Architektura protokołu ATM

Płaszczyzna użytkownika (User Plane): odpowiada za przekaz informacji użytkownika przez sieć ATM i sterowanie przepływem strumieni informacji Płaszczyzna sterowania (Control Plane): odpowiada za realizację wywołań oraz nadzór na jakością połączeń - zawiera funkcje sygnalizacyjne związane z zestawianiem, nadzorem i rozłączaniem połączeń, Płaszczyzna zarządzania (Management Plane): odpowiada za realizację funkcji nadzoru nad siecią ATM, płaszczyzna ta jest podzielona na dwie części: zarządzanie warstwami (Leyer Management) i zarządzanie płaszczyzną (Plane Management)

Funkcje warstwy fizycznej TC dopasowanie szybkości transmisji komórek, weryfikacja nagłówków w komórkach, wydzielanie komórek ze strumienia bitów, adaptacja strumienia komórek do struktury ramki transmisyjnej, generowanie i odtwarzanie ramek systemu transmisyjnego PM odtwarzanie podstawy czasu, transmisja bitów, fizyczny dostęp do medium Transmission-Convergence Sublayer Physical-Medium Sublayer

Funkcje warstwy ATM tworzenie komórek generowanie i wydzielanie nagłówka przekazywanie i kopiowanie komórek na podstawie VPI/VCI multipleksacja i demultipleksacja na podstawie VPI/VCI interpretacja predefiniowanych nagłówków rozpoznawanie typu danych obsługa pola Cell Loss Priority wsparcie dla wielu klas QoS Usage Parameter Control (UPC) Explicit Forward Congestion Indication (EFCI) Generic Flow Control (GFC) tworzenie i usuwanie połączeń

Warstwa adaptacyjna AAL CS tworzenie bloków danych o właściwej długości: -grupowanie bitów lub bajtów, wydłużanie pakietów -tworzenie nagłówków lub zakończeń bloków -generowanie ewentualnych zabezpieczeń CRC SAR podział bloków na segmenty: -tworzenie nagłówków lub zakończeń segmentów -generowanie zabezpieczeń CRC -ewentualne multipleksowanie połączeń Convergence Sublayer Segmentation-and-Reassembly Sublayer

UNI interfejs

NNI interfejs

Format nagłówka Generic Flow Control (GFC) – pole kontroli dostępu wykorzystywane tylko przez interfejs UNI, prosty sposób multipleksacji pozwalający podłączyć wiele stacji roboczych, umożliwia kontrolę przepływu komórek tylko dla interfejsu UNI, służy także do określania klasy usługi, ułatwiając zapewnienie mechanizmów QoS, używany aby zmniejszyć krótkotrwałe przeciążenia w sieci, Virtual Path Identifier (VPI) – identyfikator ścieżki wirtualnej (logicznej) identyfikuje logiczną grupę kanałów wirtualnych, wykorzystywany przy przełączaniu ścieżek w urządzeniach sieciowych, dla interfejsu UNI możliwe utworzenie do 256 ścieżek wirtualnych, dla interfejsu NNI możliwe utworzenie do 4096 ścieżek wirtualnych, Virtual Channel Identifier (VCI) – identyfikator kanału wirtualnego (logicznego) identyfikuje logiczne połączenie między dwoma urządzeniami ATM, wykorzystywane przy przełączaniu na drodze od i do użytkownika końcowego, można utworzyć 65536 kanałów w ramach jednej ścieżki wirtualnej,

Payload Type (PT) – typ adnych określa czy przesyłane są dane użytkownika (pierwszy bit 0) , czy dane kontrolne ATM (pierwszy bit 1), znaczenie bitów: 000 – komórka danych użytkownika, nie stwierdzono przeciążenia, typ SDU=0, 001 - komórka danych użytkownika, nie stwierdzono przeciążenia, typ SDU=1, 010 – komórka danych użytkownika, stwierdzono przeciążenie, typ SDU=0, 011 - komórka danych użytkownika, stwierdzono przeciążenie, typ SDU=1, 100 – komórka OAM segmentu sieci, 101 - komórka OAM end-to-end, 110 – komórka zarządzania zasobami, 111 – nie ma aktualnie zastosowania, SDU – Service Data Unit odpowiada 48 bajtowemu polu danych OAM – Operations, Administration and Maintance pierwszy bit wskazujący, że są to dane kontrolne, umożliwia umieszczenie komórek zarządzających wewnątrz VCC użytkownika, bez wpływu na dane użytkownika, wewnątrzpasmowe dane sterujące

Cell Loss Priority (CLP) – bit priorytetu sieć ATM wstawia w to pole 1 dla komórki, która powoduje przekroczenie parametrów kontraktu uzgodnionych przed rozpoczęciem transmisji, w przypadku przeciążenie tak oznaczone komórki będą usuwane przez sieć przed komórkami z CLP=0, jeśli brak komórek z CLP=1 są usuwane te z CLP=0, Header Error Control (HEC) – pole kontrolne suma kontrolna pierwszych czterech bajtów nagłówka komórki ATM, wykorzystuje się wielomian generujący x8+x2+x+1, to zabezpieczenie pozwala skorygować jeden błąd (1 bit), w przypadku większej ilości błędów umożliwia detekcję błędów (i odrzucenie komórki)

Mechanizmy QoS w warstwie ATM powszechnie używane parametry ATM QoS: Cell Transfer Delay (CTD) Cell Delay Variation (CDV) Cell Loss Ratio (CLR) Cell Error Ratio (CER) Cell Misinsertion Rate (CMR) Dla wszystkich typów aplikacji CER i CMR muszą minimalna wartość (rzędu 10-9), dlatego podstawowe znaczenie mają CTD, CDV i CLR. W większości przypadków własności ludzkich zmysłów decydują o wartości tych parametrów; przykładowo urządzenia prezentujące obraz video wysyłają 25 do 30 ramek video na sekundę, które są odbierane jako ciągły obraz przez oglądającego, ludzkie zmysły są czułe na zmiany opóźnień

wpływ niedopasowania parametrów na zachowanie sieci CTD CDV CLR CER CMR opóźnienie propagacji x architektura kolejkowania w przełącznikach pojemność buforów w przełącznikach alokacja zasobów w przełączniku zmiany ruchu awarie przełączników i łączy błędy na łączu ilość urządzeń na trasie

Kategorie i klasy usług warstwy ATM usługa stałej szybkości bitowej (CBR – Constant Bit Rate) źródło ruchu wymaga stałej szybkości transmisji w czasie trwania połączenia aplikacje:interaktywny przekaz mowy, video MPEG1, emulacja łącza cyfrowego usługa zmiennej szybkości bitowej (VBR - Variable Bit Rate) źródło ruchu generuje komórki ze zmienną, ale ograniczoną maksymalną intensywnością transmisji, wymagana gwarancja poziomu QoS rt-VBR (real time VBR) – dla źródeł wymagających obsługi w czasie rzeczywistym, gwarantowane parametry QoS: CDV, CTD, CLR aplikacje: przekaz sygnałów mowy, video MPEG2, nrt-VBR (non real time VBR) – dla źródeł nie wymagających synchronizacji czasowej przy przekazie informacji między nadajnikiem a odbiornikiem, źródło gwarantuje parametry QoS: CDV, CTD, CLR, sieć gwarantuje CER aplikacje:szybki przekaz poczty elektronicznej, transfer plików w pewnych reżimach czasowych,

usługa dostępnej szybkości bitowej (ABR – Available Bit Rate) usługa o niezdefiniowanej szybkości bitowej (UBR – Unspecified Bit Rate) źródło ruchu nie ma określonej szybkości transmisji, przekaz w miarę dostępności łącza, nieregularny przekaz danych, sieć działa zgodnie ze schematem „best effort”, aplikacja wysyła dane do sieci i nie interesuje się kiedy dotrą do celu, nie ma żadnych gwarancji usług te kategorie usług dostosowane do sieci: LAN(np. Ethernet, Tken Ring), WAN (np. X.25, Frame Relay, IP) generujących ruch „non real time” z obsługą „ best effort” usługa dostępnej szybkości bitowej (ABR – Available Bit Rate) źródło o niezdefiniowanej szybkości transmisji, umożliwia wykorzystanie w danym momencie całej dostępnej przepustowości kanału, ta usługa oferuje zmienne pasmo transmisji, nie ma wymagań czasowych na dostarczenie danych, wykorzystuje mechanizmy kontroli przeciążenia sieci i sterowanie ruchem, gwarantuje ograniczony poziom strat komórek aplikacje: poczta elektroniczna, transfer plików usługa blokowego przekazu danych (ABT – ATM Block Transfer) wykorzystuje mechanizm dynamicznej rezerwacji pasma, usługa przewidziana dla aplikacji generujących dane w postaci bloków z różnymi wymaganiami odnośnie pasma, dla kazdej porcji danych są negocjowane parametry dotyczące żądanego pasma

Klasy usług warstwy ATM klasa A – usługi połączeniowe, realizowane ze stała szybkością transmisji – CBR, multimedia w czasie rzeczywistym, klasa B – usługi połączeniowe, przekaz głosu i video ze zmienną chwilową szybkością transmisji – VBR, klasa C - usługi połączeniowe ze zmienną chwilową szybkością transmisji bez synchronizacji czasowej – nrt-VBR i ABR, ruch z sieci X.25, Frame Relay, TCP/IP, klasa D – usługi bezpołączeniowe; zmienna szybkość transmisji i brak synchronizacji czasowej między węzłami końcowymi – UBR, ruch z sieci LAN, MAN, WAN

Kontraktowanie ruchu ATM - umowa między użytkownikiem a siecią , w której sieć zobowiązuje się dostarczyć usługę z odpowiednim poziomem QoS, wtedy i tylko wtedy gdy przepływ komórek użytkownika zachowuje wynegocjowany zbiór parametrów.

Warstwa adaptacyjna ATM -konieczna aby dopasować dane dostarczane przez inne protokoły do struktury komórek ATM Związek klas usług z protokołami adaptacyjnymi

ALL typ 1- struktura SAR ALL typ 3/4- struktura SAR ALL typ 5 - struktura SAR