Wprowadzenie: kategorie usług ATM
Ruch głosowy, wideo i transfer plików mają odmienne wymagania dotyczące przepływności, opóźnienia i utraty komórek. ATM rozdziela te wymagania za pomocą kategorii usług. Kategorie określają profil ruchu oraz cele dla poszczególnych połączeń.
Parametry QoS obejmują współczynnik utraty komórek CLR, maksymalne opóźnienie transferu komórki maxCTD oraz zmienność opóźnienia CDV. CDVT opisuje tolerancję skupienia komórek w profilu ruchu i nie jest tym samym co CDV.
ATM jest technologią połączeniową. Przed transmisją ustanawia się połączenie wirtualne, a aplikacja negocjuje z siecią kontrakt ruchowy. Podczas zestawiania połączenia funkcja CAC ocenia dostępność zasobów. Po jego uruchomieniu UPC lub NPC porównuje napływające komórki z kontraktem i stosuje zasady obsługi ruchu niezgodnego. Kontrakt określa parametry ruchu i QoS. Dla komórek zgodnych z uzgodnionymi wartościami sieć deklaruje odpowiednie cele jakości.
Kategorie usług ATM
Forum ATM zdefiniowało sześć kategorii usług. Każda kategoria opisuje profil ruchu, parametry kontraktu i oczekiwany poziom QoS. W zaleceniu ITU-T I.371 odpowiadają im możliwości transferowe ATM, przy czym CBR i VBR występują pod nazwami DBR i SBR. Nazwy kategorii Forum i nazwy ITU-T nie są więc zamienne w każdym szczególe.
1. CBR (Constant Bit Rate): stała przepływność bitowa
CBR służy połączeniom, dla których stała ilość zasobów ma być dostępna przez cały czas trwania sesji. Parametr PCR opisuje zakontraktowaną szybkość komórek, a tolerancja zmienności opóźnienia komórek CDVT ogranicza dopuszczalne skupienie komórek. Kategoria obejmuje ścisłe wymagania dotyczące opóźnienia i jego zmienności.
- Profil ruchu: Źródło może wysyłać komórki z szybkością PCR w dowolnym momencie trwania połączenia. Zasoby są uwzględniane w planowaniu pojemności sieci.
- Przykłady zastosowań: Nieskompresowana mowa (jak tradycyjna linia telefoniczna), wideo w czasie rzeczywistym, usługi emulacji łączy.
- Kluczowy parametr QoS: .
2. rt-VBR (real-time Variable Bit Rate): zmienna przepływność czasu rzeczywistego
rt-VBR służy aplikacjom czasu rzeczywistego generującym ruch impulsowy o zmiennej szybkości. Parametry PCR, SCR, MBS i CDVT opisują emisję oraz dopuszczalne skupienie komórek. Opóźnienie i jego zmienność muszą pozostawać w ściśle określonych granicach.
- Profil ruchu: Szybkość źródła zmienia się w czasie. Parametry PCR, SCR i MBS opisują wartości szczytowe, średnie oraz dopuszczalny rozmiar impulsu.
- Przykłady zastosowań: Skompresowane wideo interaktywne (np. wideokonferencje), dystrybucja multimediów w czasie rzeczywistym.
- Kluczowe parametry QoS: PCR, , maksymalny rozmiar impulsu (MBS).
3. nrt-VBR (non-real-time Variable Bit Rate): zmienna przepływność poza czasem rzeczywistym
nrt-VBR służy aplikacjom nierzeczywistym z ruchem impulsowym. Parametry PCR, SCR, MBS i CDVT opisują profil źródła, a dla komórek zgodnych z kontraktem określa się cel niskiego współczynnika utraty komórek. Kategoria nie definiuje ograniczeń opóźnienia.
- Profil ruchu: Połączenia mogą być multipleksowane statystycznie. Ochrona współczynnika utraty komórek dotyczy ruchu zgodnego z wynegocjowanym kontraktem.
- Przykłady zastosowań: Współpraca z Frame Relay, transakcje bankowe, systemy rezerwacyjne.
4. ABR (Available Bit Rate): dostępna przepływność bitowa
ABR steruje szybkością źródła za pomocą informacji zwrotnej przekazywanej w komórkach zarządzania zasobami (RM). Źródło podaje PCR i MCR, aktualizuje szybkość emisji na podstawie informacji z RM, a dozwolona szybkość zmienia się zgodnie ze stanem sieci. Kategoria nie określa granic opóźnienia dla połączenia.
- Mechanizm sterowania: Źródło dostosowuje przepływ do informacji z komórek RM. Sieć może przydzielić część dostępnego pasma ponad MCR, zgodnie z lokalną polityką sprawiedliwego podziału.
- Przykłady zastosowań: Transfery danych, e-mail, każda aplikacja, która korzysta z dynamicznego dostosowywania przepustowości.
- Kluczowy parametr QoS: .
5. UBR (Unspecified Bit Rate): nieokreślona przepływność bitowa
UBR jest kategorią dla ruchu nierzeczywistego bez wynegocjowanych zobowiązań dotyczących QoS. Sieć przekazuje komórki w ramach dostępnych zasobów i może je odrzucać podczas przeciążenia. Kontrola przeciążenia może działać w wyższej warstwie.
- Profil ruchu: Szybkość i opóźnienie zależą od bieżącego obciążenia oraz zasad obsługi w elementach sieci.
- Przykłady zastosowań: Standardowe przeglądanie stron internetowych, niekrytyczne transfery plików (gdzie protokoły wyższych warstw, jak TCP, zajmują się niezawodnością).
6. GFR (Guaranteed Frame Rate): gwarantowana szybkość ramek
GFR służy aplikacjom niewymagającym czasu rzeczywistego, które potrzebują minimalnej szybkości i mogą wykorzystać dodatkowe zasoby. Gwarancja dotyczy kompletnych PDU AAL5 zgodnych z kontraktem i obejmuje ramki z komórkami CLP=0. Ruch przekraczający MCR lub dozwolony MBS może być przekazywany w granicach aktualnie dostępnej przepustowości.
- Profil ruchu: Komórki są grupowane w ramki AAL5, a mechanizm GFR rozpoznaje granice ramek. W sprawdzaniu zgodności komórki jednej ramki mają tę samą wartość CLP. Wariant GFR.1 zachowuje wartość CLP, a GFR.2 pozwala sieci oznaczać komórki podczas przeciążenia. W przeciążeniu sieć może odrzucać całe PDU, zachowując granice ramek.
- Przykłady zastosowań: Połączenia LAN i transmisja ramek o zmiennym natężeniu.
- Kluczowe parametry: PCR, , MBS oraz maksymalny rozmiar ramki (MFS).
Komórki OAM w ATM
ATM używa specjalnych komórek OAM (Eksploatacja, Administracja i Utrzymanie) do obsługi połączeń oraz monitorowania usterek i parametrów pracy. Komórki OAM mają format komórki ATM, ale przenoszą informacje diagnostyczne i sterujące. Zalecenie ITU-T I.610 definiuje przepływ F4 dla poziomu ścieżki wirtualnej VP oraz F5 dla poziomu kanału wirtualnego VC. F4 używa tego samego VPI co komórki użytkownika VPC oraz VCI 3 dla segmentu i VCI 4 dla przepływu end-to-end. F5 używa tych samych wartości VPI/VCI co VCC, a wartości PTI 100 i 101 rozróżniają segment oraz przepływ end-to-end. Każdy przepływ może działać dla całego połączenia lub dla wybranego segmentu.
Kluczowe Funkcje OAM
- Zarządzanie Błędami: Służy do wykrywania i raportowania awarii.
- : Wysyłany w kierunku odbiorcy przez element, który wykrył defekt.
- : Wysyłany w kierunku źródła po ogłoszeniu stanu AIS.
- Zarządzanie Wydajnością: Pozwala na sprawdzanie jakości połączenia. Komórki FPM i BR wspierają pomiary oraz raportowanie wyników. Komórki OAM mogą być używane do:
- Weryfikacji integralności sekwencji komórek.
- Monitorowania komórek z błędami.
- Wykonywania testów pętli zwrotnej, gdzie komórka jest wysyłana do określonego punktu i odsyłana z powrotem w celu pomiaru opóźnienia i sprawdzenia błędów.
- Pomiaru utraconych komórek.