Лекция "Характеристика и области применений сетей АТМ"

тема 4 вопрос 21 характеристика и области применений сетей АТМ Технология АТМ (Asynchronous Transfer Mode – режим асинхронной передачи) является одной из самых   перспективных   технологий   построения   высокоскоростных   сетей.   Она   обеспечивает максимально   эффективное   использование   полосы   пропускания   каналов   связи   при   передаче различного рода информации: голоса, видеоинформации, данных от самых разных типов устройств – асинхронных   терминалов,   узлов   сетей   передачи   данных,   локальных   сетей   и   т.д.  (к   таким   сетям относятся практически все ведомственные сети). Сети, в которых используется АТМ­технология, называются АТМ­сетями. Эффективность АТМ­технологии заключается в возможности применения различных интерфейсов для подключения пользователей к сетям АТМ. Основные особенности АТМ­технологии. 1. АТМ – асинхронная технология, так как пакеты небольшого размера, называемые ячейками (cells), передаются по сети, не занимая конкретных временных интервалов, как это имеет место в В­каналах сетей ISDN. 2. Технология   АТМ   ориентирована   на   предварительное   (перед   передачей информации)   установление   соединения   между   двумя   взаимодействующими   пунктами.   После установления соединения АТМ­ячейки маршрутизируют себя сами, поскольку каждая ячейка имеет поля, идентифицирующие соединение, к которому она относится. 3. По технологии АТМ допускается совместная передача различных видов сигналов, включая речь, данные, видеосигналы. Достигаемая при этом скорость передачи (от 155 Мбит/с до 2,2 Гбит/с) может быть обеспечена одному пользователю, рабочей группе или всей сети. В АТМ­ячейке не   предусматриваются   позиции   для   определенных   видов   передаваемой   информации,   поэтому пропускная способность канала регулируется путем выделения полосы пропускания потребителю. 4. Поскольку   передаваемая   информация   разбивается   на   ячейки   фиксированного размера   (53   байта),   алгоритмы   их   коммутации   реализованы   аппаратно,   что   позволяет   устранить задержки, неизбежные при программной реализации коммутации ячеек. 5. размера сети путем каскадного соединения нескольких АТМ­коммутаторов. 6. Построение АТМ­сетей и  реализация  соответствующих  технологий  возможны на основе оптоволоконных линий связи, коаксиальных кабелей, неэкранированной витой пары. Однако в качестве стандарта на физические каналы для АТМ выбран стандарт на оптоволоконные каналы связи   синхронной   цифровой   иерархии   SDH.   Технология   мультиплексирования   и   коммутации, разработанная для SDH, стала АТМ­технологией. 7. АТМ­технологии   могут   быть   реализованы   в   АТМ­сетях   практически   любой топологии,   но   оконечное   оборудование   пользователей   подключается   к   коммутаторам   АТМ индивидуальными линиями по схеме «звезда». Главное   отличие   АТМ­технологии   от   других   телекоммуникационных   технологий   заключается   в высокой скорости передачи информации (в перспективе – до 10 Гбит/с), причем привязка к какой­ либо одной скорости отсутствует. Важным является и то обстоятельство, что АТМ­сети совмещают функции   глобальных   и   локальных   сетей,   обеспечивая   идеальные   условия   для   «прозрачной» транспортировки различных видов трафика и доступа к услугам и службам взаимодействующих с сетью АТМ­сетей. АТМ­технология   допускает   использование   как   постоянных   (PVC),   так   и   коммутируемых   (SVC) виртуальных каналов. PVC  представляет   собой   соединение   (после   предварительной   настройки)   между взаимодействующими   пользователями   сети,   которое   существует   постоянно.   Устройства, связываемые   постоянным   виртуальным   каналом,   должны   вести   довольно   громоздкие   таблицы маршрутизации,   отслеживающие   все   соединения   в   сети.   Следовательно,   рабочие   станции, соединенные   PVC,   должны   иметь   таблицы   маршрутизации   всех   остальных   станций   сети,   что нерационально и может вызывать задержки в передаче. АТМ­технология   обладает   способностью   к   наращиваемости,   т.е.   к   увеличениюсоединение   устанавливается   динамически, Коммутируемые   виртуальные   каналы   (SVC)  позволяют   устранить   необходимость   ведения сложных таблиц маршрутизации и таким образом повысить эффективность функционирования сети. Здесь   при   этом   используются   АТМ­ маршрутизаторы.  В отличие от традиционных маршрутизаторов, которые требуют физического подключения сетевого сегмента к каждому из своих портов, в АТМ­маршрутизаторах используется не   физическая   архитектура   с   ориентацией   на   соединения,   а   виртуальная   сетевая   архитектура, ориентированная   на   протоколы.   Такие   маршрутизаторы   необходимы   и   удобны   для   создания виртуальной сети, для  которой  характерной является  возможность переключения пользователей, находящихся в любой точке сети, с одного сегмента на другой с сохранением виртуального адреса рабочей группы, что упрощает администратору сети задачу учета изменений списка пользователей. АТМ­технология способна обрабатывать трафики различных классов. В существующих спецификациях предусмотрены четыре  класса трафика,  которые могут быть в режиме АТМ: Класс   А   –   синхронный   трафик   с   постоянной   скоростью   передачи   и   с   предварительным установлением   соединения.  Протокол,   обслуживающийтрафик   этого   класса,   предназначен   для обеспечения потребностей в сетевых услугах при передаче информации с постоянной скоростью (передача и прием АТМ­ячеек по АТМ­пути осуществляются с одной и той же скоростью). Примеры такого трафика – несжатая речь, видеоинформация. Класс   В   –   синхронный   трафик   с   переменной   скоростью   передачи   и   с   предварительным установлением   соединения  (например,   сжатая   речь,   видеоинформация).   Здесь,   как   и   в   случае трафика   класса   А,  необходимы   синхронизация   аппаратуры   отправителя   и   получателя  и предварительное установление связи между ними, но допускается переменная скорость передачи. Информация передается через фиксированные промежутки времени, но ее объем в течение сеанса передачи   может   изменяться.   Если   объем   передаваемой   информации   превышает   фиксированный размер   одной   ячейки,   эта   информация   разбивается   на   несколько   ячеек,   сборка   которых осуществляется в пункте назначения. Класс   С   –   асинхронный   трафик   с   переменной   скоростью   передачии   с   предварительным установлением   соединения.  Здесь   синхронизации   аппаратуры   отправителя   и   получателя   не требуется. Такой способ передачи необходим в сетях с коммутацией пакетов (сети Х.25, Internet, сети с ретрансляцией кадров). Трафик класса С, видимо, станет основным для передачи информации в глобальных сетях. Класс   D   –   асинхронный   трафик   с   переменной   скоростью   передачи   и   без   установления соединения.  Протокол,   управляющий   доставкой   трафика   класса   D,   разработан   для   обеспечения многобитовой   коммутации   данных   без   установления   соединения.   В   этом   протоколе предусматривается использование кадров переменной длины: с помощью передатчика каждый кадр делится   на   сегменты   фиксированного   размера,   которые   помещаются   в   АТМ­ячейки;   приемник собирает   сегменты   в   исходный   кадр,   завершая   таким   образом   процесс,   который   называется сегментацией и сборкой. Режим  асинхронной  передачи  основан на концепции  двух оконечных  пунктов сети  (абонентских систем,   терминалов),   осуществляющих   связь   друг   с   другом   через   совокупность   промежуточных коммутаторов. При этом используются интерфейсы двух типов: интерфейс пользователя с сетью (UNI – User­to­Network Interface) и интерфейс между сетями (NNI – Network­to­Network Interface). UNI   соединяет   устройство   оконечного   пользователя   с   общедоступным   или   частным   АТМ­ коммутатором, а NNI представляет собой канал связи между двумя АТМ­коммутаторами сети    Соединение   между   двумя   оконечными   пунктами   сети   (напомним,   что   АТМ­технология ориентирована на предварительное установление соединения) возникает с того момента, когда один из   них   передает   через   UNI   запрос   в   сеть.   Этот   запрос   через   цепочку   АТМ­коммутаторов отправляется   в   пункт   назначения   для   интерпретации.   Если   узел­адресат   принимает   запрос   на соединение,   то   в   АТМ­сети   между   двумя   пунктами   организуется   виртуальный   канал.   UNI­ устройства   этих   пунктов   и   промежуточные   узлы   сети   (т.е.   АТМ­коммутаторы)   обеспечивают правильную   маршрутизацию   ячеек   за   счет   того,   что   каждая   АТМ­ячейка   содержит   два   поля   – идентификатор   виртуального   пути   (VPI   –   Virtual   Path   Identifier)   и   идентификатор   виртуальногоканала (VCI – Virtual Circuit Identifier). Информация, содержащаяся в полях VPI и VCI АТМ­ячейки, используется для однозначного решения задачи маршрутизации даже в случае, если у оконечной системы организовано несколько виртуальных связей.   АТМ   является   ее   эффективность   в   обслуживании Движущей   силой   развития   технологии   низкоскоростных   приложений   и   возможность   работы   на   сравнительно   низких   скоростях   (от   2 Мбит/с). Говорить о «конкуренции» сетей FR и АТМ неправомочно, так как в настоящее время FR является основным интерфейсом доступа к сетямАТМ, позволяющим обеспечивать передачу по сети АТМ разнородного трафика, динамически распределяя полосу пропускания. Совмещение разнородных телекоммуникационных сетей, построенных на базе различных технологий  (Х.25, FR, IP и др.), для предоставления пользователям всего спектра услуг в настоящее время  возможно только при использовании технологии АТМ. Возможности этой технологии по  совмещению различных ТСС возрастают, несмотря на их существенные различия, главные из  которых состоят: в приспособленности к передаче разнородной информации (данных, голоса,  видеоинформации), возможности полного использования имеющейся полосы пропускания ехнология АТМ (Asynchronous Transfer Mode – режим асинхронной передачи) является одной из  самых перспективных технологий построения высокоскоростных сетей. Она обеспечивает  максимально эффективное использование полосы пропускания каналов связи при передаче  различного рода информации: голоса, видеоинформации, данных от самых разных типов устройств –  асинхронных терминалов, узлов сетей передачи данных, локальных сетей и т.д. (к таким сетям  относятся практически все ведомственные сети). Сети, в которых используется АТМ­технология,  называются АТМ­сетями. Эффективность АТМ­технологии заключается в возможности применения  различных интерфейсов для подключения пользователей к сетям АТМ. Основные особенности АТМ­технологии. 1. АТМ – асинхронная технология, так как пакеты небольшого размера, называемые ячейками (cells), передаются по сети, не занимая конкретных временных интервалов, как это имеет место в В­каналах  сетей ISDN. 2. Технология АТМ ориентирована на предварительное (перед передачей информации) установление соединения между двумя взаимодействующими пунктами. После установления соединения АТМ­ ячейки маршрутизируют себя сами, поскольку каждая ячейка имеет поля, идентифицирующие  соединение, к которому она относится. 3. По технологии АТМ допускается совместная передача различных видов сигналов, включая речь,  данные, видеосигналы. Достигаемая при этом скорость передачи (от 155 Мбит/с до 2,2 Гбит/с)  может быть обеспечена одному пользователю, рабочей группе или всей сети. В АТМ­ячейке не  предусматриваются позиции для определенных видов передаваемой информации, поэтому  пропускная способность канала регулируется путем выделения полосы пропускания потребителю. 4. Поскольку передаваемая информация разбивается на ячейки фиксированного размера (53 байта),  алгоритмы их коммутации реализованы аппаратно, что позволяет устранить задержки, неизбежные  при программной реализации коммутации ячеек. 5. АТМ­технология обладает способностью к наращиваемости, т.е. к увеличению размера сети путем каскадного соединения нескольких АТМ­коммутаторов. 6. Построение АТМ­сетей и реализация соответствующих технологий возможны на основе  оптоволоконных линий связи, коаксиальных кабелей, неэкранированной витой пары. Однако в  качестве стандарта на физические каналы для АТМ выбран стандарт на оптоволоконные каналы  связи синхронной цифровой иерархии SDH. Технология мультиплексирования и коммутации,  разработанная для SDH, стала АТМ­технологией. 7. АТМ­технологии могут быть реализованы в АТМ­сетях практически любой топологии, но  оконечное оборудование пользователей подключается к коммутаторам АТМ индивидуальными  линиями по схеме «звезда». Главное отличие АТМ­технологии от других телекоммуникационных технологий заключается в  высокой скорости передачи информации (в перспективе – до 10 Гбит/с), причем привязка к какой­ либо одной скорости отсутствует. Важным является и то обстоятельство, что АТМ­сети совмещаютфункции глобальных и локальных сетей, обеспечивая идеальные условия для «прозрачной»  транспортировки различных видов трафика и доступа к услугам и службам взаимодействующих с  сетью АТМ­сетей. АТМ­технология допускает использование как постоянных (PVC), так и коммутируемых (SVC)  виртуальных каналов. PVC представляет собой соединение (после предварительной настройки) между  взаимодействующими пользователями сети, которое существует постоянно. Устройства,  связываемые постоянным виртуальным каналом, должны вести довольно громоздкие таблицы  маршрутизации, отслеживающие все соединения в сети. Следовательно, рабочие станции,  соединенные PVC, должны иметь таблицы маршрутизации всех остальных станций сети, что  нерационально и может вызывать задержки в передаче. АТМ­технология способна обрабатывать трафики различных классов. В существующих спецификациях предусмотрены четыре класса трафика, которые могут быть в  режиме АТМ: Класс А – синхронный трафик с постоянной скоростью передачи и с предварительным  установлением соединения. Протокол, обслуживающий трафик этого класса, предназначен для  обеспечения потребностей в сетевых услугах при передаче информации с постоянной скоростью  (передача и прием АТМ­ячеек по АТМ­пути осуществляются с одной и той же скоростью). Примеры такого трафика – несжатая речь, видеоинформация. Класс В – синхронный трафик с переменной скоростью передачи и с предварительным  установлением соединения (например, сжатая речь, видеоинформация). Здесь, как и в случае  трафика класса А, необходимы синхронизация аппаратуры отправителя и получателя и  предварительное установление связи между ними, но допускается переменная скорость передачи.  Информация передается через фиксированные промежутки времени, но ее объем в течение сеанса  передачи может изменяться. Если объем передаваемой информации превышает фиксированный  размер одной ячейки, эта информация разбивается на несколько ячеек, сборка которых  осуществляется в пункте назначения. Класс С – асинхронный трафик с переменной скоростью передачии с предварительным  установлением соединения. Здесь синхронизации аппаратуры отправителя и получателя не  требуется. Такой способ передачи необходим в сетях с коммутацией пакетов (сети Х.25, Internet,  сети с ретрансляцией кадров). Трафик класса С, видимо, станет основным для передачи информации в глобальных сетях. Класс D – асинхронный трафик с переменной скоростью передачи и без установления  соединения. Протокол, управляющий доставкой трафика класса D, разработан для обеспечения  многобитовой коммутации данных без установления соединения. В этом протоколе  предусматривается использование кадров переменной длины: с помощью передатчика каждый кадр  делится на сегменты фиксированного размера, которые помещаются в АТМ­ячейки; приемник  собирает сегменты в исходный кадр, завершая таким образом процесс, который называется  сегментацией и сборкой. Движущей силой развития технологии АТМ является ее эффективность в обслуживании  низкоскоростных приложений и возможность работы на сравнительно низких скоростях (от 2  Мбит/с). Говорить о «конкуренции» сетей FR и АТМ неправомочно, так как в настоящее время FR  является основным интерфейсом доступа к сетям АТМ, позволяющим обеспечивать передачу по  сети АТМ разнородного трафика, динамически распределяя полосу пропускания.