Concepte de baz n ATM

PREZENTAREA GENERAL A ATM

Caracteristici

Transferul asincron (Asyncronous Transfer Mode -- ATM) este o tehnologie modern bazat pe comutare de pachete, care asigur viteze mari de transmisie a datelor, prin folosirea unor pachete de dimensiuni fixe n reele LAN sau WAN de band larg sau n banda de baz. Un pachet reprezint doar o parte dintr-un bloc de date inial ce se dorete a fi transmis i care conine pe lng adresa destinaie i alte informaii necesare pentru o mai bun circulaie a acestuia prin canalul de comunicaie.

Schimbrile survenite n telecomunicaii au constituit noi ocazii i provocri pentru operatorii de reele i distribuitorii de servicii publice. Reelele care erau, n principal, orientate pe mbuntirea serviciilor de voce au evoluat spre comunicaiile multimedia. Utilizarea tehnologiei ATM a condus la reducerea costurilor de infrastructur printr-un management eficient al benzii de lucru, simplificarea operrii, consolidarea viitoarelor reele.

Datorit puterii i adaptabilitii sale, tehnologia ATM a fost acceptat ca parte a serviciilor digitale de band larg (BISDN).

ATM ndeplinete urmtoarele obiective ale BISDN: suport toate serviciile existente n prezent, asigur o utilizare eficient a resurselor reelei, minimizeaz complexitatea comutrii, minimizeaz timpul de procesare n nodurile intermediare i suport viteze mari de transmisie, garanteaz performanele necesare pentru aplicaiile existente.

Tehnologia ATM nu este limitat la un anumit tip de mediu, dar poate fi folosit n combinaie cu mediile de comunicaie existente, cum ar fi: cablu coaxial, cablu torsadat, fibr optic. Organizaia ATM Forum recomand folosirea urmtoarelor interfee fizice pentru ATM: FDDI, Fiber Channel, SONET, Frame Relay i X.25.

Concepte de baz n ATM

ATM este o metod de transfer de celule n band larg orientat pe conexiune, care nu transmite datele sub forma unor cadre de dimensiuni variabile ci sub forma unor celule avnd dimensiunea fix , de 53 de octei. Aceste celule sunt alctuite din 48 de octei de informaie i 5 octei suplimentari, care reprezint antetul (header) ATM.

Un control al erorilor se realizeaz numai asupra antetului iar dac acest cmp este afectat de erori atunci ntreaga celul este eliminat din reea.

Fig. 1 Structura celulei ATM

Structura celulei ATMPentru o nelegere a modului de control al celulei ATM este necesar s se prezinte formatul acesteia.Cmpul "Header" cuprinde 5 octei i este mprit n mai multe subcmpuri dup cum se obsev din Fig.3.2.

Fig.2 Structura cmpului "Header"

Subcmpul GFC (Generic Flow Control) apare numai n formatul celulelor transmise de staie ctre nodul local n cazul n care conexiunea este de tip multipunct.

VPI (Virtual Path Identifier) conine numrul prin care se identific calea virtual (VP).

VCI (Virtual Channel Identifier) are nscris numrul prin care se identific canalul virtual (VC).

PT (Payload Type) asigur realizarea distinciei ntre celulele care transport date utilizator i celule care transport informaii utile n alt scop.

CLP (Cell Loss Priority) acord reelei dreptul de a nltura celula cu prioritate redus cnd traficul atinge cote ridicate. Dac CLP = 1 celula poate fi nlturat din reea dac acest lucru este necesar, iar dac

CLP = 0 celula i menine un grad mare de prioritate.

HEC (Header Error Control) este subcmpul folosit pentru a pune n eviden apariia erorilor. Acest control se practic doar asupra primilor patru octei. Controlul erorilor n cmpul de date rmne n sarcina staiilor surs i destinaie.

n Fig.3.3 se arat c ntre o staie utilizator a reelei i nodul local la care este conectat apare o interfa UNI (User Network Interface) ce difer de cea dintre nodurile de comutare din reea interfaa

NNI (Network Node Interface).

n interfaa NNI, din formatul celulei lipsete cmpul GFC nemaifiind, dar cmpul VPI se extinde de la 8 la 12 bii, ceea ce nseamn mai multe posibiliti de rutare.

Fig.3 Interfeele UNI i NNI

RutareaCmpul Header conine 5 octei i este mprit n mai multe subcmpuri cu rol n controlul fluxului, identificarea cii virtuale i a canalului virtual, deosebirea tipului

de date transmis ntre utilizator i reea, evidena erorilor i prioritatea de nlturare a celulei [7].

Un canal virtual (Virtual Channel -VC) este o conexiune logic ntre doi utilizatori pentru transportul celulelor ATM asociate unui identificator unic comun (Virtual Channel Identifier-VCI).

Mai multe canale virtuale care de la un nod intermediar al reelei vizeaz toate acelai urmtor nod intermediar formeaz o cale virtual (Virtual Path -VP). Prin gruparea canalelor logice n ci virtuale se simplific sarcinile de comutare ale nodurilor intermediare.

Fig. 4 Formatul cii virtuale

Parametrii de calitate ai serviciilor

Probabilitatea de pierdere a celulei, ntrzierea i variaia ntrzierii celulei reprezint mrimi importante n caracterizarea traficului care trebuiesc atent controlate. Alegerea unui QoS(Quality of Service) din clasele pe care le ofer reeaua determin caracteristicile traficului. Reeaua accept cererea dac dispune de resursele necesare fr a afecta QoS-ul conexiunilor deja stabilite.

Clasele de servicii ATMATM fiind orientat pe conexiune permite utilizatorului s specifice printr-un VC de ce resurse are nevoie pentru a realiza comunicaia. Astfel, se definesc cinci clase de servicii pentru ATM:

1) Prima clas se refer la serviciile bazate pe conexiuni cu rata de transfer constant (CBR, Constant Bit Rate). Aplicaiile din aceast clas sunt sensibile la variaii ale ntrzierii celulelor, de aceea trebuie s se stabileasc ntre emitor i receptor o sincronizare ntre bazele de timp. Ca aplicaii din clasa CBR se regsesc n traficul telefonic, videoconferina, televiziunea.

2)Urmtoarele patru clase se refer la servicii bazate pe rate de transfer variabile (VBR, Variable Bit Rate).

n acest caz impune stabilirea unei conexiuni ntre surs i destinaie precum i o sincronizare ntre bazele de timp, dar rata de transfer este variabil n timp.

ABR (Available Bit Rate) este o clas de servicii ATM cu aplicaii n transferul de fiiere i e-mail. Standardul clasei nu prevede minimizarea ratei de ntrziere a celulelor transferate (CTD, Cell Transfer Delay)i a ratei de pierdere a celulelor (CLR, Cell Loss Ratio) acest lucru fiind lsat n seama comutatoarelor.

Parametrii QoS

Forumul ATM a definit parametrii tehnici asociai unei conexiuni pentru un mai bun control al traficului, printre care amintim:

- rata de pierdere a celulelor (CLR) reprezint procentul de celule care nu au fost livrate la destinaie din cauz c s-au pierdut n reea datorit congestiei i a suprancrcrii cozilor de ateptare.

-ntrzierea celulei datorat transferului (CTD, Cell Transfer Delay) este suma tuturor ntrzierilor unei celule de la intrarea ei n reea pn la punctul de ieire (ntrzieri de propagare, n cozile de ateptare).

-rata de vrf a celulelor (PCR, Peak Cell Rate) se definete ca fiind rata de celule maxim la care poate transmite utilizatorul.

-rata ntreinut a celulelor (SCR, Sustained Cell Rate) reprezint rata medie de transmisie a celulelor pe durata unei conexiuni.

Modelul de referin ATMn sistemul de comunicaie ATM s-a definit modelul de referin, cunoscut i sub denumirea prescurtat PRM (Protocol Reference Model). Modelul PRM este structurat n niveluri, dup cum rezult din Fig.3.6 unde se disting trei planuri: planul utilizatorului, planul de control i planul management.

Fig.6 Modelul de referin ATM

Planul utilizatorului cuprinde protocoalele pentru transportul informaiilor ntre utilizatorii conectai la reea.

Planul de control cuprinde protocoalele care privesc funciile de semnalizare prin care se controleaz apelurile i conexiunile referitoare la stabilirea, supervizarea i eliberarea de VPC/VCC-uri comutate.

Apelurile i conexiunile sunt controlate separat deoarece un apel poate cuprinde mai multe conexiuni i fiecare conexiune pote fi stabilit, modificat sau terminat n timpul unui apel.

Planul management cuprinde funciile implicate n administrarea funcionrii reelei. La acest nivel se proceseaz celulele care transport informaii care privesc starea i performanele reelei.

Rezult c celulele pot fi clasificate n trei categorii dup tipul informaiilor pe care le transport n cmpul de date:

-celule utilizator care transport date utilizatorilor i sunt

transparente pentru reea;

-celule de semnalizare, acestea pot fi procesate n planul de control;

-celule OAM (Operation and Maintenance),acestea fiind procesate

n planul management.

Nu s-a standardizat nc o legtur ntre nivelurile modelului OSI (Open System Interconnection) i cele ale modelelui PRM, dar se poate observa o oarecare asemnare. Astfel, nivelul fizic al PRM este aproape echivalent cu primul nivel al modelului OSI, nivelul ATM are ca i corespondent nivelul legtur de date, iar nivelul adaptare (AAL, Adaptation ATM Layer) pe nivelurile de ordin superior.

Nivelul fizicn cadrul acestui nivel se asigur transmiterea semnalelor elctrice sau optice apelnd la coduri de linie i la conversia opto-electronic, dac este cazul. Nivelul fizic cuprinde dou subniveluri, i anume: subnivelul "Mediul fizic" (PM, Physical Medium) i subnivelul "Convergena transmisiei" (TC, Transmission Convergence).

Principala funcie a subnivelului PM o reprezint regenerarea informaiilor. Pentru regenerarea fiecrui bit este necesar s se refac tactul care delimiteaz n timp o cifr binar. Unul din codurile de linie utilizat este codul CMI (Coded Mark Inversion).

Subnivelul TC are rolul de generare/refacere a cadrelor, introducerea/extragerea celulelor goale pentru a adapta rata celulelor la capacitatea de transport a sistemului, delimitarea celulelor la nivelul receptorului.

La acest nivel, transmisia se poate desfura n dou modaliti. Dac la "Nivelul fizic" transmisia se bazeaz pe celule atunci nu este necesar s se apeleze la cadre. Interfaa este structurat astfel nct s asigure un ir continuu de celule a cte 53 de octei per celul. Se impune un mecanism de sincronizare prin care receptorul s poat reconstitui din ir celulele expediate din cauz c acestea nu conin informaii prevzute n acest scop.

n timpul recepiei cmpului "Header", receptorul ncepe s calculeze propriul octet de control HEC (Header Error Control) i-l compar cu cel recepionat. Dac nu coincid atunci se consider c bitul considerat a fi primul din celul nu este cel corect i decide c urmtorul bit recepionat ar fi primul.

Se procedeaz n acelai mod pn cei doi octei HEC coincid., moment n care trece la starea de urmrire a unui numr consecutiv de celule prin care ar trebui s se confirme coincidena dintre octetul HEC recepionat i cel calculat. Dac nu se respect condiia pentru un anumit numr de celule consecutive, atunci se revine la starea anterioar de comparare a octeilor HEC i se consider c sincronizarea a fost fals.

Un al doilea mod de transmisie este cel bazat pe cadre. n acest caz, celulele sunt ncapsulate n cadre care la transmisie trebuie generate, iar la recepie se realizeaz delimitarea lor. Procedeul face parte din standardul european numit SDH (Synchronous Digital Hierarchy),iar unul similar n SUA numit SONET (Synchronous Optical NETwork).

Nivelul ATMAcest nivel se caracterizeaz prin urmtoarele funcii: multiplexarea/demultiplexarea celulelor, translatarea VPI/VCI n nodurile reelei, generarea/extragerea cmpului "Header" din celelule, controlul fluxului pe interfaa utilizator-reea (UNI), generarea celulelor de tip OAM care transport informaii referitoare la administrarea sistemului de comunicaii.

Pe lng controlul erorilor este necesar i un control al fluxului. Din cauza c datele sunt transportate n celule de lungime fix, controlul erorilor se practic numai la nivelul terminalelor.

Nivelul adaptareNivelul AAL contribuie la structurarea protocoalelor n niveluri ierarhice deoarece utilizatorii nu comunic prin mesaje a cror organizare nu apare sub form de celule. Sarcina acestui nivel este s realizeze o adaptare ntre informaia provenind de la utilizatori i nivelurile inferioare unde ea este altfel organizat i transmis.

Acest nivel asigur urmtoarele servicii: controlul fluxului i al sincronizrii, trateaz erorile aprute n transmisie, procedeaz la segmentare i reasamblare pentru ca blocuri mari de date s poat fi transportate n cmpul de date al celulelor, trateaz condiiile de pierdere i de inserie greit a unor celule.

Relaia dintre canalul virtual (VC),calea virtual (VP) i calea de transmisie

n rutarea celulelor se utilizeaz dou tipuri de conexiuni: conexiunea canalului virtual (Virtual Channel Connection - VCC) i conexiunea cii virtuale (Virtual Path Connection - VPC). Comutarea de celule este realizat mai nti la nivelul VPC-ului i apoi VCC-ului.

Resursele ATM Stabilirea conexiunii include pe lng alocarea de VCI i/sau VPI(Virtual Path Identifier) i alocarea resurselor necesare pentru accesul utilizatorului n reea. Aceste resurse sunt exprimate n termenii de calitate ai serviciului i "throughput" ce se negociaz ntre utilizator i reea naintea apelului sau n timpul acestuia.

Identificatorii de celule ATMSe folosesc pentru recunoaterea celulelor ATM n mediul de transmisie care sunt: VPI(Virtual Path Identifier), VCI (Virtual Channel Identifier) i PTI (Payload Type Identifier). VPI i VCI sunt identici pentru aceeai conexiune virtual n mediul de transmisie comun.

_1084789680.unknown

_1084789936.unknown

_1084789548.unknown