|
1.1
Εισαγωγικά
To ATM (Asynchronous Transfer
Mode) γεννήθηκε στα εργαστήρια της A.T&T στη πόλη Νάπερβιλ
του Ιλλινόϊς των ΗΠΑ το 1980, σαν μία
τεχνική μεταγωγής η οποία θα εξυπηρετούσε τη μετάδοση φωνής
και δεδομένων με τη μορφή πακέτου. Το 1988 ο οργανισμός ITU-T
(πρώην
CCITT) σε ένα συνέδριο στη Σεούλ της Ν.Κορέας εισήγαγε την ΑΤΜ
τεχνολογία στο BISDN.
Το καθοριστικό γεγονός
όμως στην ανάπτυξή του είναι η δημιουργία του ATM Forum το 1991,το
οποίο αποτελούνταν στην αρχή από Cisco Systems NET/ADAPTIVE,
North Telecom and Sprint. Το ΑΤΜ Forum προωθεί την
ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας βασιζόμενο πάντα στα επίσημα
πρότυπα-κανόνες των ITU-T και ANSI.
Το ΑΤΜ είναι μια ενιαία
μέθοδος για μεταφορά, πολυπλεξία και μεταγωγή (switching) πληροφορίας
πολλών ειδών (data,video, audio) με υψηλές ταχύτητες μέσω ενός
απλού μηχανισμού μετάδοσης και μεταγωγής (switching).
Το βασικό του χαρακτηριστικό
που το κάνει να διαφέρει από τις άλλες τεχνολογίες που διαχειρίζονται
δεδομένα (data) είναι η επεκτασιμότητά του από τα τοπικά δίκτυα
LAN στα δίκτυα ευρείας περιοχής WAN καθώς και από τη backbone
υποδομή ενός δικτύου στο desktop.
Το ATM Forum προωθεί
το ΑΤΜ σαν το επόμενο βήμα στις Επικοινωνίες Δεδομένων (Data
Communications) και στις Τηλεπικοινωνίες (video -voice communications).
Για να διαπιστώσουμε
όμως τι παραπάνω προσφέρει το ΑΤΜ έναντι των Επικοινωνιών Δεδομένων
και των Τηλεπικοινωνιών (ήχου,εικόνας) πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε
τα βασικά τους χαρακτηριστικά. Γι αυτό το λόγο στη παρακάτω
ενότητα παραθέτονται οι βασικές αρχές αυτών των τεχνολογιών.
1.1.1 Οι βασικές
τεχνολογίες μετάδοσης πληροφορίας (data -
video - audio) και το ΑΤΜ cell relay
Οι Επικοινωνίες Δεδομένων
(Data Communication), που συνήθως εμπεριέχουν το Ethernet, Token
Ring, FDDI, X.25 και το Frame Relay, χρησιμοποιούν μεταβλητού
μεγέθους “πακέτα” με δεδομένα (data) για μετάδοση. Τα μεταβλητού
μεγέθους πακέτα εκμεταλλεύονται καλύτερα τα κανάλια επικοινωνίας
απ’ότι το TDM που ανήκει στις τηλεπικοινωνίες
(θα το συναντήσουμε παρακάτω).
H packet switching τεχνολογία
χρησιμοποιεί connectionless LAN πρωτόκολλα τα οποία συνήθως
παράγουν κίνηση πληροφορίας με ξεσπάσματα σε άτακτα χρονικά
διαστήματα. Σε μία connectionless υπηρεσία, δεν υπάρχει προκαθορισμένη
πορεία ή εγκατεστημένη σύνδεση πάνω στην οποία να μεταφέρεται
η πληροφορία. Συνήθως τα πακέτα από μόνα τους περιέχουν την
αναγκαία πληροφορία διευθυνσιοδότησης ώστε
να φτάσουν στο προορισμό τους χωρίς προηγούμενα να έχει δημιουργηθεί
σύνδεση μεταξύ αποστολέα και παραλήπτη.
Οι κόμβοι (nodes) απλά
μεταδίδουν δεδομένα (data) πάνω στο δίκτυο όποτε είναι απαιτούμενο,
χωρίς να έχουν πρώτα εγκαταστήσει συγκεκριμένες συνδέσεις ή
δρόμους με τον κόμβο παραλήπτη.
Αυτή η τακτική προσδίδει
απροσδιόριστη καθυστέρηση ή λανθάνουσες καταστάσεις (latencies)
στη διαδικασία μετάδοσης δεδομένων (data), γεγονός που χαρακτηρίζει
τις τεχνολογίες data communication.
Οι τεχνολογίες των τηλεπικοινωνιών
χρησιμοποιούν συνήθως circuit switching και μικρά με συγκεκριμένο
μέγεθος frames για να μεταφέρουν φωνητική πληροφορία.
Η τεχνολογία TDM χρησιμοποιείται
πιο συχνά για τη μετάδοση φωνητικής πληροφορίας.Η TDM εμπεριέχει
τηλεπικοινωνιακά κανάλια τα οποία είναι τεμαχισμένα σε συγκεκριμένες
περιόδους χρόνου ,τα frames (πλαίσια).
Αυτά τα πλαίσια είναι
χωρισμένα ακόμα πιο περισσότερο σε μικρά ίσα κομμάτια τα slots.Σε
κάθε χρήστη παραχωρούνται συγκεκριμένα slots ενός frame. Στο
παρακάτω σχήμα παρατηρούμε ότι σ’ένα χρήστη μπορεί να ανήκουν
περισσότερα από ένα slot στο ίδιο frame.
Τα slot που ανήκουν στο
κάθε χρήστη παρουσιάζονται ακριβώς στον ίδιο συγκεκριμένο χρόνο
σε κάθε frame. Επειδή λοιπόν τα slots είναι συγχρονισμένα το
TDM αναφέρεται και ως Synchronous Transfer Mode. (STM)
Οι χρήστες μπορούν να
έχουν πρόσβαση στο TDM τηλεπικοινωνιακό κανάλι μόνο όταν τα
συγκεκριμένα slots που τους αναλογούν είναι διαθέσιμα. Έτσι
όταν slot που αναλογεί στο χρήστη είναι διαθέσιμο τότε και μόνο
τότε ο χρήστης θα στείλει πληροφορία, εάν αυτή τη στιγμή δεν
υπάρχει πληροφορία τότε το slot μένει αχρησιμοποίητο, καθώς
επίσης δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν επιπλέον slot εάν το μέγεθος
της πληροφορίας δεν χωρέσει στο slot, ακόμα και εάν αυτά τα
slots είναι άδεια. Αποτέλεσμα του γεγονότος αυτού είναι κάποια
καθυστέρηση μέχρι
η πληροφορία που απόμεινε να μεταφερθεί πάνω στο δίκτυο.
Με την εξέλιξη οι αναλογικοί
μεταγωγείς αντικαταστάθηκαν απόψηφιακούς και με την ευρεία παρουσία
των οπτικών ινών σαν μέσα μεταφοράς η απόδοση των τηλεπικοινωνιακών
δικτύων αυξήθηκε δραματικά.
Παρ’ όλη όμως αυτή την
βελτίωση αυτού του είδους τα δίκτυα είναι αναποτελεσματικά για
την μεταφορά μη φωνητικής πληροφορίας (πολύ μεγάλο dedicate
bandwidth).
ATM Cell Relay
H ATM cell relay τεχνολογία
υποστηρίζει και τους τρεις τύπους πληροφορίας (data, φωνή και
εικόνα) και απευθύνεται στις ανάγκες χρήσης των δημοσίων αλλά
και ιδιωτικών δικτύων, για ευελιξία στις
εφαρμογές των επικοινωνιών, μεγαλύτερη ολοκλήρωση στις δικτυακές
υπηρεσίες και προσαρμογή στις ανάγκες του μέλλοντος.
Το ΑΤΜ είναι μία connection-oriented
υπηρεσία μετάδοσης data στην οποία η πληροφορία του χρήστη περνάει
πάντα από την ίδια προεγκατεστημένη διαδρομή ή σύνδεση μεταξύ
δύο τελικών σημείων του δικτύου. Οι ΑΤΜ μεταγωγείς έχουν ενσωματωμένες
αυτόνομου τύπου τεχνικές δρομολόγησης (self-routing) για όλες
τις cell relay λειτουργίες στο δίκτυο. Αυτό σημαίνει ότι το
cell μπορεί να βρίσκει το δρόμο του, μέσα σε δικτυακή δομή από
μεταγωγείς, αστραπιαία (on the fly) χρησιμοποιώντας πληροφορία
δρομολόγησης που βρίσκεται στη κεφαλή (header) του cell.
Πάντως το γεγονός ότι
το ΑΤΜ είναι connection-oriented τεχνολογία απαιτεί συγκεκριμένα
ΑΤΜ πρωτόκολλα σηματοδοσίας (signaling) και δομές διευθυνσιοδότησης
όπως επίσης και πρωτόκολλα για δρομολόγηση των ATM αιτήσεων
για σύνδεση μέσα στο δίκτυο.
Όμως επειδή τα ΑΤΜ πρωτόκολλα
δεν εξαρτώνται από ένα συγκεκριμένο ρυθμό μετάδοσης ή κάποιο
φυσικό μέσο μεταφοράς, μια επικοινωνιακή εφαρμογή μπορεί να
λειτουργήσει με την υπάρχουσα τεχνολογία του φυσικού επιπέδου
(physical layer).
Ακόμα επειδή η μετάδοση
των ATM cell είναι ασύγχρονης φύσης,
δεδομένα (data) που μπορούν να πάρουν μια καθυστέρηση γίνεται
να ανακατευτούν με πληροφορία ευαίσθητη στη καθυστέρηση όπως
ήχος και εικόνα.
Το συγκεκριμένο μέγεθος
του cell το βοηθά να μετάγεται (switched) διαμέσου του δικτύου
με μεγάλες ταχύτητες σε επίπεδο hardware χωρίς να δημιουργεί
φόρτο που έχει σχέση με software όπως με τους παραδοσιακούς
routers.
Στο ΑΤΜ η πρόσβαση στο
επικοινωνιακό κανάλι είναι πολύ πιο ελαστική
απ’ ότι με το TDM. Κάθε ΑΤΜ χρήστης που χρειάζεται το επικοινωνιακό
κανάλι μπορεί να έχει πρόσβαση οποτεδήποτε το κανάλι είναι διαθέσιμο.
Επίσης στο ΑΤΜ δεν υπάρχει συγκεκριμένο χρονικό κομμάτι μέσω
του οποίου έχει πρόσβαση ο χρήστης στο κανάλι όπως στο TDM.
To ATM παρέχει “bandwidth on demand”.
Και στις τεχνολογίες
που βασίζονται στο “πακέτο” (packet) όπως HDLC (High -Level
Data Link Control), οποιοσδήποτε χρήστης μπορεί να κερδίσει
πρόσβαση στο επικοινωνιακό κανάλι αλλά όταν ένας χρήστης στέλνει
μεγάλα μηνύματα μπορεί να εμποδίσει τους άλλους χρήστες να έχουν
πρόσβαση μέχρι να σταλεί όλο το μήνυμα.
Στο ΑΤΜ όμως κάθε μήνυμα
είναι χωρισμένο σε πολύ μικρά ,
συγκεκριμένου μήκους cells τα οποία μπορούν να μεταφερθούν στο
δίκτυο οποτεδήποτε ζητηθεί .Δεν γίνεται λοιπόν ένας χρήστης
να μονοπωλεί το κανάλι αφήνοντας άλλους χρήστες σε αναμονή.
ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΟΥ
ΑΤΜ
Συγκεκριμένα λοιπόν το
ΑΤΜ έχει τα παρακάτω πλεονεκτήματα:
Επάρκεια σε bandwidth
Το ΑΤΜ μπορεί να υποστηρίξει αποτελεσματικά την αυξανόμενη
ζήτηση σε μετάδοση σε ένα δίκτυο με τη διάθεση εύρους ζώνης
(bandwidth) όποτε χρειαστεί (bandwidth on demand), σύμφωνα με
τις άμεσες ανάγκες του χρήστη.
Επίσης το εύρος ζώνης
του δικτύου κλιμακώνεται για τις μελλοντικές ανάγκες σε μεγαλύτερους
ρυθμούς μετάδοσης καθώς και η παροχή εύρους ζώνης πραγματοποιείται
χωρίς διαχειριστική παρέμβαση (εξωτερική παρέμβαση από administrator).
Κλιμακωτή τεχνολογία
Το ΑΤΜ προσαρμόζεται σε κάθε επικοινωνιακή εφαρμογή και σε ένα
μεγάλο πεδίο από ρυθμούς μετάδοσης. Τα ΑΤΜ interface πρότυπα
υποστηρίζουν από χαμηλούς ρυθμούς μετάδοσης της τάξης των 1.5
Mbps έως και υψηλούς της τάξης των 2.4 Gbps.
Ανεξαρτησία στην
εφαρμογή (Application transparency) Το μέγεθος ΑΤΜ cell
είναι η συμβιβαστική λύση μεταξύ των μακριών πακέτων των data
επικοινωνιών και των μικρών επαναλαμβανόμενων frame των εφαρμογών
της φωνής. Λόγω των χαρακτηριστικών της ασύγχρονης μετάδοσης,
το ΑΤΜ μπορεί να υποστηρίξει ρυθμούς μετάδοσης και ξαφνικό φόρτο(degree
of burstiness) σύμφωνο με την τρέχουσα εφαρμογή και όχι με τους
ρυθμούς μετάδοσης και το βαθμό ξαφνικού φόρτου του δικτύου.
Με άλλα λόγια το ΑΤΜ προσαρμόζει το δίκτυο στις ανάγκες του
χρήστη αντί να προσαρμόζει την εφαρμογή του χρήστη στα χαρακτηριστικά
του δικτύου.
Το ΑΤΜ είναι αποτελεσματικό
για data επικοινωνίες και τηλεπικοινωνίες για τους παρακάτω
λόγους :
- Προσφέρει ανεκτό χρόνο πρόσβασης
- Υποστηρίζει τη διακίνηση μικρού ή
μεγάλου μηνύματος
- Παρέχει υψηλές ταχύτητες μετάδοσης
- Παρέχει αυτόνομες διαδικασίες δρομολόγησης
(self-routing) για διάφορους τύπους πληροφορίας
- Υποστηρίζει νέες εφαρμογές data επικοινωνιών
και τηλεπικοινωνιών.
- Παρέχει εγγυημένη πρόσβαση (interval)
για ήχο και εικόνα (video).
- Μπορούν οι χρήστες να ορίσουν το επίπεδο
και την ποιότητα της υπηρεσίας που θέλουν.
- Παρέχει μηχανισμούς για το δίκτυο
ώστε να αποφεύγεται η υπερφόρτωσή του.
Δικτυακά πλεονεκτήματα:
Το ΑΤΜ είναι απλό, γρήγορο, cell-switching
τεχνολογία που η ικανότητα δρομολόγησης προέρχεται από την πληροφορία
που κουβαλάει από μόνο του το ΑΤΜ cell.
Γι αυτό το λόγο μέσα
στο ΑΤΜ δίκτυο δεν γίνεται καμία επεξεργασία των δεδομένων (data)
πάνω από το επίπεδο του cell απλοποιώντας και αυξάνοντας την
ταχύτητα και την αποτελεσματικότητα στη διακίνηση του μηνύματος.
Επίσης με την δυνατότητα της αυτόνομης δρομολόγησης (self-routing)
θεωρητικά μπορεί να συνδεθούν οποιοσδήποτε αριθμός συσκευών
switching σε ένα ΑΤΜ δίκτυο.
1.1.2 Mια γενική άποψη λειτουργίας
του ΑΤΜ δικτύου
Το ΑΤΜ δίκτυο αποτελείται
από ένα σύνολο ΑΤΜ μεταγωγών διασυνδεόμενους με point-to-point
ATM συνδέσεις ή interfaces.
Οι ΑΤΜ μεταγωγείς υποστηρίζουν
δύο τύπους interfaces: το χρήστη- δίκτυο interface (user-network
interfacea UNI) και το δίκτυο-δίκτυο
interface (network-node ή network-network interface a
NNI).
Το UNI συνδέει ΑΤΜ τελικά-συστήματα
(end-systems) όπως δρομολογητές, συσκευές χρηστών, με ένα ΑΤΜ
μεταγωγέα ενώ το ΝΝΙ συνδέει δύο ΑΤΜ μεταγωγείς μεταξύ τους.
Θεμελιώδης χαρακτηριστικό
του ΑΤΜ δικτύου είναι connection oriented φύση του. Αυτό σημαίνει
ότι ένα υποθετικό (virtual) κύκλωμα πρέπει να οργανωθεί κατά
μήκος ενός ΑΤΜ δικτύου πριν από οποιαδήποτε μεταφορά δεδομένων.
Τα ΑΤΜ κυκλώματα είναι
δυο τύπων:
- Virtual Paths τα οποία και αναγνωρίζονται
από τα virtual path διακριτικά -VPI (βρίσκονται στο header
του cell)
- Virtual Channels τα οποία αναγνωρίζονται
από ένα συνδυασμό από VPI και virtual channel διακριτικά -VCI.
Ένα virtual path είναι
ένα δέμα από virtual channels τα οποία κατά την μεταγωγή τους
μέσα στο δίκτυο παραμένουν αμετάβλητα έχοντας πάντα κοινό το
VPI. Όλα όμως τα VCI και VPI έχουν τοπική σημασία σε μια σύνδεση
και αλλάζουν κατά το απαιτούμενο σε κάθε μεταγωγέα (switch).
Η βασική λειτουργία ενός
ΑΤΜ μεταγωγέα είναι πολύ απλή και χωρίζεται στα εξής στάδια,
πρώτα λαμβάνει το cell από μια σύνδεση γνωστού VCI ή VPI, έπειτα
ελέγχει την τιμή της σύνδεσης στο τοπικό πίνακα (ο οποίος περιέχει
αντιστοιχίες τιμών VCI,VPI με πόρτες) εξετάζει την τιμή της
πόρτας εξόδου και τα καινούργια VCI,VPI της σύνδεσης και τέλος
επαναμεταδίδει το cell με τα καινούργια VCI,VPI.
Η λειτουργία της μεταγωγής
είναι τόσο απλή γιατί εξωτερικοί μηχανισμοί οργανώνουν τον πίνακα
αντιστοίχησης πριν από την μεταβίβαση δεδομένων (data). Ο τρόπος
που φτιάχνονται αυτοί οι πίνακες καθορίζει δύο θεμελιώδης κατηγορίες
ΑΤΜ συνδέσεων:
- Permanent Virtual Connections(PVC):
Το PVC είναι μια σύνδεση που πραγματοποιείται από εξωτερικό
μηχανισμό, συνήθως network management, κατά τον οποίο ένα
σύνολο από μεταξύ της ΑΤΜ πηγής και του ΑΤΜ προορισμού έχουν
προγραμματισθεί με τα κατάλληλα VCI/VPI. Τα PVC χρειάζονται
ρύθμιση δια χειρός και αυτό κάνει άβολη και απαιτητική την
χρήση τους.
- Switched Virtual Connections(SVC):
Το SVC είναι μια σύνδεση που πραγματοποιείται αυτόματα διαμέσου
ενός πρωτοκόλλου σηματοδοσίας. Επειδή δεν χρειάζεται ρύθμιση
με το χέρι είναι πιο εύχρηστο απ’ ότι το PVC και προτιμάται
περισσότερο.
Όλη όμως αυτή η διαδικασία
πραγματοποίησης συνδέσεων βασίζεται και στα πρωτόκολλα σηματοδοσίας
και εξαρτάται από το είδος των
συνδέσεων (point -to point και point-to-multipoint).
Σε γενικές γραμμές έγινε
μία αποτίμηση βασικών λειτουργιών ενός ΑΤΜ δικτύου. Παρακάτω
θα μιλήσουμε αναλυτικά για τα βασικά μέρη και λειτουργίες του
ΑΤΜ δικτύου.
Η λογική με την οποία
θα εξετάσουμε το θέμα του ΑΤΜ δικτύου θα γίνει σε τρία επίπεδα:
1) Στη ροή της πληροφορίας
από τα απάνω επίπεδα προς τα κάτω (ATM Adaptation layer, ATM
layer, Physical layer, Cell)
2) Στο τρόπο που γίνονται
οι συνδέσεις μέσω της σηματοδοσίας και η μεταγωγή της πληροφορίας(ATM
signaling, ATM connection Types, ATM Switching, Virtual Channel-Virtual
Path, Virtual Connection Switching- Virtual Path Switching,
ATM UNI-NNI-PNNI, Addressing Scheme,QoS)
3) Στα πρωτόκολλα που
χρησιμοποιούνται για την δρομολόγηση των δεδομένων: LANE, Native
Protocols, MPOA.
1.2
ΑΤΜ Μοντέλο Αναφοράς
1.2.1
Η σχέση του ΑΤΜ με το πρότυπο OSI και το ΑΤΜ μοντέλο
αναφοράς
Πρώτα από όλα πρέπει
να γίνει αντιληπτό σε ποια επίπεδα λειτουργιών απευθύνεται το
ΑΤΜ σε σχέση με το OSI μοντέλο ώστε να εξηγηθεί στη συνέχεια
η ροή της πληροφορίας.
Οι ΑΤΜ λειτουργίες οριοθετούνται
στο επίπεδο 2 (data link layer) του μοντέλου OSI (International
Standard Organization) το οποίο καθορίζει επτά επίπεδα.
Το μοντέλο του OSI
Το data link επίπεδο
ασχολείται με την μετάδοση δεδομένων μεταξύ δύο σημείων στο
δίκτυο.
Αυτό το επίπεδο δεν ασχολείται
με την μετάδοση όλου του μηνύματος μεταξύ της πηγής και του
προορορισμού γιατί αυτό είναι δουλειά του επιπέδου 3, μεταφέρει
όμως κομμάτια του μηνύματος τα cells μεταξύ δύο σημείων. Αυτά
τα σημεία δεν είναι απαραίτητο να είναι τελικά σημεία, όπως
η πηγή του μηνύματος και ο προορισμός του αλλά μπορεί να είναι
ενδιάμεσα σημεία μεταξύ της πηγής και του προορισμού.
To ATM κατατάσσεται μέχρι
το δεύτερο επίπεδο του OSI μοντέλου όμως το ίδιο αποτελείται
από τρία επίπεδα λειτουργίας:
1) ATM adaptation layer (AAL)
2)ATM layer
3)ΑΤΜ physical layer
Η σχέση των ΑΤΜ Επιπέδων
Λειτουργίας με το μοντέλο OSI
Το συνολικό όμως μοντέλο
αναφοράς πρωτοκόλλων ΑΤΜ διαφέρει από την φιλοσοφία του OSI
γιατί εκτός από τα παράλληλα επίπεδα υπάρχουν και κάθετα σε
αυτά. (βλέπε παρακάτω σχήμα)
ΑΤΜ Μοντέλο Αναφοράς
Οι λειτουργίες των κάθετων
επιπέδων συνοψίζονται παρακάτω:
- User plane –Φροντίζει για την μεταφορά
πληροφορίας των χρηστών (end -user) διαμέσου του δικτύου.
Αυτό το επίπεδο έχει πρώτα από όλα σχέση με το ΑΤΜ layer και
το physical layer, επίπεδα πιο σημαντικά για να πραγματοποιήσουν
το cell relay σε ένα ΑΤΜ δίκτυο.
Ασχολείται όμως και με το ΑΤΜ adaptation layer και με το higher
layer protocol.
- Control Plane –Φροντίζει για την ανταλλαγή
πληροφορίας σηματοδοσίας μεταξύ ΑΤΜ τελικών σημείων (αποστολέα
και παραλήπτη ΑΤΜ δεδομένων) ώστε να πραγματοποιηθούν οι ρυθμίσεις
για την σύνδεση (connection setup).To Control Plane παρέχει
επίσης λειτουργίες βασικές για τις υπηρεσίες μεταγωγής. Μετέχει
στις διαδικασίες σηματοδοσίας και δρομολόγησης απαραίτητες
για τη διευθέτηση (set-up), διαχείριση και την αποδέσμευση
συνδέσεων τύπου SVCs (switched virtual connection) μεταξύ
δύο σημείων (peer) στο δίκτυο. Ακόμα το Control Plane μοιράζεται
με το User Plane τις διευκολύνσεις που παρέχουν το ATM Layer
και Physical Layer.
- Management Layer—Έχει λειτουργικό
και διαχειριστικό χαρακτήρα και την δυνατότητα να ανταλλάσσει
πληροφορία μεταξύ του user plane και control plane.Το management
plane πραγματοποιεί δύο βασικές λειτουργίες:
1)layer management,
για συγκεκριμένες λειτουργίες όπως η ανίχνευση αποτυχίας
και δυσλειτουργίας των πρωτοκόλλων στα layer
2)plane management,
για διαχείριση και συντονισμό όλων των λειτουργιών του
ΑΤΜ οικοδομήματος.
Οι λειτουργίες των παράλληλων
επιπέδων συνοψίζονται παρακάτω:
- Higher layer application and protocols—Είναι
τα επίπεδα πάνω από το ATM adaptation layer (AAL) που έχουν
σχέση με συγκεκριμένες επικοινωνιακές εφαρμογές που οι χρήστες
έχουν διαλέξει να αναπτύξουν στο δικτυακό περιβάλλον του ΑΤΜ,
όπως TCP/IP, OSI, Advanced Peer-to-Peer Networking APPN κ.α.
- ΑΤΜ adaptation
layer (AAL)—Αυτό το επίπεδο τροποποιεί τα δεδομένα που έρχονται
από τα παραπάνω επίπεδα σε ΑΤΜ cell. Επίσης απομονώνει τα
πρωτόκολλα των ανώτερων επιπέδων από τις διεργασίες του ΑΤΜ.
- ATM layer—Αυτό το επίπεδο παρέχει
την ΑΤΜ cell relay υπηρεσία για το δίκτυο. Επίσης παραδίδει
στο φυσικό επίπεδο τα ΑΤΜ cell για την μεταφορά τους μέσα
στο δίκτυο.
- Physical layer—Αυτό το επίπεδο περνάει
τα ΑΤΜ cells που έρχονται από το ΑΤΜ layer στο φυσικό μέσο
μετάδοσης και ανάποδα ανάλογα με την κατεύθυνση της ροής της
πληροφορίας.
1.2.2 ΑΤΜ Cell
Πρωταρχικό στοιχείο του
ΑΤΜ οικοδομήματος είναι το ΑΤΜ Cell. Πριν αναλύσουμε διεξοδικά
την ροή της πληροφορίας στο ΑΤΜ δίκτυο θα κάνουμε την παρουσίασή
του.
Το ΑΤΜ cell είναι η πρότυπη
μονάδα μετάδοσης για όλες τις cell relay υπηρεσίες στο ΑΤΜ δίκτυο.
Είναι σταθερού μήκους και αποτελείται από δύο μέρη, την κεφαλή
(header) μήκους 5 byte και το κυρίως μέρος (payload) μήκους
48.
Η κεφαλή περιέχει απαραίτητη
πληροφορία για την δρομολόγηση του cell μέσα στο δίκτυο και
του εξασφαλίζει την άφιξη στο προορισμό του.Τα 5 πρώτα bytes
είναι και αυτά χωρισμένα σε περιοχές που περιέχουν πληροφορία
αναγνώρισης, ελέγχου, προτεραιότητας και δρομολόγησης. Τα υπόλοιπα
48 περιέχουν την ωφέλιμη πληροφορία του ΑΤΜ cell.Τα ΑΤΜ cells
μεταδίδονται σειριακά μέσα στο δίκτυο, αρχίζοντας από το όγδοο
bit στο πρώτο byte της κεφαλής του cell.
Παρακάτω εικονίζεται
η κεφαλή ενός UNI ATM cell.
Βάζοντας τα δεδομένα
σε σταθερού μήκους cells γίνεται εφικτή η χρήση μέσων μετάδοσης
υψηλών ταχυτήτων (όπως Τ3, Ε3και OC3 trunk), γιατί τα σταθερού
μήκους cells μπορούν να επεξεργασθούν hardware μειώνοντας ή
εξαλείφοντας έτσι την καθυστέρηση στη μετάδοσή τους.
Ένα άλλο πλεονέκτημα
που έρχεται από την χρήση σταθερού μήκους cell για την διαχείριση
δεδομένων όσον αφορά τη μετάδοση τους είναι ότι ένα ΑΤΜ δίκτυο
μπορεί να αντιμετωπίσει την ταυτόχρονη μετάδοση πληροφορίας
ευαίσθητη στην καθυστέρηση με πληροφορία που έχει ξεσπάσματα
στη ροή της. Μπορεί δηλαδή να παρέχει στον ίδιο χρόνο υπηρεσία
μετάδοσης σε οποιουδήποτε τύπου πληροφορίας.
Η δομή ενός ΑΤΜ Cell
είναι η ίδια για όλο το δίκτυο εκτός μια μικρής παραλλαγής στη
κεφαλή μεταξύ του ATM UNI cell και ATM NNI cell.
1.2.3 Eπεξεργασία
ΑΤΜ δεδομένων
Η μετατροπή των δεδομένων
της εφαρμογής (data, video και voice) σε cells και το ανάποδο,
πραγματοποιείται στο επίπεδο 2 (data link) του OSI μοντέλου
το οποίο στο ΑΤΜ αποτελείται από δύο επίπεδα:
1)ΑΤΜ adaptation layer
(AAL)
2)ATM layer
Από τη στιγμή που τα
δεδομένα έχουν την μορφή ΑΤΜ cells μεταβιβάζονται στο φυσικό
επίπεδο για την μεταφορά τους στο δικτύου η οποία γίνεται από
το φυσικό μέσο και τους ΑΤΜ μεταγωγείς.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει
μια απεικόνιση της πορείας που ακολουθoύν τα δεδομένα.
1.2.4 ΑΤΜ Αdaptation
Layer
Σε αυτό το κεφάλαιο
θα αναφερθούν οι τάξεις διακίνησης πληροφορίας και οι αντίστοιχοι
τύποι του ΑΤΜ adaptation layer καθώς και οι διαδικασίες που
γίνονται για την επεξεργασία των δεδομένων εντός
του AAL.
Οι
τάξεις υπηρεσιών της διακίνησης πληροφορίας οι οποίες και κληρονομήθηκαν
από το BISDN είναι οι εξής:
- Class
A όπου χρησιμοποιείται το ΑΤΜ adaptation layer 1 (AAL1)
- Class
B όπου χρησιμοποιείται το ΑΤΜ adaptation layer 2 (AAL2)
- Class
C όπου χρησιμοποιείται το ΑΤΜ adaptation layer 3/4 (AAL3/4)
- Class
D όπου χρησιμοποιείται το ΑΤΜ adaptation layer 5 (AAL5)
Οι
υπηρεσίες που παρέχουν οι τύποι του AAL εξαρτώνται από τα ανώτερα
επίπεδα και τις εφαρμογές των χρηστών. Δηλαδή κάθε τύπος του
AAL παρέχει συγκεκριμένες υπηρεσίες για συγκεκριμένο είδος διακίνησης
πληροφορίας (Class). Αυτό όμως δεν είναι απόλυτο γιατί πολλές
φορές το AAL5 διαχειρίζεται πληροφορία Class B και το AAL1 διαχειρίζεται
πληροφορία Class C.
1.2.4.1
Xαρακτηριστικά καθορισμού των τάξεων διακίνησης (Classes)
Χρονική
σχέση (εξάρτηση) μεταξύ των δύο επικοινωνούντων
σημείων
Μερικές ΑΤΜ μεταδόσεις απαιτούν κάποια χρονική σχέση μεταξύ
των επικοινωνούντων σημείων.Για παράδειγμα στη 64-Kbps PCM μετάδοση
φωνής υπάρχει μία συγκεκριμένη χρονική σχέση μεταξύ της πηγή
της πληροφορίας και του προορισμού, με αποτέλεσμα την άμεση
μετάδοση πληροφορίας (real time). Αντιθέτως η απλή μεταφορά
δεδομένων μεταξύ δύο χρηστών ενός δικτύου δεν βασίζεται σε ειδική
χρονική σχέση.
Bit
rate
Μερικές υπηρεσίες μετάδοσης παρέχουν σταθερό bit rate, ενώ άλλες
παρέχουν μεταβλητό.
Τρόπος
σύνδεσης (Connection Mode)
H μετάδοση είναι είτε connection oriented είτε connectionless.
Πίνακας
AAL τύποι και τα αντίστοιχα είδη μετάδοσης πληροφορίας
|
Τύπος
ΑΑL
|
Χρονική
Σχέση
|
Τρόπος
σύνδεσης
|
Bit
Rate
|
Περιγραφή
Υπηρεσίας
Μετάδοσης |
|
AAL1
(Class A)
|
Σύγχρονη
|
Connection-
oriented
|
Σταθερό
|
Παρέχει circuit emulation και
υπηρεσίες video
με σταθερό bit rate
που ξεκινά από
μερικά kilobits και φτάνει στα 10
megabits. Αυτή η υπηρεσία
στηρίζεται σε
συνεχές αναλογικό σήμα. |
|
Τύπος ΑΑL
|
Χρονική Σχέση
|
Τρόπος
σύνδεσης
|
Bit Rate
|
Περιγραφή
Υπηρεσίας
Μετάδοσης |
|
AAL2
(Class B)
|
Σύγχρονη
|
Connection-
oriented
|
Μεταβλητό
|
Παρέχει υπηρεσίες μετάδοσης φωνής/video
έχοντας μεταβλητό
bit rate. Υπάρχει συγχρονισμός
μεταξύ αποστολέα
και παραλήπτη
στη μετάδοση δεδομένων. |
|
AAL3/4
(Class C)
|
Ασύγχρονη
|
Connection-
oriented
|
Μεταβλητό
|
Παρέχει point-to-
point ή point -to -multipoint ATM c
ell relay, κάνοντας συνδέσεις “on the
fly” μεταξύ αποστολέα-
παραλήπτη. Διαχειρίζεται διαφορετικά είδη πληροφορίας (data,
voice, video) την οποία μέσω των ΑΤΜ cell μεταφέρει σε δίκτυα
LAN -WAN. Έχει απώλεια σε δεδομένα (data loss) αλλά δεν
υπάρχει καθυστέρηση. |
|
AAL5
(Class D)
|
Ασύγχρονη
|
Connectionless
|
Μεταβλητό
|
Παρέχει πολύ υψηλών ταχυτήτων
μεταγωγή πακέτων, υπηρεσίες μετάδοσης (LAN)
ή Frame Relay (WAN) στις οποίες τα packets/frames φέρουν
την απαραίτητη πληροφορία διευθυνσιοδότησης για την αποστολή
στο προορισμό τους χωρίς προηγουμένως να πραγματοποιηθούν
συνδέσεις μεταξύ αποστολέα και παραλήπτη. |
1.2.4.2
Λειτουργίες του ΑΤΜ Αdaptation Layer
Το
ΑΤΜ adaptation layer αποτελεί τον σύνδεσμο μεταξύ των πρωτοκόλλων
των ανώτερων επιπέδων και του ΑΤΜ layer. Η βασική του λειτουργία
είναι ο τεμαχισμός και η επανασύσταση των μονάδων δεδομένων
(data units) των ανωτέρων επιπέδων καθώς και η αντιστοίχηση
τους σε συγκεκριμένου μήκους ωφέλιμο φορτίο (payload) στα ATM
cells.
Το
AAL μπορεί να χαρακτηριστεί ως ο πιο ουσιώδες μηχανισμός στην
αρχιτεκτονική του ΑΤΜ. Έχει την ικανότητα να διαχειρίζεται διαφορετικούς
τύπους πληροφορίας όπως συνεχής φωνή παραγόμενη από video-conferencing
εφαρμογή ή μηνύματα μεγάλου και ξαφνικού φόρτου που παράγονται
στα LAN και να τα μετατρέπει στην ίδια μορφή δεδομένων ,το ΑΤΜ
cell.
Διαφορετικοί
τύποι AAL διαχειρίζονται διαφορετικά είδη πληροφορίας, όλοι
όμως καταλήγουν στην ίδια “συσκευασία” των 48-Bytes που αποτελεί
και το ωφέλιμο φορτίο του ATM cell.
Σημαντική
παρατήρηση είναι ότι το AAL δεν αποτελεί δικτυακή διαδικασία
αλλά η λειτουργία του λαμβάνει μέρος στον εξοπλισμό του χρήστη.
Συνεπώς το AAL απελευθερώνει το δίκτυο από την εξειδικευμένη
διαχείριση των διαφορετικών ειδών πληροφορίας.
Το
παρακάτω παράδειγμα δείχνει την ροή των ΑΤΜ δεδομένων σ’ένα
δίκτυο.
Οι
χρήστες Α και C είναι συνδεμένοι απευθείας στο δίκτυο διαμέσου
των ΑΤΜ interfaces, έτσι κάνουν την AAL επεξεργασία εσωτερικά.
Το δίκτυο δεν πραγματοποιεί AAL επεξεργασία για αυτούς τους
χρήστες.Όμως για τους χρήστες B και D οι οποίοι είναι συνδεμένοι
με ethernet interfaces με τους κόμβους 1 και 2 αντίστοιχα την
AAL επεξεργασία την πραγματοποιούν οι κόμβοι. Αυτό συμβαίνει
γιατί ουσιαστικά οι χρήστες αυτοί δεν αποτελούν μέρος του ΑΤΜ
δικτύου αλλά επικοινωνούν με αυτό μέσω των ΑΤΜ interfaces των
κόμβων.Παρατηρούμε ότι ο κόμβος 3 που αποτελεί αυθεντικό κομμάτι
του ΑΤΜ δικτύου είναι ανεξάρτητος από AAL διαδικασίες.Το AAL
επιτελεί εσωτερικά δύο κύριες λειτουργίες που χαρακτηρίζουν
και τα δύο υπό-επίπεδα (sublayers):
1)Τη
λειτουργία σύγκλισης που ανήκει στο υπό-επίπεδο CS (convergence
sublayer)
2)Τη λειτουργία τεμαχισμού και επανασύστασης που ανήκει στο
υπό-επίπεδο SAR (segmentation and reassembly sublayer).
Ο
σκοπός των δύο αυτών υπό-επιπέδων είναι η μετατροπή των δεδομένων
του χρήστη σε 48-Βytes ωφέλιμο φορτίο του cell υποστηρίζοντας
την ακεραιότητα και την ταυτότητα των δεδομένων του χρήστη.
1.2.5
ATM Layer
Το
ATM επίπεδο έχει σχεδιαστεί ώστε να κάνει το ΑΤΜ δίκτυο πιο
αξιόπιστο, πιο προσαρμοστικό και πιο φιλικό στο χρήστη από τους
άλλους τύπους δικτύων.
Ασχολείται
με την μετάδοση δεδομένων μεταξύ δύο γειτονικών σημείων, φέρνει
στη μορφή των 53-Bytes cell τα δεδομένα και καθορίζει το περιεχόμενο
της κεφαλής του ATM cell.
Το
ΑΤΜ Layer εκτελεί τις εξής λειτουργίες:
1)Μεταβιβάζει
τα εξερχόμενα ΑΤΜ cells από το AAL στο φυσικό επίπεδο
ώστε να μεταφερθούν μέσω του δικτύου στο τελικό ΑΤΜ σημείο προορισμού.
2)Μεταβιβάζει
τα εισερχόμενα ΑΤΜ cells από το φυσικό επίπεδο στο AAL κάθε
φορά που λαμβάνονται cells από ένα τελικό ΑΤΜ σημείο “πηγή”.
Ουσιαστικά
το ΑΤΜ επίπεδο κάνει cell πολυπλεξία, δημιουργεί την κεφαλή
του cell ή την απομακρύνει και μεταφράζει τις τιμές των VPI/VCI.
Παρ’όλο που οι ΑΤΜ λειτουργίες είναι γενικά ομοιόμορφες σ’όλο
το δίκτυο ωστόσο εξαρτώνται από το εάν το ΑΤΜ layer βρίσκεται
εντός ενός ΑΤΜ τελικού σημείου ή εντός ενός ΑΤΜ switch.
Για
παράδειγμα, το ΑΤΜ layer πρέπει να δημιουργήσει ή να απομακρύνει
τις κεφαλές των ATM cells όταν πρόκειται για τελικό σημείο του
δικτύου (δηλαδή σημείο προορισμού ή πηγής). Όταν όμως πρόκειται
για μεταγωγέα το ΑΤΜ layer πρέπει συγχρόνως να πολυπλέξει (multiplex/demultplex
)τα ΑΤΜ cells που ανήκουν σε αρκετές διαφορετικές συνδέσεις
και να εξετάσει τα VPI/VCI της κεφαλής ώστε να τα δρομολογήσει
στον επόμενο προορισμό.
Σε
ένα ΑΤΜ τελικό σημείο πηγής, το ΑΤΜ layer ανταλλάσσει μια ροή
από cells με το φυσικό επίπεδο, εάν δεν έχει πληροφορία από
τα ανώτερα επίπεδα να βάλει τότε εισάγει αδρανή cells ή κενά
τα οποία χρειάζονται σύμφωνα με τις QoS (Quality of Service)
παραμέτρους. Από τα cells τα οποία εισάγονται μέσω του φυσικού
επιπέδου στο ΑΤΜ επίπεδο, προωθούνται μόνο τα 48-Bytes ωφέλιμο
φορτίο του cell στο AAL μαζί με κάποιες παραμέτρους όπως τη
PTI (payload type indicator) εάν κατά την πορεία τους τα cells
βρέθηκαν σε συνωστισμό και CLP (cell loss priority) εάν τα cells
ακολουθούν κάποια κυκλοφοριακή πολιτική (leaky bucket algorithm).
Επίσης
το ATM επίπεδο:
- Παρέχει
λειτουργίες διαχείρισης στη κυκλοφορία των cells.
- Έχει
μηχανισμούς για επαρκή buffering και αντιμετώπισης των
κυκλοφοριακών συμφορήσεων.
1.2.6
Φυσικό Επίπεδο (Physical Layer)
Το
επόμενο βήμα από την μεταβίβαση των cells από το ATM Layer στο
φυσικό τους επίπεδο είναι η τοποθέτησή τους στο φυσικό μέσο
μετάδοσης, όπως οι οπτικές ίνες (εάν πρόκειται για μετάδοση
σε απόσταση) ή το ομοαξονικό καλώδιο και το UTP (για τοπική
μετάδοση). Οι διαδικασίες που πραγματοποιούνται σε αυτό το βήμα
υπάγονται σε δύο υπο-επίπεδα (sublayers) του φυσικού επιπέδου
τα οποία είναι: το TC (transmission convergence) υπο-επίπεδο
και το PMD (physical medium dependent) υπο-επίπεδο.
- Το
TC υπο-επίπεδο μετατρέπει τη ροή των cells σε ροή πληροφορίας
(bits) που μπορεί να μεταφερθεί από το φυσικό μέσο
- Το
PMD υπο-επίπεδο είναι ουσιαστικά υπεύθυνο για την πραγματική
μετάδοση των δεδομένων στο φυσικό μέσο και γι' αυτό οι λειτουργίες
του είναι εξαρτημένες από το φυσικό μέσο που χρησιμοποιείται
για την μεταφορά.
Το
φυσικό επίπεδο ουσιαστικά παρέχει στο ΑΤΜ επίπεδο πρόσβαση στο
φυσικό μέσο μετάδοσης. Όμως το ΑΤΜ επίπεδο δεν εξαρτάται από
κάποιο συγκεκριμένο τύπο φυσικού μέσου μετάδοσης αλλά μπορεί
να συνεργαστεί με διάφορα φυσικά interfaces και μέσα μετάδοσης
από τα οποία το πιο αξιόλογo είναι η μετάδοση μέσω οπτικών ινών
που καθορίζεται από τα πρότυπα του Synchronous Optical Network
(SONET).
1.2.6.1
SONET - Ένας υψηλής ταχύτητας οπτικό μέσο μετάδοσης
Το
SONET αναπτύχθηκε από την Bellcore και έγινε πρότυπο το 1988
αφού πρώτα η χρήση του για την μεταφορά δεδομένων στο BISDN
δίκτυο ήταν αρκετά διαδεδομένη. Το πρότυπο καθορίζει μια ομάδα
από ρυθμούς μετάδοσης (data rate) και προδιαγραφές framing για
την μετάδοση δεδομένων χρησιμοποιώντας οπτικό σήμα πάνω από
καλώδια οπτικών ινών.
Οι
ρυθμοί μετάδοσης και οι προδιαγραφές του framing αναφέρονται
στο SONET σαν Synchronous Transport Signal (STS-n) στάθμες (levels),
ενώ οι οπτικές προδιαγραφές αναφέρονται σαν Optical Carrier
(OC-n) levels.
Το
n στο STS-n δείχνει πόσες φορές είναι πολλ/σιο του πρώτου level
δηλαδή έχοντας καθορίσει το STS-1 να είναι 51.84 Mbps τότε το
STS-3 είναι 3x51.84=155.52 Mbps.
Οι
ρυθμοί μετάδοσης κυμαίνονται από το STS-1 στα 51.84 έως STS-48
στα
2.5 Gbps με δυνατότητα για ακόμα πιο υψηλούς.
Οι
OC προδιαγραφές αναφέρονται στο τύπο του οπτικού καλωδίου και
στην ισχύ του οπτικού σήματος και το n ακολουθεί αυτό του STS.
Έτσι στο STS-3 αντιστοιχεί το OC-3.
Μεταφέροντας
ΑΤΜ cells σε SONET frames γίνεται εφικτή από τα LAN και WAN
δίκτυα η χρήση των ίδιων ρυθμών μετάδοσης δεδομένων (data rate)
και προδιαγραφών framing ολοκληρώνοντας έτσι την διαδικτύωση
μεταξύ των γεωγραφικά ανόμοιων LAN και WAN περιοχών που χρησιμοποιούσαν
διαφορετικούς ρυθμούς μετάδοσης.
Το
SONET χρησιμοποιείται πιο πολύ στην Αμερική (ANSI-πρότυπο) ενώ
στην Ευρώπη το αντίστοιχο πρότυπο είναι το SDH (ITU-T πρότυπο)
το οποίο είναι σχεδόν ίδιο με το SONET. Το SDH μεταδίδει σε
ρυθμούς μετάδοσης από 155.520 Mbps (STM-1) έως 2.5 Gbps (STM-16)
και υψηλότερα.
Πίνακας
αντιστοιχίας ρυθμών μετάδοσης SONET—SDH
|
SONET1
|
SDH ισοδύναμο
|
|
STS-3c2
|
STM-12
|
|
STS-12c
|
STM-4c
|
|
STS-48c
|
STM-16c
|
1.3 Πως γίνονται
και πως λειτουργούν οι ΑΤΜ συνδέσεις
1.3.1 Διευθέτηση της σύνδεσης και
ΑΤΜ σηματοδοσία
Το ΑΤΜ είναι connection-oriented
cell relay τεχνολογία μετάδοσης δεδομένων η οποία απαιτεί την
πραγματοποίηση της σύνδεσης μεταξύ δύο ή περισσοτέρων σημείων
πριν την μετάδοση των δεδομένων. Η ΑΤΜ σηματοδοσία είναι ο μηχανισμός
δημιουργίας συνδέσεων μεταξύ τελικών σημείων διαμέσου του ΑΤΜ
δικτύου.
Για να επιτευχθεί η σύνδεση,
πακέτα σηματοδοσίας στέλνονται από το σημείο της πηγής στο σημείο
προορισμού μέσω ενός virtual channel (υποθετικού καναλιού)το
οποίο χρησιμοποιείται αποκλειστικά και μόνο για διαδικασίες
ΑΤΜ σηματοδοσίας.
Όλοι οι μεταγωγής σε
ένα ΑΤΜ δίκτυο είναι ρυθμισμένοι να δέχονται κάθε πακέτο σηματοδοσίας
από το αποκλειστικό υποθετικό κανάλι σηματοδοσίας. Μόλις λάβουν
οι μεταγωγείς τέτοιο πακέτο ξεκινούν μια εσωτερική διαδικασία
προώθησης της αίτησης για πραγμάτωση της σύνδεσης διαμέσου του
δικτύου.
Το μήνυμα της σηματοδοσίας
δρομολογείται από μεταγωγέα σε μεταγωγέα κτίζοντας έτσι ένα
“διάδρομο” έως ότου φτάσει στο τελικό σημείο του προορισμού.
Το τελικό σημείο μπορεί είτε να δεχθεί είτε να απορρίψει την
αίτηση σύνδεσης. Εάν η αίτηση σύνδεσης γίνει αποδεκτή τότε αρχίζει
ροή δεδομένων από τη πηγή στο προορισμό μέσω του νέο-εγκατεστημένου
διαδρόμου. Εάν όμως όμως η αίτηση σύνδεσης απορριφθεί τότε παύει
και η
ύπαρξη του “διαδρόμου”.
ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗ ΜΕΣΩ ΑΤΜ ΣΗΜΑΤΟΔΟΣΙΑΣ
1.3.1.1 Τύποι σύνδεσης
Οι τρόποι σύνδεσης μεταξύ
σημείων σε ένα ΑΤΜ δίκτυο είναι δύο ειδών:
- Point-to-point –Συνδέει δύο ΑΤΜ τελικά
σημεία. Τέτοιες συνδέσεις είναι διπλής κατεύθυνσης σε λειτουργία
και απαιτούν την πραγματοποίηση δύο υποθετικών καναλιών (virtual
channel) για να ολοκληρωθεί ο διάδρομος μετάδοσης μεταξύ των
δύο επικοινωνούντων σημείων.
- Point-to-multipoint—Συνδέει ένα ΑΤΜ
τελικό σημείο (το οποίο ονομάζεται root- ρίζα) με πολλά τελικά
σημεία (leafs-φύλλα-
Τοπολογία δέντρου). Η μετάδοση των δεδομένων γίνεται από ένα
ΑΤΜ μεταγωγέα σε μία σύνδεση που χωρίζεται σε δύο ή περισσότερους
κλάδους. Τέτοιου είδους συνδέσεις είναι μονής κατεύθυνσης
επιτρέποντας στη ρίζα να μεταδίδει δεδομένα προς τα φύλλα
ενώ τα φύλλα δεν μπορούν να μεταδώσουν δεδομένα ούτε στη ρίζα
αλλά ούτε μεταξύ τους.
1.3.2 ΑΤΜ Μεταγωγή
Η ΑΤΜ τεχνολογία χρησιμοποιεί
μια τεχνική μεταγωγής για δυναμική δρομολόγηση και μεταφορά
του cell στο ΑΤΜ δίκτυο. Αυτό γίνεται μέσα από την:
- εγκατάσταση υποθετικών καναλιών VC
(virtual channel) και συνδέσεων υποθετικών καναλιών.
- εγκατάσταση υποθετικών διαδρομών VP
(virtual paths) και συνδέσεων υποθετικών διαδρομών.
- εκτέλεση virtual channel και virtual
path μεταγωγή.
Η ΑΤΜ τεχνικές μεταγωγής
βασίζονται στα δύο πεδία που περιέχει η κεφαλή του ΑΤΜ cell,
δηλαδή στο VPI (Virtual Path Identifier) και VCI (Virtual Channel
Identifier).
Αυτά τα πεδία παρέχουν
την απαραίτητη πληροφορία για τη δημιουργία της σύνδεσης και
για τη δρομολόγηση δεδομένων έτσι ώστε τα ΑΤΜ cells να μεταφέρονται
διαμέσου αρκετών κόμβων του δικτύου στο τελικό προορισμό.
Ουσιαστικά το ΑΤΜ λειτουργεί
ως εξής:
1. Ένας μεταγωγέας διαβάζει
ένα εισερχόμενο ΑΤΜ cell που φτάνει σε μία συγκεκριμένη πόρτα
και το οποίο έχει σταλεί από έναν άλλο μεταγωγέα του δικτύου.
Το εισερχόμενο cell περιέχει πληροφορία δρομολόγησης στα δύο
πεδία VCI και VPI.
2. Η συσκευή που δέχεται το cell χρησιμοποιεί
το συνδυασμό τηςπόρτας εισόδου και της πληροφορία των VCI/VPI
πεδίων για να καθορίσει ποια θα είναι η επόμενη πορεία του.
Ο μεταγωγέας ενεργεί κατά αυτό το τρόπο με βάση τον εσωτερικό
του πίνακα όπου περιέχονται οι αντιστοιχίες των ζευγών μεταξύ
πορτών εισόδου-πεδία VCI/VPI και πορτών εξόδου-πεδία VPI/VCI.
3. Ο μεταγωγέας αντικαθιστά τα εισερχόμενα
VCI/VPI με τα εξερχόμενα VCI/VPI και στέλνει το ΑΤΜ cell μέσω
της πόρτα εξόδου στην επόμενη συσκευή μεταγωγής. Δηλαδή κατά
την έξοδο του από ένα μεταγωγέα, το cell έχει καινούργιες τιμές
στα πεδία VCI/VPI που χρησιμοποιούνται για λόγους δρομολόγησης
της επόμενης ΑΤΜ σύνδεσης.
4. Ο επόμενος μεταγωγέας που δέχεται
το cell το εξετάζει και κάνει την αντιστοίχηση μεταξύ των ζευγών
μεταξύ πορτών εισόδου-πεδία VCI/VPI και πορτών εξόδου-πεδία
VPI/VCI.
5. Και η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου
το ΑΤΜ cell φτάσει στο τελικό του προορισμό.
Η πορεία ενός ΑΤΜ cell
διαμέσου ενός μεταγωγέα
Η ολοκλήρωση των λειτουργιών
της μεταφοράς των cells μέσω της ΑΤΜ τεχνολογίας βασίζεται στις
δικτυακές κατασκευές που ονομάζονται VCCs (Virtual channel Connections)
και VPs (Virtual Paths).
1.3.3 Virtual Channels
και Virtual Channel Connections
Επειδή η τεχνολογία ΑΤΜ
είναι connection-oriented καμία πληροφορία δεν μπορεί να μεταφερθεί
από ένα τελικό σημείο σε ένα άλλο εάν πρώτα δεν έχει δημιουργηθεί
μεταξύ τους σύνδεση.Το Virtual Channel (υποθετικό κανάλι ) είναι
ένα λογικό κύκλωμα που εξασφαλίζει αξιόπιστη επικοινωνία μεταξύ
δύο σημείων σ’ένα ΑΤΜ δίκτυο. Ένα virtual channel προσδιορίζεται
από τον συνδυασμό των πεδίων VPI και VCI της κεφαλής του ΑΤΜ
cell.
Το VCC (Virtual Channel Connections) αποτελεί την σύνδεση μεταξύ
δύο τελικών κόμβων του δικτύου που έχουν ροή δεδομένων μεταξύ
τους. Αυτού του είδους οι συνδέσεις γίνονται όταν χρειάζονται
(on demand),γεγονός που είναι σύνηθες για υπηρεσία ΑΤΜ μεταγωγής
σε ένα ιδιωτικό δίκτυο. Στα δημόσια δίκτυα αυτές οι συνδέσεις
έχουν προβλεφτεί ποιες θα είναι και συνήθως φτιάχνονται προκαταβολικά.
Όλη η επικοινωνία μεταξύ
δύο τελικών σημείων σε ένα ΑΤΜ δίκτυο μπορεί να πραγματοποιηθεί
διαμέσου του VCC. Αυτού του είδους η σύνδεση προστατεύει την
σειρά μεταξύ των ΑΤΜ cells κατά την μεταφορά τους μεταξύ δύο
τελικών σημείων και εγγυάται κάποιο βαθμό ποιοτικής υπηρεσίας
QoS. Τα ΑΤΜ cells όμως μπορούν να μεταφερθούν και μέσα σε υποθετικές
διαδρομές (virtual paths) VPs.
1.3.3.1 Virtual Paths
και Virtual Path Connections
Ένα virtual path (VP)
είναι μία δέσμη από virtual channels η οποία κατευθύνεται σ’ένα
ΑΤΜ τελικό σημείο. Το VP είναι σαν ένας σωλήνας που περιέχει
μία ομάδα από υποθετικές συνδέσεις μεταξύ δύο θέσεων του ΑΤΜ
δικτύου.
Το VP προσδιορίζεται
μόνο από το VPI πεδίο της κεφαλής του ATM cell, το VCI πεδίο
αγνοείται.Από την πλευρά του δικτύου ένα ATM cell μπορεί να
είναι είτε VP cell είτε VC cell. Εάν ένα cell που διασχίζει
το δίκτυο είναι VP cell, τότε το δίκτυο προσέχει το VPI πεδίο
της κεφαλής του cell, ενώ εάν είναι VC cell τότε το δίκτυο προσέχει
το VCI πεδίο.
Δύο πλεονεκτήματα προέρχονται
από τα VPs στο δίκτυο:
- Ο δικτυακός χρήστης (end-user) μπορεί
να διαχειριστεί κάποια ATM cells με ένα αποκλειστικό τρόπο
ανεξάρτητα του δικτυακού παροχέα υπηρεσιών (service provider).
- Στη περίπτωση που ο χρήστης μεταδίδει
πληροφορία προς τον ίδιο προορισμό με την χρήση πολλών VCs,
ο φόρτος του δικτύου μπορεί να μειωθεί εάν μεταφέρουμε αυτή
την πληροφορία σε μία λογική μετάδοση παρά σε πολλές μεταδόσεις.
Έτσι το VP εξαλείφει το βάρος της μεταγωγής των πολλών VCs.
Το πρακτικό κέρδος της
χρήσης VPs σε ένα ΑΤΜ δίκτυο είναι η δυνατότητα συσσώρευσης
των cells πολλών χρηστών για μεταφορά στο δίκτυο μέσα από μία
φυσική σύνδεση με σήμα υψηλού ρυθμού (high rate signal).
Έτσι τα VPs παρέχουν
ένα αποτελεσματικό τρόπο μεταφοράς πληροφορίας που κατευθύνεται
στον ίδιο προορισμό. Επίσης τα VPs είναι χρήσιμα για μετάδοση
πληροφορίας που απαιτεί σταθερά QoS (καθόλη την διάρκεια -απόσταση).
Virtual channels εντός
Virtual paths
Το παρακάτω σχήμα δείχνει
τη ροή της ΑΤΜ πληροφορίας σ’ένα δίκτυο κατά τη διάρκεια virtual
channel μεταγωγής και virtual path μεταγωγής. Στη VC μεταγωγή
προσοχή δίνεται στις μεμονωμένες συνδέσεις (καλώδια) και κατευθύνεται
η πληροφορία ανάλογα, ενώ στη VP μεταγωγή το δίκτυο προσέχει
συνολικά την μετάδοση.
Στη διαδικασία της δημιουργίας
μιας σύνδεσης γίνεται απαραίτητη η χρήση των πρωτοκόλλων σηματοδοσίας.
Παρακάτω θα αναφερθούν οι τύποι των πρωτοκόλλων σηματοδοσίας
και το σχήμα της διευθυνσιοδότησης που χρησιμοποιείται στη πραγματοποίηση
συνδέσεων σ’ένα ΑΤΜ δίκτυο.
Τα ΑΤΜ πρωτόκολλα σηματοδοσίας
διαφέρουν ανάλογα με την σύνδεση την οποία υποστηρίζουν. Για
παράδειγμα ένα ΑΤΜ δίκτυο μπορεί να περιλαμβάνει ένα ιδιωτικό
δίκτυο ή ένα δημόσιο δίκτυο ή το συνδυασμό αυτών. Οι συνδέσεις
που γίνονται σε τέτοιου είδους δίκτυα διαφέρουν οπότε διαφέρουν
και οι μηχανισμοί διασύνδεσης.
Για το λόγο αυτό έχουμε:
1)
UNI (User-to-Network Interface)—Το πρότυπο του ΑΤΜ Forum UNI3.0/3.1
καθορίζει το μηχανισμό διασύνδεσης (interface) μεταξύ μιας ΑΤΜ
συσκευής (host, router) και ενός ΑΤΜ μεταγωγέα. Αυτός ο μηχανισμός
διασύνδεσης χαρακτηρίζεται στα αγγλικά και ως “edge interface”.
Μπορεί όμως να συνδέσει και δύο ΑΤΜ μεταγωγείς.Οι προδιαγραφές
του UNI 3.1 βασίζονται στο Q.2931, ένα πρωτόκολλο που έχει αναπτύξει
ο οργανισμός ITU-T.
2) NNI(Network-to-Network
Interface)—Το NNI αναφέρεται στο μηχανισμό διασύνδεσης μεταξύ
δύο ΑΤΜ μεταγωγέων που βρίσκονται ή σε ιδιωτικό δίκτυο ή σε
δημόσιο δίκτυο.
3) P-NNI (Private or
Public Network-to-Network Interface)—Το P-ΝΝΙ σχεδιαστεί ώστε
να ικανοποιεί από μικρά δίκτυα με λίγους μεταγωγείς έως μεγάλα
δίκτυα με χιλιάδες μεταγωγείς (Global ATM-Internet). Οι προδιαγραφές
του ΑΤΜ Forum καθορίζουν δύο πρωτόκολλα:
- P-NNI πρωτόκολλο σηματοδοσίας το οποίο
αναμεταδίδει τις UNI αιτήσεις σύνδεσης μεταξύ μιας πηγής και
ενός προορισμού.Δηλαδή μεταφράζει την UNI αίτηση σύνδεσης
σε NNI για την μετάδοση της διαμέσου του δικτύου.
- P-NNI πρωτόκολλο δρομολόγησης υποθετικού
κυκλώματος (virtual circuit routing protocol). Αυτό το πρωτόκολλο
δρομολογεί τις αιτήσεις για σύνδεση διαμέσου του ΑΤΜ δικτύου.
Το πρότυπο του P-NNI
παρέχει διασύνδεση και σε ΑΤΜ μεταγωγείς μεταξύ ιδιωτικού με
δημόσιου δικτύου.Γενικά ο σκοπός των ΑΤΜ πρωτοκόλλων σηματοδοσίας
είναι η δημιουργία SVCs (Switched Virtual Connections) σ’ένα
ΑΤΜ δίκτυο. Πρέπει ωστόσο να ειπωθεί ότι το ότι η πιο σημαντική
συνεισφορά του UNI3.0/3.1 στο ΑΤΜ δίκτυο είναι η διευθυνσιοδότηση.
1.3.5 Διευθυνσιοδότηση
ΑΤΜ
Κάθε πρωτόκολλο σηματοδοσίας
χρειάζεται ένα σχήμα διευθυνσιοδότησης μέσω του οποίου θα εξακριβώνει
την ταυτότητα της πηγής και του προορισμού μιας σύνδεσης. Ο
οργανισμός ITU-T είχε καταλήξει στην χρησιμοποίηση του τηλεφωνικού
αριθμητικού συστήματος Ε.164 σαν τη δομή διευθυνσιοδότησης για
το δημόσιο δίκτυο B-ISDN. Όμως επειδή το Ε.164 είναι δημόσιος
πόρος και δεν μπορεί να καταναλώνεται για ιδιωτικά δίκτυα το
ΑΤΜ Forum προχώρησε στη δημιουργία διευθύνσεων ιδιωτικής χρήσης.Στη
προσπάθεια του UNI3.0/3.1 για ανάπτυξη διευθύνσεων στα ιδιωτικά
δίκτυα αξιολογήθηκαν δύο διαφορετικά μοντέλα διευθυνσιοδότησης
το peer addressing model και το subnetwork or overlay addressing
model. Επιλέχθηκε το δεύτερο γιατί δίνει τη δυνατότητα σε κάθε
επίπεδο να αναπτύσσεται ανεξάρτητα των άλλων γεγονός πολύ σπουδαίο
για την εξέλιξη του ΑΤΜ στο κατασκευαστικό και εμπορικό τομέα.Με
την επιλογή του overlay μοντέλου το ATM Forum καθόρισε τη μορφή
των ιδιωτικών διευθύνσεων οι οποίες βασίζονται στη NSAP (Network
Service Access Point) διεύθυνση του OSI.
1.3.6 Διευθύνσεις
Ιδιωτικού ΑΤΜ Δικτύου
Αρκετές μορφές διευθύνσεων
έχουν οριστεί από το ATM Forum για την χρησιμοποίηση τους στα
ιδιωτικά ΑΤΜ δίκτυα.
Τύποι διευθύνσεων
Όλοι οι τύποι NSAP ATM διευθύνσεων αποτελούνται από τρία συστατικά:
- AFI(Authority and Format Identifier)
–Αναγνωρίζει το τύπο του IDI (Initial Domain Identifier)
- IDI –Αναγνωρίζει το καταμερισμό των
διευθύνσεων και την αρχή διαχείρισης.
- DSP(Domain Specific Part) --Περιέχει
την κυρίως πληροφορία δρομολόγησης.
Οι τρεις τύποι διευθύνσεων
περιγράφονται περιληπτικά παρακάτω:
- DCC (Data Country Code)—Σε αυτό το
τύπο το IDI είναι το DCC. Ένα DCC αντιστοιχεί σε κάποια συγκεκριμένη
χώρα όπως έχει ορισθεί στο ISO 3166. Τα DCC τα διαχειρίζεται
το ISO National Member Body για κάθε χώρα.
- ICD (International Code Designator)—
Σε αυτό το τύπο το IDI είναι το ICD. Ένα ICD αντιστοιχεί σε
κάποιο συγκεκριμένο διεθνή οργανισμό. Τα ICD κατανέμονται
σύμφωνα με το ISO 6532.
- NSAP-Encoded E.164-- Σε αυτό το τύπο
το IDI είναι ένας αριθμός Ε.164 ο οποίος μοιάζει στη λειτουργία
με τους κοινούς αριθμούς τηλεφώνου.
Αυτές οι τρείς ιδιωτικές
διευθύνσεις μπορούν να είναι συγκεκριμένες τοπικά σε μια χώρα
ή μπορεί να είναι παγκοσμίως μοναδικές.
1.3.6.1 Διευθύνσεις Δημοσίου ΑΤΜ
Δικτύου
Τα δημόσια ΑΤΜ δίκτυα
χρησιμοποιούν χρησιμοποιούν Ε.164 διευθύνσεις όπως έχουν καθοριστεί
από τον οργανισμό ITU-T. Τέτοιου είδους διευθύνσεις χρησιμοποιούν
τα δημόσια τηλεφωνικά δίκτυα. Οι Ε.164 διευθύνσεις συνήθως δεν
χρησιμοποιούνται στα ιδιωτικά δίκτυα ,όμως μπορεί να ενσωματωθεί
μια Ε.164 διεύθυνση σε μορφή NSAP-Encoded για την χρήση της
σε ιδιωτικό δίκτυο.
1.3.7
Ποιοτική Υπηρεσία (QuS)
Μία από τις βασικές λειτουργίες
που γίνονται κατά την διάρκεια διευθέτησης της σύνδεσης μέσω
των πρωτοκόλλων σηματοδοσίας είναι
η παροχή ποιοτικής υπηρεσίας QoS. Το ΑΤΜ δίκτυο παρέχει σε κάθε
χρήστη του ποιοτική υπηρεσία εφόσον ο χρήστης κατά την διάρκεια
διευθέτησης της σύνδεσης ενημερώσει το δίκτυο για τη φύση της
πληροφορίας που θα σταλεί διαμέσου της σύνδεσης καθώς επίσης
και για το QoS τύπο που απαιτεί η σύνδεση. Το πρώτο περιγράφεται
με ένα σύνολο από παραμέτρους διακίνησης της πληροφορίας ενώ
το δεύτερο καθορίζεται από ένα σύνολο με τις απαιτούμενες QoS
παραμέτρους. Η πηγή της πληροφορίας πρέπει να ενημερώσει το
δίκτυο κατά τη διάρκεια διευθέτησης της σύνδεσης για τη φύση
της πληροφορίας και για το QoS τύπο κάθε κατεύθυνση της σύνδεσης
( οι παράμετροι μπορεί να είναι διαφορετικοί για κάθε κατεύθυνση).Τα
ΑΤΜ δίκτυα προσφέρουν ένα συγκεκριμένο σύνολο από τάξεις υπηρεσιών
και κατά τη διευθέτηση της σύνδεσης ο χρήστης πρέπει να απαιτήσει
κάποια συγκεκριμένη τάξη υπηρεσίας από το δίκτυο για τη σύνδεση.
Οι τάξεις QoS όπως έχουν
καθοριστεί από το ATM Forum για το πρωτόκολλο UNI 4.0 είναι
οι εξής:
1)CBR (Continuous Bit
Rate): Τα τελικά συστήματα χρησιμοποιούν CBR τύπου συνδέσεις
μεταφέροντας πληροφορία με σταθερό bit rate και σταθερή χρονική
σχέση μεταξύ των ποσοτήτων των δεδομένων. Χρησιμοποιείται συνήθως
για circuit emulation.
2)VBR(RT) {Variable Bit
Rate—Real Time}: Χρησιμοποιείται σε συνδέσεις που μεταφέρουν
πληροφορία με μεταβλητό bit rate στις οποίες όμως υπάρχει σταθερή
χρονική σχέση μεταξύ των ποσοτήτων των δεδομένων. Τέτοιου είδους
συνδέσεις γίνονται σε εφαρμογές όπως μεταβλητού bit rate συμπιεσμένου
video.
3)VBR(NRT) { Variable
Bit Rate—Non Real Time}: Χρησιμοποιείται σε συνδέσεις που μεταφέρουν
πληροφορία με μεταβλητό bit rate στις οποίες όμως δέν υπάρχει
σταθερή χρονική σχέση μεταξύ των ποσοτήτων των δεδομένων αλλά
υπάρχει ακόμα η απαίτηση για κάποια ποιοτική υπηρεσία. Αυτή
η τάξη υπηρεσίας χρησιμοποιείται για το Frame Relay στη περίπτωση
αντιστοίχησης του CIR (Committed Information Rate –του Frame
Relay) σε εγγύηση για εύρος ζώνης μέσα σε ένα ΑΤΜ δίκτυο.
4)ABR{Available Bit Rate}:
Όπως και η VBR(NRT) υπηρεσία έτσι και η ABR υποστηρίζει μετάδοση
πληροφορίας με μεταβλητό bit rate χωρίς να υπάρχει κάποια χρονική
σχέση μεταξύ της πηγής και του προορισμού των δεδομένων. Αντίθετα
από τη VBR(NRT) υπηρεσία το ABR δεν παρέχει ούτε κάποιο εγγυημένο
εύρος ζώνης στο χρήστη. Δίνει τη δυνατότητα όμως στο δίκτυο
να παρέχει τη “καλύτερη δυνατή υπηρεσία” (best effort) κατά
την οποία χρησιμοποιείται ανατροφοδότηση (μηχανισμοί ελέγχου
ροής) για να αυξηθεί το εύρος ζώνης του χρήστη (the Allowed
Cell Rate –ACR) όταν δεν υπάρχει συμφόρηση στο δίκτυο ή να για
να μειωθεί το εύρος ζώνης του χρήστη όταν υπάρχει συμφόρηση.H
ABR υπηρεσία σχεδιάστηκε για να μεταφέρει LAN πληροφορία διαμέσου
των ΑΤΜ δικτύων, γιατί τα LAN πρωτόκολλα χρησιμοποιούν όσο το
δυνατό περισσότερο διαθέσιμο εύρος ζώνης αλλά μπορούν να χρησιμοποιήσουν
και λιγότερο σε περίπτωση συμφόρησης.
5)UBR {Unspecified Bit
Rate}: Η UBR υπηρεσία δεν προσφέρει καμία εγγυημένη παροχή.
Ο χρήστης μπορεί να στείλει οποιαδήποτε ποσότητα δεδομένων μέχρι
ενός καθορισμένου μέγιστου. Το δίκτυο δεν παρέχει καμία εγγύηση
για τη καθυστέρηση ή την απώλεια (cell loss rate) η οποία μπορεί
να συμβεί κατά την μετάδοση. Το UBR αποτελεί τη λύση για την
μεταφορά LAN πληροφορία διαμέσου των ΑΤΜ δικτύων μέχρι τη στιγμή
τελειοποίησης της ABR υπηρεσίας.
Επειδή η UBR υπηρεσία
δεν παρέχει κανένα μηχανισμό για έλεγχο της ροής της πληροφορίας
ή κάποιο περιορισμό για την συμφόρηση, το βάρος αυτών των λειτουργιών
αναλαμβάνεται από τους ΑΤΜ μεταγωγείς στους οποίους υπάρχουν
εγκατεστημένοι μηχανισμοί για έλεγχο της συμφόρησης ή υποστηρίζουν
επαρκή αποθήκευση δεδομένων ώστε να μην υπάρχει απώλεια στα
ξαφνικά ξεσπάσματα σε ποσότητα πληροφορίας που παρουσιάζει το
δικτυακό περιβάλλον ενός LAN.
1.4 Εξελιγμένα
θέματα του ΑΤΜ
Ήδη στο χώρο των LAN
και WAN δικτύων υπάρχουν πολλά πρωτόκολλα στο network και link
επίπεδο τα οποία είναι ευρέως διαδεδομένα. Κλειδί για την επιτυχία
του ΑΤΜ είναι το κατά πόσο θα μπορέσει να συνεργαστεί με αυτά
έτσι ώστε να μην είναι απομονωμένα τα δίκτυα ΑΤΜ.Η διασύνδεση
των δικτύων βασίζεται στη χρήση ίδιων πρωτοκόλλων του network
επιπέδου όπως τα IP και IPX, αφού οι λειτουργίες του network
επιπέδου παρέχουν στα ανώτερα επίπεδα και στις εφαρμογές μια
ομοιόμορφη άποψη του δικτύου. Υπάρχουν δύο θεμελιώδης τρόποι
για να λειτουργήσει ένα network πρωτόκολλο διαμέσου του ΑΤΜ
δικτύου. Η λειτουργία native mode όπου απαιτείται μηχανισμός
αντιστοιχίας των διευθύνσεων του network επιπέδου σε διευθύνσεις
ΑΤΜ και κατόπιν μεταφέρονται τα πακέτα του network επιπέδου
διαμέσου του ΑΤΜ δικτύου και μια εναλλακτική μέθοδος μεταφοράς
πακέτων του network επιπέδου διαμέσου του ΑΤΜ δικτύου είναι
η LANE (LAN Emulation).
1.4.1 LAN Emulation
Η λειτουργία του LANE
πρωτοκόλλου είναι η μίμηση της λειτουργίας ενός τοπικού δικτύου
LAN πάνω από ένα ΑΤΜ δίκτυο. Ειδικότερα το LANE καθορίζει μηχανισμούς
μίμησης της λειτουργίας του IEEE 802.3 Ethernet ή του 802.5
Token Ring LAN.
Ουσιαστικά το LANE παρέχει στα ανώτερα επίπεδα την ίδια υπηρεσία
που παρέχουν και τα LAN, ενσωματώνοντας τα δεδομένα που μεταφέρονται
μέσα από το ΑΤΜ δίκτυο στη κατάλληλη μορφή των LAN MAC πακέτων.
Σε καμία περίπτωση δεν γίνεται προσπάθεια μίμησης του πρωτοκόλλου
πρόσβασης στο μέσο μετάδοσης του συγκεκριμένου LAN.(CSMA/CD
για το
Ethernet ή Token passing για το 802.5)
Αξιοσημείωτο είναι ότι
το LANE δεν έχει καμία επίδραση πάνω στους μεταγωγείς, λειτουργεί
με τις καθιερωμένες διαδικασίες σηματοδοσίας του ΑΤΜ.Η βασική
λειτουργία του LANE πρωτόκολλου είναι η μετατροπή των MAC διευθύνσεων
σε ΑΤΜ διευθύνσεις. Πραγματοποιώντας αυτό ουσιαστικά παρέχεται
ένα πρωτόκολλο MAC γέφυρας (bridging) για το ΑΤΜ σε συνεργασία
με τους υπάρχοντες μεταγωγείς. Η κατάληξη είναι ότι όλες οι
συσκευές που είναι σε σύνδεση με ένα ΕLAN (Emulated LAN) να
φαίνονται ότι βρίσκονται σε ένα γεφυρωμένο τμήμα (bridged segment).Σε
ένα ΑΤΜ LANE περιβάλλον οι ATM μεταγωγείς διαχειρίζονται την
πληροφορία η οποία ανήκει στο ίδιο ELAN ενώ απαραίτητη είναι
η χρήση δρομολογητών για την διαχείριση της πληροφορίας μεταξύ
των ELAN.
1.4.2 Native Mode
Πρωτόκολλα
Ένας άλλος τρόπος λειτουργίας
των πρωτοκόλλων του network επιπέδου διαμέσου του ΑΤΜ δικτύου
είναι τα native mode πρωτόκολλα.Όλα τα ήδη υπάρχοντα πρωτόκολλα
του network επιπέδου μπορούν να εξελιχθούν κατά τέτοιο τρόπο
ώστε να τρέχουν πάνω από το ΑΤΜ δίκτυο, αλλά σε αυτό που έχει
γίνει εκτενής εργασία σε αυτό το θέμα είναι το IP.Ο κυρίως λόγος
που έκανε απαραίτητη την χρήση των native mode πρωτοκόλλων αντί
του LANE είναι ότι το τελευταίο δεν παρείχε QoS υπηρεσίες. Το
LANE σκοπίμως κρύβει το ΑΤΜ από τα πρωτόκολλα του network επιπέδου
και γι αυτό το λόγο δεν μπορούν να κάνουν χρήση των QoS χαρακτηριστικών
του ATM. Ούτως ή άλλως τα σημερινά network πρωτόκολλα δεν έχουν
την δυνατότητα να εκμεταλλευτούν τα QoS χαρακτηριστικά του ΑΤΜ
γιατί έχουν σχεδιαστεί να παραδίδουν τα δεδομένα χωρίς εγγυήσεις
αλλά με την καλύτερη προσπάθεια (best effort service). Όμως
ο οργανισμός IETF έχει αναπτύξει μία ομάδα από εξελίξεις για
το IP οι οποίες του δίνουν την δυνατότητα να ανταποκριθεί στις
καινούργιες εφαρμογές (υπηρεσίες πολυμέσων). Αυτές οι εξελίξεις
είναι πρωτόκολλα όπως το RSVP (Resource Reservation Protocol)
ή το PIM (Protocol Independent Multicast) που δίνουν την δυνατότητα
στο IP εκμεταλλευτεί και τα QoS χαρακτηριστικά του ΑΤΜ. Σοβαρή
πρόοδος γίνεται και στην επόμενη γενιά του IP ,στο Ipv6 για
την λειτουργία του πάνω από το δίκτυο ΑΤΜ.
Υποστήριξη QoS υπηρεσιών
διαμέσου του Network Επιπέδου
1.4.3 ΜPOA - MULTIPROTOCOL OVER ATM
Παρά
την πρόοδο που έχει γίνει στην υποστήριξη του IP πάνω από το
ΑΤΜ (ως native mode πρωτόκολλο) είναι κοινή απαίτηση στο χώρο
της παραγωγής η επιτάχυνση της εξέλιξης των native mode πρωτοκόλλων
καθώς και η ενσωμάτωση στο ΑΤΜ και άλλων πρωτοκόλλων εκτός του
IP. Για αυτούς τους λόγους το ΑΤΜ Forυm έφτιαξε μια ομάδα εργασίας
για την ανάπτυξη των προδιαγραφών του MPOA.
Τρία διαφορετικά μοντέλα
παρουσιάστηκαν για την λειτουργία του MPOA:
1)Peer Models: Παρουσιάζει
ένα αλγοριθμικό τρόπο αντιστοιχίας των διευθύνσεων του network
επιπέδου σε NSAP διευθύνσεις. Με το τρόπο αυτό δεν χρειάζεται
κάποιο πρωτόκολλο να κάνει την αντιστοιχία των διευθύνσεων και
οι αιτήσεις σηματοδοσίας που περιέχουν NSAP διευθύνσεις μπορούν
να δρομολογούνται χρησιμοποιώντας το P-NNI πρωτόκολλο.
2)I-PNNI (Integrated
P-NNI) Το I-PNNI μοντέλο προτείνει τη χρήση του P-NNI πρωτοκόλλου
και για τους ΑΤΜ μεταγωγείς αλλά και για τους δρομολογητές πακέτων.
3)Κατανεμημένα πρωτόκολλα
δρομολόγησης (Distributed Router Protocols)
Μία διαφορετική προσέγγιση
για την υλοποίηση του MPOA έγινε στο τρίτο μοντέλο η οποία βασίστηκε
στην πρόβλεψη ότι θα δημιουργηθεί καινούργια γενιά υποθετικών
(virtual) LAN. Η πρώτη γενιά των υποθετικών LAN κτίστηκε πάνω
στους μεταγωγείς που ενεργούσαν μέχρι το δεύτερο επίπεδο του
OSI και το πρωτόκολλο που χρησιμοποιήθηκε ήταν το LANE. Αυτή
η υλοποίηση παρουσιάζει δύο σοβαρά προβλήματα. Το ένα είναι
ο συνωστισμός της ροής της πληροφορίας που δημιουργείται στο
σημείο (το οποίο και το αποτελεί κάποιος router) διασύνδεσης
μεταξύ δύο υποθετικών LAN. Το άλλο είναι η ανικανότητα του LANE
ως προς την εκμετάλλευση των QoS υπηρεσιών του ΑΤΜ.
Για την λύση αυτών
των προβλημάτων έρχεται επόμενη γενιά των LAN συστημάτων μεταγωγής
τα οποία λειτουργούν μέχρι και το επίπεδο 3. Αυτοί οι μεταγωγείς
δεν συμπεριφέρονται μόνο σαν απλές γέφυρες (bridges), δηλαδή
να κάνουν μεταγωγή σε πακέτα βασιζόμενοι μόνο στη πληροφορία
της MAC διεύθυνσης, αλλά μπορούν να κάνουν μεταγωγή σε πακέτα
βασιζόμενοι στις διευθύνσεις του network επιπέδου και άλλης
πληροφορίας ανωτέρων επιπέδων. Στην ουσία ένα σύστημα από μεταγωγείς
τρίτου επιπέδου αποτελεί ένα κατανεμημένο δρομολογητή (router).
Ακόμα δεν είναι ξεκάθαρο ποιο μοντέλο
θα ικανοποιήσει τις απαιτήσεις του μέλλοντος αφού και τα τρία
παρέχουν λύσεις σε διαφορετικά προβλήματα όμως προς το παρόν
δίνεται προσοχή στην ανάπτυξη των δύο άλλων μοντέλων έκτος του
peer models.
|