РЕФЕРАТ
з дисципліни: "Інформаційні мережі та телекомунікації"
на тему: "Мережі з комутацією в віртуальних каналах"
Ростов-на-Дону, 2010 р.
ЗМІСТ
1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА
2. МЕРЕЖІ Х.25
3. МЕРЕЖІ FRAME RELAY
4. МЕРЕЖІ ATM
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА
Комутація пакетів з використанням віртуальних каналів - це технології передачі даних мережного рівня, що об'єднують властивості комутації каналів і комутації пакетів. При цьому значною мірою вдається реалізувати переваги обох методів комутації. В даний час досить широко застосовуються технології мереж X.25, Frame Relay, ATM.
Дані передаються на мережевому рівні у вигляді пакетів, що мають стандартну структуру і розміри. Пакети даних від одного кінцевого вузла DTE до іншого кінцевому вузлу DTE можна передавати в мережі тільки після встановлення з'єднання - спеціальної мережевий процедури створення віртуального каналу. Віртуальне з'єднання на відміну від фізичного з'єднання не закріплює жорстко ресурси каналу передачі даних, віртуальне з'єднання необхідно тільки для вказівки обраного в з'єднанні постійного маршруту для доставки пакетів. Пакети різних віртуальних каналів можуть конкурувати за доступ до каналу передачі даних, так як один канал може обслуговувати декілька віртуальних з'єднань.
Так само як і у фізичних з'єднаннях можливі два типи каналів: комутовані віртуальні канали (SVC) і постійні віртуальні канали (PVC). Віртуальні канали існують у вигляді записів в таблицях комутації портів комунікаційних вузлів мережі. Відповідно до цих таблицями комутації кожен вступник пакет направляється за відповідним зареєстрованому віртуальному каналу.
PVC створюються вручну і закріплюються постійно аналогічно виділених телефонних лініях. Вартість PVC набагато нижче, ніж виділених ліній, оскільки пропускна спроможність каналів передачі даних ділиться між багатьма користувачами. У більшості випадків немає необхідності підтримувати PVC (і платити за нього), віртуальне з'єднання SVC створюють лише на періоди передачі даних. Створення SVC, тобто вибір маршруту для доставки пакетів, проводиться комунікаційними вузлами (маршрутизаторами) автоматично за спеціальною заявкою, що надходить від кінцевого вузла. Після закінчення передачі даних SVC відключається також за допомогою спеціальної процедури.
Основне завдання, яке вирішується при створенні віртуального каналу, - вирішити завдання маршрутизації і зафіксувати цей маршрут у комунікаційних вузлах мережі. На мережевому рівні, при використанні технології віртуальних каналів маршрутизація є однією з найбільш складних завдань і вирішується тільки один раз при створенні віртуального каналу. Це істотно спрощує процедури доставки пакетів за зареєстрованим віртуальному з'єднанню. Фактично алгоритми управління і контролю роботи по віртуальному каналу близькі до відповідних алгоритмах, використовуваним на канальному рівні в рамках протоколів HDLC.
Природно, що створення віртуального каналу між кінцевими вузлами вимагає передачі їх повних мережевих адрес. Адресація мережевих пакетів по вже створеному віртуальному з'єднанню проводиться за допомогою ідентифікатора віртуального каналу VCI. Значення VCI визначається при створенні віртуального каналу, на відміну від мережевого адреси має не глобальний, а локальний зміст, тобто кожен маршрутизатор присвоює певний номер створюваному віртуальному каналу на кожній ділянці мережі. Причому у вхідному порте VCI має одне значення, а вихідному порте - вже інше. Ці значення VCI реєструються в спеціальних таблицях комутації портів маршрутизатора і для переданих по віртуальному каналу пакетів автоматично змінюються при передачі з вхідного порту у вихідний. Так як число підтримуваних одночасно віртуальних каналів в маршрутизаторі відносно невелике, обсяг таблиць комутації портів і розмір VCI також невеликий.
Відповідно до цими факторами маршрутизація пакетів істотно прискорюється. Крім того, використання простих і невеликих за розміром VCI дозволяє істотно скоротити обсяг службових полів пакету і відповідно підвищити швидкість передачі корисної інформації. Слід зазначити, що це переваги вже створеного віртуального з'єднання. А створення віртуального з'єднання - це складна і досить громіздка процедура, зазвичай вона виконується за запитом кінцевого вузла за допомогою спеціального службового пакет Call Request. Якщо в процесі передачі даних віртуальний канал відмовляє з якої-небудь причини, продовження передачі даних можливо тільки після створення нового віртуального каналу. Необхідно також враховувати, що з-за великого числа комунікаційних пристроїв, що підтримують функціонування віртуального каналу, ймовірність відмов істотно вище, ніж у процедурах канального рівня. Тому на мережевому рівні необхідні більш жорсткі процедури контролю роботи і відновлення коректної роботи після збоїв.
Удосконалення техніки віртуальних каналів тісно пов'язане з розвитком технологій передачі даних в телефонних мережах. Перші такі мережі стандарту X.25 створювалися для роботи в аналогових телефонних мережах, тому X.25 забезпечують відносно низьку продуктивність, але вельми високу надійність при передачі даних. Мережі ISDN використовують виключно цифрові алгоритми передачі даних з більш високою швидкістю і завадостійкістю. Це дозволило спростити процедури контролю повідомлень для підвищення продуктивності і створити технологію Frame Relay, як одну з мережевих служб ISDN. Frame Relay забезпечує не тільки передачу даних між DTE, а й може гарантувати певну якість сервісу при доставці повідомлень. Поява високошвидкісних цифрових магістральних каналів стандартів SDH / SONET призвело до розробки мереж ATM, які забезпечують досить високу продуктивність при високій якості сервісу.
Сервіси ISDN мають набагато більш високою якістю, ніж аналогових телефонних мереж. Крім більш високої завадостійкості ISDN надає два типи інтерфейсів для користувачів: базовий (BRI) і первинний (PRI) інтерфейси. BRI містить 2 B каналу і D канал (2х64 +16) з сумарною пропускною здатністю 144 кбіт / с. PRI - за європейськими стандартами 30 B і D канал (30х64 +64) з сумарною пропускною здатністю 1984 кбіт / с. Телефонні апарати підключаються через S інтерфейс (B + D). Стандарти визначають три нижніх рівні, на мережевому рівні визначено процедури встановлення з'єднання (комутація каналів).
2. МЕРЕЖІ Х.25
Стандарт X.25 "Інтерфейс між кінцевим обладнанням даних та апаратурою передачі даних для терміналів, що працюють у пакетному режимі в мережах передачі даних загального користування" існує з 1974 р. і в наступні роки кілька разів переглядався. Стандарт охоплює три нижніх рівні мережі, але внутрішню структуру мережі не описує, а визначає користувальницький інтерфейс з мережею.
Технологія X.25 заснована на комутації пакетів і віртуальних каналах, володіє низькою продуктивністю, але ефективно працює на лініях зв'язку з високим рівнем перешкод, створювалася для роботи на ненадійних аналогових телефонних каналах. Висока перешкодостійкість забезпечується контролем даних і корекцією помилок на 2 рівнях: канальному і мережевому. Алгоритми роботи цих рівнів і розв'язувані ними задачі багато в чому дублюють один одного.
На фізичному рівні передбачається використання послідовного інтерфейсу стандарту Х.21. На канальному рівні - стандартний протокол LAP-B сімейства HDLC. Мережевий рівень визначається протоколом PLP (X.25 / 3), який передбачає маршрутизацію пакетів, встановлення та розрив з'єднання, управління потоком пакетів. Алгоритми маршрутизації в стандарті не розглядаються, передбачається використання будь-яких реалізовуються процедур маршрутизації. Пакети можуть мати різний обсяг поля даних від 16 байт до 4 кбайт, розмір поля даних за замовчуванням 128 байт. Передбачено 14 типів пакетів.
У мережі X.25 використовується наступна термінологія: кінцеві термінали (вузли-споживачі мережевих ресурсів) DTE, обладнання передачі даних (наприклад, модеми) DCE, комутатори пакетів PSE. Для простих терміналів, які в силу обмежених функціональних можливостей не можуть підтримувати необхідні мережеві процедури, існують "складальники-розбирача" пакетів PAD. Для мережі X.25 тільки PAD є терміналами, а "неінтелектуальні" термінали отримують доступ до мережі, передаючи та приймаючи дані через PAD. Зазвичай PAD передбачає підключення декількох простих терміналів.
DTE отримують доступ до мережевих ресурсів через PSE. PSE і структура їх зв'язків утворюють "хмару" (топологію) мережі, вони виконують процедури створення віртуальних каналів, передають пакети за діючими віртуальних каналах. Віртуальні канали в X.25 називають логічними каналами. Кожен фізичний канал в PSE підтримує кілька логічних каналів, кожен PSE в будь-якому зі своїх портів підтримує безліч логічних каналів.
Рис.1. Мережа X.25
Адресація DTE виконується відповідно до стандарту X.121, який забезпечує єдине світовий простір адрес. Мережеві адреси, як вказувалося раніше, складові, тобто елементи адреси залежать від місця знаходження DTE в хмарі мережі. Передбачено три варіанти адресації з ідентифікаторами - десятковими цифрами:
· Міжнародний мережевий адресу з префіксом "0", що містить код країни (250, 251 для Росії та СНД), номер мережі в країні (1 цифра) і номер вузла (до 10 цифр);
· Міжнародний телефонний номер з префіксом "9", що містить код країни (три цифри) та номер телефону в країні (до 11 цифр);
· Внутрішній мережеву адресу, що містить номер мережі і номер вузла (до 10 цифр).
Мережі X.25 застосовують при високих вимогах до надійності передачі даних, ці протоколи підтримуються багатьма маршрутизаторами, шлюзами і т.п. Однак передача даних здійснюється з невизначеною затримкою, яка може змінюватися в досить широких межах. Наприклад, ці мережі не можна використовувати навіть для організації голосового зв'язку.
PSE відповідно до протоколу X.25 не підтримують обмін маршрутною інформацією та оптимізацію маршрутів. Хоча реалізовані ними функції складніше, ніж комунікаційних пристроїв канального рівня, однак у порівнянні з маршрутизаторами інших мережевих технологій функції PSE істотно простіше. PSE може підтримувати до 4096 логічних каналів одночасно. Найбільш складна процедура, не визначена у рамках протоколу, - маршрутизація при створенні логічного каналу. Після створення логічного каналу для передачі пакетів використовуються не мережеві адреси, які мають великі розміри, і алгоритми маршрутизації, а ідентифікатори логічних каналів і таблиці комутації портів PSE. Як вже зазначалося, процедури доставки пакетів у створеному логічному каналі багато в чому аналогічні процедурам канального рівня HDLC. Проте механізми контролю роботи логічних каналів повинні бути більш суворими. На канальному рівні забезпечується управління взаємодією тільки двох пристроїв. У логічному каналі крім двох DTE повинні коректно взаємодіяти кілька PSE. Завдяки високій ефективності канального рівня ймовірність спотворення і втрати пакетів невелика, проте суворі процедури контролю роботи логічних каналів необхідні.
Протокол PLP визначає 5 режимів:
1) Встановлення з'єднання - процедура створення логічного каналу між DTE.
2) Режим передачі даних - обмін даними по логічному каналу, включаючи сегментацію, заповнення відсутніх біт, контроль помилок і керування потоком.
3) Режим паузи.
4) Скидання з'єднання - звільнення всіх ресурсів, які підтримували роботу логічного каналу.
5) Режим рестарту.
Передбачено 14 типів пакетів, що забезпечують роботу протоколу в цих режимах. Пакети об'єднуються в групи: пакети встановлення з'єднання і роз'єднання, пакети даних і переривань, пакети управління потоком і скидання, пакети рестарту. Процедури PLP використовують ті ж механізми контролю, що і HDLC. Передача будь-якого пакета передбачає отримання підтвердження на нього, коректно виконувані процедури передбачають певну, відому всім послідовність дій і переданих повідомлень, при некоректній роботі відомий алгоритм повернення в нормальний стан, використовуються механізми тайм-ауту й обмеження числа допустимих повторень. Додаткові можливості в PLP: пакети переривань передаються PSE навіть при зупинці потоку даних, скидання передбачає повторну ініціалізацію логічного каналу з втратою всіх пакетів, які були в даному логічному каналі, рестарт увазі скидання всіх логічних каналів.
Найскладнішу структуру полів управління має пакет встановлення з'єднання CALL REQUEST.
Q - тип інформації (для трансп. Рівня), D - ознака підтвердження DTE одержувачем, mod - модуль нумерації пакетів.
Перші три байти мають однакову структуру для всіх типів пакетів. Алгоритм "вікна" на мережевому рівні використовується тільки в цілях управління потоком і не передбачає процедур відновлення втрачених пакетів. В алгоритмах управління слід враховувати затримку доставки пакетів. Наприклад, пакет управління потоком RNR може надійти до того моменту, коли "зайві" пакети, які не будуть оброблені, вже відправлені.
Як зазначалося раніше, алгоритми роботи мережевого рівня містять ряд додаткових можливостей щодо алгоритмів канального рівня. У третьому байті заголовка пакета передбачений ознака сегментації, якщо пакет великого обсягу розділений на кількох менших пакетів, ця ознака встановлюється для всіх сегментів крім останнього. Крім того, службові пакети містять спеціальні поля для передачі діагностичної інформації. У цих полях вказується причина, по якій проводиться будь-яка процедура, пов'язана з передачею цього пакета. Наприклад, передача пакета, що виходить за межі вікна, вимагає виконання скидання. Вузол, який ініціює скидання, повинен вказати цю причину в діагностичному полі пакета скидання. При скиданні в каналі відбувається стирання всіх ще не доставлених пакетів.
Причин, що викликають некоректну роботу на мережевому рівні, набагато більше, ніж на канальному рівні. Хоча і канальний рівень забезпечує високу надійність передачі даних, причиною може бути не втрата пакетів, а їх затримка в каналі. При запізнюванні пакетів на різних ділянках віртуального каналу можуть реалізовуватися різні процедури, і передані пакети в рамках одних процедур можуть не відповідати іншим. Для виходу з таких станів передбачені режими скидання і рестарту, що дозволяють повторно ініціалізувати роботу, хоча і з втратою всіх пакетів, які в цей час оброблялися в каналі.
Основна перевага мереж Х.25 - висока надійність, яка забезпечується застосуванням технології віртуальних каналів з комутацією пакетів і протоколів HDLC на канальному рівні. Однак реалізація цієї надійності призводить до низької продуктивності, гарантій пропускної здатності мережі Х.25 не дають.
Комутатори (PSE) X.25 істотно простіше маршрутизаторів мереж TCP / IP, тому що не підтримують процедур маршрутизації. Але PSE також виконують досить складні функції, по-перше, реалізуючи процедури формування логічного каналу, і, по-друге, забезпечуючи виконання протоколів канального рівня. Практично кожен PSE працює з повною буферизацією пакетів, тому що необхідно забезпечити прийом кадру HDLC, його контроль і підтвердження прийому (або запит на повторну передачу при спотворенні кадру). Потім необхідно виділення пакету X.25 з поля даних кадру HDLC і передача пакета у вихідний порт PSE у відповідності з номером логічного каналу. Далі необхідно сформувати новий кадр HDLC, передати його і т.д. Таким чином, у мережі X.25 дані піддаються багаторазовим процедур перетворення і контролю, це природно призводить до помітних затримок і істотно збільшує час доставки.
з дисципліни: "Інформаційні мережі та телекомунікації"
на тему: "Мережі з комутацією в віртуальних каналах"
Ростов-на-Дону, 2010 р.
ЗМІСТ
1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА
2. МЕРЕЖІ Х.25
3. МЕРЕЖІ FRAME RELAY
4. МЕРЕЖІ ATM
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА
Комутація пакетів з використанням віртуальних каналів - це технології передачі даних мережного рівня, що об'єднують властивості комутації каналів і комутації пакетів. При цьому значною мірою вдається реалізувати переваги обох методів комутації. В даний час досить широко застосовуються технології мереж X.25, Frame Relay, ATM.
Дані передаються на мережевому рівні у вигляді пакетів, що мають стандартну структуру і розміри. Пакети даних від одного кінцевого вузла DTE до іншого кінцевому вузлу DTE можна передавати в мережі тільки після встановлення з'єднання - спеціальної мережевий процедури створення віртуального каналу. Віртуальне з'єднання на відміну від фізичного з'єднання не закріплює жорстко ресурси каналу передачі даних, віртуальне з'єднання необхідно тільки для вказівки обраного в з'єднанні постійного маршруту для доставки пакетів. Пакети різних віртуальних каналів можуть конкурувати за доступ до каналу передачі даних, так як один канал може обслуговувати декілька віртуальних з'єднань.
Так само як і у фізичних з'єднаннях можливі два типи каналів: комутовані віртуальні канали (SVC) і постійні віртуальні канали (PVC). Віртуальні канали існують у вигляді записів в таблицях комутації портів комунікаційних вузлів мережі. Відповідно до цих таблицями комутації кожен вступник пакет направляється за відповідним зареєстрованому віртуальному каналу.
PVC створюються вручну і закріплюються постійно аналогічно виділених телефонних лініях. Вартість PVC набагато нижче, ніж виділених ліній, оскільки пропускна спроможність каналів передачі даних ділиться між багатьма користувачами. У більшості випадків немає необхідності підтримувати PVC (і платити за нього), віртуальне з'єднання SVC створюють лише на періоди передачі даних. Створення SVC, тобто вибір маршруту для доставки пакетів, проводиться комунікаційними вузлами (маршрутизаторами) автоматично за спеціальною заявкою, що надходить від кінцевого вузла. Після закінчення передачі даних SVC відключається також за допомогою спеціальної процедури.
Основне завдання, яке вирішується при створенні віртуального каналу, - вирішити завдання маршрутизації і зафіксувати цей маршрут у комунікаційних вузлах мережі. На мережевому рівні, при використанні технології віртуальних каналів маршрутизація є однією з найбільш складних завдань і вирішується тільки один раз при створенні віртуального каналу. Це істотно спрощує процедури доставки пакетів за зареєстрованим віртуальному з'єднанню. Фактично алгоритми управління і контролю роботи по віртуальному каналу близькі до відповідних алгоритмах, використовуваним на канальному рівні в рамках протоколів HDLC.
Природно, що створення віртуального каналу між кінцевими вузлами вимагає передачі їх повних мережевих адрес. Адресація мережевих пакетів по вже створеному віртуальному з'єднанню проводиться за допомогою ідентифікатора віртуального каналу VCI. Значення VCI визначається при створенні віртуального каналу, на відміну від мережевого адреси має не глобальний, а локальний зміст, тобто кожен маршрутизатор присвоює певний номер створюваному віртуальному каналу на кожній ділянці мережі. Причому у вхідному порте VCI має одне значення, а вихідному порте - вже інше. Ці значення VCI реєструються в спеціальних таблицях комутації портів маршрутизатора і для переданих по віртуальному каналу пакетів автоматично змінюються при передачі з вхідного порту у вихідний. Так як число підтримуваних одночасно віртуальних каналів в маршрутизаторі відносно невелике, обсяг таблиць комутації портів і розмір VCI також невеликий.
Відповідно до цими факторами маршрутизація пакетів істотно прискорюється. Крім того, використання простих і невеликих за розміром VCI дозволяє істотно скоротити обсяг службових полів пакету і відповідно підвищити швидкість передачі корисної інформації. Слід зазначити, що це переваги вже створеного віртуального з'єднання. А створення віртуального з'єднання - це складна і досить громіздка процедура, зазвичай вона виконується за запитом кінцевого вузла за допомогою спеціального службового пакет Call Request. Якщо в процесі передачі даних віртуальний канал відмовляє з якої-небудь причини, продовження передачі даних можливо тільки після створення нового віртуального каналу. Необхідно також враховувати, що з-за великого числа комунікаційних пристроїв, що підтримують функціонування віртуального каналу, ймовірність відмов істотно вище, ніж у процедурах канального рівня. Тому на мережевому рівні необхідні більш жорсткі процедури контролю роботи і відновлення коректної роботи після збоїв.
Удосконалення техніки віртуальних каналів тісно пов'язане з розвитком технологій передачі даних в телефонних мережах. Перші такі мережі стандарту X.25 створювалися для роботи в аналогових телефонних мережах, тому X.25 забезпечують відносно низьку продуктивність, але вельми високу надійність при передачі даних. Мережі ISDN використовують виключно цифрові алгоритми передачі даних з більш високою швидкістю і завадостійкістю. Це дозволило спростити процедури контролю повідомлень для підвищення продуктивності і створити технологію Frame Relay, як одну з мережевих служб ISDN. Frame Relay забезпечує не тільки передачу даних між DTE, а й може гарантувати певну якість сервісу при доставці повідомлень. Поява високошвидкісних цифрових магістральних каналів стандартів SDH / SONET призвело до розробки мереж ATM, які забезпечують досить високу продуктивність при високій якості сервісу.
Сервіси ISDN мають набагато більш високою якістю, ніж аналогових телефонних мереж. Крім більш високої завадостійкості ISDN надає два типи інтерфейсів для користувачів: базовий (BRI) і первинний (PRI) інтерфейси. BRI містить 2 B каналу і D канал (2х64 +16) з сумарною пропускною здатністю 144 кбіт / с. PRI - за європейськими стандартами 30 B і D канал (30х64 +64) з сумарною пропускною здатністю 1984 кбіт / с. Телефонні апарати підключаються через S інтерфейс (B + D). Стандарти визначають три нижніх рівні, на мережевому рівні визначено процедури встановлення з'єднання (комутація каналів).
2. МЕРЕЖІ Х.25
Стандарт X.25 "Інтерфейс між кінцевим обладнанням даних та апаратурою передачі даних для терміналів, що працюють у пакетному режимі в мережах передачі даних загального користування" існує з 1974 р. і в наступні роки кілька разів переглядався. Стандарт охоплює три нижніх рівні мережі, але внутрішню структуру мережі не описує, а визначає користувальницький інтерфейс з мережею.
Технологія X.25 заснована на комутації пакетів і віртуальних каналах, володіє низькою продуктивністю, але ефективно працює на лініях зв'язку з високим рівнем перешкод, створювалася для роботи на ненадійних аналогових телефонних каналах. Висока перешкодостійкість забезпечується контролем даних і корекцією помилок на 2 рівнях: канальному і мережевому. Алгоритми роботи цих рівнів і розв'язувані ними задачі багато в чому дублюють один одного.
На фізичному рівні передбачається використання послідовного інтерфейсу стандарту Х.21. На канальному рівні - стандартний протокол LAP-B сімейства HDLC. Мережевий рівень визначається протоколом PLP (X.25 / 3), який передбачає маршрутизацію пакетів, встановлення та розрив з'єднання, управління потоком пакетів. Алгоритми маршрутизації в стандарті не розглядаються, передбачається використання будь-яких реалізовуються процедур маршрутизації. Пакети можуть мати різний обсяг поля даних від 16 байт до 4 кбайт, розмір поля даних за замовчуванням 128 байт. Передбачено 14 типів пакетів.
У мережі X.25 використовується наступна термінологія: кінцеві термінали (вузли-споживачі мережевих ресурсів) DTE, обладнання передачі даних (наприклад, модеми) DCE, комутатори пакетів PSE. Для простих терміналів, які в силу обмежених функціональних можливостей не можуть підтримувати необхідні мережеві процедури, існують "складальники-розбирача" пакетів PAD. Для мережі X.25 тільки PAD є терміналами, а "неінтелектуальні" термінали отримують доступ до мережі, передаючи та приймаючи дані через PAD. Зазвичай PAD передбачає підключення декількох простих терміналів.
DTE отримують доступ до мережевих ресурсів через PSE. PSE і структура їх зв'язків утворюють "хмару" (топологію) мережі, вони виконують процедури створення віртуальних каналів, передають пакети за діючими віртуальних каналах. Віртуальні канали в X.25 називають логічними каналами. Кожен фізичний канал в PSE підтримує кілька логічних каналів, кожен PSE в будь-якому зі своїх портів підтримує безліч логічних каналів.
Рис.1. Мережа X.25
Адресація DTE виконується відповідно до стандарту X.121, який забезпечує єдине світовий простір адрес. Мережеві адреси, як вказувалося раніше, складові, тобто елементи адреси залежать від місця знаходження DTE в хмарі мережі. Передбачено три варіанти адресації з ідентифікаторами - десятковими цифрами:
· Міжнародний мережевий адресу з префіксом "0", що містить код країни (250, 251 для Росії та СНД), номер мережі в країні (1 цифра) і номер вузла (до 10 цифр);
· Міжнародний телефонний номер з префіксом "9", що містить код країни (три цифри) та номер телефону в країні (до 11 цифр);
· Внутрішній мережеву адресу, що містить номер мережі і номер вузла (до 10 цифр).
Мережі X.25 застосовують при високих вимогах до надійності передачі даних, ці протоколи підтримуються багатьма маршрутизаторами, шлюзами і т.п. Однак передача даних здійснюється з невизначеною затримкою, яка може змінюватися в досить широких межах. Наприклад, ці мережі не можна використовувати навіть для організації голосового зв'язку.
PSE відповідно до протоколу X.25 не підтримують обмін маршрутною інформацією та оптимізацію маршрутів. Хоча реалізовані ними функції складніше, ніж комунікаційних пристроїв канального рівня, однак у порівнянні з маршрутизаторами інших мережевих технологій функції PSE істотно простіше. PSE може підтримувати до 4096 логічних каналів одночасно. Найбільш складна процедура, не визначена у рамках протоколу, - маршрутизація при створенні логічного каналу. Після створення логічного каналу для передачі пакетів використовуються не мережеві адреси, які мають великі розміри, і алгоритми маршрутизації, а ідентифікатори логічних каналів і таблиці комутації портів PSE. Як вже зазначалося, процедури доставки пакетів у створеному логічному каналі багато в чому аналогічні процедурам канального рівня HDLC. Проте механізми контролю роботи логічних каналів повинні бути більш суворими. На канальному рівні забезпечується управління взаємодією тільки двох пристроїв. У логічному каналі крім двох DTE повинні коректно взаємодіяти кілька PSE. Завдяки високій ефективності канального рівня ймовірність спотворення і втрати пакетів невелика, проте суворі процедури контролю роботи логічних каналів необхідні.
Протокол PLP визначає 5 режимів:
1) Встановлення з'єднання - процедура створення логічного каналу між DTE.
2) Режим передачі даних - обмін даними по логічному каналу, включаючи сегментацію, заповнення відсутніх біт, контроль помилок і керування потоком.
3) Режим паузи.
4) Скидання з'єднання - звільнення всіх ресурсів, які підтримували роботу логічного каналу.
5) Режим рестарту.
Передбачено 14 типів пакетів, що забезпечують роботу протоколу в цих режимах. Пакети об'єднуються в групи: пакети встановлення з'єднання і роз'єднання, пакети даних і переривань, пакети управління потоком і скидання, пакети рестарту. Процедури PLP використовують ті ж механізми контролю, що і HDLC. Передача будь-якого пакета передбачає отримання підтвердження на нього, коректно виконувані процедури передбачають певну, відому всім послідовність дій і переданих повідомлень, при некоректній роботі відомий алгоритм повернення в нормальний стан, використовуються механізми тайм-ауту й обмеження числа допустимих повторень. Додаткові можливості в PLP: пакети переривань передаються PSE навіть при зупинці потоку даних, скидання передбачає повторну ініціалізацію логічного каналу з втратою всіх пакетів, які були в даному логічному каналі, рестарт увазі скидання всіх логічних каналів.
Найскладнішу структуру полів управління має пакет встановлення з'єднання CALL REQUEST.
| Q | D | mod | LGN |
| LCN | |||
| Type $ 0B | |||
| Довжина DA | Довжина SA | ||
| DA | |||
| . . . . . | |||
| SA | |||
| . . . . . | |||
| Довжина поля послуг | |||
| Послуги | |||
| Дані | |||
| . . . . . | |||
Перші три байти мають однакову структуру для всіх типів пакетів. Алгоритм "вікна" на мережевому рівні використовується тільки в цілях управління потоком і не передбачає процедур відновлення втрачених пакетів. В алгоритмах управління слід враховувати затримку доставки пакетів. Наприклад, пакет управління потоком RNR може надійти до того моменту, коли "зайві" пакети, які не будуть оброблені, вже відправлені.
Як зазначалося раніше, алгоритми роботи мережевого рівня містять ряд додаткових можливостей щодо алгоритмів канального рівня. У третьому байті заголовка пакета передбачений ознака сегментації, якщо пакет великого обсягу розділений на кількох менших пакетів, ця ознака встановлюється для всіх сегментів крім останнього. Крім того, службові пакети містять спеціальні поля для передачі діагностичної інформації. У цих полях вказується причина, по якій проводиться будь-яка процедура, пов'язана з передачею цього пакета. Наприклад, передача пакета, що виходить за межі вікна, вимагає виконання скидання. Вузол, який ініціює скидання, повинен вказати цю причину в діагностичному полі пакета скидання. При скиданні в каналі відбувається стирання всіх ще не доставлених пакетів.
Причин, що викликають некоректну роботу на мережевому рівні, набагато більше, ніж на канальному рівні. Хоча і канальний рівень забезпечує високу надійність передачі даних, причиною може бути не втрата пакетів, а їх затримка в каналі. При запізнюванні пакетів на різних ділянках віртуального каналу можуть реалізовуватися різні процедури, і передані пакети в рамках одних процедур можуть не відповідати іншим. Для виходу з таких станів передбачені режими скидання і рестарту, що дозволяють повторно ініціалізувати роботу, хоча і з втратою всіх пакетів, які в цей час оброблялися в каналі.
Основна перевага мереж Х.25 - висока надійність, яка забезпечується застосуванням технології віртуальних каналів з комутацією пакетів і протоколів HDLC на канальному рівні. Однак реалізація цієї надійності призводить до низької продуктивності, гарантій пропускної здатності мережі Х.25 не дають.
Комутатори (PSE) X.25 істотно простіше маршрутизаторів мереж TCP / IP, тому що не підтримують процедур маршрутизації. Але PSE також виконують досить складні функції, по-перше, реалізуючи процедури формування логічного каналу, і, по-друге, забезпечуючи виконання протоколів канального рівня. Практично кожен PSE працює з повною буферизацією пакетів, тому що необхідно забезпечити прийом кадру HDLC, його контроль і підтвердження прийому (або запит на повторну передачу при спотворенні кадру). Потім необхідно виділення пакету X.25 з поля даних кадру HDLC і передача пакета у вихідний порт PSE у відповідності з номером логічного каналу. Далі необхідно сформувати новий кадр HDLC, передати його і т.д. Таким чином, у мережі X.25 дані піддаються багаторазовим процедур перетворення і контролю, це природно призводить до помітних затримок і істотно збільшує час доставки.
3. МЕРЕЖІ FRAME RELAY
Поява надійних і високопродуктивних каналів зв'язку стандарту ISDN дозволило відмовитися від таких складних і постійно повторюваних процедур перетворення і контролю даних. Однією з таких технологій з істотно спрощеними алгоритмами контролю даних є мережі Frame Relay. Frame Relay - це мережева служба мереж стандарту ISDN, що забезпечує швидкість передачі даних до 2 Мбіт / сек. Підтримуючи високу швидкість передачі даних, Frame relay не забезпечує гарантованої доставки, цілісності даних і управління потоком. Мережа стандартизована міжнародним союзом електрозв'язку (ITU-T). Фізичний рівень - I.430/431 (ISDN), канальний рівень - Q.921 (LAP-F), мережевий рівень - Q.931/933 (процедура створення віртуального каналу в рамках протоколу LAP-D). в мережах Frame relay переважно застосовувалися постійні віртуальні канали, створення комутованих віртуальних каналів здійснюється за процедурами аналогічним процедурам встановлення з'єднання в ISDN.
Передача даних здійснюється без проміжної обробки та буферизації, використовується технологія передачі "на льоту". Аналізується тільки заголовок кадру, інші елементи кадру просто ретранслюються. Затримка кадру вузлом мережі Frame relay не більше 2 - 4 байт, частина кадрів можуть губитися при перевантаженні мережі. Коректність кадру перевіряється тільки приймаючою стороною, ніяких процедур відновлення втрачених або перекручених кадрів не передбачено, передбачається, що ці функції покладені на транспортний рівень. Якщо ймовірність помилки не перевищує 10 -6, мережа працює досить ефективно. Передача даних у віртуальному каналі практично повністю виробляється процедурами канального рівня HDLC без використання алгоритмів контролю і відновлення даних (протокол LAP-F). У рамках мережевого рівня вирішується тільки завдання встановлення з'єднання. На відміну від багатьох інших технологій передачі даних гарантує певну якість сервісу, орієнтоване на пульсуючий характер трафіка комп'ютерних мереж.
Для забезпечення необхідної якості сервісу для кожного логічного каналу обумовлюються параметри CIR, B C, B e. CIR - узгоджена швидкість, з якою мережа буде передавати дані. B C - обсяг пульсації, максимальна кількість байтів, які мережа буде передавати за інтервал T (T = B C / CIR). B e - додатковий обсяг пульсації, максимальна кількість байтів, які мережа буде по можливості передавати понад B C за інтервал T. Яких-небудь гарантій по затримках мережа не дає, забезпечуючи тільки швидкість передачі даних CIR. B C визначає обсяг даних, які мережа завжди зобов'язана приймати для доставки. B e визначає додатковий обсяг даних, які мережа приймає для передачі, але при виникненні перевантаження мережі ці дані будуть відкинуті без повідомлення (доставка по можливості). Дані понад обсяг, встановленого параметром B e, мережа не приймає від користувача.
Інтервал часу T визначає період контролю обсягу даних, що надходять. Дані, що надходять за період T в межах обсягу B C отримують ознака DE = 0 і мережа зобов'язана їх доставити, в межах додаткового обсягу B e отримують ознака DE = 1 і мережа приймає їх для доставки, але при перевантаженні ці дані видаляються в першу чергу. Обробка даних в мережі отримала назву алгоритму "дірявого відра". Для повідомлення користувачів про виникаючі перевантаженнях введені додаткові ознаки FECN (повідомлення приймаючої сторони), BECN (повідомлення сторони, яка передає). Ці ознаки необхідні для зниження швидкості передачі даних і усунення перевантаження мережі.
Кадр LAP-F має структуру типову для HDLC. Поле управління та адреси кадру об'єднані, оскільки алгоритми відновлення не передбачені, нумерація і підтвердження кадрів не проводиться. У стандартному форматі довжина цього поля 2 байта. Ідентифікація вузлів проводиться номером логічного (віртуального) каналу DLCI. З 1024 DLCI для користувачів призначені 976 (16-991).
Молодший біт EA - ознака продовження поля адреси, 1 - в останньому байті цього поля: P / F - ознака опитування / закінчення.
Протокол працює в попередньо створеному віртуальному з'єднанні. У процедурі встановлення з'єднання, крім створення віртуального каналу користувач і мережа узгодять параметри сервісу. Хоча гарантій по тимчасових параметрах не передбачається, пропускна здатність мережі цілком дозволяє обслуговувати голосовий зв'язок. Слід враховувати, що вартість обслуговування каналу Frame Relay істотно нижче, ніж вартість аналогічного по пропускній здатності каналу ISDN.
4. МЕРЕЖІ ATM
Технологія ATM найбільш повно поєднує особливості комутації пакетів і комутації каналів. Дані передаються у вигляді пакетів у віртуальних каналах, пакети мають строго фіксований невеликий обсяг. Все це дозволяє забезпечити передбачувані затримки в мережі, замовити при встановленні з'єднання необхідні параметри якості сервісу і забезпечувати їх для різних видів трафіку. Організація передачі даних орієнтована на технології магістральних каналів SDH / SONET, тому базовою швидкістю для ATM є швидкість 155 Мбіт / с. Основне призначення ATM - забезпечити асинхронний режим передачі даних у синхронних каналах SDH / SONET. Хоча ядро стандартів було затверджено в 1993 р. робота по стандартизації різних аспектів цієї технології ще далеко не завершена. ATM - технологія передачі даних, здатна обслуговувати різні види трафіку відповідно до їх вимог. Класи обслуговування мають ряд градацій від передачі даних "по можливості" до "малих затримок і малих втрат". Для ідентифікації кінцевих вузлів використовуються 20-байтові адреси, що мають класичну ієрархічну структуру. Як і в інших мережах цього класу, адреси використовуються тільки для маршрутизації при встановленні з'єднання. У віртуальному з'єднанні комутація пакетів проводиться ідентифікатором з двох елементів: ідентифікатор віртуального шляху (VPI), ідентифікатор віртуального каналу (VCI). VPI використовується для прискорення комутації і однаковий для віртуальних каналів, що мають однаковий маршрут на даній ділянці мережі. Його можна розглядати як старшу частину локальної адреси, використовувану для комутації пакетів з загальним маршрутом.
Пакети ATM - комірки (cell) мають розмір 53 байти (5 байт службових). Розмір осередку встановлений компромісний для різнорідних вимог. Зменшення розміру полегшує синхронізацію передавальної та приймаючої сторони, збільшення - знижує частку службової інформації в переданих даних. Крім стандартизованого розміру осередку в АТМ ще більш повно реалізована ідея замовлення пропускної здатності та якості обслуговування. У залежності від пропонованих вимог є 5 класів трафіку, що визначають якісні характеристики:
A - трафік з постійною бітовою швидкістю (CBR), тимчасової синхронізацією передавальної та приймаючої сторони, з встановленням з'єднання (на транспортному рівні).
B - трафік зі змінною бітовою швидкістю (VBR), тимчасової синхронізацією передавальної та приймаючої сторони, з встановленням з'єднання (на транспортному рівні).
C - трафік зі змінною бітовою швидкістю (VBR), без синхронізації передавальної та приймаючої сторони, з встановленням з'єднання (на транспортному рівні).
D - трафік зі змінною бітовою швидкістю (VBR), без синхронізації передавальної та приймаючої сторони, без встановлення з'єднання (на транспортному рівні).
X - тип трафіку визначається користувачем.
Кількісні характеристики, підтримувані АТМ, наступні:
· Максимальна швидкість передачі даних - PCR,
· Середня швидкість передачі даних - SCR,
· Мінімальна швидкість передачі даних - MCR,
· Максимальний розмір пульсації - MBS,
· Частка втрачених осередків - CLR,
· Затримка передачі осередків - CTD,
· Варіації затримки осередків - CDV.
При створенні віртуального з'єднання між користувачем і мережею визначається рівень сервісу, так званим трафік-контракту, на якому визначається клас трафіку і необхідні кількісні характеристики з'єднання. Якщо не потрібне строге підтримка параметрів пропускної здатності, передбачений тип трафіку з невизначеною швидкістю-UBR. Для UBR мережа виділяє ресурси "по можливості", тобто ті ресурси, які в даний момент вільні.
Стек протоколів АТМ не повністю відповідає моделі OSI. У технології АТМ вирішуються завдання представлені в двох рівнях: рівні адаптації - AAL, рівні АТМ. Рівень AAL по важливість справ ближче до протоколів транспортного рівня і складається з підрівня конвергенції CS і підрівня сегментації та реассемблірованія SAR. CS відповідає за взаємодію з верхніми рівнями і забезпечує необхідний клас трафіку, синхронізацію між передавачем і приймають вузлом, контроль даних і цілісності повідомлень для верхніх рівнів. SAR перетворює надходять з верхнього рівня пакети в послідовність стандартних комірок АТМ при передачі і виконує зворотне перетворення при прийомі. Рівень АТМ більшою мірою включає завдання мережевого і канального рівнів: маршрутизацію, управління потоком, обробку пріоритетів. Службові заголовки AAL знаходяться в поле даних осередки і комутаторами АТМ не обробляються. За допомогою цих службових полів в кінцевому вузлі відбувається відновлення вихідного повідомлення з прийнятих осередків. Процедури відновлення втрачених даних у AAL не передбачені. При використовуваних засобах фізичного рівня спотворення повідомлень покладається вкрай малоймовірним, тому AAL передбачає тільки повідомлення вищестоящих рівнів при виявленні спотворень.
Протокол AAL1 призначений для обслуговування трафіку класів А або B і емулює виділені цифрові лінії, зокрема цей протокол має згладжувати неоднорідності в часі надходження осередків. Протокол AAL3 / 4 призначений для обробки пульсуючого трафіка класів C, D, іноді B (при не дуже жорстких вимогах). Протокол передбачає досить суворі процедури контролю повідомлень: нумерується кожен осередок вихідного повідомлення, кожна клітинка містить контрольне поле (CRC). При виявленні помилки все повідомлення стирається, оскільки процедури відновлення не передбачені. Протокол AAL5 є подальшим спрощенням (класи C і D), контрольне поле обчислюється для всього повідомлення і поміщається в останню клітинку. Цей протокол призначений для передачі не тільки для користувача даних, а й службових. У комутаторах АТМ цей протокол підтримує процедури встановлення віртуальних з'єднань. Протоколи підрівня AAL тільки визначають умови трафік-контракту, виконання його умов забезпечується роботою комутаторів, які повинні передавати осередку із заданим рівнем якості обслуговування. Процедури, що визначають роботу комутаторів, є основним змістом протоколу ATM. Протокол ATM забезпечує передачу осередків у встановленому віртуальному сполученні: виконує комутацію за номером віртуального з'єднання, контролює дотримання трафік-контракту кінцевим вузлом, відкидає осередку-порушники при перевантаженні мережі, управляє потоком осередків для підвищення продуктивності.
Рис.2. Формат комірки
Контрольне поле заголовка дозволяє виправляти однократні помилки й деякі види дворазових помилок.
Встановлення з'єднання проводиться по протоколу Q.2931. Формат адреси розміром 20 байт описаний в стандарті ISO 7498, адреса має типову ієрархічну структуру. При запиті на встановлення з'єднання кінцевий вузол передає необхідні значення параметрів трафіку, комутатор мережі їх аналізує і за наявності необхідних вільних ресурсів виробляє створення нового віртуального з'єднання. Якщо ресурсів недостатньо, заявка відхиляється.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1) Уолренд Дж. Телекомунікаційні та комп'ютерні мережі. - М.: Постмаркет, 2007.
2) Оліфер В.Г., Оліфер Н.А. Комп'ютерні мережі. Принципи, технології, протоколи. - СПб.: "Пітер", 2010.
3) Оліфер В.Г., Оліфер Н.А. Основи мереж передачі даних. - СПб.: "Пітер", 2009.
4) Хамбракен Д. Комп'ютерні мережі: Пер. з англ. - М.: ДМК Пресс, 2004.
5) Новіков Ю.В., Кондратенко С.В. Локальні мережі. Архітектура, алгоритми, проектування. - М.: ЕКОМ, 2009.
6) Нансі Б. Комп'ютерні мережі: Пер. з англ. - М.: "БИНОМ", 2006.
Поява надійних і високопродуктивних каналів зв'язку стандарту ISDN дозволило відмовитися від таких складних і постійно повторюваних процедур перетворення і контролю даних. Однією з таких технологій з істотно спрощеними алгоритмами контролю даних є мережі Frame Relay. Frame Relay - це мережева служба мереж стандарту ISDN, що забезпечує швидкість передачі даних до 2 Мбіт / сек. Підтримуючи високу швидкість передачі даних, Frame relay не забезпечує гарантованої доставки, цілісності даних і управління потоком. Мережа стандартизована міжнародним союзом електрозв'язку (ITU-T). Фізичний рівень - I.430/431 (ISDN), канальний рівень - Q.921 (LAP-F), мережевий рівень - Q.931/933 (процедура створення віртуального каналу в рамках протоколу LAP-D). в мережах Frame relay переважно застосовувалися постійні віртуальні канали, створення комутованих віртуальних каналів здійснюється за процедурами аналогічним процедурам встановлення з'єднання в ISDN.
Передача даних здійснюється без проміжної обробки та буферизації, використовується технологія передачі "на льоту". Аналізується тільки заголовок кадру, інші елементи кадру просто ретранслюються. Затримка кадру вузлом мережі Frame relay не більше 2 - 4 байт, частина кадрів можуть губитися при перевантаженні мережі. Коректність кадру перевіряється тільки приймаючою стороною, ніяких процедур відновлення втрачених або перекручених кадрів не передбачено, передбачається, що ці функції покладені на транспортний рівень. Якщо ймовірність помилки не перевищує 10 -6, мережа працює досить ефективно. Передача даних у віртуальному каналі практично повністю виробляється процедурами канального рівня HDLC без використання алгоритмів контролю і відновлення даних (протокол LAP-F). У рамках мережевого рівня вирішується тільки завдання встановлення з'єднання. На відміну від багатьох інших технологій передачі даних гарантує певну якість сервісу, орієнтоване на пульсуючий характер трафіка комп'ютерних мереж.
Для забезпечення необхідної якості сервісу для кожного логічного каналу обумовлюються параметри CIR, B C, B e. CIR - узгоджена швидкість, з якою мережа буде передавати дані. B C - обсяг пульсації, максимальна кількість байтів, які мережа буде передавати за інтервал T (T = B C / CIR). B e - додатковий обсяг пульсації, максимальна кількість байтів, які мережа буде по можливості передавати понад B C за інтервал T. Яких-небудь гарантій по затримках мережа не дає, забезпечуючи тільки швидкість передачі даних CIR. B C визначає обсяг даних, які мережа завжди зобов'язана приймати для доставки. B e визначає додатковий обсяг даних, які мережа приймає для передачі, але при виникненні перевантаження мережі ці дані будуть відкинуті без повідомлення (доставка по можливості). Дані понад обсяг, встановленого параметром B e, мережа не приймає від користувача.
Інтервал часу T визначає період контролю обсягу даних, що надходять. Дані, що надходять за період T в межах обсягу B C отримують ознака DE = 0 і мережа зобов'язана їх доставити, в межах додаткового обсягу B e отримують ознака DE = 1 і мережа приймає їх для доставки, але при перевантаженні ці дані видаляються в першу чергу. Обробка даних в мережі отримала назву алгоритму "дірявого відра". Для повідомлення користувачів про виникаючі перевантаженнях введені додаткові ознаки FECN (повідомлення приймаючої сторони), BECN (повідомлення сторони, яка передає). Ці ознаки необхідні для зниження швидкості передачі даних і усунення перевантаження мережі.
Кадр LAP-F має структуру типову для HDLC. Поле управління та адреси кадру об'єднані, оскільки алгоритми відновлення не передбачені, нумерація і підтвердження кадрів не проводиться. У стандартному форматі довжина цього поля 2 байта. Ідентифікація вузлів проводиться номером логічного (віртуального) каналу DLCI. З 1024 DLCI для користувачів призначені 976 (16-991).
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| DLCI | P / F | EA (0) | |||||
| DLCI | FECN | BECN | DE | EA (1) | |||
Протокол працює в попередньо створеному віртуальному з'єднанні. У процедурі встановлення з'єднання, крім створення віртуального каналу користувач і мережа узгодять параметри сервісу. Хоча гарантій по тимчасових параметрах не передбачається, пропускна здатність мережі цілком дозволяє обслуговувати голосовий зв'язок. Слід враховувати, що вартість обслуговування каналу Frame Relay істотно нижче, ніж вартість аналогічного по пропускній здатності каналу ISDN.
4. МЕРЕЖІ ATM
Технологія ATM найбільш повно поєднує особливості комутації пакетів і комутації каналів. Дані передаються у вигляді пакетів у віртуальних каналах, пакети мають строго фіксований невеликий обсяг. Все це дозволяє забезпечити передбачувані затримки в мережі, замовити при встановленні з'єднання необхідні параметри якості сервісу і забезпечувати їх для різних видів трафіку. Організація передачі даних орієнтована на технології магістральних каналів SDH / SONET, тому базовою швидкістю для ATM є швидкість 155 Мбіт / с. Основне призначення ATM - забезпечити асинхронний режим передачі даних у синхронних каналах SDH / SONET. Хоча ядро стандартів було затверджено в 1993 р. робота по стандартизації різних аспектів цієї технології ще далеко не завершена. ATM - технологія передачі даних, здатна обслуговувати різні види трафіку відповідно до їх вимог. Класи обслуговування мають ряд градацій від передачі даних "по можливості" до "малих затримок і малих втрат". Для ідентифікації кінцевих вузлів використовуються 20-байтові адреси, що мають класичну ієрархічну структуру. Як і в інших мережах цього класу, адреси використовуються тільки для маршрутизації при встановленні з'єднання. У віртуальному з'єднанні комутація пакетів проводиться ідентифікатором з двох елементів: ідентифікатор віртуального шляху (VPI), ідентифікатор віртуального каналу (VCI). VPI використовується для прискорення комутації і однаковий для віртуальних каналів, що мають однаковий маршрут на даній ділянці мережі. Його можна розглядати як старшу частину локальної адреси, використовувану для комутації пакетів з загальним маршрутом.
Пакети ATM - комірки (cell) мають розмір 53 байти (5 байт службових). Розмір осередку встановлений компромісний для різнорідних вимог. Зменшення розміру полегшує синхронізацію передавальної та приймаючої сторони, збільшення - знижує частку службової інформації в переданих даних. Крім стандартизованого розміру осередку в АТМ ще більш повно реалізована ідея замовлення пропускної здатності та якості обслуговування. У залежності від пропонованих вимог є 5 класів трафіку, що визначають якісні характеристики:
A - трафік з постійною бітовою швидкістю (CBR), тимчасової синхронізацією передавальної та приймаючої сторони, з встановленням з'єднання (на транспортному рівні).
B - трафік зі змінною бітовою швидкістю (VBR), тимчасової синхронізацією передавальної та приймаючої сторони, з встановленням з'єднання (на транспортному рівні).
C - трафік зі змінною бітовою швидкістю (VBR), без синхронізації передавальної та приймаючої сторони, з встановленням з'єднання (на транспортному рівні).
D - трафік зі змінною бітовою швидкістю (VBR), без синхронізації передавальної та приймаючої сторони, без встановлення з'єднання (на транспортному рівні).
X - тип трафіку визначається користувачем.
Кількісні характеристики, підтримувані АТМ, наступні:
· Максимальна швидкість передачі даних - PCR,
· Середня швидкість передачі даних - SCR,
· Мінімальна швидкість передачі даних - MCR,
· Максимальний розмір пульсації - MBS,
· Частка втрачених осередків - CLR,
· Затримка передачі осередків - CTD,
· Варіації затримки осередків - CDV.
При створенні віртуального з'єднання між користувачем і мережею визначається рівень сервісу, так званим трафік-контракту, на якому визначається клас трафіку і необхідні кількісні характеристики з'єднання. Якщо не потрібне строге підтримка параметрів пропускної здатності, передбачений тип трафіку з невизначеною швидкістю-UBR. Для UBR мережа виділяє ресурси "по можливості", тобто ті ресурси, які в даний момент вільні.
Стек протоколів АТМ не повністю відповідає моделі OSI. У технології АТМ вирішуються завдання представлені в двох рівнях: рівні адаптації - AAL, рівні АТМ. Рівень AAL по важливість справ ближче до протоколів транспортного рівня і складається з підрівня конвергенції CS і підрівня сегментації та реассемблірованія SAR. CS відповідає за взаємодію з верхніми рівнями і забезпечує необхідний клас трафіку, синхронізацію між передавачем і приймають вузлом, контроль даних і цілісності повідомлень для верхніх рівнів. SAR перетворює надходять з верхнього рівня пакети в послідовність стандартних комірок АТМ при передачі і виконує зворотне перетворення при прийомі. Рівень АТМ більшою мірою включає завдання мережевого і канального рівнів: маршрутизацію, управління потоком, обробку пріоритетів. Службові заголовки AAL знаходяться в поле даних осередки і комутаторами АТМ не обробляються. За допомогою цих службових полів в кінцевому вузлі відбувається відновлення вихідного повідомлення з прийнятих осередків. Процедури відновлення втрачених даних у AAL не передбачені. При використовуваних засобах фізичного рівня спотворення повідомлень покладається вкрай малоймовірним, тому AAL передбачає тільки повідомлення вищестоящих рівнів при виявленні спотворень.
Протокол AAL1 призначений для обслуговування трафіку класів А або B і емулює виділені цифрові лінії, зокрема цей протокол має згладжувати неоднорідності в часі надходження осередків. Протокол AAL3 / 4 призначений для обробки пульсуючого трафіка класів C, D, іноді B (при не дуже жорстких вимогах). Протокол передбачає досить суворі процедури контролю повідомлень: нумерується кожен осередок вихідного повідомлення, кожна клітинка містить контрольне поле (CRC). При виявленні помилки все повідомлення стирається, оскільки процедури відновлення не передбачені. Протокол AAL5 є подальшим спрощенням (класи C і D), контрольне поле обчислюється для всього повідомлення і поміщається в останню клітинку. Цей протокол призначений для передачі не тільки для користувача даних, а й службових. У комутаторах АТМ цей протокол підтримує процедури встановлення віртуальних з'єднань. Протоколи підрівня AAL тільки визначають умови трафік-контракту, виконання його умов забезпечується роботою комутаторів, які повинні передавати осередку із заданим рівнем якості обслуговування. Процедури, що визначають роботу комутаторів, є основним змістом протоколу ATM. Протокол ATM забезпечує передачу осередків у встановленому віртуальному сполученні: виконує комутацію за номером віртуального з'єднання, контролює дотримання трафік-контракту кінцевим вузлом, відкидає осередку-порушники при перевантаженні мережі, управляє потоком осередків для підвищення продуктивності.
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| Управління потоком | Ідентифікатор віртуального шляху | ||||||
| Ідентифікатор віртуального шляху | Ідентифікатор віртуального каналу | ||||||
| Ідентифікатор віртуального каналу | |||||||
| Ідентифікатор віртуального каналу | Тип даних / перевантаження | Пріоритет втрати | |||||
| Контрольне поле | |||||||
| Поле даних | |||||||
Контрольне поле заголовка дозволяє виправляти однократні помилки й деякі види дворазових помилок.
Встановлення з'єднання проводиться по протоколу Q.2931. Формат адреси розміром 20 байт описаний в стандарті ISO 7498, адреса має типову ієрархічну структуру. При запиті на встановлення з'єднання кінцевий вузол передає необхідні значення параметрів трафіку, комутатор мережі їх аналізує і за наявності необхідних вільних ресурсів виробляє створення нового віртуального з'єднання. Якщо ресурсів недостатньо, заявка відхиляється.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1) Уолренд Дж. Телекомунікаційні та комп'ютерні мережі. - М.: Постмаркет, 2007.
2) Оліфер В.Г., Оліфер Н.А. Комп'ютерні мережі. Принципи, технології, протоколи. - СПб.: "Пітер", 2010.
3) Оліфер В.Г., Оліфер Н.А. Основи мереж передачі даних. - СПб.: "Пітер", 2009.
4) Хамбракен Д. Комп'ютерні мережі: Пер. з англ. - М.: ДМК Пресс, 2004.
5) Новіков Ю.В., Кондратенко С.В. Локальні мережі. Архітектура, алгоритми, проектування. - М.: ЕКОМ, 2009.
6) Нансі Б. Комп'ютерні мережі: Пер. з англ. - М.: "БИНОМ", 2006.