15. Управление трафиком в атм

Технология ATM поддерживает различные уровни сервиса и качества обслуживания устанавливаемых соединений. Для того чтобы гарантировать определенные параметры соединения в ATM, введены механизмы контроля за трафиком, управления перегрузками и их предотвращения, которые обобщенно называются управлением трафиком. Управление трафиком позволяет сети ATM предоставлять определенное качество обслуживания соединениям и защищать существующие соединения от перегрузок и снижения производительности. Технология ATM может поддерживать работу различных приложений (в том числе аудио и видео) на одной и той же сетевой инфраструктуре. Это весьма специфичная особенность, так как требования разных приложений к сетевым ресурсам могут отличаться очень существенно. Например, приложения электронной почты не указывают временных границ доставки сообщений получателю. В этом случае не требуется выделять никаких других сетевых ресурсов, кроме минимальной полосы пропускания, доступной в каждый момент времени. Другим примером может быть видеоконференция в реальном времени. Она требует не только широкой полосы пропускания, но и минимизации времени доставки ячеек, содержащих видеоизображение, получателю. Кроме того, приложение не будет корректно работать, если ячейки приходят к получателю неравномерно по времени. В этом случае к сети предъявляются очень серьезные требования по многим характеристикам. Именно эти особенности ATM привели к необходимости создания системы управления трафиком.

Напомним основные моменты, определяющие работу соединения:

• Сеть ATM устанавливает соединение только в том случае, если это не повредит уже существующим соединениям (не ухудшит их параметры). Если существует вероятность некоторого отрицательного влияния, то запрос на установление нового соединения должен отклоняться;

• При установлении соединения приложение и сеть заключают своего рода контракт. Сеть обязуется гарантировать приложению требуемые параметры. В контракт входят параметры, характеризующие максимальную и минимальную скорость передачи ячеек и качество обслуживания;

• Сеть ATM имеет право отбрасывать или помечать ячейки, которые «не укладываются» в согласованные условия. Эти действия по «наведению порядка» выполняются в момент поступления ячеек в сеть;

• Если отбрасывание ячеек недопустимо, пользователю посылается предложение снизить скорость передачи ячеек в сеть.

В этом, по сути, и состоит управление трафиком в ATM. Оно должно:

• Поддерживать множество типов трафика на различных скоростях;

• Соответствовать требованиям качества обслуживания каждого приложения в каждом соединении;

• Оптимизировать использование сетевых ресурсов;

• Обеспечить конечного пользователя ATM и сеть необходимой производительностью.

Организации по стандартизации определили основные функции управления трафиком. Они описаны в документе ATM Forum Traffic Management 4.0 и в рекомендации 1.371 комитета ITU.

Систему управления трафиком можно условно разделить на три составляющие:

• подсистему заключения сервисного соглашения между пользователем и сетью по необходимому объему и качеству предоставляемых услуг;

• подсистему управления потоками ячеек от различных пользователей;

• подсистему контроля параметров трафика.

Некоторые из этих подсистем состоят из компонентов, отвечающих за выполнение конкретных функций (рис. 15.1).

Система контроля параметров трафика состоит из системы контроля за пользователем и системы контроля за сетью. Смысл выполняемых ею действий сводится к предотвращению перегрузок. Если перегрузки избежать не удается, она старается сократить время длительности перегрузки. Контроль производится в четко определенное время и в четко определенном месте сети. Например, проверка превышения потоком ячеек максимальной скорости ОСЗ выполняется на входящем коммутаторе ATM за время, не превосходящее 2.73 мкс (время передачи одной ячейки со скоростью 155 Мбит/с).

Исходя из выделенных основных составляющих системы управления трафиком, можно определить основные задачи этой системы:

• Заключение выполняемого сетью трафик-контракта, удовлетворяющего максимально возможному объему требований пользователя;

• Оптимальное выделение ресурсов сети и управление ими для гарантированного выполнения заключенного трафик-контракта;

• Предотвращение перегрузок.

Обобщая перечисленные задачи, можно сказать, что вся система управления трафиком направлена на обеспечение «комфортной» работы всех пользователей и предотвращение перегрузок в сети.

Перегрузка определяется как состояние, в котором компоненты сети ATM, будь то коммутаторы, физические каналы связи или конечные станции, не могут поддерживать согласованные параметры существующих соединений. То есть, основные показатели качества обслуживания могут резко снизиться. При этом перегрузки могут иметь как локальный, так и глобальный характер. Причинами перегрузок могут служить:

• Резкое увеличение объема входного трафика;

• Нештатная ситуация на принимающей стороне;

• Недостаточный объем буферной памяти коммутаторов;

• Недостаточная производительность промежуточных устройств;

• Поломка оборудования.

Механизмов предотвращения перегрузок существует достаточно много. Одни технологии основаны на выделении максимальной полосы пропускания для соединений, хотя это может привести к нерациональному использованию сетевых ресурсов. Другие технологии используют буферную память коммутаторов – при этом повышается стоимость коммутаторов. Третьи активно работают с сетью и получателем данных, формируя извещения с просьбой снизить скорость отправки ячеек в сеть. Ячейки могут отбрасываться на входе в сеть, если они способны вызвать перегрузку за счет превышения согласованной скорости передачи. Существуют и другие методы предотвращения перегрузок.

Система управления трафиком должна функционировать на всем пути движения ячеек от пользователя:

• на входе в сеть ATM – для согласования реальных характеристик трафика с трафик-контрактом;

• в середине сети – для сглаживания искажений, вносимых сетевыми устройствами;

• на выходе из сети – для восстановления исходной формы трафика.

Организации по стандартизации определили некоторые механизмы управления трафиком. Некоторые из них просты в реализации и подходят для всех сервисов ATM, а другие более сложны и зависят от конкретного набора сервисных услуг. Основные механизмы управления трафиком следующие:

• САС (Connection Admission Control) – контроль за установлением соединения;

• UPC (Usage Parameter Control)/NPC (Networks Parameter Control) - контроль за использованием полосы пропускания сети;

• Traffic Shaping – формирование трафика;

• Priority Control – контроль приоритетов;

• ABR Flow Control – контроль потока ABR;

• Frame Discard – отбрасывание пакетов;

• Selective Cell Discard – выборочное отбрасывание ячеек.