Asynchronous Transfer Mode Обзор технологии

Содержание

Слайд 2

План обзора технологии АТМ История и причины возникновения Основные принципы Архитектура

План обзора технологии АТМ
История и причины возникновения
Основные принципы
Архитектура АТМ
Уровень адаптации AAL


Протокол АТМ
Передача IP по ATM
ATM и локальные сети
Использование АТМ
Слайд 3

1. История Современные транспортные сети: Узкая специализация Специфика технологии т.с. Несовместимость

1. История

Современные транспортные сети:
Узкая специализация
Специфика технологии т.с.
Несовместимость с другими видами т.с.
Отсутствие

гибкости
По скорости передачи
По объемам информации
Времени доставки и количества ошибок
Слайд 4

Первые транспортные сети Появились в 60-х годах Были связаны с цифровой

Первые транспортные сети

Появились в 60-х годах
Были связаны с цифровой телефонией
в США

принят стандарт Т1 или 1,5кбит/с и 24 голосовых канала
в Европе – Е1 или 2,0кбит/с и 30 каналов
Слайд 5

Появление компьютерных сетей Разработаны для мэйнфреймов еще в 70-х годах Мэйнфрейм Fujitsu-Siemens SX130 (2006 г)

Появление компьютерных сетей

Разработаны для
мэйнфреймов еще в
70-х годах

Мэйнфрейм Fujitsu-Siemens SX130

(2006 г)
Слайд 6

Глобальное и локальное До недавнего времени сетевые цифровые технологии для глобальных

Глобальное и локальное

До недавнего времени сетевые цифровые технологии для глобальных и

локальных сетей развивались параллельно.
Глобальные сети – передача голоса
Развитие – за счет уплотнения каналов
Локальные сети – передача данных
Развитие – за счет увеличения полосы пропускания
Слайд 7

Технологии локальных сетей Недостатки: Ограничение расстояния Сложность реализации передачи мультимедийных данных

Технологии локальных сетей

Недостатки:
Ограничение расстояния
Сложность реализации передачи мультимедийных данных
Попытки разрешить проблему:
Сетевые устройства
Приоритезация

трафика
- эффективно только в локальных сетях
или при их объединении
Слайд 8

Методы переноса информации в сетях связи: коммутация каналов многоскоростная коммутация каналов

Методы переноса информации

в сетях связи:
коммутация каналов
многоскоростная коммутация каналов
быстрая коммутация каналов
коммутация

пакетов или кадров
быстрая коммутация пакетов,
Слайд 9

Возникновение АТМ

Возникновение АТМ

Слайд 10

Быстрая коммутация пакетов (или режим асинхронного переноса) Концепция Постоянность скорости передачи

Быстрая коммутация пакетов

(или режим асинхронного переноса)
Концепция
Постоянность скорости передачи
Пакеты (или ячейки) по

53 байта, из которых 5 – служебных
Любые пакеты могут приоритезироваться
Передача данных по одному тракту
Слайд 11

2. Основные принципы В настоящее время Широко распространены глобальные сети (WAN)

2. Основные принципы

В настоящее время
Широко распространены глобальные сети (WAN)
Они зачастую объединяют

корпоративные сети
К WAN предъявляются качественно новые требования
Ethernet зачастую не может их обеспечить
Альтернативой Ethernet является ATM

АТМ

Слайд 12

Возможности АТМ Качественная передача мультимедийного трафика. Иерархия скоростей передачи данных. Общие

Возможности АТМ

Качественная передача мультимедийного трафика.
Иерархия скоростей передачи данных.
Общие транспортные

протоколы для локальных и глобальных сетей.
Сохранение имеющейся инфраструктуры физических каналов или физических протоколов
(T1/E1, T3/E3, SDH STM-n, FDDI)
Взаимодействие с унаследованными протоколами локальных и глобальных сетей
(IP, SNA, Ethernet, ISDN)
Слайд 13

Структура сети АТМ . . .

Структура сети АТМ

. . .

Слайд 14

Коммутаторы сети АТМ 20-байтные адреса конечных узлов для маршрутизации трафика Протокол

Коммутаторы сети АТМ

20-байтные адреса конечных узлов для маршрутизации трафика
Протокол маршрутизации PNNI
По

PNNI маршрутизаторы могут строить таблицы маршрутизации автоматически
В то же время, таблицы маршрутизации могут строиться вручную
Слайд 15

Коммутация пакетов Происходит на основе идентификатора виртуального канала (VCI) VCI назначается

Коммутация пакетов

Происходит на основе идентификатора виртуального канала (VCI)
VCI назначается каждому

соединению
Адрес конечного узла имеет иерархичную структуру и использует префиксы
Слайд 16

Виртуальные соединения Делятся на: Постоянные (Permanent Virtual Circuit, PVC) Коммутируемые (Switched

Виртуальные соединения

Делятся на:
Постоянные (Permanent Virtual Circuit, PVC)
Коммутируемые (Switched Virtual Circuit, SVC)
Для

ускорения коммутации в больших сетях используют виртуальные пути – объединения виртуальных каналов.
Слайд 17

Стандарт UNI Соединение с коммутатором для рабочей станции определяется стандартом UNI

Стандарт UNI

Соединение с коммутатором для рабочей станции определяется стандартом UNI (User

Network Interface).
UNI определяет:
структуру пакета
адресацию станций
обмен управляющей информацией
уровни протокола ATM
способы установления виртуального канала
способы управления трафиком.
Слайд 18

Физический уровень в АТМ Стандарт АТМ не вводит спецификаций на реализацию

Физический уровень в АТМ

Стандарт АТМ не вводит спецификаций на реализацию физического

уровня.
Он основывается на технологии SDH/SONET (скорости от 155 Мбит/с (реализуемо на витой паре UTP-5).
Также существуют и другие физические интерфейсы к сетям АТМ:
Т1/Е1 и ТЗ/ЕЗ
FDDI
Слайд 19

Трансляция ячеек

Трансляция ячеек

Слайд 20

Качество обслуживания – QoS Критерии выбора уровня качества Синхронность (мультимедиа) Величина

Качество обслуживания – QoS

Критерии выбора уровня качества
Синхронность (мультимедиа)
Величина пульсаций трафика
(Constant

Bit Rate, CBR)
(Variable Bit Rate, VBR)
Тип протокола, передающего свои данные через сеть ATM -с установлением соединения или без (только для случая передачи компьютерных данных).
Слайд 21

Классы трафика АТМ Класс A Постоянная битовая скорость - CBR. Требуются

Классы трафика АТМ

Класс A
Постоянная битовая скорость - CBR.
Требуются временные соотношения

между передаваемыми и принимаемыми данными.
С установлением соединения.
Примеры: голосовой трафик, трафик телевизионного изображения
Слайд 22

Классы трафика АТМ Класс В Переменная битовая скорость - VBR. Требуются

Классы трафика АТМ

Класс В
Переменная битовая скорость - VBR.
Требуются временные соотношения

между передаваемыми и принимаемыми данными.
С установлением соединения.
Примеры: компрессированный голос, компрессированное видеоизображение.
Слайд 23

Классы трафика АТМ Класс С Переменная битовая скорость - VBR. He

Классы трафика АТМ

Класс С
Переменная битовая скорость - VBR.
He требуются временные

соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными.
С установлением соединения.
Примеры: трафик компьютерных сетей, в которых конечные узлы работают по протоколам с установлением соединений: frame relay, X.25, LLC2, TCP
Слайд 24

Классы трафика АТМ Класс D Переменная битовая скорость - VBR. He

Классы трафика АТМ

Класс D
Переменная битовая скорость - VBR.
He требуются временные

соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными.
Без установления соединения.
Примеры: трафик компьютерных сетей, в которых конечные узлы работают по протоколам без установления соединений (IP, Ethernet, DNS, SNMP)
Слайд 25

Классы трафика АТМ Класс X Тип трафика и его параметры определяются пользователем.

Классы трафика АТМ

Класс X
Тип трафика и его параметры определяются пользователем.

Слайд 26

Количественные параметры В технологии ATM поддерживается следующий набор основных количественных параметров:

Количественные параметры

В технологии ATM поддерживается следующий набор основных количественных параметров:
Peak

Cell Rate (PCR) - максимальная скорость передачи данных;
Sustained Cell Rate (SCR) - средняя скорость передачи данных;
Minimum Cell Rate (MCR) - минимальная скорость передачи данных;
Maximum Burst Size (MBS) - максимальный размер пульсации;
Cell Loss Ratio (CLR) - доля потерянных ячеек;
Cell Transfer Delay (CTD) - задержка передачи ячеек;
Cell Delay Variation (CDV) - вариация задержки ячеек.
При насыщении пропускной способности ячейки АТМ могут отбрасываться (по приоритету, начиная с низшего).
Слайд 27

3. Архитектура АТМ Модель АТМ состоит из трех уровней: физического уровня ATM уровня адаптации ATM

3. Архитектура АТМ

Модель АТМ состоит из трех уровней:
физического
уровня ATM
уровня адаптации ATM

Слайд 28

Стек протокола АТМ k c a t s

Стек протокола АТМ

k
c
a
t
s

Слайд 29

Соответствие с OSI Стек протоколов АТМ соответствует нижним уровням семиуровневой модели

Соответствие с OSI

Стек протоколов АТМ соответствует нижним уровням семиуровневой модели OSI.

Прямого соответствия между уровнями протоколов технологии АТМ и уровнями модели OSI нет.

Рис.3.1: Распределение протоколов по узлам и коммутаторам АТМ

OSI

Слайд 30

4. Уровень адаптации AAL - это набор протоколов AAL1-AAL5 Функция: -

4. Уровень адаптации AAL

- это набор протоколов AAL1-AAL5
Функция:
- преобразуют сообщения

протоколов верхних уровней сети ATM в ячейки ATM нужного формата
Достаточно условно соответствуют функциям транспортного уровня модели OSI, например протоколы TCP или UDP.
Протоколы AAL при передаче пользовательского трафика работают только в конечных узлах сети (рис.3.1), как и транспортные протоколы большинства технологий.
Слайд 31

Протоколы ААL Каждый протокол уровня AAL обрабатывает пользовательский трафик определенного класса

Протоколы ААL

Каждый протокол уровня AAL обрабатывает пользовательский трафик определенного класса
SAR не

зависит от типа протокола AAL (и от вида трафика), занимается сегментацией и передачей данных протоколу АТМ
CS зависит от типа трафика, работает на
обеспечение временной синхронизации между узлами
контролем и возможным восстановлением битовых ошибок
контролем целостности передаваемого пакета

AAL

Слайд 32

Назначение протоколов AAL 1-5 AAL1 обычно обслуживает трафик класса А с

Назначение протоколов AAL 1-5

AAL1 обычно обслуживает трафик класса А с постоянной

битовой скоростью (CBR)
AAL2 был разработан для передачи трафика класса В, но при развитии стандартов он был исключен из стека протоколов ATM, и сегодня трафик класса В передается с помощью протокола AAL1, AAL3/4 или AAL5
AAL3/4 обрабатывает пульсирующий трафик - обычно характерный для трафика локальных сетей с переменной битовой скоростью (VBR)
AAL5 является упрощенным вариантом протокола AAL4 и работает быстрее
Ни один из протоколов AAL при передаче пользовательских данных конечных узлов не занимается восстановлением потерянных или искаженных данных.
Слайд 33

5. Протокол АТМ Протокол ATM Протокол ATM занимает в стеке протоколов

5. Протокол АТМ
Протокол ATM Протокол ATM занимает в стеке протоколов ATM

примерно то же место, что протокол IP в стеке TCP/IP
Слайд 34

Функции протокола АТМ Коммутация по номеру виртуального соединения, который в технологии

Функции протокола АТМ

Коммутация по номеру виртуального соединения, который в технологии ATM

разбит на две части (VPI и VCI)
Функции контроля за соблюдением трафик-контракта (соглашения между приложением и сетью ATM)
маркировке и отбрасыванию ячеек-нарушителей при перегрузке сети
управлению потоком ячеек для повышения производительности
Слайд 35

Формат ячейки АТМ

Формат ячейки АТМ

Слайд 36

6. Передача IP по ATM Одна сеть ATM может быть представлена

6. Передача IP по ATM

Одна сеть ATM может быть представлена в

виде нескольких IP-подсетей, так называемых логических подсетей (Logical IP Subnet)
Слайд 37

Причины введения LIS Необходимость обеспечения традиционного разделения большой сети ATM на

Причины введения LIS

Необходимость обеспечения традиционного разделения большой сети ATM на независимые

части
Связность частей контролируется маршрутизаторами
Недостаток - маршрутизатор должен быть достаточно производительным для передачи высокоскоростного трафика ATM, иначе он станет узким местом сети.
Ведущие производители разрабатывают или уже разработали модели маршрутизаторов с общей производительностью в несколько десятков миллионов пакетов в секунду.
Слайд 38

Конфигурирование узлов Все конечные узлы конфигурируются традиционным образом - для них

Конфигурирование узлов

Все конечные узлы конфигурируются традиционным образом - для них задается


собственный IP-адрес
маска
IP-адрес маршрутизатора
Кроме того, задается еще один дополнительный параметр:
адрес ATM сервера ATMARP
Слайд 39

7. АТМ и локальные сети Технология ATM сначала разрабатывалась без учета

7. АТМ и локальные сети

Технология ATM сначала разрабатывалась без учета того

факта, что в существующие технологии сделаны большие вложения.
Так как для межрегиональных сетей проложить кабель стоит гораздо больше чем все остальное оборудование, применение АТМ зачастую было экономически оправданным.
Для локальных сетей стоимость сети почти равна стоимости оборудования сети, поэтому использование АТМ ограничено.
Слайд 40

LAN Emulation и ATM Технология LAN Emulation или LANE была разработана

LAN Emulation и ATM

Технология LAN Emulation или LANE была разработана для

согласования технологии ATM с технологиями локальных сетей без привлечения сетевого уровня
Эта спецификация обеспечивает совместную работу этих технологий на канальном уровне
LANE определяет способ преобразования кадров и адресов МАС-уровня традиционных технологий локальных сетей в ячейки и коммутируемые виртуальные соединения SVC технологии ATM, а также способ обратного преобразования
Всю работу по преобразованию протоколов выполняют специальные компоненты, встраиваемые в обычные коммутаторы локальных сетей
Слайд 41

Принципы работы LANE

Принципы работы LANE

Слайд 42

8. Использование АТМ Технология ATM расширяет свое присутствие в локальных и

8. Использование АТМ

Технология ATM расширяет свое присутствие в локальных и глобальных

сетях не очень быстро, но неуклонно.
В последнее время наблюдается устойчивый ежегодный прирост числа сетей, выполненных по этой технологии, в 20-30 %.
Слайд 43

Трафик АТМ По данным исследовательской компании Distributed Networking Associates трафик АТМ

Трафик АТМ

По данным исследовательской компании Distributed Networking Associates трафик АТМ используется:
85%

- данные ВС
10% - видео
5% - аудио
Слайд 44

Основные конкуренты Fast Ethernet Gigabit Ethernet Там, где качество обслуживания действительно

Основные конкуренты

Fast Ethernet
Gigabit Ethernet
Там, где качество обслуживания действительно важно (видеоконференции,

трансляция телевизионных передач и т. п.), используется технология ATM.