Модель протокола B-ISDN. Физический уровень, уровень АТМ и уровень адаптации АТМ.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модель предполагает использование концепции нескольких плоскостей для разделения пользовательских функций, функций управления и контроля. Структура такой плоскостной модели приведена на рис. 6 и содержит эти три плоскости: пользовательскую - для передачи абонентской информации, плоскость контроля - для передачи информации сигнализации и плоскость управления - для системы эксплуатации сети и реализации операторских функций. Кроме того добавлено третье измерение в структуре, называемое управлением плоскостями, которое отвечает за управление системой в целом. Как видно из рисунка, каждая плоскость охватывает несколько уровней модели, причем уровни, как и положено, функционируют независимо друг от друга и общаются между собой стандартными протокольными блоками. Физический уровень более или менее совпадает по функциям с первым уровнем модели ВОС и занимается обработкой потока бит. Уровень АТМ располагается в нижней части второго уровня стандартной модели. Уровень адаптации АТМ - АТМ adaptation layer - AAL - выполняет задачи приспособления протоколов верхних уровней, неважно, пользовательской или сигнальной информации, к селлам АТМ фиксированной длины. Для плоскости контроля информация сигнализации эквивалентна нижней части второго уровня ВОС, а пользовательская плоскость больше приложима к нижней части транспортного уровня, поскольку адаптация пользовательских данных выполняется из конца в конец между абонентскими установками. Функции системы можно разделить между уровнями АТМ так, как представлено на рис. 126. Физический уровень отвечает за передачу бит/селлов, уровень АТМ занимается коммутацией и маршрутизацией, а также мультиплексированием информации AAL (ATM adaptation layer), который в свою очередь отвечает за привязку пользовательских данных к потоку селлов, причем эта привязка для различных типов служб может делаться по-разному. Эти три уровня в свою очередь делятся на подуровни, каждый из которых также реализует свои функции. Эти уровни реализуются в основном аппаратно, пакеты постоянной длинны и очень короткие (53 байт). 5 - заголовок, 48 - данные.
Физический уровень состоит из подуровня физической среды и подуровня конвергенции, т.е. "подтягивания" вида передаваемых данных к виду, удобному для передачи по каналам. Подуровень физической среды отвечает за корректную передачу и прием битов по каналу. Иначе говоря, с его помощью осуществляется ввод потока данных в канал связи. Кроме того, этот уровень выполняет битовую синхронизацию на канале (отметим, что битовая синхронизация на канале никак не связана с синхронизацией селлов, о которой говорилось выше - селл может быть выдан в канал в произвольный момент времени, т.е. битовая синхронизация присутствует в любой системе, а кадровая синхронизация может отсутствовать).
Подуровень конвергенции в первую очередь выполняет адаптацию к системе передачи, например, это может быть система 8В/10В или SONET. Это значит, что этот подуровень выполняет функции формирования той информационной структуры, которая соответствует системе передачи. Например, здесь осуществляется вкладывание потока селлов в кадры SONET или кодирование 8В/10B и формирование самих этих кадров. На приеме производится изъятие селлов из кадров и кроме того, на этом подуровне осуществляется помехозащита заголовка селлов, соответственно, на нем лежит и функция селловой синхронизации, поскольку, как уже говорилось, она неотделима от системы кодирования заголовка. Помимо синхронизации, здесь также выполняются все функции, связанные с обработкой ошибок в заголовке. Все это означает, что здесь выполняются некоторые функции по формированию селлов - добавление в заголовок проверочного байта. Раз здесь реализуется синхронизация селлов, то здесь же должен выполняться механизм вставки и изъятия "пустых" селлов, которые, как уже говорилось, нужны для того, чтобы не образовывалось пауз в потоке.
Уровень АТМ Работа уровня АТМ полностью независима от работы физического уровня, который выдает селлы, проверенные по заголовкам и готовые к маршрутизации. Соответственно, основными функциями уровня АТМ является мультиплексирование потока селлов из разных виртуальных путей в один канал для передачи, необходимые преобразования заголовков, например, переназначение номера виртуального пути при переходе с участка на участок, также выполняются некоторые функции управления на основании поля PTI в заголовке селла, а также формирование и изъятие заголовка. Уровень АТМ имеет дело с заголовком пакета.
Формат АТМ-пакета
| Заголовок UNI | ||||||||||
| Заголовок 5 байт | GFC | VPI | ||||||||
| вмарпо | VPI | VCI | ||||||||
| Информационное поле 48 байт | VCI | |||||||||
| VCI | PTI | CLP | ||||||||
| HEC | ||||||||||
| Заголовок NNI | ||||||||||
| VPI | ||||||||||
| VPI | VCI | |||||||||
| VCI | ||||||||||
| VCI | PTI | CLP | ||||||||
| HEC | ||||||||||
Пакет чато называемый ячей-кой, имеет длину 53 байта и содержит два поля:
- заголовок (5 байт), предназначенный для обеспечения распознования пакетов, принадлежащих к одному и тому же соединению, и их маршрутизации;
- информаионное поле, содержащее данные, котоыре необходимо передать (данные пользователя или служебное сетевое сообщение).
Заголовок АТМ-пакетов может быть двух видов.
Заголовок UNI (user-to Network Interface – интерфейс пользователь-сеть) содержит следующие поля: поле упрвления общим потоком GFC (General Flow Control) применяется для регулирования приоритетов и борьбы за доступ между несколькими терминалами. В локальных АТМ-сетях это поле используется для управления потоком и предотвращения перегрузки. Длина этого поля 4 бита. Поле VPI (Virtual Path Indentifer –индентификатор виртуального пути)имеет дилну 8 бит. Поле VCI (Virtual Channal Indentifer – индентификатор виртуального канала) длиной 16 битов. Поле PTI (Plaeload Type Indentifer –идентификатор типа полезной нагнузки. Длиной 3 бита используется для описания типа полезной нагрузки. Кодирование этих 3 битов приведео ниже в таблице.
Первый бит указыват на тип данных: данные пользователя или служебное сетевое сообещние. В случае данных пользователя второй бит используется как индентификатор перегрузки, а третий бит – тип блока данных. Эти два бита интерпретируются верхними уровнями. В случае сетевого собещния второй бит указывает тип обслуживания, а третий бит не интерпретируется.
| Кодирование идентификатора полезной нагрузки | |||
| Кодовая комбинция | Тип потока | Идетифкатор перегрузки | Тип блока данных |
| 0- пользователь | 0 – нет перегрузки | 0 – тип 0 блока | |
| 0- пользователь | 0 – нет перегрузки | 1 – тип 1 блока | |
| 0- пользователь | 1 – есть перегрузка | 0 – тип 0 блока | |
| 0- пользователь | 1 – есть перегрузка | 1 – тип 1 блока | |
| 1 – сеть | 0 – обслуживание (сегмент за сегментом) | - | |
| 1 – сеть | 0 – обслуживание (из конца в конец) | - | |
| 1 – сеть | 1 – административное управление сетевыми ресурсами | - | |
| 1 – сеть | 1 – резерв | - |
Поле CLP (Cell Loss Priority- приоритет потери ячейки) длиной 1 бит используется как механизм защиты от перегрузки. Этот бит управлятеся источником, он определяет относительную важность данных, содержащихся в АТМ – пакете. Занчение бита, равное 1, означает, что при перегрузке ячейку можно ликвидировать в первую очередь.
Поле HEC (Header Error Control – контроль ошибок заголовка) длиной в 1 байт служит для обнаружния ошибок и коррекции простых ошибок в заголовке.
Заголовок UNI используется для широкополосного абонентского доступа ячейки в сеть.
Заголовок NNI (Network Node Interface – интерфейс «узел-сеть» или, как его часто расшифровывают, Network-to Network interface – интерфейс «сеть-сеть») отличается от заголовка UNI тем, что отсутствует поле GFC, а поле VPI занимает 12 бит. Заголовок NNI использется для определения интерфейса между узлами сети (коммутаторами) или между сетями. Этот же заголовок используется для интерфейса между частной АТМ-сетью и публичной АТМ-сетью, предоставляющий АТМ-услуги.
Основная функция заголовков UNI и NNI – это задание виртуальных путей и виртуальных каналов для маршрутизации и коммутации АТМ-пакетов. VPI индентифицирует путь или маршрут, который используется АТМ-пакетом, а VCI идентифицирует номер соединения в выбранном пути. VPI и VCI имеют локальное значение и транслируются в каждом коммутаторе сети.
Уравень адаптации – предназначен для объединения данных от источников с различными характеристиками. Этот уровень принимает данные от источников и прикладных средств, преобразует их в 48 байтовые сигменты, которые размещаются в информационном поле АТМ пакетов.
Уровень AAL обеспечивает связку сервиса, поставляемого уровнем АТМ с пользовательскими уровнями. На нем лежит реализация функций пользовательской плоскости, плоскости контроля и управления. Поскольку системой могут пользоваться различные службы, то и вариантов реализации уровня AAL также несколько, и они зависят от потребностей служб.
В целом уровень AAL разделяется на два подуровня - подуровень сборки/разборки селлов и подуровень конвергенции ("подтягивания"). Функции подуровня сборки/разборки достаточно прозрачны и состоят в "нарезке" входной информации на части, годные для вставления в селл и обратное преобразование на приеме. Подуровень конвергенции выполняет функции идентификации сообщений, синхронизации абонентских установок (если соответствующая служба этого требует) и т.д. В тех случаях, когда условия работы сети АТМ пользователя устраивают, т.е. не требуется синхронизации абонентских установок и параметры качества сети (задержки и уровень ошибок) пользователя устраивает, этот подуровень может быть пропущен. В настоящее время организациями по стандартизации определено пять способов реализации уровня AAL, каждый из которых предназначен для поддержки своего типа службы.
AAL1 предназначен для передачи информации с постоянной скоростью, с требованием синхронной передачи (строгая взаимосвязь между тактовыми частотами передачи и приема, что необходимо, например, для передачи аудио- и видеоинформации) и с установлением соединения.
AAL2 предназначен для передачи с переменной скорость битов с требованием синхронности с установлением соединения, что требуется, например, при передаче видеоинформации с переменной скоростью.
AAL3/4 ориентирован для передачи с переменной скоростью без требования синхронности и с установлением или без установления соединения, что подходит для связи АТМ-сетей с локальными сетями.
AAL5 предназначен для передачи с переменной скоростью без требования синхронности с установлением соединения, что необходимо для связи с сетями Х.25 и Frame Relay.
Рисунок . Схема функций различных подуровней модели