Az_ATM Hálózatok. Tartalomjegyzék

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

Tartalomjegyzék Bevezetés...........................................................................................................................7 1. ATM elve és tulajdonsága.............................................................................................8 2. Az ATM hálózat felépítése .........................................................................................11 2.1. ATM referenciamodell.........................................................................................11 2.2. Fizikai réteg..........................................................................................................13 2.2.1. Fizikai réteg funkciói ...........................................................................14 2.2.4. TC alréteg nem rendszerfüggő funkciói ..............................................15 2.3. ATM réteg............................................................................................................16 2.3.1. UNI, NNI .............................................................................................16 2.3.2. VPI/VCI (Virtual Path Identifier, Virtual Channel Identifier).............17 2.4. ATM Adaptációs réteg (ATM Adaptation Layer)................................................19 2.4.1. AAL-1..................................................................................................20 2.4.2. AAL-2..................................................................................................22 2.4.3. AAL-3/4...............................................................................................22 2.4.4. AAL-5..................................................................................................23 2.4.5. A felhasználói sík SSCS rétegei ..........................................................24 2.4.6. A kontroll sík SSCS rétege ..................................................................24 3. Forgalomszabályozás és torlódásvezérlés ...................................................................26 3.1. Szolgáltatás minőségi paraméterek (QoS) ...........................................................27 3.2. QoS osztályok ......................................................................................................27 3.3. Hozzáférés vezérlés (CAC Connection Admission Control)...............................29 3.3.1. Késleltetés............................................................................................32 3.3.2. Cellavesztési valószínűség...................................................................32 3.4. Hálózat kapacitásának menedzselése ...................................................................33 3.5. UPC (Usage Parameter Control), NPC (Network Parameter Control) ................33 3.6. Forgalomformálás, Traffic Shaping .....................................................................34 3.7. Torlódást jelző üzenetek küldése a forrás részére................................................34 3.8. Leaky Bucket........................................................................................................34 3.9. Ugró ablak (Jumping Window)............................................................................36 3.10. Triggerelt ugró ablak (Triggered Jumping Window) .........................................36 3.11. Csúszó ablak (Moving Window) .......................................................................36 4. OAM (Operating and Maintenance)............................................................................37 5. Az ATM B-ISDN jelzésrendszere...............................................................................40 5.1. Jelzéstovábbítási funkciók ...................................................................................40 5.2. Meta-jelzésrendszer..............................................................................................41 5.3. jelzési konfigurációk ............................................................................................41 5.4. B-ISDN jelzési protokoll......................................................................................42 5. 4. 1. ATM címformátum............................................................................43 6. LAN emuláció .............................................................................................................45 6.1. IP-over-ATM........................................................................................................48 6.1.1. Encapsulation (becsomagolás).............................................................50 6.1.2. Klasszikus IP-over-A TM....................................................................51

5

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

6.1.3. Next Hop Resolution Protocol (NHRP).............................................. 51 6.1.4. Cell Switch Routing (CSR)................................................................. 53 6.1. 5. Multicast............................................................................................. 54 7. LAN-Flex szolgáltatások (MATÁV RT.)................................................................... 56 7.1. A LAN-Flex szolgáltatások műszaki jellemzése................................................. 56 7.1.1. LAN-Bridge......................................................................................... 56 7.1.2. LAN-Route.......................................................................................... 57 7.1.3. CELL-Flex .......................................................................................... 58 7.1.4. Az alszolgáltatások közös műszaki tulajdonságai............................... 58 7.2. A szolgáltatás hálózata, ellátási területe .............................................................. 58 7.3. A szolgáltatások a megrendelő szemszögéből..................................................... 59 7.3.1. LAN-Bridge......................................................................................... 59 7.3.2. LAN-Route.......................................................................................... 60 7.3.3. CELL-Flex .......................................................................................... 60 7.3.4. LAN-Bridge és a LAN-Route szolgáltatások összehasonlítása ......... 61 7.4. A LAN-Flex általános előnyei ............................................................................. 61 7.4.1. Az egyes szolgáltatások legkedvezőbb alkalmazási területei ............. 62 7.5. Kinek érdemes ATM alapú szolgáltatást igénybe venni?.................................... 62 Összefoglaló ................................................................................................................... 63 Summary......................................................................................................................... 64 Irodalomjegyzék ............................................................................................................. 65 Függelék ......................................................................................................................... 66 1.függelék: A VC és VP szemléltetése ....................................................................... 66 2. függlék: AAL1 felépítése........................................................................................ 66 3. függelék: AAL3/4 .................................................................................................. 67 4. függelék: AAL5 ..................................................................................................... 68 5. függelék: OAM...................................................................................................... 69 6. függelék: A LAN-Flex hálózat végződtető berendezései ..................................... 69 6.1. Catalyst 2820 ATM multiplexer ............................................................ 69 6.2. Cisco 7200 sorozatú routerek: 7202, 7204............................................. 70 6.3. ATM NTU (Network Termination Unit) ............................................... 70 Rövidítések, jelölések..................................................................................................... 72

6

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

Bevezetés A mai információra éhes világunkban egyre gyorsabb, nagyobb sávszélességű kommunikációs csatornákra van szükség. Az eddigi gyakorlat szerint általában a különböző kommunikációs szolgáltatások különböző hálózatokat igényeltek. Az ATM (Asynchronous Transfer Mode) technológia alkalmazása lehetővé teszi a szélessávú ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network, B-ISDN) szolgáltatás bevezetését. A B-ISDN lehetőséget nyújt a hálózaton keresztüli videózásra, élő TV-s közvetítésekre, CD minőségű zenehallgatásra. Az ATM nem csak világméretű hálózatok (WAN-ok) kiépítésére alkalmas, hanem támogatja MAN (városi hálózatok) és a LAN (helyi hálózatok) kiszolgálását is. A LAN emuláció segítségével képes a hagyományos LAN hálózatokkal (pl.: Ethernet, Token Ring) kommunikálni az ATM kapcsoló és ezáltal beintegrálni azokat a nagysebességű hálózatba. Az ATM sebességét tekintve a Gigabites nagyságrendbe tartozik. Maximális sebessége laboratóriumokban már a fizikai határokat súrolja. Kutatóintézetekben elérhetik az 1 Tbit/s-os átviteli sebességet is. Azt, hogy az ATM a jövő meghatározó átviteli technológiája legyen nem csak a nagy átviteli sebesség biztosítja. Egyrészt képes a jelenlegi különböző átviteli eljárásokat az adaptációs rétegeinek segítségével egyesíteni. Másrészt az ATM vezette be a szolgáltatás minőségi paramétereket, mint új fogalmat az átviteli szolgáltatásban. A felhasználó az általa megrendelt minőségű szolgáltatást kapja és erre garanciát is kap a szolgáltatótól. A hálózat ezeket a szolgáltatás minőségi paramétereket betartja, betartatja. Ezt csak úgy lehet elérni, ha a forgalom folyamatos ellenőrzés alatt áll. Az ATM szabványa még nem teljes, alkalmazásában több nyitott kérdés van. A szabványok illetve ajánlások kidolgozásában nagy szerepet tölt be az ATM Forum és az ITU (Nemzetközi Telekommunikációs Egyesület).

7

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

1. ATM elve és tulajdonsága Az ATM alapelve az, hogy a csomagok mérete legyen kicsi és fix méretű. A nagy és változó méretű csomagok nagy puffereket igényelnek, valamint a késleltetési idő is elfogadhatatlan értékű lehet. Az ATM az információkat 53 byte hosszúságú cellákra bontja, melyekből 48 byte szállít hasznos információt, e cellák folyamait multiplexeli egy közös vonalra.

1.1. Ábra ATM cella Az ATM cella rakománya (payload-ja) nincs védve semmilyen hibaellenőrző eljárással az átvitel során. A fejrész viszont a pontos kapcsolás érdekében védve van. A fejlécben lokális értékű információk szerepeljenek, így redukált funkciók építhetők be. Ezek a lokális értékű információk az úgynevezett virtuális utak (VP Virtual Path) és csatornák (VC Virtual Channel) azonosítására szolgálnak. Az adatátvitelt hívásfelépítés előzi meg, majd a tranzakció után lebontás történik. Az átviteli közeg a legtöbb esetben optikai hálózat, de lehet más az eddigi gyakorlatban alkalmazott fizikai közeg. Az 1.2. ábra egy fizikai közegen lévő virtuális utak (VP) és virtuális csatornák (VC) általános elhelyezkedését mutatja be.

1.2. Ábra VP és VC elhelyezkedése Ha valamelyik VC-n egy ideig nincs átviendő cella, akkor az a VC, azon idő alatt nem foglal el sávszélességet, lehetővé téve, hogy más VC-k viszont többet forgalmazzanak. Ezt statisztikus multiplexálásnak nevezik. A csatornák átlagos sebessége kiadja az átviteli vonal kapacitását, azonban ennél szinte mindig nagyobb vagy kisebb sebességre van szükség igény szerint. Nagyobb sávszélességet igénylő forgalmakat nem lehet maradéktalanul átvinni, hiszen nincs rá kapacitás. Ebben az esetben egy forgalomvezérlő eljárás dönt a túlzott igényekből fakadó torlódás megszüntetéséről, aminek következménye a cellaeldobás. Ez az elv egy lépéssel közelebb helyezi az ATM-et a csomagkapcsolt hálózatok felé. A fix cellaméret hatékony berendezés-

8

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

orientált áramkörök kifejlesztését teszi lehetővé, így a router-eknél sokkal gyorsabb kapcsoló-berendezések építhetőek. Az Asyncronous Transfer Mode aszinkron jellege abban keresendő, hogy az egy forrásból érkező csomagok szabálytalan időközönként érkezhetnek. Ellentétben a szinkron technikákkal, ahol egy meghatározott időrés áll a csomagok rendelkezésére. Az ATM elve azt mondja, hogy a különböző bitsebességű cellákat eltérő gyakorisággal lehet adni. Minden cellát ugyanazzal az algoritmussal kell kezelni. Ez a dinamikus sávszélesség-menedzselés. VCC kapcsolás Virtuális csatorna kapcsolás esetén mind a VPI mind a VCI értékeket fel kell dolgozni, ami lassabb feldolgozást eredményez. Ez nagyszámú összeköttetések esetén számottevő. Különböző csatornák egymástól függetlenül kapcsolódhatnak esetleg más VPI-hez. VPC kapcsolás Virtuális csatorna kapcsolás esetén csak a VPI mezőben található értékek kerülnek feldolgozásra. A virtuális útban összefogott csatornák egyszerre kerülnek kapcsolásra, a VCI értékek érintetlenek maradnak. A 1.3. ábra a VCC és VPC kapcsolásokról mutat szemléletes képet.

1.3. Ábra VCC és VPC kapcsolások

9

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

Az ATM kapcsolásban két szintet lehet ilyen módon megkülönböztetni: A gyors, de nem intelligens virtuális út szint, melyet a VP cross-connectek végzik. Ez felel meg a vonalkapcsolt technikák analógiájában az átviteli szintnek. A lassúbb, de intelligensebb virtuális csatorna szint, melyet a VC kapcsolók végzik. Ez felel meg a vonalkapcsolt technikák analógiájában a forgalmi hálózati szintnek.

10

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

2. Az ATM hálózat felépítése Az ATM felépítése rugalmas, a hálózat bármely részén definiálható a nyilvános- és magán hálózatot elválasztó interfész, ami minden esetben UNI (User-Network Interface). A magán hálózat saját magán belül definiálhat NNI (Network-Network Interface) interfészeket a saját kapcsolói között. Ilyen konfigurációs lehetőségek mellett egy nagy hálózat számtalan kis hálózattá bontható szét.

2.1. Ábra ATM hálózat felépítése

2.1. ATM referenciamodell A hálózati protokollok két részre oszthatók: Kapcsolat-orientált Az előbbiek esetén az adatok átvitele előtt szükség van valamiféle kapcsolatfelvételre a két végpont között. Minden csomagot ellátunk a kapcsolat azonosítójával, így a hálózat a már kiépült útvonalon keresztül továbbíthatja csomagjainkat. Ez azzal az előnnyel jár, hogy nem kell minden csomagba elhelyeznünk a címzett és a feladó címét, csupán a kapcsolat azonosítóját. Ezen felül a hálózatnak nem kell minden egyes alkalommal kitalálnia, hogy milyen útvonalon továbbítsa a csomagot, hiszen a kapcsolat felépítésekor az útvonal rögzül. A kapcsolatorientáltság legjobb analógiája a telefonhálózat, ahol a beszélgetés a híváskor kiépült vonalon zajlik. Tipikus kapcsolatorientált hálózati protokoll az X.25, a Frame Relay és az ATM.

11

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

Datagram A második, kapcsolatmentes esetben az adattovábbításhoz nincsen szükség kapcsolatfelvételre, egyszerűen veszünk egy csomagot, megcímezzük és a hálózatra bízzuk annak továbbítását. Ilyen például az IPX, az SMDS és az IP is. A datagram hálózatokban elmarad a kapcsolat-felépítés által okozott késleltetés. Ez a megoldás ezen felül sokkal bonyolultabb is. Ha ugyanis egy kapcsolatorientált hálózatban kiépült kapcsolatunk közepén valamilyen hiba keletkezik, a kapcsolat megszakad. A datagram jellegű hálózatok esetében viszont minden csomag egyedi elbírálás alá esik és ha egy útvonal megszűnik, akkor egy másikon még célba juthat a csomag. Arról, hogy hiba történt, a kommunikáló felek nem is értesülnek. A datagram jellegű hálózatok legjobb analógiája a postai levéltovábbítás, ahol a megcímzett borítékot egyszerűen beejtjük a postaládába, s az célbajut bármilyen forgalmi szituáció esetén is, legfeljebb kis késleltetéssel. Az ATM referencia modell A B-ISDN általános protokoll referencia modelljét a 2.2. ábra mutatja.

2.2. Ábra ATM protokoll referencia modell (B-ISDN) Az ATM, mint a B-ISDN hálózat alapjául kiválasztott technológia, az OSI modelltől eltérő, de réteges szerkezetű referencia modellt használ. Nem csak egymás fölötti rétegek, hanem egymás melletti síkok alkotják a modellt. Fizikai réteg Átviteli Közegillesztő Alréteg (Physical Medium Dependent PMD) feladat az átviteli közeg villamos- és mechanikai paramétereihez való illesztés, valamint a bitszinkron kinyerése. Átviteli Konvergencia alréteg (Transmission Convergence TC) feladat a cellafejléc hibakezelése, az átviteli közegnek megfelelő sebesség illesztése. E réteg állítja elő és

12

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

dolgozza fel az átviteli kereteket (pl.:STM-1,..), valamint felel a cellák szinkronizációjáért. ATM réteg Feladata a cellafejléc előállítása, kezelése, cellaszintű multiplexelés elvégzése, és nem utolsósorban a kapcsolás végrehajtása a réteg által leképezett irányítási mező segítségével. Feladata továbbá a forgalomvezérlés és előfizetői paraméterek figyelése, szükség esetén a forgalom korlátozása. Ezt a réteget tartják az ATM „lelkének”. ATM Adaptációs Réteg (AAL: ATM Adaptations Layer ) Szegmentációs alréteg (Segmentation and Reassembly Sublayer SAR) végzi a felsőbb rétegektől kapott keretek szegmentálását, összerakását, és ezek fejlécét állítja elő, illetve kezeli. Ezen kívül felel a cellavesztések és tévesen beszúrt cellák kezelésért. Konvergencia alréteg (Convergence Sublayer CS) feladata az órajel kinyerése, multiplexelés és hibavédelem. A magasabb réteg felbomlik vezérlési síkra (C-), és felhasználói síkra (U-). Bár mindkét sík ugyanazt az átviteli csatornát használja, de logikailag különválik. A C síkon az U sík összeköttetéseihez szükséges információk haladnak. Mint például hívásfelépítés és bontás, vezérlés és egyéb menedzselési információk. Az U síkon halad a tiszta felhasználói információ, amit az ATM transzparensen kell, hogy továbbítson a társ entitásnak. A management sík (Management Plane) végzi az egész rendszer felügyeletét. Két része van, az egyik a rétegek különböző paramétereit állítja, méri és ellenőrzi (Réteg management), a másik egy egyelőre még nem tisztázott feladattal bíró al-sík, amely azonban csak a réteg managementtel van kapcsolatban (Sík management). Az egész management sík specifikációja még kezdeti stádiumban van. Ez a réteg, ami nyújtja azokat a szolgáltatásokat, melyekre tulajdonképp a hálózat használóinak szüksége van. Kezdetben 4 szolgáltatás (Class A-D), kiszolgálásukra 4 AAL réteget (rendre AAL1-4) definiáltak. Az AAL-1 az áramkör-emulációt, a PSTN hálózattal való kompatibilitást nyújtja. Az AAL2 még nem teljesen kidolgozott szolgáltatás, ez majd az audiovizuális szolgálatot fogja jelenteni. Az AAL-3 és AAL-4 közös funkciókat lát el, ezért AAL-3/4 néven említik. Az AAL-5 szolgál a LAN-ok és Man-ok összekapcsolására. Mindegyik szolgáltatás által felvett felhasználói információ átvitelére más szolgáltatásminőségi paramétereket kell definiálni, hiszen mindegyik szolgáltatás egymástól független és teljesen más működési elvű rendszer átviteléért felel. 2.2. Fizikai réteg Az ATM-nek mint rendszernek egyik nagy előnye az aszinkron üzemmódja. A fizikai réteg feladata valamilyen közegen való átvitel biztosítása bitszinkron, vagy pleziokron üzemmódban. Ez szigorú szinkron állapotot követelő feladat. Az ATM rétegtől kapott cellákat átmeneti tárban kell tárolni, míg a megfelelő pillanatban továbbítani lehetséges.

13

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

Az UNI használhat szabványos, illetve adaptált sebességeket is. Az ATM-ben alkalmazott szabványos sebességek összegyűjtve a következők: STS-1 51.84 Mbit/s STS-3C/ STM-1 tiszta ATM 155.52 Mbit/s STS-12c/STM-4 622.08 Mbit/s DS1-3 1.5-44 Mbit/s E1-4 2 -140 Mbit/s Az ATM-ben alkalmazható adaptált sebességek összegyűjtve a következők: 100 Mbit/s-ig FDDI, Ethernet 155.52 Mbit/s-ig Fiber Channel, STP 10 Mbit/s-ig Token Ring 25 Mbit/s-ig UTP 2.2.1. Fizikai réteg funkciói A Fizikai réteg két alcsoportra lett osztva. Fizikai közeg (PM - Physical Medium), átviteli konvergencia (TC - Transmission Convergence). PM - Physical Medium • átviteli közeg villamos illesztése (G.703 elektromos; G.957 optikai) • kimenő jelek villamos paramétereinek biztosítása, valamint bemenő jelek bitszintű vétele • vonali kódolás • órajel kinyerése a bemenő jelből • táplálási funkciók ellátása a vonalon • az interfész üzemmódjának beállítása TC - Transmission Convergence Az alréteg feladatai részben az átviteli rendszertől, valamint a cellák kezelésével függ össze. Rendszerfüggő feladatok • bejövő oldalon a keretszinkronizálás, kimeneti oldalon az átviteli rendszer keretszerkezetének előállítása • keretszerkezet információinak feldolgozása (hibafigyelés, menedzselési funkciók) • cellasebesség illesztés • bitkeverés (jelfolyam fehérítés a payload-ra vonatkozóan, vagyis az „1”, és „0” csomók véletlenítése) Rendszertől független feladatok • cellaszinkronizálás (cellahatárok felismerése) • fejrész hibajavító kód előállítása és beillesztése • bejövő cellák fejlécének hibakezelése

14

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

2.2.4. TC alréteg nem rendszerfüggő funkciói Fejrész hibajavító kód (HEC - Header Error Code) Az első négy okteten végzett CRC kód elkészítéséhez tartozó polinom P(x) = x12+x5+1. A HEC részben alkalmazzák a Coset eljárást. Az eljárás a teljesen nullát tartalmazó bitfolyamok esetén segítséget ad a cella kezdetének meghatározásában. Az eljárás a következő: r(x)+01010101b modulo 2, vagyis minden második bit invertálódik. Ezek után, ha négy nullát tartalmazó oktet érkezik, akkor a HEC 55 h 01010101b lesz. Az 55 h adja a fejléc 5. oktetjét. Természetesen így nem a cella kezdete lesz az a pillanat, mikor a rendszer felismeri a cellafejlécet, de legalább tudja, hol van.

2.3. Ábra Szinkronizációs algoritmus A cella szinkronizáció csak akkor lehetséges, ha a az átviteli rendszer is szinkron állapotban van. Első lépés a Hunt (keresési) állapot (2.4. ábra). Egy öt oktet hosszú ablakban keressük bitenként azt az oktetett, melynek a megelőző négy oktetre számolt HEC kódja megegyezik az ötödik oktetben található bitmintával. Ha talál ilyen ablakot, következik a Presynch (előszinkronizált) állapot. Most már az ablak 53 oktetes csúszással kerül vizsgálat alá. Ha δ kereten keresztül szinkron állapot regisztrálható, következhet a Synch állapot, ellenkező esetben az algoritmus visszatér a kiinduló Hunt állapotba. A szinkron állapot két állapotrészt takar. Az egyik a javító (correction) a másik a detektáló (detection) állapot. Előszinkronizált állapotból a TC a javító állapotba kerül. Ebben az állapotban kihasználja az alkalmazott HEC kód hibajavító képességét. Hibás esetben átkerül detektáló állapotba, ahol a HEC hibajavító képességét nem használja ki és az egy bithibás fejrészű cellákat is eldobja. Ha a detektálási állapotban (α-1) darab hibás fejrészű cellát talál a TC a cellaszinkron elvesztését detektálja és visszakerül keresési állapotba. A paraméterek értékei a következők: A δ értéke: = SDH esetén 6 = Cellaalapú átvitel esetén 8 Az α értéke mindkét esetben 7.

15

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

2.4. Ábra Cella szinkronizáció 2.3. ATM réteg Az ATM réteg tekinthető a B-ISDN lelkének, ami alapján fontos és bonyolult felépítés képzelhető el. Az ATM-re marad a kapcsolás∗ és továbbítás feladata. Az ATM réteg feladata még természetesen a torlódás- és forgalomvezérlés. Az ATM első látásra nem bonyolult, de nagyon összetett réteg. Az AAL rétegtől a SAP-on keresztül kapott cellák fejlécet kapnak, multiplexálás után a fizikai réteg kapja meg az 53 byte hosszú cellákat. Ellenkező irányban cellákat fogad a fizikai rétegtől, az érvényes cellákat a fejlécben közölt lokális érvényű értékek alapján demultiplexálja, majd továbbadja az AAL rétegnek. Az ATM rétegnek egyidőben több virtuális összeköttetést is tudnia kell kezelni. Természetesen nem ilyen egyszerű a folyamat. Az ATM réteghez való hozzáférés aszimmetrikus. A TE ATM az AAL réteget szolgálja ki a SAP-okon keresztül, míg a kapcsoló csak ATM szintű kapcsolásokat végez, nem rendelkezik SAPokkal. A TE ATM multiplexál/demultiplexál, míg a kapcsoló nem. A TE ATM egyetlen fizikai entitással áll kapcsolatban, míg a kapcsoló a be-és kimenetnek megfelelő számú fizikai entitással rendelkezik. A GFC, forgalomvezérlési, funkció az UNI interfészen létezik, míg az NNI ilyennel nem rendelkezik. Forgalomszabályzás és torlódásvezérlés a 3. fejezetben kerül tárgyalásra, de az ATM réteg szerves része. 2.3.1. UNI, NNI User Network Interface, Network Network Interface. Az ITU-T két interface-t definiált, az UNI a felhasználói interfész, míg az NNI hálózat kapcsolói között működő interfész. A két interfész között csak a fejlécben van egy kis különbség. ∗

Az ATM berendezések kapcsolástechnikája a szakdolgozat terjedelmi korlátai miatt nem szerepel a szakdolgozatban.

16

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

Az ATM cella 53 oktet hosszú. Ebből 48 oktet a rakomány, amit a hálózat transzparens módon továbbítani köteles. 5 oktet hosszú fejlécben szerepelnek a lokális értékű vezérlési információk. A 2.5. ábrán egy UNI cella fejléce látható.

bit

2.5. Ábra UNI cella fejléce 1. Generic Flow Control (GFC): Eredetileg multiplexelés támogatását szolgálta, azonban valószínűtlen, hogy ilyen célú felhasználása szabványosításra kerülne. Jelenlegi funkciója nem tiszta. Ez a mező csupán az előfizetői interface-en (UNI) áthaladó cellákban található, a hálózaton belül (NNI) nem használatos, ott ez a 4 bit is a VPI-hez tartozik, 4096 VP együttes használatát lehetővé téve. 2. VPI/VCI: A VC azonosítására szolgálnak. 3. Payload Type (PT): A cella típusát határozza meg (felhasználói vagy management adat, van-e torlódás, stb.). Egy felhasználói adatot hordozó cella esetén 1 bitje az AAL részére van fenntartva. 4. Cell Loss Priority (CLP): Hasonlít a Frame Relay DE (Discard Eligibility) bitjéhez. Beállított értéke jelzi a hálózatnak, hogy ez a cella inkább eldobandó, mint a nem megjelöltek. Az egy bites értékkel csak két prioritást lehet megkülönböztetni, „0" a magas, „1” az alacsony prioritást jelöli. 5. Header Error Control (HEC): A fejléc 5 byte-jára számolt ellenőrző összeg. Képes bármely a fejlécében bekövetkező, egybites hibát kijavítani és több bitnyi hibát észlelni. Minthogy a fejléc mondja meg az ATM kapcsolóknak, hogy mit kell a cellával tenni, nagyon fontos, hogy ilyen hatásos (20%-nyi) védelemben részesüljön. A hibás fejlécű kereteket el kell dobni. Az NNI cella annyiban különbözik az UNI cellától, hogy nincs benne GFC mező, így a virtuális útazonosító 12 bitesre egészül ki. Valamint a PT mezőben a fenntartási értékek az OAM F4 szintű csatornákat jelöli szegmenshez rendelten. 2.3.2. VPI/VCI (Virtual Path Identifier, Virtual Channel Identifier) Az ATM kapcsolatorientált, a kapcsolatokat használat előtt ki kell építeni. A cellák nem a célpont címét, csupán a kapcsolat azonosítóját hordozzák, amelynek itt is, mint az

17

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

X.25-ben vagy a Frame Relay-ben lokális jelentősége van, ezúttal azonban a Virtual Path Identifier és a Virtual Channel Identifier (VPI/VCI) néven hívjuk. Egy kapcsolatot a VPI/VCI mezők együttesen azonosítanak. Egy VP (Virtual Path) segítségével több, azonos irányba tartó VC-t foghatunk össze. Az ezekbe a VC-kbe tartozó cellákat azután pusztán a VPI alapján továbbíthatjuk, változatlan VCI-vel. A VP végén, ott, ahol esetleg az eddig egy irányba futó VC-k elágaznak, meg kell vizsgálni természetesen a VCI mezőt is. Az alábbi ábrán a 6 VC látható, melyeket bizonyos szakaszokra egy VP-be fogtak össze. Az ábrán a VC-k számozásában az első szám a VPI, a második a VCI; az egyszerűség kedvéért minden VC és VP minden kapcsolóban ugyanazt a számot kapta, de természetesen ezek az értékek az X.25-höz hasonlóan a kapcsolat mentén szakaszonként változhatnak. Egyetlen célszerű kivétel van: az egy VP-ben futó kapcsolatok VCI-je célszerűen azonos marad a VP mentén. A „VP-n kívüli" kapcsolatok az ábrán a 0 VPI számot kapták, de ez csupán a szemléletesség kedvéért van így.

2.6. Ábra A VPI/VCI használata A VPI/VCI értékek nemcsak kapcsolók között, de egy összeköttetéshez kapcsolón belül is változhatnak a kimenő irányok foglaltsága esetén. A VPI/VCI értékeket kapcsolatfelvételkor a helyi központ határozza meg. A kapcsolat felépülhet virtuális útként, egy VPI-n belül a VCI transzparenciája szavatolt, vagy virtuális csatornaként, ahol a VPI/VCI transzparenciája nem szavatolt. Az ATM cella fejléce tetszőleges értékeket nem tartalmazhat.

18

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

A táblázat az UNI fejrész értékeket tartalmazza. Réteg Elnevezés GFC VPI VCI PT CLP Üres 0 0 0 0 1 P HY P L-OAM-F 1 0 0 0 1 1 PL-OAM-F3 0 0 0 100 1 Fenntartva PPPP 0 0 PPP 1 * Nem hozzárendelt NNNN 0 0 BBB 0 Meta-jelzés csat. NNNN X 0..0001 0A0 C * Vég – végjelzés csat. NNNN X 0..0101 0AA C Broadcast NNNN X 0..0010 0AA C ATM * Szegmens OAM-F4 NNNN Y 0..0011 0A0 A Vég - vég OAM-F4 NNNN Y 0..0100 0A0 A Szegmens OAM-F5 NNNN Y Z 100 A Vég - vég OAM-F5 NNNN Y Z 101 A Forrásmenedzselés NNNN Y Z 110 A A ⇒ ATM réteg állítja be, B ⇒ értéke lényegtelen , C ⇒ a forrásjelzés entitás „0"-ra állítja be, amit a hálózat megváltoztathat , P ⇒ fizikai réteg állítja be , X ⇒ VP=0000 esetén felhasználó-helyi központjelzést szállít , Y ⇒ VP értéke tetszőleges , Z ⇒VC≠0000 , N ⇒ nem használt, értéke „0” , * ⇒ NNI csak ezeket használja. Az ATM kapcsolatai lehetnek egyirányú, vagy kétirányú pont-pont kapcsolatok (mint az X.25 esetén), vagy egyirányú pont-multipont (broadcast, vagy multicast) kapcsolatok, amikor a küldő egy cella feladásával számos végponthoz juttatja el annak tartalmát. Ez takarékosabb, mintha minden célponthoz külön VC létesülne, nemcsak a kevesebb VC miatt, hanem azért is, mert a multipont VC-n a cella mindaddig csak egy példányban halad, amíg a célpontokhoz vezető útvonal közös. 2.4. ATM Adaptációs réteg (ATM Adaptation Layer) Az AAL réteg nyújtja azokat a szolgáltatásokat, melyekre tulajdonképp a hálózat használóinak szüksége van. Kezdetben 4 szolgáltatás (Class A-D), kiszolgálásukra 4 AAL réteget (rendre AAL1-4) definiáltak. Class A Class B Class C Class D Időzítésre érzékeny Időzítésre érzéketlen Időzítés Állandó Változó Sebesség (CBR) (VBR) Kapcsolatorientált Datagram Kapcsolat AAL

AAL1

AAL2

19

AAL3/4, 5

AAL3/4, 5

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

(Constant Bit Rate, CBR), (Variable Bit Rate, VBR) Később a négy szolgáltatási osztály ki lett bővítve további kettő szolgáltatási osztállyal. A nem definiált sebességű szolgáltatás (Unspecified Bit Rate, UBR), valamint az elérhető sebességű szolgáltatás (Avariable Bit Rate, ABR). Minthogy a C és D osztályok csak abban tértek el egymástól, hogy a C osztály kapcsolatorientált, a D pedig nem, az AAL3 és 4 nagyon hasonlóak. Éppen ezért funkcióikat egyetlen, AAL3/4 entitásban célszerű megvalósítani. Minthogy ebben a két osztályban időzítésre nincs szükség, az AAL3/4 legfontosabb feladata a kapott csomagok cellákra tördelése és vételkor való újra-összeállítása (Segment Assembly & Reassembly, SAR). Az AAL3/4 azonban ezt meglehetősen bonyolultan teszi, ezért definiálták az egyszerűbb AAL5-öt. Mára már 6 szolgáltatási osztály körvonalazódott, melyek laza kapcsolatban vannak az eredeti néggyel. Számos, a forgalomra és a QoS-re jellemző attribútum is definiálásra került (sebesség. késleltetés, késleltetés-ingadozás, stb.), mely szoros kapcsolatban van a szolgáltatási osztályokkal.

2.7. Ábra Az AAL felépítése Az AAL réteg 3 részből áll (2.7. ábra). A felső kettő együttesen alkotja a Convergence Sublayert (CS), melynek feladata, hogy a magasabb szintektől kapott csomagokat illessze az ATM hálózathoz. A harmadik rész, a SAR Sublayer, amelynek feladata elsősorban az adó oldalon a csomagok cellákra tördelése, a vevő oldalon pedig a cellákból való összeállítása. A CS két részből áll, az alsó az adott AAL-re jellemző, míg a felső szolgáltatásonként különböző. Például az AAL5-höz mind a Frame Relay SSCS, mind pedig az SMDS SSCS definiálásra került, de mindkettő ugyanazt az AAL5 CPCSt használja, éppen ezért a CPCS és SAR részeket együttesen AAL CP-nek (közös résznek) szokták nevezni. 2.4.1. AAL-1 Ez az osztály állandó bitsebességű, áramkör-emulációnak nevezhető. Úgy működik, mint a vonalkapcsolt szolgáltatások. A meglévő távközlési hálózatokkal való együttműködésre definiált. Csak nyugtázatlan továbbítási szolgáltatást képes nyújtani. A magasabb rétegektől kapott bitfolyamot blokkokba szervezi. A vételoldal átmeneti tárban tárolja a beérkező információt, amit az órajelnek megfelelően ürít. Így keletkezik egy csomagolási késleltetés. A szigorú szinkronizmusból eredően az információt nem hordozó cellák kitöltő oktetek kerülnek feltöltésre. Ez a szolgáltatás a cellavesztésre, illetve késleltetésre érzékeny. A SAR alréteg végzi a 47 oktetnyi információ darabolását, összerakását.

20

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

2.8. Ábra Az AAL-1 felépítése A SAR-PDU fejléc 4 bites SN mezeje tartalmazza a CSI bitet, valamint a SEQ almezőt.

2.9. Ábra Az SN mező felépítése A CSI mezőben van a frekvencia eltérés értéke. A SEQ mező egy 3 bites számláló, ami a cellavesztések detektálására szolgál. A SAR-PDU fejléc 4 bites SNP mezeje is két almezőt tartalmaz.

2.10. Ábra Az SNP mező A CRC mező csak a SEQ mezőt védi a P(x)= x3 + x + 1 generátorpolinom segítségével. A P mező egy egyszerű páros paritásbitet tartalmaz a megelőző 7 bit védelmére. A CS alréteg feladata a cellakésleltetés kezelése puffertárakkal, cellarakomány összeállítása, órajelfrekvencia kinyerése a vételi oldalon, az átvitt adatstruktúra visszaállítása, pl.: 2048 bps bitfolyamnál a keret kezdete, míg 64kbps-nál a 8 kHz-es struktúránál az oktet kezdete. Mivel az ATM átvitelhez nem szükséges szinkron átvitel az órajel visszaállításáról gondoskodni kell, erre két módszer ismeretes. Az egyik az adaptív óra módszer. A vételi. oldalon a puffer hosszúidejű megfigyelése adja az ötletet. Ha a puffer lassan töltődik, akkor a vétel oldali frekvenciát kell kissé növelni, ill. vica versa. Ez az eljárás jitter-t visz a rendszerbe. A másik módszer a szinkron időjel-különbség (SRTS Synchronous Residual Time Stamp. Az adóoldali frekvencia független a hálózat frekvenciájától, az összeköttetés mindkét végén ismert AAL szinten a hálózati frekvencia, amiből az adó ki tudja számolni a különbséget. Ezzel az eltéréssel a vételoldal korrigálható.

21

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

2.4.2. AAL-2 A szolgáltatás változó bitsebességű. Abban különbözik az AAL1-től, hogy csak akkor küld bitfolyamot, ha van hasznos információ. Tulajdonképpen a magasabb, kiszolgált rétegekben van a nagyobb különbség. A menedzselő réteggel való együttműködés megegyezik az AAL1 szolgáltatáséval. AAL2 szolgáltatás tartalmazza majd az audiovizuális információk átviteléhez szükséges eljárásokat. A kép- és hangminták szinkron követik egymást, de nem csak időben, hanem egymáshoz képest is. Az eredő bitfolyam periodikusan börsztös. A szolgáltatás pontos definíciója még nem került kidolgozásra, nincs ITU-T ajánlás. 2.4.3. AAL-3/4 Az AAL3 és az AAL4 egyforma közös résszel rendelkezik, ezért az AAL3/4 elnevezés. Alkalmazása a csomagkapcsolt hálózatok átvitelére fontos, mint az X.25, Frame Relay ... stb. Ez a réteg a felülről kapott csomagokat két lépésben darabolja szét, CPCS a kapott csomagot a 2.11. ábrán látható keretbe helyezi. A CPI (Common Part Indicator) mutatja meg, hogy a BASize bitben vagy byteban mérendő, a BASize (Buffer Allocations Size) jelzi, hogy mekkora pufferre van szüksége a keret összeállításához a vételi oldalon. A PAD szolgál a teljes keret hosszának 44 byte egész számú többszörösére való kiegészítésére, az AL a keret végét egészíti ki 32 bitre a könnyebb feldolgozás érdekében. Az Etag és a Btag értéke tetszőleges, de azonosnak kell lennie, üzenetenként nő az értékük eggyel, így ellenőrizhetők az összeköttetésekhez tartozó fej- és farokrészek. A hossz azonosító pedig az adat hosszát jelöli, hogy a PAD mezőt el lehessen különíteni az értékes adattól. Hiszen a PAD mező csak kitöltő karaktereket tartalmaz a könnyebb darabolás érdekében. Az AAL3/4 SAR processz a következőképp osztja cellákba a kapott keretet.(2.11. ábra) Az ST (Segment Type) azonosítja, hogy a cella egy keret első, közbülső vagy utolsó cellája, illetve, hogy egy cellába beférő keret-e. Az SN (Sequence Number) mezőt az adó sorban növeli az egymást követő cellákban, a vevő pedig vételkor ellenőrzi. A MID (Multiplex Identification) szolgál az egy VC-n párhuzamosan átküldött több keret azonosítására. Minden keret kap egy sorszámot, amit a SAR processz minden hozzá tartozó cellában beír a MID mezőbe. Ez alapján a vevő SAR processz csoportosítani tudja az egy kerethez tartozó cellákat. A LI (Length Indicator) mező mutatja, hogy a keret utolsó cellája esetén hány értékes byte van a 44 adatbyte-ban, a CRC pedig a teljes cellát védi.

22

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

1 byte 1 byte CPI

B tag

2 byte BA size

0-43 byte 1 byte 1 byte 2 byte AAL rakomány

PAD

AL

E tag

Hossz

CPCS

2 byte

44 byte

2 byte SAR farokrész

SAR fejrész

SAR farokrész

SAR fejrész

SAR fejrész

SAR farokrész

SAR ST

SN

2 bit

4 bit

MID 10 bit

LI 6 bit

CRC 10 bit

2.11. Ábra Az AAL3/4 CPCS és SAR működése

2.4.4. AAL-5 Az AAL5 közös része teljesen ugyanazt a funkciót látja el, mint az AAL3/4 közös része „nevezetesen csomagok feladása és vétele", csupán sokkal egyszerűbben, de kevésbé megbízhatóan. Ezért ez a szolgáltatás alkalmas a LAN-ok és MAN-ok összekötésére. Itt ugyanis nem követelmény a precizitás, a késleltetés. Az a fontos, hogy a datagramok megérkezzenek rendeltetési helyükre

2.12. Ábra Az AAL5 keretszerkezete Az AAL5 CPCS szintén keretbe helyezi a kapott csomagot. Az UU (Uset-to User Indication) mező a felhasználó rendelkezésére áll, az AAL nem módosítja. A CPI egyetlen jelenleg is definiált funkciója, hogy a keret végén levő információt a 32-bit határra igazítsa. Vagyis megegyezik az AAL-3/4-ben alkalmazott AL mezővel. A Hossz

23

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

az Adat hosszát adja meg, hogy a PAD eltávolítható legyen. A CRC az egész keretet védi, mert az egyes cellákba már nem kerül hibaellenőrző kód. Az AAL5 SAR cellastruktúrája roppant egyszerű, a 48 byte-nyi adatot teljes egészében a keret darabjai töltik ki. Az AAL-5 szolgáltatás ellentétben az AAL3/4-gyel, tehát nem 44 hanem 48 byte hosszú darabokat készít. A keret utolsó celláját a cella fejlécében lévő PT (Packet Type) mező egyik, az AAL részére fönntartott bitje jelzi. Az AAL5 nem azonosítja az egyes csomagokat, így egy VC-n egyszerre csak egy csomag haladhat, amíg a csomag összes cellája át nem ért, nem kezdhetünk új csomag adásába, hisz semmi sem mutatja, melyik cella melyik csomaghoz tartozik. (lsd. még a függelék ábráját) 2.4.5. A felhasználói sík SSCS rétegei Mind az AAL3/4, mind az AAL5 közös részének felhasználásával üzemeltethető a fölöttük levő, a szolgáltatásra jellemző SSCS rész. A felhasználói síkon eddig igazán két SSCS került definiálásra, az egyik a Frame Relay-hez, a másik az SMDS-hez. A Frame Relay SSCS feladata a Frame Relay és az ATM QoS paramétereinek egymásnak való megfeleltetése, a DCLI-VC fordítás, a DE bit CLP bitbe való átírása és a Frame Relay forgalomszabályzó bitjeinek a csomagba való elhelyezése. Az SMDS SSCS eltávolítja az SMDS harmadik rétege által a csomagba helyezett fejlécet és végtagot, amit a saját fejlécével és végtagjával helyettesít Szintén fontos, hogy az SMDS által használt forgalomellenőrzést az ATM megfelelő algoritmusával (GCRA) szimuláljuk, ezen algoritmusok paramétereinek egymásba fordítását is meg kell oldani. Ezen kívül létezi még a nulla SSCS is, amikor közvetlenül a közös rész funkcióit használjuk, nevezetesen nagyméretű csomagok küldését és fogadását. Erre épül például az IP-over-ATM. 2.4.6. A kontroll sík SSCS rétege A kontroll sík AAL rétege az AAL5 közös részeit használja. Azért az AAL5-re esett a választás, mert a hívásfelépítés üzeneteinél igazából nincsen szükség az egyes csomagok átlapolhatóságára és a bonyolult hibaellenőrzési funkciókra. Ha ugyanis az üzenet hibás, aminek kiderítésére elegendő az AAL5 CRC-je-, akkor úgyis újra kell küldeni.

24

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

2.13. Ábra A kontroll sík SSCS rétege A fenti ábrán az UNI kontroll síkjának felépítését láthatjuk. Az alsó két egység az AAL5 közös része. Fölöttük található az SSCOP (Q.2110) rész, ami nagyjából az adatkapcsolati szint LLC alrétegének feladatát látja el, azaz az AAL5 által nyújtott a felsőbb rétegek által megbízhatatlan kereteket továbbító szolgáltatásra épülve megbízható, sorrendhelyes átvitelt nyújt. A megbízhatatlanság itt annyit jelent, hogy egy LAN alkalmazás során az elküldendő csomagok egymástól függetlenül indulnak esetleg egészen más útvonalon megbízhatatlan hálózati elemeken keresztül. Minden csomag tartalmazza a forrás és a cél címét. A hálózat akkor tekinthető megbízhatatlannak, mikor konfigurációja nem állandó. Ilyen példa az Internet. Ha egy keret hibásan érkezik át, akkor annak újraküldését kezdeményezi. Meglehetősen nagy ablakméretet enged meg, tehát igen sok keret mehet el nyugtázatlanul, az újraküldési mechanizmus éppen ezért a szokásostól eltérően nem küldi újra a hibás keret óta feladott összes keretet (Go-Back újraküldés), hanem csupán a hibásat (szelektív újraküldés). Ezen kívül az SSCOP periodikus üzenetek küldésével jelzi, hogy a szomszédos entitás még életben van és a fent vázolt, a TCP-hez hasonló, megbízható adatküldés mellett az UDP-hez hasonló megbízhatatlan adatküldési szolgáltatás is nyújt. Az SSCOP állapotgép sokféle funkciója miatt meglehetősen összetett, a nyújtott szolgáltatások is meglehetősen bonyolultak. Az SSCF alréteg (Q.2130 az UNI-ban és Q.2140 az NNI-ben) feladata elsősorban az alatta elterülő rétegektől függetlenül megbízható és megbízhatatlan adatátviteli szolgáltatások nyújtása. Ez az SSCOP összetett szolgáltatásaival könnyen megvalósítható, az SSCF mindössze egy egyszerűbb interface-t nyújt, mint az SSCOP. A felső réteg az UNI esetében a DSS2 jelzésrendszer. Az NNI kontroll sík felépítése hasonló, az SSCF kissé módosított verziójával és teljesen más felső rétegekkel. A magán NNI (PNNI) interface működéséről szintén nemsokára bővebben írunk. Ezeknek a felső rétegeknek a feladata a hívások felépítése, karbantartása és lebontása. A hívásfelépítés az ATM-ben meglehetősen bonyolult feladat a hálózat sokrétűsége miatt.

25

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

3. Forgalomszabályozás és torlódásvezérlés A torlódás olyan esemény, mikor a hálózat valamilyen ok miatt, nem képes betartani a vállalt szolgáltatásait. Ilyen esetben cellák vesznek el, melyeket újra kell adni, csökkentvén a rendszer hatékonyságát. A forgalomvezérlés olyan intézkedéssorozatok összességét jelenti, melyet a hálózat a torlódás megelőzésére alkalmaz. Természetesen minden igyekezet ellenére bekövetkezhet torlódás. Ekkor a hálózat torlódásvezérlő funkciója igyekszik az állapotot mérsékelni. A forgalomvezérlés eszközei: 1. Hálózat kapacitásának menedzselése, útvonal kijelölése. 2. Hálózathoz való hozzáférés vezérlése. 3. Használat paramétervezérlés. 4. Cellák szelektív eldobása. 5. Forgalomformálás. 6. Torlódást jelző üzenetek küldése az ellenoldalra. A torlódásvezérlés olyan intézkedéssorozatok összességét jelenti, melyet a hálózat a már bekövetkezett torlódás erősségének és továbbterjedésének (idő- és térbeli) megszűntésének érdekében tesz. A torlódásvezérlés eszközei: 1. Forgalomformálás. 2. Torlódást jelző üzenetek küldése az ellenoldalra. Forgalom és torlódásvezérlő funkció referencia konfigurációja látható a 16. ábrán. UPC - Usage Parameter Control, előfizetői paramétervezérlés; NPC - Network Parameter Control, hálózat paramétervezérlés; CAC - Connection Admission Control, hozzáférés vezérlés feladata a hívásfelépítés során annak eldöntése, hogy az igényelt összeköttetés létrehozható-e. Hívásfelépítés során az útvonal kijelölése szintén a CAC feladata. RM - Resourse Management, forrásmenedzselés feladata a hálózat erőforrásainak karbantartása.

26

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

3.1. Ábra Forgalom és torlódásvezérlő funkció referencia konfigurációja

3.1. Szolgáltatás minőségi paraméterek (QoS) Az ATM hálózat a kapcsolat kiépítésekor számos paraméterben állapodik meg a hívó féllel. A hívó közli igényeit a hálózattal, amely annak függvényében, hogy vállalja-e az adott minőségi paraméterekkel rendelkező kapcsolat kiépítését, elfogadja vagy elutasítja a hívást. Például, ha a megadott állomás felé már nem áll rendelkezésre a szükséges sávszélesség, a hálózat elutasítja a hívó kapcsolat-felépítési kérvényét. Azzal az indokkal, hogy ilyen nagy átviteli kapacitású kapcsolatot nem tud felvenni. Ha a hálózat viszont vállalja az adott forgalom továbbítását, a kapcsolat kiépül. Ez a híváskor megkötött szerződés (traffic contract), melyben a hívó lerögzíti, hogy milyen forgalmat generál, a hálózat pedig azt, hogy ezt milyen minőséggel viszi át. A hálózat a szerződésben rögzített paraméterek által leírt forgalmat be is tarttatja, tehát ha például az előírt sebességnél gyorsabban jönnek a cellák, akkor a megállapodáson felüli cellákat nonkonformnak jelöli meg (a CLP bit 1-re állításával) vagy esetleg nem is továbbítja. Ha egy kapcsolat hosszútávon nem tartja be szerződésben leírt, a forgalomra vonatkozó vállalásait, a hálózat kezdeményezheti a kapcsolat bontását. 3.2. QoS osztályok További paraméterek specifikálják a megadott folyamnak nyújtott minőséget. Ezek a QoS paraméterek a következők:

27

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

1. Cell Loss Ratio (CLR), a cellaveszteség mértéke. Cellák elvesztése adódhat meghibásodott cellafejlécből, torlódásból, stb. 2. Cell Error Ratio (CER), a hibásan továbbított cellák aránya. Oka az átviteli vonalak bithibái. 3. Cell Misinsertion Rate (CMR), a cellafolyamba a hálózat által tévedésből beiktatott cellák aránya. Ilyen tévedés leginkább hibás cellafejlécből adódhat. 4. Cell Transfer Delay (CTD), a továbbítás által okozott abszolút késleltetés. Létezik átlagos és maximális értéke. 5. Cell Delay Variation (CDV), a továbbítás által okozott késleltetés ingadozása (jitter). Az ATM által nyújtott eredetileg 4 szolgáltatási osztály mára hatra bővült. Class A Class B Class C Class D CBR VBR VBR nrt ABR UBR Kapcsolat orientált Datagram Típus Időzítésre Időzítésre Időzítés érzékeny érzéketlen Estleges Cellaveszteség Meghatározott Meghatározott PCR & CDVT Meghatározott SCR & BT Meghatározott Esetleges CTD & CDV Nincs Van Nincs Forgalomszabályozás AAL1 AAL2 AAL3/4,5 AAL3/4,5 AAL3/4,5 AAL3/4 AAL PCR & CDVT Peak Cell Rate: Csúcs cellasebesség Cell Delay Variation Tolerance: Átviteli késleltetés ingadozás tűrése SCR & BT Sustainable Cell Rate: Átlagos adatsebesség Burst Tolerance: Börszt tűrés A fenti táblázat felső sorában láthatók a szolgáltatási osztályok. Ezek a következők: 1. Constant Bit Rate (CBR) szolgáltatás leginkább egy bérelt vonal emulációjához hasonlít, fix adatsebesség és jól időzített mintaérkezés jellemzi. Nem használja az SCR és BT paramétereket. 2. Változó bitsebességű szolgáltatás (Variable Bit Rate, VBR) kétféle van, az egyik időzítésre érzékeny, ezen leginkább változó bitsebességű real-time adat átvitele célszerű (tömörített videó, szimulációs adatok), ez a VBR-rel jelölt. Itt a forgalmat jobban jellemző SCR és BT paraméterek is használatosak. 3. VBR non real-time hasonló az előzőhöz, azonban nem érzékeny az időzítésre, így ott forgalomszabályozás is van, bár a hálózat vállal garanciákat a késleltetésre. 4. Az ABR (Available Bit Rate) forgalom a rendelkezésre álló sávszélességet használja. Mint ilyen, nem érzékeny az időzítésre és a hálózat forgalomszabályzás segítségével közli a kommunikáló felekkel, hogy mikor mekkora sávszélesség áll rendelkezésre. A VBR+-tól eltérően itt már nem kapunk garanciákat a cellák késleltetésére, nem próbáljuk meg jobban jellemezni forgalmunkat (SCR és BT),

28

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

csupán egy felső korlátot szab meg a hálózat (PCR és CDVT), de a forgalom várhatóan az idő nagy részében ettől messze elmarad. 5. Az UBR (Unspecified Bit Rate) a „legbutább" szolgáltatás. Az IP-hez hasonló, amennyiben a feladott cellákat a hálózat megpróbálja továbbítani, de még a cellaveszteség egy bizonyos határon belül maradását sem garantálja. Ebben az esetben a megadott sebesség (PCR) túl nagy volta miatt nem fogja a hálózat megtagadni a hívás létrejöttét, de ez nem jelenti, hogy a kért sebességet garantálná. Így válik a bitsebesség nem meghatározottá (unspecified). 6. A Class D esetben a kapcsolat minőségi paramétereiről nincsen értelme beszélni, hiszen nincs kapcsolat. Az UNI 3.1 használata esetén három osztály áll rendelkezésünkre. Az A (CBR, időzítés érzékeny forgalom), a C (VBR, nem időzítés érzékeny) és az X, ahol a paramétereket a felhasználó állíthatja össze. A forgalom karakterizálására és a konformitás ellenőrzésére az UNI specifikációban a Generic Cell Rate Algorithm (GCRA) algoritmust definiálták, mely a „lyukas vödör" analógiájával példázható.

Cellasebesség Átviteli kapacitás

Idõ 3.2. Ábra A CBR, a VBR és az ABR forgalom átvitele 3.3. Hozzáférés vezérlés (CAC Connection Admission Control) A CAC funkció feladata eldönteni, hogy az új felhasználó által igényelt kapcsolat létrejöhet-e. Természetesen ezt úgy kell elvégeznie, hogy más kapcsolat szolgáltatási paraméterei nem változhatnak meg. A funkciónak meg kell vizsgálnia minden linket (késleltetés és ingadozása, puffer túlcsordulás stb..). El kell tudnia dönteni valamilyen gyors algoritmus alapján, melyik legyen az az útvonal, amin a kapcsolat felépülése után a hálózat működése a legoptimálisabb lesz. Minden kapcsoló, melyen a hívás áthalad leellenőrzi, hogy képes-e egy ilyen minőségű kapcsolatot kiszolgálni (van-e elég sávszélesség vagy szabad puffer terület, stb.). Ezt nevezik admission control-nak. Minden kapcsolóban van egy Connection Admission

29

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

Control (CAC) függvény, amely a kapott QoS paraméterek alapján dönt. A hívás lefoglalásának művelete abba az irányba halad, amerre várhatóan nagy eséllyel minden kapcsoló képes elfogadni a hívást. Ha ez mégsem sikerülne, és egy kapcsoló visszautasítaná a hívást, akkor az algoritmus egy ideig visszafelé halad, útja mentén felszabadítva az erőforrásokat és egy ponton más irányban újra megpróbál eljutni a hívott félhez. Ez tulajdonképpen egy hagyományos visszalépéses (backtrack) algoritmus, a PNNI (Public NNI) specifikáció Cranckback néven említi. Az algoritmus egy source routing protokoll, azaz a hívást a végberendezéstől fogadó router határozza meg a teljes útvonalat. Ez azért van így, mert nagyon nehéz lenne a QoS paraméterek figyelembevétele, ha nem egy központi helyen. hanem elosztott módon történne az útvonal meghatározása, viszont az útvonal leírása nem minden adatcsomagot terhel meg, csupán a hívásfelépítést. Az adatok pedig olyan minőségi paramétereket is tartalmaznak, mint maximális késleltetés, késleltetés ingadozás, cellaveszteség, sávszélesség, stb. Ezeket az információkat PTSP (PNNI Topology State Packet) csomagok formájában terjesztik a kapcsolók egymás között. Így minden kapcsoló áttekintő képpel rendelkezik a hálózat képességeiről és éppen aktuális terheltségéről. Minthogy a PNNI-nek a PTSP-kben terjesztett információkból meg kell becsülnie, hogy mely kapcsolók vállalnák el a hívást, szükség van egy általános CAC függvényre, amivel a kezdő kapcsoló modellezheti egy távoli kapcsoló viselkedését. A CAC ugyanis erőteljesen függ a kapcsoló belső felépítésétől és gyártó specifikus. A PNNI-ben specifikált Generic CAC (GCAC) jó közelítését adja az értelmes CAC függvényeknek. Maga a hívásfelépítés a következőképpen zajlik.

3.3. Ábra A hívó kapcsoló a topológiai adatbázisból ideiglenesen törli azokat a kapcsolókat és link-eket, melyekről a GCAC azt állítja, hogy nem bírnák el a kapcsolatot. A megmaradt gráfon megtörténik a legrövidebb utak kiszámítása. A kapott utak közül további

30

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

lehetőségeket zárhatók ki, melyek egyéb paramétereikben (késleltetés, vagy más) nem felelnek meg. A megmaradt utak közül pedig egyet ki lehet választani, több egyforma út esetén esetleg megosztható a forgalom. Ezek után már elkészíthető a DTL (Designated Transit List), amely az útvonal tételes leírása, a DTL a SETUP üzenetbe kerül. Minden kapcsoló helyi szinten a saját CAC függvényével ellenőrzi, hogy a hívást valóban képes-e vállalni. A hálózat állapota ugyanis időközben megváltozhatott. A PTSP-ben terjesztett adatoknál sokkal pontosabb helyi adatok állhatnak rendelkezésre és a GCAC sem tökéletesen utánozza az adott kapcsoló CAC-át. A végső döntést mindig maga a kapcsoló hozza. A kezdő kapcsoló tehát mindössze egy jó utat próbál tippelni, nem pedig pontos és precíz útmeghatározást végez, erre kísérletet sem tesz. A legrövidebb út kifejezés nem pontosan definiált egy ilyen sokrétű minőségi paramétereket terjesztő hálózat esetén, mint az ATM. A topológiai adatbázis nem lehet akármekkora. A PNNI viszont a QoS támogatás mellett a skálázhatóság követelményét is maga elé tűzte. így nagy ATM hálózatokban is működnie kell. Ezt hierarchia szintek bevezetésével oldották meg. Az ATM címek HODSP mezője meglehetősen nagy és számos hierarchia szintet (maximum 105) tesz lehetővé. Természetesen valószínűtlen, hogy egy tucatnál többre lenne szükség. A hierarchia szintek száma és az egyes szintekre kiosztott címbitek száma teljesen rugalmasan változhat. Az NNI jelzésrendszer üzenetei a VCI=5 csatornán mennek, hasonlóan az UNI-hoz, a VPI érték 0, ha a két kapcsolót fizikai link köti össze és más, ha virtuális. A PTSP-k és a Hello csomagok adása-vétele a VCI=18 csatornán folyik, a VPI érték hasonló. A PNNI a szomszédok és a link-ek földerítését a többi routing protokollhoz hasonló módon egy Hello protokoll segítségével végzi. A Hello és PTSP csomagokat periodikus rendszerességgel adják egymásnak a kapcsolók. A PTSP-k ezen kívül valami lényeges változás esetén is elküldésre kerülnek (lényegi változás a terheltségben, link hiba, stb.). A hierarchia minden egyes szintjén a címek is aggregálásra kerülnek egyre rövidebb prefixekké. A legalsó szinten a kapcsoló a hozzá csatlakoztatott állomások címéből csak az ESI részt vágja le (az egy kapcsolóhoz csatlakoztatott állomások HO-DSP címmezője azonos). A magasabb szinteken a prefix egyre rövidebb lesz. Természetesen ez feltételezi, hogy a csoportok és a címek kiosztása összhangban van. A címmezőben lévő értékek magyarázata az ATM címformátummal foglalkozó fejezetben lesz bővebben szó. Ha két szomszédos kapcsoló először kommunikál egymással. megnézik, hogy egy csoportban vannak-e (a prefixek alapján) és ha igen, nekilátnak a topológiai adatbázisuk szinkronizálásának. A szinkronizációba beleértendő a csoportvezető megválasztása is, ha még nem lenne. A csoportvezetők szintén kiépítik egymás között a virtuális link-eket és felveszik egymással a kapcsolatot, szinkronizálják topológiai adatbázisukat és csoportvezetőt választanak, aki elkezdi a szomszédos csoportok keresését, stb. egészen a legfelső hierarchia szintig. A csoportvezetők saját csoportjukban terjesztik a fölsőbb szintekről megismert topológiai információkat, így a hierarchia felépítésével minden kapcsoló a hálózat teljes topológiájának birtokába kerül, legfeljebb a hálózat egyes részei meglehetősen pontatlan formában lesznek számára ismeretesek.

31

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

Amikor egy állomás hívás felépítését kezdeményezi, az UNI-n keresztül átadja a szükséges információkat kapcsolójának. Az adott kapcsoló ekkor megvizsgálja, hogy a célpont melyik csoportban van. Ha úgy tapasztalja, hogy a cím HO-DSP mezője nem egyezik saját prefixével, akkor a célpont nem az ő állomásai közül valaki. Mitöbb a cím még csoportjának prefixére sem illeszkedik, így a cél-kapcsoló nem az ő csoportjában van. A prefix egy másik csoport prefixére már passzol, így a célpont valahol abban a másik csoportban van. Az kapcsoló ekkor tudja elkészíti a DTL-t. Ha az úton valamelyik kapcsoló visszautasítja a hívást, az addig a kapcsolóig gördül vissza, amelyik legutoljára módosította a DTL-t, vagyis a csoport első kapcsolójáig. Ez a kapcsoló végzi el majd a Crankback-et, új útvonalat keresve saját csoportján belül. Ha új útvonal nem létezne, akkor megállapítja, hogy ez a csoport nem képes átvinni a hívást és visszaadja az egyel magasabb hierarchia csoport első eleméig. Ha a másik csoportban megakad a hívás az egyik kapcsolónál, először a csoporton belül az előző kapcsolóhoz kerül vissza, aki detektálja, hogy az, akitől visszakapta a hívást, csak azon vezet út, így ez a csoport nem képes a hívás továbbítására. Így a hívás az adni kívánó kapcsolóhoz jut vissza, aki ráébred, hogy a 2. szinten előállított útvonal nem járható és más utat kell keresni a 2. szinten. Előfordulhat, hogy ilyen út nincs, a hívás nem sikerül. A PTSP-k az aggregált címeken, kapcsoló- és linkparamétereken kívül számos más információt is hordoznak, mint például külső (nem PNNI) utak, aggregálhatatlan címek, csoport- és anycast címek. A csoport és anycast címek terjesztési köre behatárolt, a PNNI hierarchia valamilyen szintjéig (például épület, telephely, stb.), így nem a teljes ATM hálózatban terítődnek szét ezek az alapjában véve aggregálhatatlan adatok. A PNNI támogatja az UNI 3.1-ben szereplő pont-multipont kapcsolatokat is, minthogy az ADD PARTY művelet roppant hasonló egy egyszerű hívásfelépítéshez. A különbség csupán a celladuplázásban és ennek helyeinek meghatározása körül van. 3.3.1. Késleltetés A késleltetés a hálózat méretezésétől függ. Ebbe tartozik az útvonal hossza miatti, kapcsolási- sorban állási késleltetés. További befolyásoló tényezők a tárolók kapacitása, kiszolgálási stratégia. Maximális terhelés esetén a pufferek korlátozott mérete növelheti a késleltetés értékét, sőt a celladobási valószínűséget is megnöveli. Kiszolgálási stratégia alatt értendő egy felhasználói igényektől függő prioritásvezérlés. Ez alatt érthető például, a késleltetésre érzékeny forgalmak nagyobb prioritást kapjanak. 3.3.2. Cellavesztési valószínűség Minimális cellavesztés eléréséhez a rendszert biztonságosra kell tervezni. Ebben foglaltatik a nagy sávszélességek lefoglalása, egyszerű és gyors döntési algoritmusok. Természetesen változó sebességű források esetén az optimális kihasználtság és biztonság ellentétes fogalmak, nehezebben is modellezhetőek. Cellavesztési valószínűség meghatározására két módszer ismeretes: Kétmomentumos módszer A statisztikus multiplexelés eredménye, hogy a forgalom közelítőleg normális eloszlású lesz. Egy normál eloszlású forgalmat két fontos tényező jellemez: a várható érték és a

32

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

szórás. A link kapacitás feletti tartományban cellavesztés lép fel, a nagyobb forgalmat a hálózat nem képes átvinni. Tehát a CAC funkciónak a várható érték és a szórás helyes meghatározásával Konvoluciós módszer Nem normál eloszlású forgalom esetén alkalmazható. A linken haladó forgalmak sűrűség és eloszlás függvényei f(x), F(x). Konvolució során az eloszlásokat összegezni kell. Ezek után a maximális folyam eloszlás függvénye alapján eldönthető a felépítendő hívás sorsa. A konvolució kiszámítása időigényes feladat. Valószínűségek meghatározásához forrásmodellek adhatnak segítséget. 3.4. Hálózat kapacitásának menedzselése Egy meghatározott csatorna (VCC) pont-pont összeköttetésének minősége függ az egymásután kapcsolt útvonalak (VPI) minőségétől, persze amelyekben a kérdéses csatorna található. Amennyiben több különböző csatorna található egy útvonalon, úgy hasonló teljesítmény és minőségi paraméterek jellemzik azokat. Mint cellakésleltetés, cellavesztési valószínűség (ha az ATM összeköttetés hasonlóan kezeli ezeket a csatornákat). A menedzsment feladata, hogy egyazon minőségi paramétereket követelő összeköttetéseket azonos útvonalon továbbítson. Ha szükséges, elkerülhetetlen, hogy különböző teljesítmény és minőségi paraméterekkel rendelkező csatorna-összeköttetések legyenek egy útvonalon multiplexálva, úgy az egy útvonalon található csatornákra a legszigorúbb követelményeket leíró paraméterek lesznek érvényesek. Amennyiben a csatornák áteresztőképessége nem elegendő, úgy a cellavesztési valószínűség megnőhet. A cellaveszteséget a statisztikus multiplexer az összes csatornára egyenletesen szétosztja, ez természetesen akkor tehető meg, ha a csatorna QoS specifikációja megengedi. 3.5. UPC (Usage Parameter Control), NPC (Network Parameter Control) UPC és NPC két hasonló feladatot ellátó, de más síkban található funkció. Az UPC felel az előfizetői oldal figyeléséért, míg az NPC a hálózatok (trönkök) között végez ellenőrzési feladatokat. Mindkét paraméter vezérlő feladata az éppen aktuális forgalmi viszonyok betartatása, valamint a helyes VPI/VCI értékek felülvizsgálata. Először a VPI/VCI paraméterek érvényessége kerül vizsgálat alá, majd a forgalom mennyiségét és minőségét szükséges megmérni az éppen szóban forgó útvonalakon és csatornákon. Ezek után van értelme eldönteni, hogy a forgalmi paraméterek a szükséges és elfogadható értékeken belül vannak-e. Ha nem, paramétervezérlők két lehetséges eljárás közül választhatnak: Cellák megjelölése A forgalmi szerződést be nem tartása miatt a cellák megjelölése csak jelzésértékkel bír. Ez annyit jelent, ha abban a pillanatban a forgalmi viszonyok engedik, más kapcsolatok kárára nem válik, a rendszer továbbítja a megjelölt cellákat. Ha a forgalmi viszonyok nem teszik lehetővé a megjelölt cellák további átvitelét, ezeket a cellákat kell elsőként eldobni (szelektív eldobás). A cellák megjelölése csak akkor lehetséges, ha a fejlécben szereplő CLP mező értéke még nulla. A CLP mező értékét kell „1 "-re átírni. Cellák eldobása

33

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

Azok a cellák, melyek a forgalmi szerződést megszegik eldobásra kerülnek. A CLP mező vizsgálatával szelektíven először a megjelölt cellák kerülnek sorra. 3.6. Forgalomformálás, Traffic Shaping A forgalomformálás képes a cellafolyamot úgy alakítani, hogy a forgalmi követelményeknek megfeleljen. Eszközei lehetnek a csúcssebesség csökkentése, börszt időtartam korlátozása stb.. A forgalomformálás alkalmazható mind a hálózati és a felhasználói oldalon. Ezzel az eljárással egy végberendezés képes arról gondoskodni, hogy az esetleges hálózati túlterhelés ne okozzon nonkonformitást. 3.7. Torlódást jelző üzenetek küldése a forrás részére Egy esetleges túlterhelési szituációban valamelyik hálózati elem képes lehet arra, hogy a túlterhelést okozó állomások számára üzenetet küldjön. Az üzenet hatására a forrás csökkenteni tudja forgalmát, elősegítvén a torlódás megszüntetését. A pontos algoritmus még nem definiált. 3.8. Leaky Bucket A forgalom karakterizálására és a konformitás ellenőrzésére az UNI specifikációban a Generic Cell Rate Algorithm (GCRA) algoritmust definiálták, mely a „lyukas vödör" analógiájával példázható. Adott egy vödör, melyen pontosan akkora luk található, hogy belőle egy csészényi víz egy időegység alatt folyik ki. A vödör mérete M csészényi. Minden beérkező cella hatására T csészényi vizet öntünk a vödörbe, ha van még annyi hely benne. Ez azt jelenti, hogy egy cella hatása a vödörből T idő alatt tűnik el. Ha a vödör már annyira tele van, hogy a cella hatására beletöltött víz már kicsordulna, akkor a cellát nonkonformnak jelöljük és a vizet nem öntjük a vödörbe. Azt mondhatjuk tehát, hogy a celláknak nagy általánosságban T időközönként kell jönniük, hiszen ilyen tempóban folyik ki a vödörből a víz. A vödör mérete azonban megenged eltéréseket ettől a követési távolságtól, nevezetesen ha egy cella túl hamar érkezik, attól még beleférhet a vödörbe, de ha túl sok cella érkezik igen gyorsan egymás után, akkor a vödör megtelik és számos cellát nonkonformnak fogunk jelölni Ha a vödör mérete pontosan T csésze, akkor a cellák szigorúan T időközönként (vagy ritkábban) jöhetnek, mert ha nem telt még el az előző cella óra T idő, a vödör nem üres és nem fér bele még T csésze víz. A cellák összes késleltetés ingadozása tehát akkora lehet, amennyivel nagyobb a vödör mérete T-nél. Egy állandó bitsebességű (Constant Bit Rate, CBR) kapcsolat jól illeszthető a fenti példára. A cellák jólfésülten, egyenletesen, T időközönként érkeznek és továbbítódnak. A hálózat nem tökéletes volta miatt azonban némi ingadozás bekövetkezhet, de ezt egy meglehetősen kisméretű pufferrel el lehet simítani, a CBR forgalom tehát kis vödörmérettel írható le. A PCR (Peak Cell Rate) paraméter írja le a cellafolyam

34

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

adatsebességét cella/s-ban (végeredményben ez a T reciproka), míg a CDVT (Cell Delay Variation Tolerance) pedig a, a plusz vödörméret, a tartalék. Nem kezelhető mindegyik forgalom ilyen jól. A számítógépes adatok (például egy fileserver-rel való kommunikáció) többnyire nagy sebességet igénylő löketekben jelentkeznek, a löketek között pedig hosszú a csend. Minthogy a PCR (mint nevéből is adódik) a legnagyobb adatsebességet, másképp fogalmazva a cellák közötti legkisebb időtartamot határozza meg, ilyen -VBR- forgalom esetén ezt az értéket a löketek sebességére kellene állítani, ami roppant gazdaságtalan volna, hiszen elmennénk a mellett a tény mellett, hogy az idő nagy részében ennél kisebb, sőt akár semmi forgalom nincs. Emiatt a VBR forgalom jobb jellemzésére használhatjuk még az SCR (Sustainable Cell Rate) és a BT (Burst Tolerance) paramétereket. Az SCR a kapcsolat átlagos adatsebességét írja le, a BT pedig a hozzá tartozó vödörméretet. Ilyenkor tehát a GCRA nem a PCR és CDVT paraméterekkel ellenőrzi a forgalmat, hanem az SCR és a BT paraméterekkel, melyek az átlagos sebességre vonatkoznak, a PCR pedig a löketek maximális sebességét hivatott specifikálni. Tehát a PCR mindig nagyobb, mint az SCR, ha ugyanis egyenlők, akkor a forgalmat nem sikerült jobban jellemezni, mintha csak a PCR, CDVT párost adtuk volna meg. A PCR, SCR és BT paraméterekből kiszámolható a PCR sebességen leadható maximális löket mérete (Maximum Burst Size, MBS).

 τs  MBS = 1 +   Ts  Ahol s a BT, Ts pedig az SCR reciproka, amint T a PCR reciproka. A zárójel alsó egészrészt jelöl. Ha ugyanis üres vödörrel indulunk a löket elején, akkor a vödörbe önthető víz mennyisége: , Ts∗MBS - T(MBS-1) = τs + Ts hiszen a löket alatt MBS darab cella érkezik, ezek mindegyike Ts csészényi vizet önt a vödörbe. A löket lezajlása alatt azonban a vödörből a víz ki is folyik, méghozzá annyi csészényi, amennyi ideig a löket tartott (Tb). Ennyivel tehát kisebb vödörméret is elég, ez a különbség látható a bal oldalon, a jobb oldalon pedig a vödör mérete. Ebből az MBS-re vonatkozó fenti összefüggés adódik.

3.4. Ábra

35

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

Természetesen ezek a löketek nem követhetik akármilyen sűrűn egymást, meg kell várni, míg a vödör újra kiürül. Egy újabb maximális méretű löket érkezése előtt Ti = τs + Ts időnek kell eltelnie. A hálózat tehát a fent említett 4 paraméterrel írja le a forgalmat. 3.9. Ugró ablak (Jumping Window)

A vödör mérete pontosan T csésze. Ezt a méretet, mint egy ablak, használjuk fel a forgalom figyelésére. Az ablakban megjelenő cellákat a Generic Cell Rate Algorithm (GCRA) algoritmus megvizsgálja, ha szükséges a felesleget eldobja. Hátránya az eljárásnak, hogy ablak egy börsztöt elvágva még megfelelőnek ítélheti meg, holott a börszt már megsérti a szerződést. 3.10. Triggerelt ugró ablak (Triggered Jumping Window)

A triggerelt ugró ablak annyiban különbözik az előbb tárgyalt ugró ablaktól, hogy az egymás utáni T intervallumot lefedő ablakok csak az új cella beérkezésekor kezdődnek el. 3.11. Csúszó ablak (Moving Window)

A csúszó ablak az időtengely mentén állandóan mozog. Mindig az utolsó T időrést mutatja meg. Ennek a módszernek is van hátránya. Az ATM kapcsolókon elszenvedett késleltetés miatt néhány cella be tud kerülni egy olyan ablakba, ahol túlcsordulást okoz. Előfordulhat, hogy éppen nem a késett cella kerül megjelölésre. A késleltetés hatására lehet a cella nonkonform, holott szándék szerint nem szerződésszegő.

36

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

4. OAM (Operating and Maintenance) Üzemvitel és fenntartás a B-ISDN-ben Az ATM hálózat működése során szükség van üzemviteli és fenntartási üzenetek küldésére. Ezekben az üzenetekben menedzsment szintű információk találhatók. Az ATM hálózat, de legfőképp az UNI fenntartási funkciói a fizikai és ATM rétegre vonatkoznak. Az AAL réteg funkciói még nem szabványosítottak. A következő OAM funkciók élnek: 1. Minőségfigyelés. A menedzselt entitások helyes működésének periodikus ellenőrzését jelenti. Magába foglalja a CRC és HEC ellenőrzését is. Eredménye fenntartási információ. 2. Hibadetektálás. Periodikus mérésekkel az entitások működésében keres hibákat, vagy kialakuló hibákat. Eredménye fenntartási információ és riasztás. 3. Rendszervédelem. A felfedezett hiba minimalizálása, a meghibásodott entitás kiiktatása és helyettesítése. 4. Meghibásodási és jelzési információ szolgáltatás. Az előfordult hibákról értesítés küldése más entitásoknak, a kapott hibaüzenetek megválaszolása. 5. Hibahely behatárolása. Egyéb hibainformáció hiánya estén mérőeszközökkel a meghibásodott entitások helyének behatárolása. A funkciók megfelelő működésének feltétele, hogy az entitások a felsorolt funkciókkal el legyenek látva. Az összeköttetés különböző részeit más entitások figyelik. A felügyeleti szintek a következők: F5 = Virtuális csatorna szint A Virtuális csatorna összeköttetés végződtetését végző hálózati elemek közötti fenntartási szint. Egy vagy több VP összeköttetést tartalmazhat. F4 = Virtuális út szint A Virtuális út összeköttetés végződtetését végző hálózati elemek közötti fenntartási szint. Egy vagy több átviteli utat tartalmazhat. F3 = Átviteli út szint Az átviteli rendszer rakományának összeállítását vagy szétbontását végző átviteli entitások közötti fenntartási szint. Ez a szint megköveteli a cellaszinkronizálás és cellafejrész hibaellenőrzés funkciók meglétét, így a TC alréteghez kapcsolható. Egy vagy több digitális szakaszt tartalmazhat. F2 = Digitális szakasz szint Az F3 funkciót nem tartalmazó szakasz végpontjai közötti fenntartási szint. F1 = Regenerátor-szakasz szint A Regenerátor-szakasz a digitális szakasz része, a digitális szakaszmenedzselési entitás al-entitásának tekinthető.

37

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

4.1. Ábra OAM hierarchia szinte Virtuális útmenedzselési szakasz (F4) információt szállító cellák fejrészét az ATM réteg a menedzselt VP összeköttetés (VPC) VPI értékkel látja el. Az F4 cellák a felhasználói celláktól meg vannak különböztetve. más VCI értékeket hordoznak. Elnevezés GFC VPI VCI PT CLP Szegmens OAM-F4 NNNN Y 0..0010 0A0 A Pont-pont OAM-F4 NNNN Y 0..0100 0A0 A A ⇒ ATM réteg állítja be, Y ⇒ VP értéke tetszőleges, N ⇒ nem használt, értéke „0" Virtuális csatornamenedzselési szakasz (F5) információt szállító cellák fejrészét az ATM réteg a menedzselt VC összeköttetés (VCC) cellái közé multiplexeli, így a VPII/VCI értékek megegyeznek a menedzselt VCC értékével. Az F5 cellák a felhasználói celláktól meg vannak különböztetve, más PT értékeket hordoznak. Elnevezés GFC VPI VCI PT CLP Szegmens OAM-F5 NNNN Y Z 100 A Pont-pont OAM-F5 NNNN Y Z 101 A

38

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

A ⇒ ATM réteg állítja be Y ⇒ VP értéke tetszőleges Z ⇒ VC≠0000 N ⇒ nem használt, értéke „0".

A 4.2.ábra egy F4 és F5 szintű OAM cella keretformátumot mutat

4.2.Ábra OAM cella keretformátuma

OAM típus Hiba figyelés

Teljesítmény figyelés Aktiváció / Deaktiváció Rendszer figyelés

Kód Funkció típus 0001 AIS 0001 RDI 0001 Folyamatos vizsgálat 0001 Hurok 0010 Előre monitorozás 0010 Hátra jelentés 1000 Teljesítmény monitorozás 1000 Folyamatos vizsgálat 1111 (Note) NOTE - Még nem specifikált

Kód 0000 0001 0100 1000 0000 0001 0000 0001 (Note)

Az EDC mező egy CRC-10 algoritmus szerinti hibavédelmet takar, melynek generátor polinomja G(x) = 1 + x + x4 + x5 + x9 + x10. Az előtte való 6 bites mező csak a jövőben kerül definiálásra.

39

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

5. Az ATM B-ISDN jelzésrendszere Az ATM technológia kapcsolat-orientált, szükség van jelzésrendszer használatára a kapcsolatok felépítéséhez, fenntartásához és lebontásához. A jelzésrendszernek ki kell tudnia szolgálnia mindenfajta szolgáltatásokat. Ilyen például az aszimmetrikus, sok résztvevős kapcsolatok. Ezen kívül együtt kell működnie más már meglévő hálózatokkal. A B-ISDN-ben lehetséges a jelzések logikai függetlenítése a felhasználói információtömegtől, vagyis a sávon kívüli jelzésátvitel. A felhasználó többféle jelzési entitással is kapcsolódhat a hálózatra, amit az elkülönített virtuális csatornák használata tesz lehetővé. VPC/VCC vezérlés feladatai 1. Felépíteni, karbantartani és lebontani a hasznos információt hordozó VPC/VCC kapcsolatokat. Fél állandó, illetve állandó kapcsolatok kezelése. Biztosítani a felhasználók részére az általuk igényelt szolgáltatási paramétereket (sávszélesség, szolgáltatási paraméterek). 2. Pont - pont, multicast és broadcast szolgáltatásokat támogatása. 3. Hívás felépítési fázisban a forgalmi karakterisztika egyeztetése. 4. Egy már fennálló kapcsolat forgalmi karakterisztikájának szükség esetén való megváltoztatása. Multicast és broadcast hívások kezelésének feladatai 1. Szimmetrikus és aszimmetrikus kapcsolatok támogatása. Ez jelenti például az alacsony, vagy nulla sávszélességű kapcsolatot a hálózat - felhasználó irányába, miközben a felhasználó - hálózat irányban magas sávszélességű kapcsolat van kiépítve. 2. Egyidejű hívás felépítése és lebontása egy többrésztvevős kapcsolat során. Egy ilyen kapcsolat felépítése sokkal bonyolultabb feladat, mint egy egyszerű pont-pont kapcsolat esetén. 3. Egy kapcsolat felépítése és bontása egy többrésztvevős hívás során. 4. Egy hívás hozzáadása és elbontása egy többrésztvevős hívás során. 5. Egy létező kapcsolat átalakítása többrésztvevős kapcsolattá. Egyéb feladatok 1. Egy létező kapcsolat átkonfigurálása. 2. Különböző kódolási eljárások együttműködésének támogatása. 3. Együttműködés nem ISDN szolgáltatásokkal, mint például a PSTN nyilvános telefonhálózat. 4. Félig állandó és állandó kapcsolatok esetén hibajelzés és automatikus védelem. 5.1. Jelzéstovábbítási funkciók

A jelzések átviteléhez szükséges az úgynevezett Signaling Virtual Channel (SVC) felépítése. Az SVC-k átviteléhez a felhasználói csatlakozásnál több VP-t is használhatunk. Ezek a VP-k a helyi központhoz, egy másik felhasználóhoz, vagy egy másik hálózathoz kapcsolódhatnak. Egy B-ISDN konfigurációban lehetnek pont-pont, pont-többpont kapcsolatok. Pont-pont kapcsolatok esetén felhasználónként egy végpont

40

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

áll rendelkezésre. Ekkor egy állandó virtuális jelzési csatornán keresztül történik a jelzések átvitele. Ha egy entitás több másik entitással működik együtt, pont-többpont konfiguráció szükséges. Ebben az esetben a meta-jelzési csatorna szolgál a jelzések átvitelére. SCV típusa Jelzési információ iránya SVC-kszáma meta-jelzési csatorna kétirányú 1 általános broadcast egyirányú 1 szelektív broadcast egyirányú egynél több pont-pont SVC kétirányú jelzési pontonként egy 5.2. Meta-jelzésrendszer

A meta-jelzések feladatai közé sorolhatók a broadcast (SVC), vagy pont - pont jelzési csatorna kiépítése. A meta-jelzésrendszer az ATM réteghez tartozik, és a rétegmenedzsment síkban található, de a síkmenedzsment vezérli. A meta-jelzések egy előre rögzített duplex csatornán haladnak, ez a VP=0, VC=1 csatornát jelenti (MSVC), amit csak e jelzések továbbítására lehet felhasználni. A meta jelzések funkciói: 1. Jelzési csatornák felépítése, elbontása és ellenőrzése. 2. Szükséges átviteli kapacitás lefoglalása az SVC számára. 3. Két felhasználó által igényelt azonos SVC miatt keletkezett versenyhelyzet kezelése. Egy meta-jelzési csatorna csak a vele azonos virtuális úton érvényes jelzési csatornákért felel. Egy másik virtuális úton felépülő két végpontot érintő kapcsolat jelzéseit egy újabb MSVC felépülését eredményezi. A meta jelzések számára a sávszélesség meghatározott (42 cella/sec). Ha a hálózat támogatja a több jelzési entitással rendelkező felhasználókat, akkor multicast jelzési konfigurációról van szó. Ebben az esetben a felhasználóknak pont-pont összeköttetések átvitelére szolgáló csatorna lefoglalása esetén is meta-jelzésrendszer protokollját kell használniuk. Ha a helyi központba irányul a VPI=0 virtuális utat kell használni, tranzit összeköttetések esetén megengedett más VPI használata is. Abban az esetben, ha a hálózat támogatja a meta-jelzéseket, a hálózatban lévő minden VP rendelkezik egy lefoglalt VCI értékkel az esetleges meta-jelzések átvitelére. 5.3. jelzési konfigurációk VCC kapcsolat A terminál végződés és a helyi központ között meta jelzési csatorna felhasználásával épül fel a jelzési csatorna. A helyi központ a fejrészben lévő VPI/VCI un. fejrészkapcsolással továbbítja a cellákat a megadott végződés felé. VPC kapcsolat Ilyenkor a helyi központban csak a jelzés-virtuális csatorna végződik, a felhasználók között a kapcsolás csak a virtuális utakat érinti. Ebben az esetben a virtuális útnak

41

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

tartalmaznia kell azokat a jelzési csatornákat, melyek a két végpont között találhatók. Ehhez persze szükség van a meta-jelzési csatornára. VPC/VCC kapcsolat Olyan kapcsolat is létrejöhet a helyi központ és a felhasználók között, ahol mindkét az előzőekben ismertetett, kapcsolási mód megtalálható. Ebben az esetben a felhasználó meta jelzési csatornát használ a helyi központig, majd ennek segítségével épül fel egy másik jelzési csatorna a távoli központ irányába. Egyidőben a kapcsoló képes csak virtuális út kapcsolására egy másik felhasználó irányába. 5.4. B-ISDN jelzési protokoll

Az ATM rendszer az NNI-n (központok között) No.7-esjelzésrendszert, az UNI-n pedig DSS2 (Digital Subscriber Signalling System No2.) jelzésrendszert használ.∗ Jelenleg az ITU-T által definiált B-ISDN jelzési protokoll a következő szolgáltatásokat nyújtja: 1. Hívásonként egy kapcsolat. 2. Vég - vég virtuális csatornakapcsolat. 3. A, C, X osztályú ATM átviteli szolgáltatás 4. Szimmetrikus és aszimmetrikus kapcsolatok támogatása I.211 Az „A” osztályú szolgáltatás kapcsolatorientált, CBR szolgáltatás órajel visszaállítással. A „B” osztályú szolgáltatás szintén kapcsolatorientált, de VBR szolgáltatás órajel visszaállítás nélkül. Az X osztályú szolgáltatás kapcsolatorientált, egyéb paramétereket a felhasználó határozhat meg. A ATM Forum UNI 4.0 specifikációban készít el számos bővítés definícióját. Néhány tervezett funkció: • pont-multipont kapcsolathoz való csatlakozást a vevő (hívott) fél is kezdeményezheti. • Bevezetésre kerülnek a csoportcímek (groupaddress), melyek segítségével egy lépésben kiépíthető egy pont-multipont hívás a csoportcím alapján. Szükséges olyan mechanizmus definiálása, amely lehetővé teszi, hogy egy végberendezés csatlakozzon egy csoporthoz. • Az anycast címek szintén végberendezések egy csoportját jelölik, de a hívás nem mindegyikükhöz, hanem csak egyikőjükhöz épül ki (a „legközelebbihez"). Ez akkor hasznos, ha egy ATM hálózatban valamilyen szolgáltatást több állomás is nyújt. A szolgáltatást igénybevevőknek nem kell tudniuk ezen állomások címét, csak azt a jól ismert anycast címet, melyhez az állomások csatlakoztak. Az erre a címre történő hívás a legközelebbi szolgáltatóhoz épül ki. A csoportcímek és az anycast címek ugyanazzal a mechanizmussal kerülnek majd megvalósításra, ha a híváskor pont-multipont kapcsolatot kér a hívó, akkor mindhez kiépül a kapcsolat, ha pont-pont-ot, akkor csak a „legközelebbihez". Így nincs szükség két külön adminisztratív mechanizmusra.

∗

A szakdolgozat terjedelmi korlátai miatt a jelzésrendszerek nincsenek részletezve.

42

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

5. 4. 1. ATM címformátum

Az ITU-T a nyilvános B-ISDN hálózatokban az E.164 címrendszer használata mellett döntött. Az E.164 címek nagyjából a mai telefonszámoknak felelnek meg, ahhoz hasonló hierarchiával (ország, körzet, központ, előfizető). Minthogy az E.164 címtér egy nyilvános (emiatt drága) erőforrás, magán ATM hálózatokban nem célszerű használatuk. Az ATM Forum éppen ezért az UNI 3.0/3.1 specifikációjában az OSI NSAP formátumú címstruktúráját használta fel a magán hálózatokban való címzésre. Bár az így NSAP címekkel megcímzett pontok nem a hálózati réteg szolgáltatás-elérési pontjai (Network Service Access Point), amire az OSI NSAP címeket szabványosították, így az NSAP cím elnevezés nem teljesen megfelelő, mégis széles körben használatos. Az NSAP címek 20 byte hosszúak, az ATM Forum háromféle változatukat definiálta.

5.1. Ábra ATM címformátumok Az AFI (Authority and Format Identifier) határozza meg az IDI (Initial Domain Identifier) mező formátumát és típusát; az IDI, mely a címkiosztást és az adminisztrációs hatóságot azonosítja; a DSP (Domain Specific Part), amely az aktuális címinformációt tartalmazza és a SEL (Selector), amely a végponton belül azonosít egyes entitásokat. A három címformátum az IDP (Initial Domain Part) formátumában tér el egymástól: 1. Az NSAP E.164 formátum esetén egy E.164 cím képezi az IDI-t. 2. DCC (Data Country Code) formátum esetén az IDI egyes országokat azonosít az ISO 3166 szerint. A DCC címeket az ISO adott országban működő szervezete osztja. 3. Az ICD (International Code Designator) formátumban az IDI egy nemzetközi szervezetet jelöl. Az ilyen címeket az ISO 6523 regisztrációs hivatala osztja valóban nemzetközi szervezeteknek.

43

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

A DSP részt az OSI 3 részre osztotta fel, a routing domain (RD), a terület (OSI routing) és az ESI (End System Identifier) részekre. Az ESI tulajdonképpen egy 48 bites MAC cím, amint az IEEE LAN-okban megszokott és a végberendezést azonosítja. Az RD és a terület lenne hivatott a route-olást segíteni, ám ezeket a mezőket az ATM Forum egyetlen HO-DSP (High Order DSP) mezőben egyesítette. A HO-DSP-n belül nincs megkötve, hogy hány hierarchia szintet használunk és azoknak hol van a határa. A HODSP tehát a hálózatnak a CIDR-hez hasonló fix hierarchiától mentes felosztását teszi lehetővé. Az UNI-ban a felek megjelölésére egy cím és egy opcionális alcím használatos. Ennek segítségével két, a nyilvános ATM hálózaton át összekötött magán ATM hálózat végberendezései azonosítani tudják egymást. A cím tartalmazza a másik magán hálózat nyilvános E.164 címét, míg az alcím a magán hálózaton belüli NSAP címet. Az összekötő VC így észrevétlenül keresztülhaladhat a nyilvános hálózaton.

44

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

6. LAN emuláció Sok felhasználó használ alkalmazásokat LAN-ok felett. Gyakori az, hogy számos hálózati protokoll fut egyszerre egyazon LAN közeg felett. Fontos, hogy az ATM felett szimulálni lehessen a LAN-ok a működését, hálózati protokollok és alkalmazások helyükön maradhatnak. Az ATM Forum által kidolgozott LAN Emulation (LANE) specifikáció a fentieken felül azt is lehetővé teszi, hogy egy emulált LAN (ELAN) összeköttetésben legyen egy valódi LAN-nal és az ATM állomáson feladott Ethernet keret zökkenőmentesen megérkezzen egy koaxiális kábelre kötött Ethernet állomásra. Az ATM állomáson a LANE entitás ugyanazt a felületet nyújtja az alkalmazásoknak, mint a hagyományos állomáson futó LAN meghajtó. Emellett lehetséges az, hogy egy ATM hálózaton több, egymástól független ELAN fusson, akár Ethernet és Token Ring hálózatok vegyesen és egy állomás tagja lehet bármelyiknek is. A specifikáció az Ethernet és Token Ring LAN-ok emulálását definiálja. Ezek számos ponton eltérnek az ATM filozófiájától. 1. Az ATM kapcsolatorientált, a LAN-ok pedig datagram. 2. LAN-ok osztott közege miatt könnyen megvalósítható a broadcast funkció, ez ATM alatt nem egyértelmű. 3. LAN-ok MAC címeket használnak, melyeknek kiosztása nem függ a hálózat topológiájától. A LANE több komponensből áll. 1. LANE Client (LEC), mely vagy egy az emulált LAN-okba „rögzített” munkaállomás, vagy pedig egy, a LAN-ok hagyományos részeivel az együttműködést biztosító bridge. Egy LEC-nek egy ATM címe és sok MAC címe lehet, melyek közül bármelyikre küldött keretet a LEC fogja megkapni. Ez bridge-k esetében az összes, rajtuk keresztül elérhető hagyományos LAN állomás MAC címét jelenti, így a bridge minden nekik szóló keretet megkap és továbbíthat. 2. LANE Server (LES), mely egy adott ELAN irányítási funkcióit végzik el. Egy ELAN-ban csak egy LES szerepelhet, melynek egy ATM címe van. A LES feladata az összes LEC nyilvántartása és a címfeloldás (address resolution), azaz egy adott MAC címhez tartozó állomás ATM címének keresése. 3. Broadcast and Unknown Servers (BUS), melynek fő feladata a broadcast keretek küldése az ELAN állomásai között. Ha valaki olyan keret ad fel, melynek címzettje ismeretlen, akkor is a BUS feladata a keret mindenkinek való kipostázása. Egy ELAN-ban egy BUS-ra van szükség, melynek egy ATM címe. van. 4. LANE Configuration Server (LECS), mely egy opcionális berendezés, fő feladata az egyes kliensek megfelelő ELAN-ba való besorolása (esetleges MAC címek kiosztása, jogosultságok ellenőrzése, stb.). Az ő feladata az is, hogy a jelentkező LEC-nek megmondja az adott ELAN LES-ének ATM címét. Egy adminisztrációs területen egy LECS elég, mely az összes ELAN-t kiszolgálhatja.

45

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

A LANE működése a következő. Kezdetben a LEC ismeri saját képességeit, nevezetesen azt, hogy milyen LAN-t képes emulálni, mekkora a maximális keretméret, stb. Első lépésben a LEC tehát létrehoz egy pont-pont kapcsolatot (VC1) a LECS-sel és lekérdezi a rendelkezésre álló ELAN-ok neveit, típusát, stb., ami alapján választ és megérdeklődi a választott ELÁN adatait. Miután megkapta a szükséges ELAN LES-ének ATM címét akár meg is szakíthatja a VC1 kapcsolatot. Ez az első lépés opcionális, a LECS használata nem kötelező, ebben az esetben az állomások közvetlenül a LES-hez fordulnak, annak címét manuálisan kell konfigurálni. Ha az ATM hálózat támogatja, a LEC használhatja a VPI=0, VCI=17 előre definiált PVC-t is, mely definíciószerűen a LECS-hez vezet, így ebben az esetben nincs szükség a LEC semmiféle manuális konfigurációjára, minden információt a LECS nyújt, a LECS címe pedig állandó. Második lépésben a LEC létrehoz egy kétirányú pont-pont kapcsolatot (VC2) a LES-hez és jelentkezik az ELAN tagjává. A csatlakozás során a LEC kap egy azonosítót, ami őt az adott ELAN-ban azonosítja, tudomására hozzák a maximális keretméretet és a LAN típusát, valamint a LES regisztrálja a LEC MAC címét. A LES pedig hozzáadja a LECet a saját pont-multipont kapcsolatához (VC3), melynek minden LEC tagja. A csatlakozás után a LEC további MAC címeket regisztrálhat, egyben azok egyediségét is ellenőrizve. Harmadik lépésként a LEC csatlakozik a BUS-hoz. Ehhez először elkéri a 0xFFFFFFFFFFFF broadcast MAC címhez tartozó ATM címet a LES-től (ez a BUS címe), majd létrehoz egy pont-pont kapcsolatot a BUS-hoz (VC4), a BUS pedig felveszi a LEC-et saját pont-multipont kapcsolatába (VC5). Ezzel a LEC készen áll az adatok adására, vételére.

6.1. Ábra A LANE működése

46

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

A 22. ábrán a pont-pont kapcsolatok VC2/VC4, a pont-multipont kapcsolatok pedig VC3/VC5. Az opcionális részek szaggatott vonallal lettek megjelölve (pl. VC1). Ha a LEC adni akar egy adott MAC címre, szüksége van az adott MAC címhez tartozó ATM címre. Ekkor a VC2-a küld egy LE_ARP kérelmet a LES-nek, aki erre megkeresi a regisztrált MAC címek között és a VC2-n megküldi a LEC számára a kért ATM címet. Ha a LES nem találja meg, akkor a VC3 kapcsolaton keresztül minden LEC-et felszólít, hogy ha hallgat erre a MAC címre, akkor válaszoljon. Ez akkor fordul elő, ha a keresett cím egy bridge „mögötti” valódi LAN-on van és a bridge nem regisztrálta a címet a LES-ben. (Minthogy a brigde-ek táblázatai akár sok ezer bejegyzést is tartalmazhatnak és dinamikusan változnak, a bridge-eknek célszerű csupán a statikus bejegyzéseket regisztrálni. ) Ha a keresett LEC, mely az adott MAC címért felel (például a bridge), válaszol a VC2-n, a LES a kapott ATM címet megüzeni a kérdést föltevő LEC-nek. Mind a LEC-ek, mind a LES a válaszként kapott bejegyzéseket egy ideig tárolják, így legközelebb nincs szükség kérdezésre. Az ARP kérdés megválaszolása hosszú időt vehet igénybe (az alkalmazások ezt nem szeretik) és az is előfordulhat, hogy olyan berendezés MAC címét keressük, amelyik egy hagyományos LAN-on van és még nem forgalmazott, így egyetlen bridge sem ismeri a címét. Éppen ezért a LE_ARP kiadásával egy időben a LEC postázza az elküldeni szándékolt keretet a BUS-nak a VC4-en, mely szétküldi azt minden LEC felé a VC5-ön. A bridge-k, mikor megkapják ezt a keretet, ha ismerik a MAC címet, akkor annak megfelelően járnak el és csak a helyes irányba továbbítják. ha pedig nem ismerik, elárasztják a hagyományos hálózatot a kerettel. Így a keret mindenképpen eljut a címzetthez, aki feltehetőleg előbb-utóbb válaszol. Válaszakor a bridgek rögzítik címét, így a következő keret küldésekor felmerülő, a LES által a VC3-on körbeadott kérdésre már akkor is válaszolni tudnak majd, ha eddig nem ismerték a kérdéses állomást. Ha a LEC-nek végre rendelkezésére áll az adott MAC címért felelős állomás (bridge vagy munkaállomás) ATM címe, akkor létrehoz egy közvetlen VC-t az adott állomáshoz és azon folyik tovább a két fél között a kommunikáció. Ha az ilyen közvetlen VC-ket már egy jó ideje egyik fél sem használta, akkor megszüntetik őket, hogy ne foglalják a hálózat erőforrásait. Így a gyakran kommunikáló felek között (file server és munkaállomások) kialakulnak a VC-k. A BUS az ismeretlen csomagokon kívül a broadcast és multicast kereteket is a teljes hálózatban szétküldi. A LANE az AAL5 fölött működik. Minthogy az AAL5 nem támogatja egy VC-n több keret párhuzamos leadását, a BUS-nak össze kell várnia minden olyan keretet, melyet a hálózatban való szétterítés céljából hozzá küldenek. Miután egy keret valamelyik VC4en teljesen megérkezett és a VC5-ön éppen nem megy keret, a BUS elkezdi adni és amíg be nem fejezte, nem ad más keretet. A LANE specifikáció ezen felül képes együttműködni a Token Ring-ben alkalmazott source route bringing technikájával és az Ethernet bridge-k spanning tree algoritmusával is. A BUS funkcióit sok más elemmel ki lehet egészíteni. Az ismeretlen címzettű kereteket fölösleges minden LEC-nek elküldeni, minthogy ezek csak bridge-k „mögötti” állomások lehetnek, hisz az ATM állomások kötelesek MAC címeiket regisztrálni a LES-nél. Így a BUS létrehozhat még egy pont-multipont VC-t, mely a bridge-khez

47

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

vezet. A broadcast és multicast kereteket a minden LEC-et tartalmazó VC4-en, az ismeretlen kereteket pedig ezen továbbíthatja, így az ismeretlen keretekkel nem terheljük a hálózatot és az ATM LANE munkaállomásokat. Ezen felül olyan kommunikációt, mely mindössze néhány keret átvitelét igényli, akár a BUS is lebonyolíthat, valahonnan megszerzi a kérdéses állomás ATM címét. Minthogy létezik kiépített kapcsolat minden egyes LEC-hez, így a LEC-eknek nem kell közvetlen kapcsolatot kiépíteni néhány keret miatt. A LECS felhasználásával a teljes ELAN egy központi helyről menedzselhető, méghozzá sokkal jobban, mint egy hagyományos LAN vagy VLAN. Megoldható a VLAN menedzsmenttel való együttműködés, így az ELAN ATM és hagyományos részei együtt menedzselhetőek. A LANE sok előnye mellett egyik hátránya, hogy alapvetően egy bridging protokoll. Létezik benne tehát broadcast vihar, az ismeretlen címzettű vagy broadcast keretek elözönlik a hálózatot. Éppen emiatt továbbra is szükség van a hálózati protokollokra, melyeket azonban ATM router-ek segítségével route-olhatunk. Ezek teljesen megegyezhetnek a mai, modern multiprotokoll router-ekkel, azzal a különbséggel, hogy egy (vagy több) nagysebességű ATM interface segítségével több ELAN-ra kapcsolódnak és ezek között végzik a route-olást. A LANE másik nagy hátránya az, hogy elfedi az ATM hálózatot. A LANE munkaállomások így nem használhatják ki az ATM hálózat által nyújtott minőségi szolgáltatásokat. A QoS paraméterek használatának a LANE-be való integrálása még nem teljesen megoldott dolog. 6.1. IP-over-ATM

Az IP egy csomagkapcsolt, datagram jellegű, megbízhatatlan hálózati protokoll. Az információt csomagokban továbbítja, a csomagok haladási útvonaláról azok feladásakor semmit sem tudhatunk, azt az IP keresi meg. Minden csomag tartalmazza a küldő és a vevő címét. A protokoll nem garantálja sem a csomag továbbítását, sem azt, hogy jó helyre érkezik, sem azt, hogy hibátlanul. A hibakezelés és korrekció a felsőbb rétegek feladata. Rengeteg LAN alkalmazás használ IP protokollt. Az IP hálózati protokoll, nyilvános protokoll, míg az például az IPX, DECNet, AppleTalk, XNS, VINES, mindegyike egyegy gyártóhoz kapcsolódik. Az IP azért fontos az ATM számára, mert az internet ezt használja. Az IP és az ATM között meglehetősen nagy összeférhetetlenség van. A két főbb ok a következő: 1. Kapcsolatorientáltság és datagram jelleg. 2. Az Internetben a csomagokat kis távolságokra a link-en át közvetlenül továbbítják, nagy távolságokon viszont route-olják. Az ATM-ben kis- és nagy távolságokon is ugyanaz a továbbítás módja. Biztos, hogy a továbbiakban is szükség lesz IP route-olásra, hiszen sohasem várható, hogy az IP kizárólag ATM fölött fusson, a különböző technológiák között pedig csak egy router adhatja át a csomagokat. Az is célszerűnek látszik, hogy az ATM hálózatokon belül is működjenek router-ek, hiszen különböző szervezetek belső IP hálózatait célszerű elkülöníteni egymástól, még akkor is, ha közöttük közvetlen ATM kapcsolat létesíthető. Az egész ATM hálózatot tehát fel kell osztani több subnet-re,

48

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

melyek között router biztosítja az átjárást, dacára annak, hogy közvetlen ATM kapcsolat is létrehozható. Az IP-over-ATM javaslatok kulcspontjai a következők: 1. Hogyan történik az IP csomagok becsomagolása? (Encapsulation) 2. Hogyan használjuk ki illetve, hogyan kezeljük a kapcsolatorientáltságot? 3. Routing vagy ARP?

Van ugyanis egy kapcsolatorientált AAL5, mely fölött egy datagram jellegű IP-t fut, mely fölött azonban a kapcsolatorientált TCP működik. Vagy ki kell küszöbölni a kapcsolatorientáltságot és a router-ek közötti PVC-ken bonyolítjuk a forgalmat, vagy pedig éppen ellenkezőleg, minden TCP kapcsolathoz külön VC-t hozunk létre. Az IP alapszolgáltatását, a megbízhatatlan datagram továbbítást továbbra is támogatni kell, így az IP-over-ATM megoldásoknak is fel kell készülniük egy-egy datagram célba juttatásának megoldására, nem elég a TCP-t alkalmazni. Mekkora subnet-ekre osztjuk fel az ATM hálózatot? Túl nagy subnet-ek esetén a subnet-eken belüli ARP lehet túl bonyolult, túl kis subnet-ek esetén pedig túl sok routeren vezet át az út, ami fölösleges és lassú lehet. IP-over-ATM Csak olyan lehet, mely képes együttműködni nem ATM IP hálózatokkal és nem hoz topológiai megkötéseket, például ne csak egy csatlakozási pont legyen az ATM és nem ATM hálózat vagy az egyes subnet-ek között. A következőkben öt megoldást kerül ismertetésre: 1. Peer-model: A megoldás lényege, hogy az IP címeket algoritmikusan képezzük le NSAP címekké. Így nincs szükség ARP-re, hiszen az IP címből számítható az ATM NSAP cím. A link, subnet és a route-olás problémája fel sem merül, hisz bárkihez könnyen lehet közvetlen VC-t létrehozni. Az ATM nem csupán számítógépes, hanem beszéd- és videoforgalmat is bonyolíthat, amiknek semmi köze például az IP címekhez. A Peer-model hibája főként a nem ATM hálózatokkal való együttműködés nehézsége. Ha például egy IP cím nem ATM végberendezésben van, mégiscsak szükség lesz route-olásra, hogy kiderüljön, melyik ponton kell a csomagnak elhagynia az ATM hálózatot. 2. Klasszikus IP-over-ATM: A ATM hálózatot logikai subnet-ekre (Logical IP Subnet, LIS) osztja, a subnet-ek között nem enged közvetlen ATM kapcsolatot. 3. Next Hop Resolution Protocol (NHRP): A 2. Pontban említett megoldás továbbfejlesztett változata. Ez már megenged közvetlen utakat a LIS-ek között. 4. Cell Switch Router (CSR): Olyan ATM kapcsolók (CSR) alkalmazását teszik szükségessé, melyek a cellakapcsoláshoz szükséges információt részben az IP szinttől vennék. 5. Integrált routing protokoll: Az ATM és az IP is ugyanazt a routing protokollt használja. Vagyis legyen a PNNI egy IP routing protokoll és hordozzák a PTSP-k az IP célpontok elérhetőségi információit is. Ehhez más routing protokollokkal való együttműködés, broadcast média támogatása, NHRP támogatás, stb. kidolgozása szükséges. Jelenleg ez a megoldás nem örvend nagy sikernek.

49

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

6.1.1. Encapsulation (becsomagolás)

Az egyik az LLC Encapsulation, amikor a csomag elé helyezik el, hogy az adott csomag milyen protokollé. A módszer ugyanazokat a kódokat használja, mint egy IP csomag MAC keretbe való becsomagolásakor, tehát ez az LLC által alkalmazott becsomagolási módszer. Először egy LLC fejléc (3 byte) jön, ami egy számozatlan keretet jelöl és azt, hogy egy OSI NSAP fejléc következik. Majd egy OUI (Organizationally Uniquoe Identifier), ami a protokollok kódkiosztását végző szervezetet jelöli (3 byte), a csupa 0 érték azt jelöli, hogy egy az Ethernet típusmezőben használatos érték következik (EtherType). 0x800 jelöli az IP-t, 0x806 az ARP-t, és 0x86DD az IPv6-t. A fejléc tehát 8 byte. A másik megoldás a VC-alapú Encapsulation, amikor minden protokoll számára külön VC-t létesítünk. Ekkor a SETUP üzenet hordozza a protokoll típusát a felsőbb rétegekről szóló információs elemben. A protokoll a VC élettartama alatt nem változik, minden AAL5 keret a protokoll egy csomagját hordozza. Az első esetben egy VC fölött több protokoll is működhet, ami a hálózat számára erőforrás-takarékos, a protokollok demultiplexálása viszont az AAL fölött történik az AAL-től kapott csomag elejének alapján. A második esetben a demultiplexelést az ATM réteg végzi, a VC-k elkülönítésével és minden protokollhoz külön AAL5 processz működik. Két másik becsomagolási módszer is felmerült. Az első a TCP and UDP over Lightweight IP (TULIP), amelyik kapcsolatfelvétel után már az IP csomag fejlécét se viszi át. Minden a fejlécben tárolt információt kapcsolatfelvételkor küld át a másik félnek, a csomag hossza pedig az AAL5-ből kiderül. A TULIP nem érinti az IP modellt, címek és csomagok szerepelnek továbbra is, csupán a csomag átküldésekor kevesebb adatot kell átvinni. A második a TCP and UDP over Nonexistent IP Connection (TUNIC), amelyik teljesen kiküszöböli az IP-t, már IP cím sincs, közvetlenül a TCP és az UDP fut az AAL5 fölött. Természetesen a TCP vagy UDP kapcsolat kiépítéséhez szükséges az IP cím, ám miután kiépült a TCP kapcsolat, a kommunikáció már nem IP, hanem AAL5 csomagokban zajlik. Ez a módszer nem foglalkozik egyedi IP csomagok célba juttatásával, csak TCP vagy UDP csomagokéval. Az alábbi táblázat összefoglalja és összehasonlítja a leírt módszereket. Encapsulation A SETUP-ban átküldött A VC-n átküldött információ információ LLC/NSAP Feladó és célpont címe, protokoll, portok VC alapú Protokoll Feladó és célpont címe, protokoll, portok TULIP Feladó és célpont címe, Portok protokoll, portok TUNIC Feladó és célpont címe, protokoll, portok Az encapsulation során meg kell határozni a maximális csomagméretet (MTU). Erre az ATM Forum alaphelyzetnek 9180 byte-ot javasolt, mint az SMDS-nél, ám a lehetőséget

50

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

meghagyta, hogy ez egyezkedéssel akár 64k-ig felmehessen, hisz a nagy csomagméret növelheti a teljesítményt. 6.1.2. Klasszikus IP-over-A TM

A klasszikus megoldás lényege, hogy az ATM hálózatot LIS-ekre (Logical IP Subnet) osztható fel, melyeken belül közvetlen VC létrehozásával kommunikálnak a berendezések, míg a LIS-en kívülre szóló csomagokat a LIS egy router-ének küldik el és az továbbítja. A megoldás kényes része az ARP. A LIS tagjainak IP címe olyan, hogy azok mind egy subnet-be tartoznak és más, a LIS-be nem tartozó állomás nem rendelkezik ilyen IP címmel. Minden LIS-ben egy ATMARP server gondoskodik az ARP bonyolításáról. Mikor egy állomás bekapcsolódik, felhívja az ATMARP servert egy előre meghatározott címen. Az ATMARP server ekkor küld neki egy inverz ARP kérelmet, lekérdezve tőle az IP címét, azután az IP cím, ATM cím összerendelést felveszi a táblázatába. Ha egy állomásnak szüksége van egy IP címhez tartozó ATM címre, akkor küld a szervernek egy ATMARP kérelmet, amire az vagy a keresett ATM címmel válaszol, vagy elutasítja a kérelmet, jelezve, hogy a bejegyzés nincs táblázatában. Az ATMARP szerver bejegyzései idővel elavulnak. Vagy a elavuló állomás által feladott közönséges ATMARP kérelem hatására frissül fel a bejegyzés, vagy a végleges elavulás előtt a szerver maga kérdezi le inverz ARP csomaggal az állomás IP címét. Az ATMARP szerver meghibásodása, az egész hálózat működését megakadályozza, éppen ezért az IETF dolgozik a továbbfejlesztett javaslaton, ahol több ATMARP server létezik, melyek egymás között szinkronizálják ARP adatbázisukat. Ebben a „klasszikus” megoldásban minden a LIS-en kívülre szóló csomagnak végig kell haladnia a közbeeső LIS-ek router-ein (mint a hagyományos IP hálózatokban), ami nem teszi lehetővé a QoS támogatást és nem túl hatékony. Ezekre a problémákra ad megoldást az NHRP. 6.1.3. Next Hop Resolution Protocol (NHRP)

Magát a protokollt nem specifikusan az ATM, hanem bármilyen többszörös elérésű, ám nem broadcast jellegű (Non-Broadcast Multiple Access, NBMA) hálózatra tervezték, mint az X.25 vagy az ATM. Az ATMARP server helyett itt NHRP szerver (NHS) szerepel. Minden LIS-hez egy NHS tartozik. Az NHS-ek táblázatokban tartják nyilván az összes hozzájuk tartozó IP állomás címét és azokat a prefixeket, melyek hozzájuk tartozó állomásokon (routereken) keresztül a nem ATM Internetben elérhetők. Az állomások bekapcsolásukkor regisztrálják magukat az NHS-nél, aki ezekből az információkból építi fel táblázatát. Ha egy állomás csomagot kíván küldeni és nem ismeri a cél ATM címét, akkor kérést intéz saját NHS-éhez, aki ha ismeri a választ, megadja a kívánt ATM címet, ha pedig nem ismeri, akkor továbbadja a kérést annak az NHS-nek, akihez a kérdéses célállomás tartozik. Az NHS-ek két üzemmódban képesek dolgozni. Az első esetben minden NHSben manuálisan beállítjuk az összes többi NHS-hez tartozó állomások IP címeit. Így ha a hozzá intézett kérdést maga az NHS nem is tudja megválaszolni, akkor is tudja, hogy

51

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

melyik NHS az illetékes és tőle kérdezi meg. Ez a megoldás elsősorban kisméretű ATM hálózatokban célszerű.

6.2. Ábra NHRP A másik üzemmódban az NHS-ek egy routing protokollt is futtatnak és ennek segítségével határozzák meg, hogy a keresett célállomás merre található és abba az irányba adják tovább az ismeretlen címet lekérdező keretet. Alapvetően abból indulnak ki, hogy a célpont felé útba esik a célpontot kiszolgáló NHS is, aki majd képes lesz megmondani az ATM címet. A routing protokoll segítségével tehát a kérelem eljut a célpontot kiszolgáló NHS-ig, a válasz pedig visszafelé ugyanazon az úton érkezik, így az NHS-ek is eltárolhatják a választ, hogy legközelebb maguk is válaszolhassanak a kérdésre. A visszaérkezett választ a kezdeti NHS aztán eljuttatja a kérdezőhöz. A kérdező pedig kiépítheti a közvetlen VC-t a célponthoz még akkor is, ha nem ugyanabban a LIS-ben vannak (nem ugyanaz az NHS szolgálja ki őket). Az NHS-ek működési módja észrevehetetlen az állomások számára, akik csupán kérdeznek és válaszokat kapnak. Az ATM hálózat szélén levő NHS-ek kénytelenek az összes az ATM hálózaton kívüli, rajtuk elérhető állomás prefixét képviselni, így a külső célpontok felől érdeklődő kérdések hozzájuk jutnak el. Ők saját ATM címükkel válaszolva magukra irányítják ezeket a csomagokat és kifele route-olják őket. Ugyanez történik akkor is, ha az ATM hálózatot több egymástól elkülönített területre osztjuk fel, melyek között nem megengedettek a közvetlen kapcsolatok. A két terület határán lévő NHS-ek saját címüket adják meg, a csomagokat pedig route-olják. Így lehetőség nyílik a csomagok IP szintű ellenőrzésére, például vállalati tűzfalak (firewall) létrehozására, amiken keresztül csak a jogosultsággal rendelkező IP forgalom haladhat be és ki. Ez a mechanizmus azonban csak azt biztosítja, hogy az NHRP-a keresztül nem ismerhető meg a tűzfal túloldalán lévő állomás ATM címe. Ha ezt a címet a felhasználó valahonnan máshonnan megtudja, nyugodtan létrehozhat közvetlen VC-t a tűzfal megkerülésével. Éppen emiatt az IP szintű tűzfal mellett szükséges ATM szintű védelem is, hogy a tűzfal mögé csak hitelesített ATM címekről lehessen VC-t kiépíteni.

52

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

Az NHRP néhány egyéb képességgel is bír, mint például az útvonal rögzítése, hurkok kivédése, cím-aggregáció, amikor a lekérdezett IP címhez megkapjuk a subnet maszkot is, így az összes abba a LIS-be tartozó állomáshoz üzenhetünk. Számos időzítő mechanizmus gondoskodik a régi és elavult információk törléséről. A specifikáció azt is javasolja, hogy amíg az eléggé lassú kérdés-válasz procedúra lezajlik, az állomás kezdjen el csomagokat adni saját LIS-e egyik router-ének, hogy addig se álljon a forgalom. Ez csak addig van így, amíg ki nem épül a közvetlen VC, onnantól természetesen azon mennek a csomagok. Előfordulhat, hogy az router-nek utoljára leadott csomag később érkezik meg, mint a közvetlen összeköttetésen az első, ami megnehezítheti a vevő dolgát, mert több a sorberendezési feladat. 6.1.4. Cell Switch Routing (CSR)

A route-olás mindig szükséges funkciója marad az Internetnek, hiszen néhány csomag átviteléhez nem érdemes VC-t kiépíteni, de még a VC kiépülése előtt elküldött csomagok esetén is hasznos a route-olás. A javaslat által elképzelt berendezés a cellakapcsoló router (CSR) már egy IP csomag esetén is képes ATM sebességgel kapcsolni. Ezt úgy érhető el, hogy a CSR, amely egy teljes értékű ATM kapcsoló, két pontja között VPI/VPI összerendeléseket nem csupán az AMT kontroll sík, hanem az IP szint utasítására is létrehoz. Ehhez az ATM kapcsoló funkciói mellett több, IP-specifikus funkciót is el kell látni. A kialakított összerendelések valóban ATM sebességűek és lehetőség van QoS támogatásra is. Az ilyen összerendelésekből létrehozott útvonalat továbbító csőnek (bypass pipe) nevezik; ATM szinten ez nem egy virtuális kapcsolat, hanem több, különálló VC összekapcsolásaként adódik. A csövek kiépítésénél egy IP routing protokollt használnánk, melyet maguk a CSR-ek futtatnának, ez határozná meg, mely CSR-ek vegyenek részt a cső kiépítésében. Az ATM route-olás csak a CSR-ek között működne, így hatékonyabb hívásfelépítés érhető el, mint az NHRP által, hisz ott a hívás egyszer IP szinten végigfut az NHS-eken , majd vissza, végül az ATM routing építi ki az útvonalat. Mindez a javaslat esetében egy lépésben történne. Ha egy CSR-hez olyan VPI/VPI kapcsolaton jön IP csomag, melyhez nincs kimenő VC rendelve, akkor összevárja a csomagot és a routing protokollja által szolgáltatott információk alapján egyszerű router-ként továbbítja. A megoldás együttműködne bármely eddigi IP megoldással és hálózattal, hiszen a route-olás megmarad és könnyen támogathatná az IP erőforrás-lefoglaló protokolljait. A csövek kiépítését a Bypass Pipe Control Protocol végezné. Alapvetően két okból dönthet a rendszer cső kiépítése mellett: 1. végberendezés speciális QoS igényű TCP kapcsolatot kíván kiépíteni, tehát a felhasználó kérésére. 2. Valamelyik router úgy dönt, hogy az Internet egy bizonyos része felé nagyon nagy a forgalom és célszerű lenne csövet kiépíteni, csökkentve a közbeeső IP feldolgozóegységekre eső terhet. Ebben az esetben tehát maga a hálózat döntene így. A csövek kiépítésére három elképzelés született: 1. Inband: Ebben az esetben a hívó CSR megtudakolná a következő CSR IP címéből (a routing protokoll adja) annak ATM címét (ARP adja), majd létrehozna oda egy VC-t.

53

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

Ezen a VC-a küldené el a cső adatait, melyek átvitele után már maguk az adatcellák jönnének, az adott CSR továbbépítené a csövet és a bejövő és kimenő VC-ket pedig összerendelné. 2. Outband: Ebben az esetben a két CSR között egy külön VC szolgálja a csövek felépítését. A cső egy szakaszának létrehozott VC-a csak adatok áramolnának. Ez azért sem lenne haszontalan, mert így a nem csöveken, hanem közönséges routerként továbbított csomagokat is ezen a külön VC-a lehetne elküldeni. 3. Az ATM hívásfelépítéskor adjuk át a szükséges információkat. Ez szinte megegyezik az első megoldással, csupán sokkal kevesebb az átvihető információ és csakúgy, mint ott, itt is problémás a cső kiépülése utáni jelzések átvitele, például a cső QoS-ének változásáról. A módszer hátránya, hogy egy ATM kapcsoló ma sem túl egyszerű, vagy olcsó, ha funkcióit egy router funkcióival egészülne ki, talán a világ legösszetettebb hálózati berendezése lenne. Másik probléma, hogy az ATM és az IP egybeforrasztásával nehézkéssé válna a két technológia független fejlődése. 6.1. 5. Multicast

Az eddig vázolt IP-over-ATM megoldásokból hiányzott a multicast képesség, pedig ez egyre fontosabb lesz a LANE során. A LANE-ben szükséges volt a multicast és broadcast mechanizmusok kidolgozása, hiszen ez a LAN-ok alapvető tulajdonságaihoz tartozik, az IP esetén azonban nem. Bár az IP multicast megoldható lenne például a klasszikus IP-over-ATM esetén ugyanúgy, mint az eddigi link-ek fölött, multicast router-ekkel, ez nem hatékony, hisz maga az ATM is nyújt pont-multipont kapcsolatot. Az ATM hálózatban definiáljuk a Multicast Address Resolution Server-t (MARS). A MARS feladata, hogy a D osztályú címeket ATM címekké fordítsa át. Egy MARS egy területet szolgál ki, célszerű egy területet egy LIS-nek választani. A területeket multicast router-ek kötik össze, ez már ATM független. A megoldás tehát csak a területen (LISen) belüli multicast-ot érinti, körülbelül azt nyújtva, amit egy Ethernet link nyújt a MAC szintű broadcast lehetőséggel. Magát a multicast kommunikációt pedig két módon bonyolíthatjuk le. 1. Multicast server-ek felhasználásával 2. Pont-multipont kapcsolatok hálózatával Az első esetben a hálózatban a MARS mellett még létezik egy összetevő, a multicast server, amely bizonyos multicast csoportok összes, a területen lévő tagjához kiépített pont-multipont kapcsolattal rendelkezik. Ebben az esetben a MARS a hozzá intézett kérdésre a megadott D osztályú címhez tartozó csoportot kiszolgáló server címét adja meg. Az adni kívánó állomás a server-nek küldi a feladni kívánt csomagot, az pedig a LANE BUS-hoz hasonlóan összevárja és szétteríti a csoportban. Előfordulhat, hogy a csoport oly kiterjedt, hogy több szerver szolgálja ki, ekkor a MARS minden szerver címét megadja, a feladó pedig egy pont-multipont kapcsolaton mindnek elküldi a csomagot. A másik megoldás esetén a MARS közvetlenül a csoport tagjainak ATM címlistáját adja meg, a feladó közvetlenül a tagokhoz épít ki pont-multipont kapcsolatot és folyik

54

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

az adatátvitel. Természetesen, ha egy állomás sokszor forgalmaz ugyanarra a D osztályú címre, akkor csak egyszer kell kiépíteni a kapcsolatot. A második megoldás gyorsabb és nincs szükség a multicast szerverre, viszont ha sok állomás ad ugyanarra a csoportra, igen sok pont-multipont kapcsolat épülhet ki ugyanazokhoz a célpontokhoz, ami sok VC és AAL SAR erőforrást köthet le. A csoportokra való jelentkezés természetesen vagy a MARS-nál, vagy a multicast szervernél történik. A területen lévő multicast router-ek az egész D osztályra jelentkeznek, így az összes multicast csomagot megkapják és továbbíthatják, ha a területen kívül is vannak tagjai a csoportnak. Ha nincsenek multicast szerverek. hanem pont-multipont kapcsolatok hálózatán zajlik a forgalom, akkor N multicast csoport esetén, csoportonként átlagosan M feladóval minden multicast router N*M beérkező kapcsolatot kell fogadjon, ennyi AAL processz és SAR kapacitás szükséges. Ez minden bizonnyal nagyon sok és fölösleges is. Ha a multicast forgalom nagy része csak a területen belül érdekes, akkor a D címosztályt két részre osztva csökkenthető a terhelés. Az egyik részen ugyanis azok a csoportok kapnának számot, melyeknek csak lokális forgalma van, a másikon pedig azok, amelyeknek külső forgalma is. A multicast routerek ez esetben csak ez utóbbi részre iratkoznának fel, így csak azokat a csomagokat kapnák meg, melyeket tényleg továbbítani kell kifelé. Természetesen például a klasszikus IP-over-ATM esetén a MARS, a multicast szerver és az ATMARP szerver funkciója egy berendezésben egyesíthető, így különösen kis LIS-ek esetén takarékos megoldás hozható létre.

55

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

7. LAN-Flex szolgáltatások (MATÁV RT.)

7.1. A LAN-Flex szolgáltatások műszaki jellemzése

A szolgáltatáscsalád helyi hálózatok közt teremt összeköttetést 2 Mbit/s és 135 Mbit/s közti, a felhasználó által választott adatátviteli sebességen. A felhasználó telephelyén helyi hálózati vagy ATM interfész formájában nyújt a Matáv egy csatlakozási felületet. A felhasználó ehhez kötheti a helyi hálózatát vagy ATM végberendezését. A Matáv a felhasználó különböző telephelyein levő helyi hálózatai közt a felhasználó által meghatározott (telephelyenként összesen legalább 2 Mbit/s kapacitású) adatátviteli csatornákat nyit, amelyek segítségével a helyi hálózatok közt összeköttetés jön létre. A hálózaton keresztül később elérhetők lesznek a Matáv más, számítógép-felhasználóknak nyújtott szolgáltatásai is, pl. Matávnet (már induláskor is), Frame-Flex, Flex-com. Előfizetőket optikai hozzáférési hálózaton érik el. Az alkalmazott technológia 3-nál több végpont esetében lehetővé teszi virtuális helyi hálózatok (VLAN-ok) vagy virtuális magánhálózatok (INTRANET) képzését is. A LAN-Flex szolgáltatás elemei: • a LAN-Bridge szolgáltatás, • a LAN-Route szolgáltatás, és • a Cell-Flex szolgáltatás A LAN-Bridge nevű, közvetlenül LAN-os interfészen nyújtott adatkapcsolati szolgáltatás esetén a két vagy több telephelyen levő helyi hálózatokat az ügyfél számítógépei egyetlen olyan hálózatnak látják, amelynek részeit hidak (bridge) kötik össze. A LAN-Route névre keresztelt, közvetlenül LAN-os interfészen nyújtott hálózati szolgáltatás esetén forgalomirányítás és -szűrés is lehetséges, azaz a felhasználó megválaszthatja a különböző számítógéphálózati címekről/címekre haladó forgalom irányítását: magyarul vállalati INTRANET alakítható ki. Cell-Flex (cellatovábbítás) esetén a felhasználó az ATM végberendezése számára 34 vagy 155 Mbit/s-os ATM interfészen (ATM VP vagy VC jellegű) adatátviteli csatorná(ka)t kap, tetszés szerinti felhasználásra.[5] 7.1.1. LAN-Bridge

A LAN-Bridge alszolgáltatás két vagy több helyi hálózat OSI 2. réteg szerinti (kvázi transzparens) összekapcsolására szolgál. A szolgáltató eszköze közvetlenül az előfizető LAN-jára kapcsolódik. A felhasználó által választható közeghozzáférés vezérlési protokollok a következők: • Ethernet • Fast Ethernet • Token Ring • FDDI

56

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

A LAN-Bridge szolgáltatás igénybe vétele esetén a két vagy több telephelyen levő helyi hálózatokat az ügyfél számítógépei egyetlen olyan hálózatnak látják, amelynek részeit hidak (bridge) kötik össze. Ez egyszerű, 2-3 végpontos összeköttetés esetén egyértelmű: az egyes interfészek közt ki kell alakítani az összeköttetéseket, és a feladat teljesült. Sok végpont esetén azonban ez nem túl hatékony, ha azt akarjuk, hogy bármely végpont bármely végponttal kommunikálni tudjon. Ilyenkor ugyanis az n darab végpont közt n*(n-1)/2 darab összeköttetést kell kialakítani. Ilyen esetekben egy úgynevezett multiprotokol routert kell segítségül hívni. A router képes arra, hogy a különböző összeköttetéseken át beérkező LAN forgalom számára hídként (bridge) viselkedjék. Ilyenkor az összeköttetések iránya a 7.1. ábra szerint alakul:

7.1. Ábra Ezt virtuális LAN-nak (VLAN) is nevezik. Látható, hogy az összeköttetések száma és az összes igénybe vett sávszélesség jelentősen lecsökken.[5] 7.1.2. LAN-Route

A LAN-Route névre keresztelt hálózati szolgáltatás esetén forgalomirányítás és szűrés is lehetséges, azaz a felhasználó megválaszthatja a különböző hálózati címekről címekre haladó forgalom irányítását, magyarul vállalati INTRANET alakítható ki. A Matáv eszköze közvetlenül az előfizető LAN-jára kapcsolódik. A felhasználó által választható közeg-hozzáférési protokollok megegyeznek a LAN-Bridge-nél említettekkel, a forgalomirányításhoz választható hálózati protokollok a következők: • IP • Novell IPX • DECnet Phase IV • DECnet Phase V • AppleTalk Phase 1 • AppleTalk Phase 2

57

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

A felhasználó számára a MATÁV hálózati szintű virtuális magánhálózati szolgáltatást (VPN, virtual private network, INTRANET) nyújt. Mivel a forgalomirányítást a MATÁV forgalomirányító eszközével (routerével) végzi, ilyen esetben csak a LAN_Bridge-nél szereplő 7.1. ábra szerint alakulhatnak az összeköttetések. [5] 7.1.3. CELL-Flex

A Cell-Flex nevű ATM cellatovábbító alszolgáltatás a cellák transzparens, sorrendet megőrző átvitelét teszi lehetővé. Az ATM összeköttetések lehetnek VPC-k vagy VCC-k is. Az összeköttetések permanensek, azaz a menedzsment rendszer hozza létre azokat. A szolgáltatást ATM/STM-1 (155 Mbit/s) és ATM/E3 (34 Mbit/s) interfészen nyújtja a szolgáltató. [5] 7.1.4. Az alszolgáltatások közös műszaki tulajdonságai

A PVC-k gyorsan és könnyen létesíthetők, amelyet a szolgáltató egy megbízható (többszörös redundáns) központi felügyeleti rendszer segítségével valósít meg. Az előfizető igénye szerint egy meglévő PVC gyorsan átkonfigurálható, akár más végpontok között is létrehozható. A PVC-k menedzselt jellege is jelenti, hogy védelmet élveznek az alaphálózat meghibásodásaival szemben. Ugyanis, ha bármely PVC útvonalában egy vagy több alaphálózati erőforrás (trönk, hálózati csomópont) meghibásodna, vagy valamilyen oknál fogva kiesne, akkor a LAN-FLEX hálózat automatikusan és azonnal kiépít egy másik útvonalat az eredeti PVC végpontjai között. Így a felhasználó észre sem veszi az alaphálózat meghibásodásaiból eredő esetleges megszakadásokat. Amennyiben az előfizető extrém magas (99.5%-ot meghaladó) rendelkezésre állásra tart igényt, akkor fel lehet neki kínálni redundáns (kettős) elérést. A kettős elérés azt jelenti, hogy az előfizető végberendezése két különböző nyomvonalon kerül bekötésre a Matáv ATM kapcsolóiba. Így ha az egyik nyomvonalon haladó optikai kábel elszakad, a forgalom automatikusan átáll a másik kábelre. A LAN-Flex előfizetők a primer központot lehetőleg közvetlenül optikai szálpáron érik el. Amennyiben nincs szabad szál, de van az előfizető helységét a primer központtal összekötő legalább STM-4 sebességű SDH hálózat és ezen rendelkezésre áll megfelelő szabad kapacitás, akkor az előfizetőt az SDH hálózaton át is be lehet kötni. [5]

7.2. A szolgáltatás hálózata, ellátási területe

A szolgáltatást biztosító ATM tranzitkapcsolók (node-ok) 1999-ben Budapesten, és öt vidéki nagyvárosban kerülnek letelepítésre:

58

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

Városmajor

Angyalföld 2

Belváros Zugló

1 1

Belváros

1

1

1

1

1

2

Erzsébet Ferenc

1

1 3

Budapest 2

3

2

Budapest 1 1

1

Miskolc

Győr

2

2

1

Debrecen 1 1 3

Pécs

Szeged

ATM tranzit kapcsoló

n

SDH összeköttetés (n db STM-1)

ATM hozzáférési kapcsoló

n

Optikai összeköttetés (n db STM-1

Multiprotokoll router

7.2. Ábra Ellátási terület Az ATM kapcsolók városaiban, illetve azok közvetlen környékén közvetlen optikai szálpáron érhető el az előfizető. Az, hogy az előfizető telephelye nem olyan helységben van, ahol Matáv ATM kapcsoló is van, önmagában még nem akadálya a LAN-Flex szolgáltatás igénybe vételének. Ilyen esetekben lehetőség van arra is, hogy az előfizető honos primer központjának helységéig SDH átviteltechnika vigye át a jelet, és csak onnan legyen közvetlen optikai kábel. Ha a primer központtól nincs szabad optikai kábel az előfizetőhöz, akkor is lehet átviteltechnikát alkalmazni. [5] 7.3. A szolgáltatások a megrendelő szemszögéből 7.3.1. LAN-Bridge

A szolgáltatás kisebb számú telephely közt teszi lehetővé számítógép-hálózatok összekapcsolását tetszés szerinti, az igények növekedésével rugalmasan bővíthető

59

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

adatátviteli kapacitással. Nagyobb számú telephely közt akkor alkalmazható hatékonyan, ha az előfizető a telephelyein már alkalmaz routert, és a LAN-Bridge a routereket köti össze. A LAN-Bridge szolgáltatás igénybe vétele esetén a két vagy több telephelyen levő helyi hálózatokat az ügyfél számítógépei egyetlen olyan hálózatnak látják, amelynek részeit hidak (bridge) kötik össze. Ez azt jelenti, hogy a végberendezés az élő adatforgalomból megtanulja, hogy milyen MAC (pl. Ethernet) című LAN-kártya a nagy kiterjedésű hálózat (WAN, Wide Area Network) mely részén található, és a LAN interfészén megjelenő (pl. Ethernet) kereteket a címnek megfelelő helyre továbbítja. Más szavakkal: a LAN-Flex végberendezés a vele azonos LAN szegmensen levő eszköznek címzett kereteket nem továbbítja a hálózat felé, a távoli berendezéseknek címzett és a broadcast (minden berendezésnek szóló) kereteket minden, a hálózatba bekapcsolt LAN szegmensnek továbbítja. [5] 7.3.2. LAN-Route

A szolgáltatás nagyobb számú telephely közt teszi lehetővé számítógép-hálózatok összekapcsolását tetszés szerinti, az igények növekedésével rugalmasan bővíthető adatátviteli kapacitással. Akkor alkalmazható különösen hatékonyan, ha az előfizető a telephelyein még nem alkalmaz routert, ekkor a LAN-Route szolgáltatás számára vállalati INTRANET kialakítását jelenti. A LAN-Route szolgáltatás igénybe vétele esetén a több telephelyen levő helyi hálózatokat az ügyfél számítógépei egyetlen olyan hálózatnak látják, amelynek részeit forgalomirányítók (routerek) kötik össze. Ez azt jelenti, hogy az előfizető megadja, hogy a LAN-Route végberendezés melyik előfizetői interfészére milyen hálózati protokoll szerint értelmezett, milyen hálózati címtartományú eszközök találhatók. A LAN interfészen megjelenő (pl. IP) csomagokat a hálózat a hálózati címnek megfelelő helyre továbbítja. Egy interfészre több hálózati protokoll szerinti címtartományokat is meg lehet adni, azaz az előfizető például használhat egymás mellett IP és DECnet protokollokat a hálózatában, a LAN-Route szolgáltatás képes ezt kezelni.[5] 7.3.3. CELL-Flex

A szolgáltatás tulajdonképpen intelligens hordozó szolgáltatás, amely ATM cellák sorrendtartó továbbítását teszi lehetővé. A kapcsolat a műszaki részben leírtak szerint konstans vagy változó sebességű forgalmat (CBR, VBR) is tud kezelni, létrehozhatók VC (egyszerű) és VP (nyalábolt) jellegű összeköttetések is. Ennek megfelelően a szolgáltatás lehetővé teszi olyan telephelyek összekapcsolását, ahol eleve ATM alapú helyi hálózatot, vagy ATM alapú integrált vállalati távközlési hálózatot használnak. Nyalábolt (VP jellegű) csatornák használatával az előfizető a csatornáján belül, a csatornát végződtető végpontok közt kihasználhatja az ATM végberendezéseinek kapcsolt hívás-felépítési képességét is, bár a Matáv hálózata kapcsolt hívás-felépítést közvetlenül még nem nyújt. Az előbbi viszonylag ritka, az utóbbi egyre gyakoribb. Integrált távközlési hálózat alatt azt értjük, hogy közös távközlési hálózaton kerülnek átvitelre a különböző célú, különböző felhasználásokból kiinduló forgalmak. Például egy hálózatra (ez adott

60

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

esetben ATM, de lehetne IP is, ekkor a LAN-Route szolgáltatás is jól oldja meg a feladatot) lehet integrálni a telefonközpontok közti beszédátvitelt, a számítógépes adatforgalmat, a stúdió minőségű képjel-átvitelt, a videokonferencia forgalmat, stb.[5] 7.3.4. LAN-Bridge és a LAN-Route szolgáltatások összehasonlítása

Vegyük sorba a bridge-ek, (az OSI 2, ún. adatkapcsolati szintű összeköttetések) ill. a LAN-Bridge szolgáltatás alkalmazásának előnyeit és hátrányait a routerek (az OSI 3, ún. hálózati szintű összeköttetések) ill. a LAN-Route szolgáltatás alkalmazásával szemben. A LAN-Bridge előnyei a LAN-Route szolgáltatással szemben: • Végpontig olcsóbb megoldás, mert nincs (feltétlenül) szükség a központi router használatára. • Kisebb késleltetést tesz bele az adatátviteli útba. • Ún. nem routolható hálózati protokollokat alkalmazó gépek közt csak így teremthető kapcsolat. Ilyen, pl. a Microsoft NetBeui, a Windows saját tulajdonú hálózati protokollja. • Nem kell a gépek és alhálózatok hálózati címeit és címtartományait nyilvántartani, menedzselni. A LAN-Bridge hátrányai a LAN-Route szolgáltatással szemben: • Nagy számú felhasználót és gépet kiszolgáló hálózatokban, különösen DECnet és NetBeui protokollokat futtató hálózatok esetén sok broadcast (minden berendezésnek szóló) keret generálódik. Mivel ezek mindenhova eljutnak, könnyen túlterhelhetik a nagy kiterjedésű (WAN) hálózatot. • Nem lehetséges forgalomirányítás és -szűrés, azaz a felhasználó nem tudja szűrni, ill. valamely feltétel bekövetkezésekor alternatív útvonalakra irányítani a forgalmát. (Ilyen feltétel lehet valamelyik szerver leállása, vagy túlterhelése.)[5] 7.4. A LAN-Flex általános előnyei

Kiváló minőségű, optikai hálózaton nyújtott hozzáférés. Extrém rendelkezésre állási igények kielégítésére -ha az alaphálózat kiépítettsége engedi- redundáns (kettős) elérés nyújtható a rendelkezésre állás javítására Rövid idő alatt megvalósítható kapacitásbővítés (Ha azonos végberendezés használatával, csak az igénybe vehető kapacitás növelését kérik) A LAN-Flex előnyei az alkalmazott árstruktúra következtében leginkább nagy távolságú, közepes (2..10 Mbit/s) sebességű, változó forgalmú összeköttetések megvalósításánál érzékelhetőek. A szolgáltatáscsalád kiválóan alkalmas lökésszerűen jelentkező (börszt jellegű) nagy mennyiségű adatok továbbítására. A lokális hálózati alkalmazások jelentős része lökésszerű adatforgalmat bonyolít a végpontok között, így kiválóan alkalmas a dinamikus sávszélesség hozzárendelés elvének hatékony kihasználására. A különböző PVC-k azonos fizikai interfészen jelenhetnek meg, ezért tetszés szerinti számú távoli végpont forgalma kivezethető egyetlen interfészen.

61

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

A jövőben: azonos (nagy sebességű optikai) elérési hálózaton, szolgáltatás-integráció lehetősége a Frame-relay, Flex-com, ISDN és további szolgáltatásokkal A felhasználó beruházásának védelme a jövőtálló technológia alkalmazása és a szolgáltatásintegráció bevezetése által 7.4.1. Az egyes szolgáltatások legkedvezőbb alkalmazási területei A LAN-Bridge legkedvezőbb alkalmazási területei: • Online adatbázis replikáció • Elosztott nagy adatbázisok szinkronizálása • Sok felhasználós hozzáférés központi adatbázisokhoz • LAN-LAN kapcsolatok megvalósítása több telephely között: Kis végpontszámú, de nagy adatforgalmú hálózat részeinek összekötése (pl. elektronikus levelezésre alapozott nagy forgalmú belső ügyvitel) • Már meglevő vállalati routerek nagy sebességű összekapcsolása, pl. központi, regionális és helyi hivatalok adatátviteli hálózatának kialakítása • Internet (pl. MatávNet) elérés egy pontra, pl. a vállalati tűzfalra A LAN-Route legkedvezőbb alkalmazási területei: • Vállalati INTRANET (IP alapú, többcélú belső hálózat) kialakítása • Sokfelhasználós, szerver bázisú munkafolyamatok • Nagy végpontszámú, nagy adatforgalmú hálózat részeinek összekötése (pl. integrált vállalatirányítási rendszer decentralizált felhasználói körrel (pl. integrált vállalatirányítási rendszer decentralizált felhasználói körrel, SAP) • Közvetlen nagy sebességű Internet elérés sok végpontos hálózat minden pontjára, vállalati tűzfal alkalmazása nélkül • CAD/CAM • Táv-adatfeldolgozás, rendszerfejlesztés elosztott környezetben • Belső videokonferencia • Belső „Voice over IP” alkalmazások • Videós biztonsági távfelügyelet (felügyelő kamera jelének átvitele az őrségre/biztonsági ügyeletre) A CELL-Flex legkedvezőbb alkalmazási területei: • Integrált távközlési rendszer (Corporate Network) • Magas minőségi igényű kép/jel átvitel 7.5. Kinek érdemes ATM alapú szolgáltatást igénybe venni? • • • • • •

Internet- és tartalomszolgáltatóknak Bankok és pénzintézeteknek Nagyvállalatoknak Államigazgatási szervezeteknek Nagy adatbázissal dolgozó kereskedelmi vállalatoknak Bármely nagy információigényű szervezetnek

62

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

Összefoglaló A szakdolgozatban megismerhettük az ATM alapjait. Láthattuk, hogy épülhetnek fel kapcsolatok virtuális utak (VP) és virtuális csatornák (VC) segítségével. Megismerhettük az egyes ATM adaptációs rétegek (AAL) feladatait, a B-ISDN jelzésrendszerét, az OAM funkcióit. A LANE felhasználásával lehetőség nyílt arra, hogy meglévő LAN hálózatokat kössünk össze, egymástól való távolságuktól függetlenül. Ezáltal az ATM nem csak a WAN hálózatok kiépítésére alkalmas. Az ATM rendszerekben újdonság az eddigi rendszerekhez képest a szolgálat minőségi paraméterek (QoS) bevezetése és, hogy képes felváltani azokat. Ez a két tulajdonság teszi lehetővé, hogy az ATM a jövő meghatározó kommunikációs technológiája legyen. Elterjedésének egyik fő akadálya pillanatnyilag az ára. A szakdolgozatban csak megemlítésre került (terjedelmi okok miatt), hogy az ATM cellái átvihetőek a már meglévő SDH ill. PDH rendszereken. Szintén terjedelmi okok miatt az ATM kapcsolók sem kerültek tárgyalásra. Zárszóként egy összefoglaló jellemzés az ATM hálózatokról (kicsit felhasználói oldalról nézve): • Profi megoldás cégeknek Nagy sebességû, nagy távolságú professzionális adatkommunikáció. Az alkalmazott optikai kábeles elérés magas minõséget és megbízhatóságot eredményez. A választható kétutas eléréssel extrém rendelkezésre állási követelmények is kielégíthetõk. A felhasználók mindenkori igényeik szerint használhatják fel az adatátviteli kapacitást. • Integrált nagy megbízhatóságú vállalati távközlés Több adatátviteli összeköttetés alkalmazása esetén lényegesen olcsóbb és jobb minõséget eredményez egy optikai kábeles (esetleg kettõs) elérésû hálózati végpont igénybe vétele, mint a sok különbözõ jellemzõjû összeköttetés fenntartása. • Jövõbiztos kommunikációs platform Az alkalmazott ATM technológia világviszonylatban is a legkorszerûbb, legrugalmasabb távközlési technológiák közé tartozik. Képességei bizonyossá teszik hosszú távú alkalmazhatóságát.

63

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

Summary In the professional thesis submitted for a degree, we had the opportunity to get familiarised with the basics of the ATM. We observed how connections can be set up with the help of virtual paths (VP) and virtual channels (VC). We got familiarised with the tasks of certain ATM adaptational layers (AAL), the signal-system of B-ISDN and the functions of OAM. By the utilisation of LANE, the possibility arose to connect existing LAN networks, independent of their distance from each other. Hereby, it can be stated that ATM is not suitbale for the set-up of WAN networks only. Compared with the existing sytems, the novelty of the ATM systems is the introduction of quality of services (QoS), and the ability to replace them. It is these two characteristics of ATM that enable it to become the specificator communicational technology of the future. Currently, one of the obstacles of its propagation is its price. In the professional thesis submitted, it was only shortly mentioned (due to the lack of volume), that the cells of the ATM can be transferred through the currently existing SDH and PDH systems. Also due to the lack of volume, ATM switches were not discused either. As a concluding word, a summarising characterisation of the ATM systems (slightly from a consumer pont of view): • Professional solution for companies High speed data communication covering long distances. The optical cable access applied ensures results of high quality and reliability. With the choice of two-way access, extreme availability demands can be stisfied. Consumers can utilise the capacity of data transfer in accordance with their prevailing demands. • Integrated highly reliable corporate telecommunication Upon the application of multiple connections of data transfer, the application of an access network terminus with a single (or double) optical cable achives significantly more economical and better results, than mainatining the connections of multiple characteristics. • Secure platform of commuications of the future Th ATM technology applied is worldwide one of the most modern, most flexible telecommunications technologies. Its charactersistics make it certain that it will be applied for a long period of time.

64

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

Irodalomjegyzék [1] De Prycker, M.(1993). Asynchronous Transfer Mode, 2nd ed. Ellis Horwood. [2] Kyas, O. (1995). ATM Networks. International Thomson Publishing. [3] Onvural, R. O. (1994). Asynchronous Transfer Mode Networks: Performance Issues. Artech House. [4] Händel, R.- Huber, M. N. (1993). Integrated Broadband Networks. Addison-Wesley [5] MATÁV RT. (1999). ATM jegyzetek [6] Tanenbaum, A.S. (1999). Számítógép-hálózatok. Panem-Prentice-Hall International Ltd. [7] Turányi Zoltán. Hálózati trendek. BME jegyzet

65

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

Függelék

1. függelék: A VC és VP szemléltetése

Virtuális áramkörök (Virtual circuit: VC)

Virtuális útvonalak (Virtual path: VP) 5M

1M

1M

2M

2,5M

1M

f.0.1. Ábra

2. függelék: AAL1 felépítése

SAR-PDU (48 oktet) 1

2

3

4

5

6

7

8

SAR-PDU header SN mező CSI

Sorszám mező

SAR-PDU payload

SNP mező CRC mező

376 bit (47 oktet)

EPB

66

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

3. függelék: AAL3/4

Az alábbi ábrán két csomag feladása látható, a keretekhez tartozó cellák összekeveredhetnek. Hiszen a keretek már tartalmazzák a helyes összerakáshoz szükséges információkat.

f.3. Ábra

67

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

4. függelék: AAL5

Az alábbi ábrán az AAL3/4-nél látott két csomag feladása látható. A második csomag addig vár, amíg az elsőt teljes egészében fel nem adtuk.

f.4. Ábra

68

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

5. függelék: OAM

A következő ábra az OAM cellák elhelyezkedéséről mutat képet.

f.5. Ábra

6. függelék: A LAN-Flex hálózat végződtető berendezései 6.1. Catalyst 2820 ATM multiplexer

A legolcsóbb végberendezés, ahol lehet, ezt kell használni. 24 darab beépített Ethernet portja mellett két darab nagy sebességű kártyát tud fogadni. Ezek közül az egyik „hivatalból” a Matáv hálózatához csatlakozó (uplink) ATM/STM-1 optikai kártya, a másik lehet Fast Ethernet, vagy FDDI kártya. Lehetőség van arra is, hogy mindkét nagy sebességű kártyahelyre uplink ATM/STM-1 optikai kártya kerüljön, ez esetben redundáns eléréshez is használható az eszköz, viszont az előfizető felé csak Ethernet interfészt tudunk nyújtani. • Fő alkalmazás, előnyök: • Ethernet, Fast Ethernet, FDDI végpontokhoz • Kedvező árfekvés • Az eszköz nem teszi lehetővé • Token Ring interfész használatát • FDDI SC* monomódusú interfész használatát • Egynél több nagy sebességű előfizetői interfészkártya használatát

69

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

• Beépített 24 db Ethernet (10BaseT/RJ45/UTP sodort érpár) port • További max. 1 db nagy sebességű interfészkártya helyezhető bele, amely lehet • 1 portos Fast Ethernet (100BaseTX/RJ45/ UTP sodort érpár) interfész kártya, vagy • 1 portos Fast Ethernet (100BaseFX/ST/ multimódusú optikai) interfész kártya, vagy • 1 portos FDDI (MIC multimódusú optikai) interfész kártya 6.2. Cisco 7200 sorozatú routerek: 7202, 7204

Az eszköz 2 darab (7202) vagy 4 db (7204) interfészkártyát képes kezelni. Ezek közül az egyik „hivatalból” a Matáv hálózatához csatlakozó (uplink) ATM/STM-1 optikai kártya, a többi helyre előfizetői interfész kártyák illetve a kettős elérést biztosító újabb uplink kártya helyezhető be. Token Ring interfészt kizárólag ezen eszközökkel tud nyújtani a szolgáltató. • Fő alkalmazás, előnyök: • 7202 Token Ring interfész nyújtására • 7204-től felfelé redundáns (kettős) elérés használatát teszi lehetővé • Az eszköz nem teszi lehetővé • FDDI ST monomódusú optikai interfész használatát • A 7202 nem tesz lehetővé redundáns (kettős) elérést • Max. a típusjelzés utolsó két számjegyének megfelelő számú interfészkártya helyezhető bele (beleértve a node felé kommunikáló interfész[eke]t, ezek az alábbi listában nem szerepelnek), amely lehet • 4 portos Token Ring (DB 9/STP sodort érpár) interfész kártya • 4 portos Ethernet (10BaseT/RJ45/UTP sodort érpár) interfész kártya • 8 portos Ethernet (10BaseT/RJ45/UTP sodort érpár) interfész kártya • 5 portos Ethernet (10BaseFL/ST/multimódusú optikai) interfész kártya • 1 portos Fast Ethernet (100BaseFX/SC/ multimódusú optikai) interfész kártya • 1 portos FDDI (MIC multimódusú optikai) interfész kártya • 1 portos FDDI (SC monomódusú optikai) interfész kártya 6.3. ATM NTU (Network Termination Unit)

Tisztán hálózat-végződtető eszköz, egyetlen feladata, hogy szolgáltatás-hozzáférési pontot és elválasztást nyújtson a Matáv hálózata és az előfizető ATM eszközei közt. Ezen felül képes a 2 Mbit/s, 34 Mbit/s és a 155 Mbit/s sebességű ATM interfészei közti sebességkonverzióra.

70

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

Fő alkalmazás, előnyök: • ATM előfizetői interfész nyújtására, redundáns esetben is • Max. 1 darab előfizetői interfészkártya helyezhető bele, amely lehet • Portos STM-1 (155 Mbit/s, kettős SC, multimódusú optikai) interfész kártya • Portos STM-1 (155 Mbit/s, FC-PC, monomódusú optikai) interfész kártya • Portos E3 (34 Mbit/s, G.703, BNC) interfész kártya • Portos E1 (2.048 Mbit/s, G.703, BNC) interfész kártya

71

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

Rövidítések, jelölések A AAL ABR ATM B BCR BER B-ISDN B-ISUP

ATM Adaptation Layer Aviable Bit Rate Asynchronous Transfer Mode

ATM adaptációs réteg Rendelkezésre álló bitsebesség Aszinkron átviteli mód

Block Cell Rate Bit Error Ratio Broadband-ISDN Broadband ISDN User Part

Blokk cellasebesség Bithiba-arány Szélessávú ISDN B-ISDN felhasználói rész a No.7-es jelzésrendszerben

C CAC CBR CC

Call Admission Conrol Constant Bit Rate Cross Connect

CC

Countinuity Check

CCT CDV

Controlled Cell Transfer Cell Delay Variation

CDVT CER CHER CIR CL CLP

CDV Tolerance Cell Error Ratio Cell Header Error Ratio Cell Insertion Ratio Cell Loss Cell Loss Priority

CLR CLS CPCS

Cell Loss Ratio Connectionless Server Common Part Convergence Sublayer Cyclic Redundancy Check Convergence Sublayer Cell Transfer Delay

Hívásengedélyezés Állandó bitsebesség Digitális rendező; ATM csomópont, jelzési funkciók nélkül Folytonosság vizsgálata; OAM mechanizmus az online összeköttetés ellenőrzésére Ellenőrzött cellatovábbítás Cellakésleltetés ingadozása; forgalmi paraméter CDV tolerancia Cella hibaarány Cellafej hibaarány Cellabeiktatási arány Cella veszteség Cellavesztési prioritás; 1 bites mező a cellafejben a prioritás vezérlésére Cellavesztési arány Összeköttetés nélküli szerver A CS-nek, egy részrétege

CRC CS CTD D DBR DSS2 E E-1

Deterministic Bitrate Digital Subscriber Signalling System 2

Ciklusos redundancia vizsgálat Konvergencia alréteg Cellaátviteli késleltetés Determinisztikus bitsebesség; a PCR által jellemzett ATM szállító szolgálat 2.rendszerű, digitális előfizetői jelzés a B-ISDN-ben 2 Mbit/s-os PDH interfész

72

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

E-3 F FDDI FERF FR G GCRA GFC H HEC I IAT

34 Mbit/s-os PDH interfész Fiber Distributed Data Interface Elosztott szálas adatinterfész Far End Receive Failure Távolvégi vételi hibaarány Frame Relay Keret-továbbadás Generic Cell Rate Algorithm Generic Flow Control

Eredeti cellasebesség algoritmusa Forgalomvezérlésre szolgál; egy 4 bites mező az UNI cellafejben

Head Error Code

Fejléc hibajavító kód

Inter Arrival Time

Egy összeköttetés két cellája közti időbeni távolság A cellacsoportot jellemző forgalmi paraméter (átszámítható MBS-re) Internet protokoll Integrált szolgáltatású digitális hálózat

IBT

Intrinsic Burst Tolerance

IP ISDN

Internet Protocol Integrated Services Digital Network

J K L LAN LCD LI LLID

LOC LOF LOP LOS LT M MAC MBS MCR MCTD MTD N NMC NMS NNI NPC NTU O OAM

Local Area Network Loss of Cell Delineation Loopback Indication Loopback Location ID field Loss of Cell Loss of Frame Loss of Path Loss of Signal Line Termination

Helyi számítógép-hálózat ATM cellák szinkronelvesztése Visszahurkolás jelzése; OAM hibajelzés Visszahurkolást behatároló azonosító mező Cellavesztés; OAM hibajelzés Keretvesztés; OAM hibajelzés Útvesztés; OAM hibajelzés Jelvesztés; OAM hibajelzés Vonallezárás

Media Access Control Maximum Burst Size Minimum Cell Rate Mean Cell Transfer Delay Mean Transfer Delay

Közeghozzáférés vezérlés Maximális börszt méret Minimális cellasebesség Átlagos cellaátviteli késleltetés Átlagos átviteli késleltetés

Network Management Center Network Management System Network-Network Interface Network Parameter Control Network Termination Unit

ATM hálózatigazgatási központ Hálózatigazgatási rendszer Hálózat-hálózat interfész Hálózati paraméter ellenőrzés Vonalvégződtető berendezés

Operation and Maintenance

Üzemeltetés és fenntartás

73

________Az ATM Hálózatok________________________________________________________________________________

OSI P PCR PDH PER PLR PM PMD PNNI PSTN PTI PVC Q QoS R RM S SAP SAR SBR SCR SDH SDU SECB SECBR SES SMDS SNMP SP SRB SRTS SS SSCS STM STM 1

Open System Interconnection

Nyílt rendszerek összekapcsolása

Peak Cell Rate Csúcssebesség Plesiochrone Digitale Hierarchie Pleziokron digitális hierarchia; átviteli eljárás Packet Error Ratio Csomaghiba arány Packet Loss Ratio Csomagvesztési arány Physical Medium Fizikai közeg Phhysical Medium Dependent Átviteli közegillesztő alréteg Private Network-to-Network Magán hálózat-hálózat interface Interface Public Switched Telephone Nyilvános kapcsolt telefonhálózat Network Payload Type Identifier A cellafej 3 bites mezeje; a cella hasznos tartalmát jellemzi Permanent Virtual Circuit Állandó virtuális áramkör Quality of Services

Szolgáltatások minősége

Resource Management

Erőforrás igazgatás

Service Access Point Segmentation and Reassembly Sublayer Statistical Bitrate Sustainable Cell Rate Synchronous Digital Hierarchy Service Data Unit Severely Errored Cell Block Severely Errored Cell Block Ratio Severely Errored Second Switched Multimegabit Data Service Simple Network Management Protocol Signalling Point Source Route Bridging Synchronous Residual Time Stamp Service Switch Service Specific Convergence Sublayer Synchronous Transport Module Synchronous Transport Modul, level 1

Szolgáltatás hozzáférési pont Szegmentációs alréteg Statisztikai bitsebesség Átlagsebesség Szinkron digitális hierarchia Szolgálati adatelem Súlyosan meghibásodott cellablokk Súlyosan hibás cellablokk arány Súlyosan hibás másodperc Kapcsolt, több megabites adatátviteli szolgáltatás Egyszerű hálózatigazgatási protokoll Jelzési pont a hálózatban Forrás általi forgalomirányítású híd Szinkron időjel-különbség Szolgálat kapcsoló Szolgálat-specifikus konvergencia alréteg Szinkron átviteli modul 155 Mbit/s-os SDH interfész

74

______________________________________________________________________________Az_ATM Hálózatok__________

SVC T T1 T3 TC U UA UBR UNI UPC ÚR V VBR VBR-RT VC VCC VCI VLAN VP VPC VPCI VPI VPN W WAN X Y Z

Switched Virtual Circuit

Kapcsolt virtuális áramkör

Transmission Convergence

1,5 Mbit/s-os interfész 45 Mbit/s-os interfész Átviteli konvergencia alréteg

User Access Unspecified Bit Rate User-Network Interface Usage Parameter Control Unavailability Ratio

Előfizetői hozzáférés Meghatározatlan bitsebesség Felhasználó-hálózat interfész Hívásfelügyelet Rendelkezésre állás hiánya

Variable Bitrate Variable Bitrate-Real Time Virtual Circuit Virtual Channel Connection Virtual Channel Identifier Virtual LAN Virtual Path Virtual Path Connection Virtual Path Connection Identifier Virtual Path Identifier Virtual Private Network

Változó bitsebesség Valós idejű változó bitsebesség Virtuális áramkör Virtuális csatorna kapcsolat Virtuális csatorna azonosító Virtuális LAN Virtuális út Virtuális út kapcsolat VPC azonosító

Wide Area Network

Nagy kiterjedésű számítógépházat

Virtuális útazonosító Virtuális magánhálózat

75