcza same parametry wymienione wyzej, nalezy je bowiem
rozpatrywac w kilku kategoriach: deklarowanych przez uzytkownika, aktualnie
mierzonych i estymowanych. Dopiero pelen zbior tych parametrow pozwala na
optymalizacje pracy sieci. Dotykamy tutaj jeszcze jednego bardzo waznego z
punktu widzenia uzytkownika problemu - taryfikacji. W najprostszym modelu
sieci ATM placi on za zadeklarowana maksymalna przeplywnosc jakiej potrzebuja
jego informacje, mimo ze - jak to uzasadniono wyzej - nie wykorzysta jej w
pelni. Uzytkownik oczekuje od sieci ATM bardziej wiarygodnego systemu
taryfikacji i jest to powazny bodziec - wymaganie dla tworcow tego standardu.
Istnieje wiec potrzeba bardziej zaawansowanych rozwiazan,
pozwalajacych przede wszystkim na efektywne wykorzystanie lacza, poprzez
statystyczne multipleksowanie strumieni informacji. Obecnie daje sie zauwazyc
kilka glownych drog rozwiazan problemu zatloczenia w sieci ATM:


Zwiekszenie pojemnosci buforow komutatorow ATM tak, aby mogly -
wykorzystujac statystyczne multipleksowanie - sprostac obsludze zrodel
"wybuchowych" informacji. Metoda ta ma jednak powazne ograniczenia zwiazane
przede wszystkim z zarzadzaniem tak duzymi buforami i opoznieniem jakie
wnosza.

Przemieszczenie rozwiazania niniejszego problemu z komutatorow ATM do
urzadzen koncowych sieci - zrodel informacji - poprzez ograniczenia trafiku,
jaki moglyby generowac (w tym celu mozna by wykorzystac odpowiednia strukture
oplat za dostep do sieci ATM). Zdaje sie to jednak byc wyraznym zaprzeczeniem
idei elastycznosci standardu ATM w gospodarowaniu zasobami sieci.

Skuteczne wykorzystanie bitu CLP (porownaj
z formatem komorki) i informacji "zwrotnej" o zatloczeniu, jaka od wezlow
sieci ATM moze niesc pole PT (co bylo dyskutowane w punkcie
3.2.3.), ktora okresla sie mianem EFCI - explicit forward congestion
indicator. W tym rozwiazaniu zatloczony wezel informuje urzadzenia koncowe
sieci ATM o przepelnieniu buforow. Urzadzenia koncowe hierarchizuja, ktore
informacje sa bardzo istotne i nieodporne na straty, a ktore moga dopuszczac
wiekszy poziom strat komorek. W trakcie nawiazania polaczenia negocjacja
dotyczy szczytowej przeplywnosci informacji okreslonych wyzej jako istotne, co
pozwala na zapewnienie im wlasciwych parametrow transmisji. Pozostale
informacje sa transmitowane "na wlasna odpowiedzialnosc zrodel" w przypadku,
gdy wezly sieci nie sygnalizuja zatloczenia. Opisany mechanizm moze okazac sie
wystarczajaco efektywny, szczegolnie jezeli chodzi o informacje z duza liczba
bitow nadmiarowych - gdy dopuszczalne sa wieksze straty - z drugiej jednak
strony przy transmisji ramek sieci LAN przez siec ATM strata jednej komorki
moze spowodowac bezuzytecznosc wielu innych.

Uzycie szybkich metod multipleksowania i rezerwacji buforow w odniesieniu
do transmisji informacji pochodzacych ze zrodel typu sieci LAN, ktore
charakteryzuja sie praca typu ang. on/off - jezeli jest transmisja to krotka,
nagla i o duzej przeplywnosci ale przez wiekszosc czasu jej nie ma.
Na zakonczenie niniejszych rozwazan podajmy najwazniejsze
funkcje jakie powinien realizowac standard ATM, aby wlasciwie zarzadzac zasobami
sieci:


Acceptance Function - kazdy komutator akceptuje zgloszenie
polaczenia przydzielajac mu pare VPI/VCI na podstawie zbioru dyskutowanych
wczesniej parametrow trafiku i pod warunkiem, ze nie zakloci to (obsluga tego
polaczenia) jakosci uslug oferowanych - zapewnionych - juz istniejacym
polaczeniom. Warto dodac, ze w przypadku odmowy obslugi polaczenia przez
switch urzadzenie koncowe lub poprzedni switch na drodze informacji moze
wybrac alternatywna droge.

Policing Function - ta funkcja sluzy kontroli przestrzegania przez
zrodlo informacji zasad ustanowionych w fazie nawiazania polaczenia - zmiana
priorytetu komorek, przekroczona maksymalna przeplywnosc itp.

Charging Function - wymierna taryfikacja za uslugi, z jakich
korzysta uzytkownik (porownaj z opisem na poczatku tego punktu)
Traffic Shaping Function - implementowana w urzadzeniach koncowych
- zrodlach trafiku - ma na celu ksztaltowanie charakterystyki przeplywu
informacji na podstawie danych uzyskiwanych od funkcji Policing i Charging.

Powrot do
spisu tresci ?



5.1. Jakosc obslugi - QOS[11, 14]
ATM pozwala na osiagniecie ekonomii skali poprzez integracje roznych rodzajow
uslug na bazie jednolitej infrastruktury telekomunikacyjnej, Dodatkowo
statystyczna natura ATM, jej umiejetnosc obslugi aplikacji o zmiennym
zapotrzebowaniu na pasmo prowadzi do znacznie wiekszej efektywnosci sieci, w
porownaniu z tradycyjna technologia komutacji laczy.
Udostepniajac kazde polaczenie dla aplikacji siec zapewnia niezaleznie
parametry zwiazane z jakoscia obslugi (ang. QOS - Quality of Service):


opoznienie - np. wymagane male w przypadku interaktywnej transmisji video
lub glosu
niezawodnosc - np. wysoka dla obslugi systemow alarmowych, aplikacji
CAD/CAM, EDI
przepustowosc - np. wysoka dla przesylu danych Parametry te
pozwalaja ustalic atrybuty poszczegolnych aplikacji, a przez to kolejnosc ich
obslugi przez siec. W przypadku istnienia wielu drog pomiedzy uzytkownikami daja
one mozliwosc wyboru trasy optymalnej (ze wzgledu na opoznienie, niezawodnosc,
czy predkosc przesylu).
Jakosc obslugi oraz zapotrzebowanie na przepustowosc ustalane sa (jak juz
wspomniano w punkcie 5.) w wyniku negocjacji miedzy aplikacja uzytkownika a
siecia, podczas fazy nawiazywania polaczenia, kiedy to aplikacja okresla swe
zadane (maksymalne) oraz minimalne wymagania. Jezeli zasoby sieciowe pozwalaja
spelnic minimalne wymagania uzytkownika, zawierany jest kontrakt, ktorego
przestrzeganie obowiazuje obie strony. W przeciwnym wypadku siec odmawia obslugi
aplikacji, bez wplywu na aktualnie istniejace polaczenia.
Powrot do
spisu tresci ?



6. Obsluga protokolu TCP/IP przez siec ATM.(na podstawie
rozwiazania Fore Systems) [4, 9]
Jednym z zastosowan sieci ATM moze byc wykorzystanie jej jako sieci lokalnej
o duzej efektywnosci. Bardzo waznym warunkiem bedzie jednak mozliwosc
uruchomienia przez uzytkownika posiadanych przez niego aplikacji. Takie
rozwiazanie upraszcza proces migracji w kierunku nowej technologii ATM, nie
zmuszajac uzytkownika - przyzwyczajonego np. do systemu X-Windows - do rewolucji
w dziedzinie oprogramowania i filozofii sieciowej. Wiekszosc aplikacji
sieciowych (m.in. X-Windows, SNMP) uzywa protokolu IP, nie bez znaczenia jest
wiec mozliwosc implementacji tego protokolu na bazie sieci ATM. Aby tego
dokonac, nalezy rozwiazac nastepujace problemy:


pakiety IP musza byc tunelowane w polu danych komorki ATM
(encapsulation). Oznacza to uzycie AAL do segmentacji, reasemblacji
oraz opakowania pakietu IP w komorkach ATM.

adresy Internetowe musza zostac zmapowane na adresy warstwy ATM. Przyjeto
[4] nastepujaca adresacje w sieci ATM: adres ma 64 bity dlugosci, w tym 32
bity identyfikuja switch, 24 bity oznaczaja numer portu switch'a, a pozostale
8 bitow na razie nie sa wykorzystywane.

konieczny jest interface pomiedzy warstwa IP pracujaca z trybem
bezpolaczeniowym oraz warstwa ATM pracujaca w trybie polaczeniowym.
Do tunelowania pakietow IP mozna uzyc AAL3/4 lub AAL5. Przy
transmisji poprzez lokalne polaczenie ATM nie potrzeba zadnej dodatkowej
informacji o routingu. Po stronie nadawczej warstwa adaptacji ATM (AAL) dokonuje
fragmentacji pakietu i pakuje jego czesci do komorek ATM nalezacych do
przydzielonego kanalu VC. Po stronie odbiorczej pakiet jest ponownie skladany
(ang. reassembling). Host rozpoznaje przynaleznosc danej komorki do pakietu IP
na podstawie jej numeru VC.
Przyporzadkowanie adresow IP adresom warstwy ATM moze nastepowac na kilka
sposobow. Prostym rozwiazaniem jest np. protokol ARP . Wymaga on uslug
broadcastowych na poziomie warstwy ATM. Dla prostoty i szybkosci procedury
korzysta sie z zarezerwowanego kanalu dla komunikacji ze switch'em. Pakiet
zadania ARP uzywa ATM-owy adres broadcastowy (64 bity) i jest przekazywany przez
switch do wszystkich innych hostow (broadcast na poziomie warstwy ATM). Zawiera
on zapytanie "jaki adres ATM ma host o danym adresie IP ?". Odpowiedz na zadanie
ARP zawiera adres ATM odpowiadajacy danemu adresowi IP. Dla zmniejszenia
zbednego trafiku informacje te sa przez okreslony czas przechowywane w pamieci
podrecznej (ang. ARP cache).
Pogodzenie polaczeniowego trybu warstwy IP z trybem bezpolaczeniowym warstwy
ATM nastepuje poprzez uzycie odpowiedniego drivera ATM. Laczy on mechanizmy
protokolu ARP oraz zarzadzania kanalami wirtualnymi. W momencie otrzymania
pakietu IP do nadania, realizuje on nastepujacy algorytm:

1. Najpierw sprawdza obecnosc danego adresu przeznaczenia IP w cache'u
ARP. Jesli go nie ma, wysyla zadanie ARP i czeka na odpowiedz.
2. Majac juz informacje o adresie ATM przyporzadkowanym danemu adresowi IP
sprawdza, czy zostalo otwarte polaczenie pod ten adres. Jesli nie, to je
otwiera.
3. Majac juz otwarte polaczenie ATM, transmituje pakiet IP do punktu
przeznaczenia.
Jesli zawiedzie procedura ARP lub nie zostanie nawiazane polaczenie
- pakiet IP zostaje usuniety (jest sprawa wyzszych warstw co z tym fantem
zrobic).
Uzycie pamieci podrecznej (ang. ARP cache) w protokole ARP minimalizuje
liczbe procedur nawiazania polaczenia, w podobny zreszta sposob jak redukuje
ruch broadcastowy w konwencjonalnej sieci LAN. Kolejne pakiety IP trafiaja na
juz otwarte polaczenie z punktem docelowym i sa transmitowane poprzez to samo
polaczenie. Polaczenie ATM zostaje zerwane dopiero w momencie usuniecia adresu
IP z cache'a ARP. To zachodzi, jezeli przez dluzszy czas (np 15 min) nie
nadchodza pakiety IP do nadania pod ten adres.
Polaczeniom IP przypisuje sie zerowa szerokosc pasma (czytaj - przepustowosci
lacza), co oznacza dla switch'a nizszy priorytet niz w przypadku polaczen o
niezerowej wartosci przydzielonego pasma. Ma to znaczenie przy ustalaniu
kolejnosci obslugi roznych polaczen. Zerowa wartosc pasma zarezerwowana dla
polaczen IP powoduje, ze zadania takich polaczen nigdy nie sa odrzucane, jedynie
predkosc ich obslugi moze zostac ograniczona, jako ze pierwszenstwo maja
polaczenia z zarezerwowanym pasmem (np. transmisja glosu lub video).
Powyzej opisany schemat otwierania polaczen na zadanie dla przeslania
pakietow IP dobrze zdaje egzamin w momencie pojawienia sie bledow. Zalozmy np.,
ze host jest fizycznie przelaczany z jednego portu switch'a do innego. Zaczyna
sie wiec nastepujacy proces. Najpierw host jest odlaczany. Fakt ten zauwaza
oprogramowanie sygnalizacyjne switch'a i zamyka odpowiednie (niepotrzebne juz)
polaczenia. Gdy juz host jest ponownie podlaczony - odkrywa, ze stare polaczenia
ATM sa juz zamkniete i kasuje odpowiednie pozycje w swoim cache'u ARP. Nadanie
kolejnych pakietow IP wymaga wiec ponownego nawiazania polaczenia ATM. Protokoly
warstw wyzszych np. TCP musza zapewnic retransmisje ewentualnych pakietow
zgubionych podczas przerwy w polaczeniu.
Powrot do
spisu tresci ?



7. Sygnalizacja[28]
Sygnalizacja jest sposobem wymiany informacji pomiedzy uzytkownikiem a siecia
oraz pomiedzy wezlami sieci, dotyczacej ustanawiania, kontroli i zarzadzania
polaczeniami. W sieci opartej na ATM dla efektywnego wykorzystania wszystkich
jej mozliwosci wymagane sa m.in. nastepujace funkcje sygnalizacji: rownoczesne
ustanawianie i rozlaczanie wielokrotnych polaczen (ang. connection) nalezacych
do jednego wywolania (ang. call), dodawanie polaczen do wywolania,
rekonfiguracja wielokrotnych wywolan, itp.
W bliskiej perspektywie niektore z tych funkcji moga byc udostepnione poprzez
rozwiniecie istniejacych protokolow sygnalizacji pracujacych w standardzie ISDN.
Chodzi tu o rozszerzenie protokolu Q.931 dla dostepu do sieci przez UNI oraz SS7
(ang. Signalling System 7) dla sygnalizacji sieciowej miedzy NNI. Dodanie
mozliwosci obslugi aplikacji multimedialnych wymagac bedzie gruntownej
restrukturyzacji istniejacych protokolow sygnalizacji. Ustanowienie standardu
protokolu sygnalizacji w B-ISDN jest obecnie przedmiotem prac organizacji
normalizujacych. Obecnie producenci probuja oferowac wlasne rozwiazania, nie
czekajac na standardy. Nie tworza w ten sposob systemow zamknietych, jako ze
siec umozliwia rownolegla prace kilku protokolow (standardowy moze byc dodany
pozniej, jak tylko zostanie okreslony).
Powrot do
spisu tresci ?



8. Perspektywy rozwoju[9]
Wraz z rozwojem nowej technologii sieciowej nasuwa sie pytanie: Co
przekona potencjalnych uzytkownikow oraz projektantow sieci do zamiany
istniejacej infrastruktury wlasnie na siec ATM ? Nastepne punkty zawieraja
probe odpowiedzi na to pytanie:


ATM stanowi skalowalna, elastyczna, zapewniajaca duza przepustowosc
warstwe lacza danych. Moze ona zastapic istniejace struktury LAN, najpierw w
sieci kregoslupowej (ang. backbone) nastepnie rowniez do poszczegolnych
uzytkownikow. Bedzie zapewniac te same uslugi, co dzisiejsze sieci, dodatkowo
rozszerzajac je o nowe (np. multimedia) oraz umozliwiajac latwiejsza rozbudowe
sieci.

Integracja WAN/LAN. Jedna z waznych zalet ATM jest mozliwosc uzycia
dokladnie tych samych protokolow zarowno w obrebie prywatnej sieci LAN jak
rowniez przy wyjsciu "w swiat" poprzez WAN. Chociaz istnieja pewne roznice
dotyczace wnoszonego opoznienia, problemow zatloczenia czy taryfikacji, jednak
integracja sieci stanie sie niewatpliwie latwiejsza niz obecnie.

Integracja uslug. Architektura ATM pozwala na przenoszenie po jednym kablu
(lub innym laczu) wielu roznych rodzajow uslug. Wizja typu: "jedna wtyczka
pasuje do wszystkiego" choc jeszcze odlegla, jest bardzo kuszaca.

Pieniadze. Przy calej swej funkcjonalnosci technologia ATM daje nadzieje
na redukcje kosztow produkcji koncentratora do okolo US$200/port dla
interfejsu z UTP oraz ok. US$400/port dla interfejsu optycznego. Integracja i
statystyczne wykorzystanie laczy odleglych pozwola na ograniczenie ogolnego
zapotrzebowania na pasmo.
Spekuluje sie na temat roznych scenariuszy wprowadzania
standardu ATM. W najblizszej przyszlosci technologia ma znalezc zastosowanie w
sieciach LAN, w ktorych np. jeden kilku[nasto]portowy switch ATM laczyl bedzie
routery prowadzace do poszczegolnych segmentow np. Ethernetu, w roli podobnej do
tej jaka pelni aktualnie FDDI. Mozna wtedy zrezygnowac z procedur sygnalizacji,
zastepujac je arbitralnie ustalona struktura polaczen stalych (ang. PVC -
Permanent Virtual Channel). W miare obnizki kosztow, jak tez rozwoju
oprogramowania dostepnego na oddzielne stacje robocze, realne stanie sie
podlaczenie do sieci hostow lub stacji roboczych o duzych wymaganiach na pasmo -
bezposrednio lub za posrednictwem koncentratorow ATM. Dostepnosc tanich kodekow
umozliwi transfer video przez siec. Gdy pojawia sie protokoly sygnalizacji,
trwala struktura PVC ustapi miejsca dynamicznie tworzonemu zestawowi SVC (ang.
Switched Virtual Channel) wspomaganemu np. przez procedure ARP. Rozwoj
rozleglych sieci ATM otworzy z kolei droge do tworzenia wirtualnych sieci
prywatnych, sluzacych organizacjom rozproszonym na wiekszym terenie.
Powrot do
spisu tresci ?



III. Slowniczek akronimow zwiazanych z ATM[3]


AAL - ATM Adaptation Layer
ABR - Available Bit Rate
AIS - Alarm Indication Signal (UNI Fault Management)
AII - Active Input Interface (Used in UNI PMD specs for Copper/Fiber)
AOI - Active Output Interface (Used in UNI PMD specs for Copper/Fiber)
ATE - ATM Terminating Equipment (SONET)
ATM - Asnchronous Transfer Mode
BECN - Backward Explicit Congestion Notification
BER - Bit Error Rate
BIP - Bit Interleaved Parity (e.g. SONET BIP-8 for path error monitoring)
B-ISDN - Broadband Integrated Services Digital Network
B-HLI - Broadband High Layer Information
B-ICI - Broadband Intercarrier Interface
B-LLI - Broadband Low Layer Information
CBR - Constant Bit Rate
CDV - Cell Delay Variation
CEI - Connection Endpoint Identifier (UNI 3.0)
CIR - Committed Information Rate
CLP - Cell Loss Priority
CPCS - Common Part Convergence Sublayer
CRF(VC) - Virtual Channel Connection Related Function (related to UPC/UNI
3.0)
CRF(VP) - Virtual Path Connection Related Function (related to UPC/UNI
3.0)
CS - Convergence Sublayer (as in CS_PDU)
DXI - Data Exchange Interface
EFCI - Explicit Forward Congestion Indication
FEA - Functional Entity Action (UNI 3.0, C.3.2.3)
FEBE - Far End Block Error (SONET)
FECN - Forward Explicit Congestion Notification
GCRA - Generic Cell Rate Algorithm
GFC - Generic Flow Control
HEC - Header Error Control
IDU - Interface Data Unit (UNI 3.0)
IE - Information Element
ILMI - Interim Local Management Interface
LCT - Last Compliance Time (used in GCRA definition)
LOF - Loss of Frame (UNI Fault Management)
LOP - Loss of Pointer (UNI Fault Management)
LOS - Loss of Signal (UNI Fault Management)
LTE - Line Terminating Equipment (SONET)
MBS - Maximum Burst Size
NBMA - Non-Broadcast Multiple Access
NEXT - Near End Crosstalk (adverse phenomenon accociated with high
frequencies over twisted-pair wiring, measured in decibels)
NIU - Network Interface Unit
NLPID - Network Layer Protocol Identifier
NNI - Network Node Interface
NSAP - Network Layer Service Access Point
OAM - Operations and Management
OCD - out-of-cell Delineation (UNI 3.0 Section 2.1.2.2.2)
PCR - Peak Cell Rate (UNI 3.0)
PDU - Protocol Data Unit
PLCP - Physical Layer Convergence Procedure/Protocol
PL-OU - Physical Layer Overhead Unit (UNI physical layer frame definition)
PMD - Physical Media Dependent
PMP - Point to Multipoint (UNI 3.0)
POH - Path Overhead (SONET)
POI - Path Overhead Indicator
PTE - Path Terminating Equipment (SONET)
PTI - Payload Type Identifer
PVC - Permanent Virtual Channel
QoS - Quality of Service
RDI - Remote Defect Indicator (UNI Fault Management)
SAAL - Signalling ATM Adaptation Layer
SAR - Segmentation and Reassembly (as in SAR_PDU)
SCR - Sustainable Cell Rate (UNI 3.0)
SDH - Synchronous Digital Hierarchy
SDU - Service Data Unit (as in AAL_SDU)
SEAL - Simple and Efficient Adaptation Layer
SIR - Sustained Information Rate
SMDS - Switched Multi-Megabit Data Service
SNAP - SubNetwork Attachment Point (see IEEE 802.1a)
SONET - Synchronous Optical Network
SSCF - Service Specific Coordination Function
SSCS - Service Specific Convergence Sublayer
SSCOP - Service Specific Connection Oriented Protocol
STE - Section Terminating Equipment (SONET)
SVC - Switched Virtual Channel
TAT - Theoretical Arrival Time (used in GCRA definition)
TAXI - Transparent asynchronous transmitter/receiver interface
TC - Transmission Convergence
UME - UNI Management Entity (used in ILMI definition)
UNI - User-Network Interface
UPC - Usage Parameter Control
VCI - Virtual Channel Identifier
VCL - Virtual Channel Link (UNI 3.0)
VINCE - Vendor Independent Network Control Entity
VPC - Virtual Path Connection
VPCI - Virtual Path Connection Identifier
VPI - Virtual Path Identifier
VPL - Virtual Path Link (UNI 3.0)
VPT - Virtual Path Terminator (UNI 3.0)
Powrot do
spisu tresci ?



IV. Literatura1. "ITU-T Recommendation I.361". International
Telecommunication Union. March 1993.
2. "ITU-T Recommendation I.362". International Telecommunication Union. March
1993.


Dokumenty ITU-T mozna znalezc w ITU-InfoBase
3. "cell-relay-faq"
(kilkadziesiat kB), Carl Symborski (e-mail: [e-mail]), 25.04.1994.


Gopher cell-relay.indiana.edu
oferuje ciekawe materialy nt. ATM:

- Dokumenty o ATM
(kartoteka)
- ATMnews
(wyszukiwanie wg klucza)
- Bibliografia
(wyszukiwanie wg klucza) 4. "Designing a Practical ATM
LAN", Edoardo Biagioni, Eric Cooper, Robert Sansom. IEEE Network, March 1993.
5. Materialy z seminarium Cisco Systems, 1994.
6. "Classical IP and ARP over ATM - Internet draft", Mark Laubach,
Hewlett-Packard Laboratories, October 14,1993.
7. "Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation Layer 5. RFC1483", Juha
Heinanen, Telecom Finland. July 1993.
8. "Emerging Broadband Technologies. Part 2: WANs", DATAPRO September 1991.
9. "ATM - What Does It Mean?", Mark Williams, 1993.
10. "ATM Adaptation Layer Protocols and IEEE LAN Interconnection",
G.I.Stassinopoulos, I.S.Venieris, R.Carli, IEEE 1990.
11. "ATM - siec przyszlosci", Robert Ulewski. NetForum, Lipiec 1993.
12. "Szybkie sieci miejskie", Jerzy Chmielewski. NetForum, Maj 1994.
13. "ATM 1993", Proceedings of the conference held in Paris, April 1993,
organized by International Conferences.
14. "The Business Case for ATM", Thierry Bosser, Telecommunications, Feb.
1994.
15. "ATM Network Testing", Pierre Langlois, Telecommunications, February
1994.
16. Materialy reklamowe 3COM. 1993.
17. "SONET: Now It's the Standard Optical Network", Ralph Ballart, Yau-Chau
Ching. IEEE Communications, March 1989.
18. "Cisco ATM Switch. Product Announcement", Cisco Systems February 1994.
19. "A Brief
Tutorial on ATM" (kilkadziesiat kB) Zahir Ebrahim. March 1992.
20. "Przeglad Telekomunikacyjny", B-ISDN,ATM - numery: 4'92,5'93. SONET,SDH -
numery: 7'90, 10-11'90, 2'92, 4-7'93.
21. "Wiadomosci Telekomunikacyjne" 11-12'89, 4-5'90, 5'91.
22. "Miejskie Sieci Komputerowe w Nauce i Gospodarce POLMAN'94", materialy z
konferencji pod patronatem KBN. Osrodek Wydawnictw Naukowych, Poznan 1994.
23. "Telecommunications Handbook" Daniel Minoli
24. GANDALF, materialy z konferencji.
25. "B-ISDN and how it works" Dominique Delisle, IEEE Spectrum, August 1991.
26. "Broadband ISDN and Asynchronous Transfer Mode (ATM)" Steven E. Minzer,
IEEE Communications, September 1989.
27. "The Emerging Gigabit Environment and the Role of Local ATM", J. Bryan
Lyles, Daniel C. Swinehart, IEEE Communications Magazine, April 1992.
28. "The Infrastructure for Gigabit Computer Networks" Nim K. Cheung, IEEE
Communications Magazine, April 1992.
29. "ATM Makes Its Entrance" Daniel Minoli, Wan Connections Suplement to
Communications Week International 1993.
30. "Distributed Multimedia" Daniel Minoli, Wan Connections Suplement to
Communications Week International 1993.
31. Materialy o SDH, Northern Telecom
32. "Analiza komutatora ATM", Krajowe Sympozjum Telekomunikacji, Wrzesien
1993, Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy.
Powrot do
spisu tresci ?



Tomasz Dominik Banys, V ROK SPS, Politechnika Wroclawska
([e-mail])

Miroslaw Bednarski, V ROK SPS, Politechnika Wroclawska
([e-mail])