Основные принципы построения сети ATM

Описание трафика

Способность сети обеспечить заданный уровень качества обслуживания зависит от того, какой поток генерирует источник. Это может быть равномерно распределенная по времени нагрузка либо нагрузка, поступающая "пачками". От этого зависят требуемые ресурсы сети - полоса пропускания, количество буферной памяти. Поэтому в соглашении между пользователем и поставщиком услуги должен быть оговорен характер трафика. Для этой цели в описании (дескрипторе) трафика предназначены следующие основные параметры трафика, за которыми осуществляется контроль.

Пиковая скорость ячеек (Peak Cell Rate - PCR). Пиковая скорость ячеек измеряется в единицах "ячейка в секунду": где - интервал между поступлением двух ячеек.

Поддерживаемая скорость (SCR - Sustainable Cell Rate). Это средняя скорость передачи ячеек в ячейке/секунде, поддерживаемая источником в течение долгого времени. Она всегда должна быть меньше или равна пиковой скорости.

Максимальный размер пачки (Maximum Burst Size - MBS) определяется количеством ячеек, генерируемых источником на пиковой скорости.

Минимальная скорость ячейки (Minimum Cell Rate - MSR) - это минимальная скорость, которая разрешается для передачи источником.

Допустимый разброс времени задержки (Cell Delay Variation Tolerance - CDVT) / Даже если источник точно поддерживает пиковую скорость, последующее мультиплексирование и обработка можгут внести разброс в значение этой скорости. Этот параметр может быть измерен в сети.

Надо отметить, что не все перечисленные параметры обязательно используются по соглашению.

Категории обслуживания ATM

В общем случае ATM - соединение четко определенных классов, имеющих четко выраженные параметры. ATM-форумы определили 5 классов категорий обслуживания, как это показано в таблице 5.2. Первые две категории (Constant Bit Rate - постоянная скорость передачи, Variable Bit Rate - переменная скорость передачи) используются для установления соединений в реальном масштабе времени и чувствительны к существенным задержкам.

Constant Bit Rate (CBR) - постоянная скорость передачи. Эта категория обслуживания применяется в случае жестких требований к временным параметрам передачи. Это речь, обычные типы видео с постоянной скоростью передачи информации, передача речи с постоянной скоростью или транспортирование по сети ATM цифровых каналов E1 или T1. Такую услугу называют эмуляцией каналов (circuit emulation). Все эти службы требуют постоянной скорости передачи в течение времени всего соединения. При этом для трафика задается пиковая скорость ячеек (Peak Cell Rate - PCR). Качество обслуживания задается с помощью указания задержки (Cell Transfer Delay - CTD), коэффициента потери ячеек (Cell Loss Ratio - CLR).

Real Time Variable Bit Rate (VBRrt) - переменная скорость передачи в реальном масштабе времени. Эта категория обслуживания применяется в случае трафика с переменной битовой скоростью и со строгими требованиями к временным параметрам передачи, таким, как подвижное телевидение. Рассматриваемый вид трафика требует задания пиковой скорости ячеек (Peak Cell Rate - PCR), поддерживаемой скорости (Sustainable Cell Rate - SCR). Качество обслуживания задается с помощью указания задержки (Cell Transfer Delay - CTD), коэффициента потери ячеек (Cell Loss Ratio - CLR).

Nonreal Time Variable Bit Rate (VBRnt) - переменная скорость, предназначенная для обслуживания трафика с переменной битовой скоростью, такого как высокоточное телевидение, со строгими требованиями к временным параметрам передачи. Этот вид трафика требует задания пиковой скорости ячеек (Peak Cell Rate - PCR), поддерживаемой скорости (Sustainable Cell Rate - SCR). Качество обслуживание задается с помощью указания задержки (Cell Transfer Delay - CTD), коэффициента потери ячеек (Cell loss ratio - CLR).

Available Bit Rate (ABR) - доступная скорость передачи ; применяется для обслуживания трафика от источников, которые адаптируют свою скорость передачи в ответ на требования сети, передаваемые по цепям обратной связи. Этот тип обслуживания позволяет источнику регулировать свою производительность в соответствии с возможностями сети. При возникновении перегрузки на сети предусматривается механизм, позволяющий плавно снижать скорости передачи в канале в зависимости от доступных сетевых ресурсов, что гарантирует завершение всех оставшихся приоритетных соединений. Этот вид трафика требует задания пиковой скорости ячеек (Peak Cell Rate - PCR), минимальной скорости ячеек (Minimum Cell Rate - MCR). Эта скорость может быть равна 0. Источники регулируют скорость, с которой они работают с сетью, с помощью алгоритма управления перегрузкой, который диктует им способ работы в зависимости от ресурсов сети. Соединения, которые адаптируют их трафик, используют каналы обратной связи и могут исключать ячейки с низким приоритетом. Качество обслуживания задается с помощью указания задержки (Cell Transfer Delay - CTD), коэффициента потери ячеек (Cell Loss Ratio - CLR).

Unspecified Bit Rate - неопределенная скорость передачи. Этот вид обслуживания не гарантирует никакого качества обслуживания. Пиковая скорость ячеек и параметры доставки не устанавливаются. Сетевые ресурсы для передачи такого трафика выделяются "по возможности", т. е. только те, которые свободны в данный момент.

В системах передачи ATM качество обслуживания гарантируется на основе соединений; при любом соединении ожидается, что его требования будут обеспечены. Однако ATM-сети выполняют одновременно много соединений и обрабатывают много потоков с различными требованиями, поэтому следует рассмотреть возможности соблюдения этих гарантий и стратегии использования ресурсов для различных категорий обслуживания ATM.

Для источников с постоянной битовой скоростью устанавливается свободное использование ресурсов для передачи с согласованной пиковой скоростью передачи ячеек в любое время и любой длительности. Из этого следует, что сеть должна иметь достаточную пропускную способность, чтобы позволить источнику постоянно передавать информацию с заданной пиковой скоростью. Дисциплина расписания/приоритета в мультиплексорах и коммутаторах должна гарантировать, что любому соединению будет доступна такая производительность, которая удовлетворит согласованные требования среднего квадратического отклонения задержки ячеек (CDV). Поток, генерируемый источником с постоянной битовой скоростью, предполагает очень ограниченное взаимодействие между различными потоками. В сущности, индивидуальный поток с постоянной битовой скоростью работает как отдельный изолированный канал передачи.

Для источников потока реального времени с переменной скоростью передачи в реальном масштабе времени (RTVBR – Real – time Variable Bit Rate) скорость передачи динамически изменяется в соответствии с поддерживаемой средней скоростью (SCR), которая ниже пиковой скорости. Поэтому операторы сетей получают возможность использовать статистическое мультиплексирование для увеличения пропускной способности сети. Однако смешивание потоков реального времени с переменной скоростью уменьшает изолированное обслуживание таких потоков. В особенности это сказывается на показателях задержки и коэффициенте потери ячеек (CLR).

Для потоков с переменной скоростью в нереальном масштабе времени изменение аналогично только что рассмотренному потоку. Опять возможна попытка операторов применить статистическое мультиплексирование, что ограничено взаимным влиянием потоков на согласованные между пользователем и поставщиком услуг показатели.

При обслуживании потоков с неопределенной скоростью передачи (UBR) отсутствуют любые гарантии качества обслуживания - это представляет интересный контраст с предыдущими категориями обслуживания. Когда на сети низкий уровень трафика, такой вид обслуживания может предоставить такие характеристики, как и в других категориях с гарантированным качеством обслуживания. Только при увеличении нагрузки преимущества гарантированного качества становятся заметными. С точки зрения сетевого оператора для заполнения сетевых ресурсов при низкой нагрузке могут использоваться низкие тарифы, чтобы стимулировать нагрузку. Этот метод весьма полезен для широкого диапазона пользователей, когда нагрузка небольшая. И этот метод менее и менее полезен при увеличении нагрузки и при снижении полезных характеристик сети из-за перегрузки.

Обслуживание потоков с доступной скоростью передачи (ABR) считается более удобным методом, чем предыдущий, поскольку он обеспечивает низкий уровень коэффициента потери ячеек, пока имеется низкий трафик. При увеличении трафика можно воспользоваться соглашением о минимальной скорости передачи (MCR). Это является некоторой гарантией обеспечения желательного качества обслуживания.