Региональная компьютерная сеть АТМ

Модель пакетной коммутации ISO/OSI была разработана в то время, когда цифровая дистанционная передача осуществлялась с большим, в сравнении с современными системами связи, количеством ошибок. В результате, схемы пакетной коммутации предполагают значительные накладные расходы для компенсации ошибок. Эти накладные расходы включают дополнительные биты в каждом из пакетов, а также дополнительную обработку на конечных станциях и в промежуточных узлах коммутации.

Подобный уровень накладных расходов не является необходимым в современных высокоскоростных системах дальней связи. Уровень ошибок довольно мал, а в конечных системах логика верхних уровней сети по отношению к уровню пакетной коммутации (например, транспортный по отношению к сетевому) может легко отследить ошибки передачи.

Основополагающий принцип технологии АТМ - предоставление пропускной способности по требованию. Она разрабатывалась с учетом преимуществ высокоскоростной передачи данных и низкого уровня ошибок современных сетевых средств. Первые сети пакетной коммутации были рассчитаны на скорость передачи к конечному пользователю в 64 Кбит/с, в то время как сети АТМ ориентировались на скорость в несколько Гбит/с. Достичь таких высоких скоростей передачи помогло исключение накладных расходов на управление потоком и контроль ошибок.

Другим существенным фактором, способствующим снижению накладных расходов в технологии АТМ, является метод управления вызовами. В модели ISO/OSI пакеты управления вызовами, используемые для установления и разрыва виртуальных каналов, передаются по тому же самому виртуальному каналу, что и пакеты данных.

В АТМ передача сигналов контроля вызова осуществляется по логическому соединению, отличному от используемого для передачи пользовательских данных. В пользовательском интерфейсе один канал управления соединением служит для управления всеми коммутируемыми соединениями передачи данных. Так что промежуточным коммутирующим узлам нет необходимости поддерживать таблицы состояний маршрутов или обрабатывать управляющие вызовами сообщения для каждого соединения в отдельности.

Наиболее очевидно преимущество АТМ над моделью ISO/OSI в области управления потоками и контроля ошибок. Модель ISO/OSI использует трехуровневую архитектуру: сетевой, канальный и физический уровни. На сетевом уровне происходит мультиплексирование нескольких виртуальных каналов в интерфейсе пользователя, формирование пакетов, содержащих номер виртуального канала, используемого для маршрутизации и коммутации потока данных по сети, управление потоком и контроль ошибок на всем пути следования пакетов от отправителя до получателя. На канальном уровне осуществляется контроль ошибок в коммутационных узлах сети: каждому узлу присваивается порядковый номер, после проведения контроля одновременно с передачей данных на следующий узел предыдущему передается подтверждение правильности приема. В случае приема ошибочного кадра передача повторяется.

В качестве пакета данных в сетях АТМ используется " ячейка" (Cell), имеющая фиксированную длину 53 байта. Каждая ячейка содержит номер логического соединения, используемого для маршрутизации и коммутации потока данных. Порядковые номера ячеек для управления потоком и контроля ошибок отсутствуют. Контроль за правильностью передачи данных от отправителя получателю должен осуществляться на более высоком уровне.

В сетях АТМ логические соединения называются виртуальными каналами (virtual channel) и устанавливаются по сети между двумя конечными пользователями для двустороннего обмена ячейками с переменной скоростью. Виртуальные каналы используются также для обмена между сетью и пользователем (контрольные сигналы) и между сетью и сетью (управление и маршрутизация в сети).

В сетях АТМ принята концепция виртуального пути. Виртуальный путь ‑ это совокупность виртуальных каналов с одними теми же адресами. Таким образом, все передаваемые ячейки по виртуальным каналам одного и того же виртуального пути, также объединяются вместе (мультиплексируются). При этом необходимо отметить, что в сетях АТМ мультиплексирование ячеек осуществляется на втором (канальном) уровне.

Принятие концепции виртуальных путей имеет важное значение для организации эффективной передачи данных:

· Упрощается архитектура сети. Сетевые транспортные функции могут быть разделены на относящиеся к индивидуальным логическим соединениям (виртуальным каналам) и группе логических соединений (виртуальным путям).

· Увеличивается производительность и надежность сети. Сеть имеет меньшее число взаимодействующих объектов.

· Сокращается время на обработку и установление соединения. Основная часть работы производится при установке виртуального пути. Добавление новых виртуальных каналов к имеющемуся виртуальному пути требует минимальных затрат.