Опубликован: 03.05.2012 | Доступ: свободный | Студентов: 2644 / 447 | Оценка: 4.39 / 4.14 | Длительность: 19:41:00
Лекция 11:

Уровни адаптации ATM

Маршрутизация между частными сетями (PNNI)

Маршрутизация сетей ATM разработана не так хорошо, как другие вопросы ATM, такие как управление при перегрузках и коммутация. Наиболее ощутимый результат — это стандарт PNNI. Согласно PNNI в каждом узле накапливаются сведения о топологии сети, при этом в этом интерфейсе возможно изменение этих сведений при изменении сети от самых малых размеров до больших сетей, содержащих много узлов. Это достигается с помощью иерархии маршрутизации, показанной на рис. 11.18. Как показано на рис. 11.18, группа одного ранга (peer group) собирает узлы (физические или логические), которые эксплуатируются и административно управляются на одном уровне. Например, группа одного ранга A1 содержит узлы A1.1, A1.2, A1.3. Группы одного ранга представлены на более высоком уровне иерархии узлом логической группы (Logical Group Node — LGN). Например, узел логической группы B представляет на высшем уровне группу одного ранга B. На нижнем уровне иерархии группа одного ранга соединяет узлы с помощью физических каналов. На высшем уровне — узел логической группы соединяется с помощью логического канала. Каждая группа одного ранга содержит один главный узел одноранговой группы, который выполняет функции узла логической группы для одноранговой группы.

Пример иерархии PNNI

Рис. 11.18. Пример иерархии PNNI

Главный узел суммирует топологическую информацию в пределах одноранговой группы и вводит ее в группу более высокого порядка. Преимущество использования иерархической структуры в том, что каждая станция обслуживает только часть всей сети, при этом уменьшается объем информации маршрутизации, которая сохраняется в каждой станции. Например, для рассмотрения топологии сети со станции A1.1 применяется порядок сбора информации, показанный на рис. 11.19 . Он гораздо проще, чем рассмотрение всей топологии сети.

Определение топологии сети из узла A1.1

Рис. 11.19. Определение топологии сети из узла A1.1

PNNI использует маршрутизацию от источника. Этот метод заключается в том, что маршрут определяется не отправителем, а фактически первым маршрутизатором на пути следования сообщения. В отправляемом пакете указан точный маршрут его следования. Задача промежуточных маршрутизаторов состоит только в выполнении записанного маршрута,что ускоряет прохождение информации по сети. В начале узел источника определяет путь внутри группы одного ранга, которая отображается с помощью списка путей, предназначенных для транзита (Designed Transit ListDTL). Предположим, что запрос на установление соединения пришел на станцию A1.1 для установления соединения с другой станцией — B.3.

После получения запроса на установление соединения станция A1.1 выбирает назначенный путь (A1.1, A1.2, A2, B), где A1.1 и A1.2 — обозначение станций, A2, B — обозначение станций либо групп. В этом случае используются совместно три списка DTL:

  • DTL: [A1.1, A1.2] указатель 2
  • DTL: [A1, A2] указатель 1
  • DTL: [A, B] указатель 1.

Текущее значение указателя может изменяться на каждом узле и показывает, какой узел, записанный в списке, надо посетить следующим (значение указателя 2). Первыми указаны исходящие узлы. Так, первая строка указывает, что от узла A1.1 надо установить соединение A1.2 (указатель 2). Все остальные строки указывают возможные дальнейшие пути. Когда A1.2 получает сообщение ЗАНЯТИЕ (SETUP), она удаляет первую строку списка и действует согласно второй строке принятого списка маршрутизации, которой присваивает значения указателя 2. Она ищет путь к одноранговой группе PG (A2). Маршрутная таблица выглядит следующим образом

  • DTL: [A1, A2] указатель 2
  • DTL: [A, B] указатель 1.

По этой таблице станция A1.2 ищет путь к одноранговой группе PG (A2). С этой группой имеется непосредственная связь станции A1.2 с A2.1.

Когда станция A2.1 получит сообщение ЗАНЯТИЕ (SETUP), она начнет поиск согласно таблице в группе 2. Она находит маршрут к оконечной группе B через станции A2.3 и A2.4 и создает новый список.

  • DTL: [A2.1, A2.3, A2.4] указатель 2
  • DTL: [A1,A2] указатель 2
  • DTL: [A,B] указатель 1.

Второй указатель 2 показывает, что соединение идет через две группы. Когда станция A2.3 получает сигнал ЗАНЯТИЕ (SETUP), она устанавливает соединение со станцией A2.4, определяет, что имеет непосредственную связь с группой PG (B), удаляет две верхних строки таблицы и изменяет указатель.

Тогда таблица имеет вид

  • DTL: [A, B] указатель 2.

Когда станция B1 группы PG (B) получает сигнал ЗАНЯТИЕ (SETUP), она находит список внутри данной группы:

  • DTL: [ B1, B3 ] указатель 2
  • DTL: [A, B] указатель 2.

Когда сообщение достигает станции B3, там определяется, что эта станция есть пункт назначения.Бывает случай, когда по сигналу ЗАНЯТИЕ (SETUP) выясняется, что отсутствуют ресурсы; тогда возможно нахождение обходных путей.

Краткие итоги

  • Одна из главных целей уровня адаптации ATM (AAL) состоит в том, чтобы обеспечить отображение блоков данных приложения в блоки данных ячеек ATM.
  • AAL разделяется на два подуровня:
    • подуровень сегментации и сборки (Segmentation And Reassembly)
    • подуровень конвергенции (Convergence Sublayer CS)
  • Подуровень конвергенции (Convergence Sublayer CS) состоит из двух частей:
    • общей части, которая не изменяется в зависимости от типа сервиса (Common Part — CP CS);
    • части, зависящей от типа сервиса(Service Specific Part — SS CS).
  • Уровень адаптации ATM 1-го типа предназначен для служб с постоянной скоростью передачи информации.
  • Уровень AAL2 предназначен для того, чтобы обеспечить поддержку приложениям, которые генерируют информацию на битовой скорости передачи. Она динамически изменяется со временем и также имеет ограничение по времени на доставку "из конца в конец".
  • Уровень AAL3/4 обслуживает трафик, требующий строгого выполнения временных характеристик доставки из конца в конец. AAL3/4 работает в двух режимах: режим "сообщение" и режим "поток".
  • Уровень AAL5 предоставляет услуги высокоскоростной передачи данных с меньшей служебной избыточностью. Он поддерживает режимы передачи сообщений и передачи потока, обеспечивает гарантированную и негарантированную доставку.
  • Сигнализации на уровне AAL (Signaling AAL — SAAL) обеспечивает надежную транспортировку сигнальных сообщений, которыми обмениваются системы и коммутаторы при установлении соединения ATM.
  • ATM-сигнализация обеспечивает автоматическое установление соединения и реализует переключение виртуальных соединений на сети ATM. Установление соединения включает в себя обмен сигнальными сообщениями через несколько типов интерфейсов.
  • ATM использует два типа адресации: по типу телефонной сети, используемую в общедоступной сети ATM, и систему адреса конечной системы ATM (ATM End System Address — AESA).
  • Системы сигнализации для ATM разработаны для интерфейса "сеть-пользователь" (User-Network Interface — UNI), "сеть-сеть" (Network-Network Interface — NNI) и интерфейса широкополосной межсетевой связи (Broadband InterCarrier Interface — B-ICI)
  • Каждое сигнальное сообщение (UNI) содержит: исходную точку вызова (call reference), которая служит идентификатором местоположения для UNI, номер информационного элемента (Information Elements — IF),включающий такие параметры, как номера вызывающего и вызываемого абонентов, параметры AAL, написание трафика ATM, параметры качества обслуживания и идентификатор соединения.
  • Протокол PNNI включает в себя два протокола: протокол маршрутизации, который обеспечивает выбор маршрута, обеспечивающего требования по качеству обслуживания; сигнальный протокол для обмена сообщениями между станциями и между частными сетями.

Задачи и упражнения

  1. Предположим, что пакеты IP используют AAL5 до передачи информации по ATM-соединению. Объясните, какие будут задержки передачи пакетов IP, если ATM-соединение имеет следующий тип:
    • постоянная скорость передачи в битах в реальном масштабе времени,
    • постоянная скорость передачи в битах в нереальном масштабе времени,
    • передача данных с доступной скоростью,
    • негарантируемая скорость передачи.
  2. Сторонники ATM утверждают, что соединение с переменной скоростью (VBR) соединения обеспечивают средства для достижения мультиплексирования с высоким качеством обслуживания. Сторонники IP утверждают, что не ориентированная на соединение маршрутизация IP может обеспечить лучшие характеристики. Можете вы придумать аргументы, чтобы поддержать каждое заявление? Эти заявления находятся в противоречии, или они могут оба быть правильны?
    • Рассмотрите линию связи, которая переносит речевую информацию с использованием ИКМ. Какая требуется информация для выполнения управления доступом в сеть по этой линии связи?
    • Теперь предположим, что линия связи, которая переносит речевую информацию с использованием ИКМ, имеет средства для исключения пауз. Какая требуется информация для выполнения управления доступом в сеть по этой линии связи?
  3. Предположим, что поток ATM содержит ячейки двух приоритетов, а именно с приоритетом потери элемента данных CLP=0 (высший приоритет) и с приоритетом потери элемента данных CLP =1 (низший приоритет).
    • Предположим, что мы желаем длительно поддерживать пиковую скорость передачи ячеек для потока ячеек с для CLP=0 с вероятностью p_0 , а пиковую скорость объединенного потока с CLP=0 и CLP=1 p_0+1 . Выразите эти требования в терминах двух "дырявых ведер".
    • Сравнить следующие стратегии:
      • стратегия достижения максимума скорости с приоритетом CLP=0 с вероятностью p_0; стратегию для потока с CLP =1 с вероятностью p_1
      • стратегию для объединенного потока CLP=0 и CLP=1 с вероятностью p_0+1, Какой подход более гибок?
    • Повторить часть (a), если CLP = 0 ячеек для неконформных ячеек с вероятностью p_0, изменяет бит CLP на 1. Ячейки, которые неконформны с вероятностью p_0+1 , отбрасываются.
  4. Предположим, что поток ATM содержит ячейки двух приоритетов, то есть с высоким приоритетом CLP=0 и низкоприоритетных CLP=1.
    • Предположим, желательна стратегия устойчивой скорости SCR (Sustained Cell Rate) объединенного потока CLP=0 и CLP=1 с вероятностью p_0+1. Неконформные ячейки отбрасываются.
    • Повторить часть (a), если ячейки, которые не соответствуют SCRo, изменяют CLP> на 1. Ячейки, которые не соответствуют p_0+1 , отбрасываются.
  5. Предположим, что поток ATM содержит ячейки двух приоритетов, то есть с высоким приоритетом CLP=0 и низкоприоритетных CLP=1. Предположим, желательна стратегия устойчивой скорости SCR (Sustained Cell Rate) объединенного потока CLP=0 и CLP=1. Выразите эти требования в терминах двух "дырявых ведер". Неконформные ячейки отбрасываются.
  6. Объясните, как взвешенная равнодоступная организация очереди могла бы использоваться, чтобы объединить пять категорий ATM по одной линии связи передачи ATM. Как на различные категории обслуживания влияет перегрузка на линии связи?
    • Объясните, что учитывается при расчете "из конца в конец" следующих показателей: коэффициента потерь ячеек (CLR), задержки при передаче ячейки (CTD), и вариации задержки ячеек (CDV).
    • Сравните следующие два подхода с распределением из конца в конец. Качество обслуживания по линии связи: одинаковое для всех линий и неодинаковое для различных линий. Какой из них более гибкий? Какой из них более сложен?
  7. Предположим, что приложение использует обслуживание достоверного потока TCP, который, в свою очередь, использует IP-уровень AAL5 ATM.
    • Сравните метод, рассмотренный при описании AAL5 — использующий постоянную битовую скорость (CBR) , переменную битовую скорость в не реальном масштабе времени (VBR), доступную скорость передачи (ABR), неопределенную скорость передачи (UBR).
    • Рассмотрите эффект от применения этого приложения, если в соединении ATM где-нибудь возникает перегрузка.
  8. Предположим, что соединение ATM доставляет речь, используя уровень AAL1. Предположим, что задержка пакетов должна быть менее 10 мс.
    • Подсчитайте процент информации, занимаемой заголовком, если для кодирования речи используется ИКМ.
    • Подсчитайте процент информации, занимаемой заголовком,если для кодирования речи используется скорость кодирования 12 Кбит/с.
  9. Объясните, как трехбитовый порядковый номер в заголовке AAL1 может быть использован при потере или неправильной доставке ячеек.
  10. Какая по величине задержка получается при применении двух методов чередования в AAL1?
    • Сколько одиночных низкоскоростных вызовов может поддержать AAL2 при одиночном ATM-соединении?
    • Оцените, какова битовая скорость соединения, если AAL2 обслуживает речь на скорости 12 Кбит/с.
    • Какой процент от общей информации составляет заголовок в части б).

      Сравните заголовки AAL3/4 с AAL5 при доставке 64-килобайтового пакета. Рассмотрите цель проверки ошибок, проводимой в конце системы и в сети для ATM-соединения, которое переносит ячейки, создаваемые AAL3/4, Повторите рассуждения для AAL5.

  11. Предположим, что на рис. 11.9 пакеты от A и B прибывают одновременно и каждый производит 10 ячеек. Используя рис. 11.8 , покажите последовательность блоков данных, включая тип сегмента, порядковый номер и идентификатор мультиплексирования.
  12. Рассмотрите протокол подуровня SSCOP, AAL протокол сигнализации. Рассмотрите работу процедуры выборочного запроса повторной передачи (ARQ), чтобы исправить потерю ячейки.
  13. Сравнить размер адресных пространств, обеспечиваемых телефонной адресацией (E-164) и адресацией конечной системы (AESA). Опишите последовательность, в которой используются списки, предназначенные для транзита при соединении от A.1.3 к A.2.2 на рис. 11.18 . Повторите задачу для соединения от B.4 к A1.2.
  14. Объясните, может ли быть модифицирован PNNI для того, чтобы обеспечить качество обслуживания в Internet.
  15. Какие аспекты архитектуры сети ATM зависят от фиксированной длины ячеек ATM? Что изменится, если допустить наличие ячеек ATM, изменяющих свою длину?
Всеволод Машинсон
Всеволод Машинсон
Россия
Владимир Савинов
Владимир Савинов
Украина, Киев, Киевский Политехнический Институт, 1996