Качество обслуживания в сетях atm

Технология ATM изначально обеспечивала качество обслуживания, что находит все большее применение в современных сетях. Эта технология позволяет поль­зователям указывать полный набор запрашиваемых параметров качества обслу­живания. Коммутаторы ATM и сетевые адаптеры предоставляют пользователям доступ к различным классам обслуживания, которые определяются совокуп­ностью параметров качества обслуживания. С появлением пользовательского интерфейса UNI 4.0 появилась возможность прямой установки значения каждо­го параметра.

Для каждого соединения должно заключаться отдельное соглашение по тра­фику, определяющее следующие пункты:

• Параметры трафика, определяющие поток ячеек отправителя;

• Качество обслуживания;

• Проверка пунктов соглашения;

• Определение и поддержание параметров соединения.

Качество обслуживания оценивается на приемной стороне. Для упрощения запросов на предоставление качества обслуживания установлены классы обслу­живания. Параметры, на основании которых определяются классы обслужива­ния, подробно описаны ниже. Применительно к качеству обслуживания Форум ATM выделил три параметра, которые должны быть согласованы при установ­лении соединения. Эти параметры конкретизируют само понятие качества об­служивания. К ним относятся:

• Время задержки при передаче ячеек (Cell Transfer Delay — CTD) — мак­симальное время передачи ячейки от одного узла к другому. Этот параметр метр зависит от задержек при передаче и времени нахождения ячеек в очередях коммутаторов ATM;

• Вариация задержки (Cell Delay Variation — CDV) отражает разницу между максимальным и минимальным временем передачи ячейки между узлами. Эта величина зависит от числа виртуальных соедиений, муль­типлексируемых в один физический канал. Кроме того, на нее влияет из­менение времени задержки ячеек в очередях коммутаторов;

• Процент потерянных ячеек (Cell Loss Ratio — CLR) зависит от качества конкретного физического канала и алгоритма, заложенного в коммутатор для устранения перегрузок.

• Международным союзом электросвязи определены 5 классов служб (табл. 3.5).

Таблица 3.5. Классы служб

Форум ATM определил четыре класса качества обслуживания:

• Первый класс обеспечивает выполнение требований служб класса А. Этот класс обслуживания должен предоставлять характеристики, сопоставимые с параметрами цифровых каналов;

• Второй класс обеспечивает выполнение требований служб класса В. Пред­назначен для мультимедийных приложений и предоставляет произволь­ную скорость передачи;

• Третий класс обеспечивает выполнение требований служб класса С. Пред­назначен для технологий, ориентированных на соединение;

• Четвертый класс обеспечивает выполнение требований служб класса D. Предназначен для технологий, работающих без установления соединения.

Для уменьшения количества протоколов уровня адаптации ATM выделено три признака, по которым проведена классификация приведенных служб: сущес­твует ли временная зависимость между абонентами, постоянная или изменяю­щаяся скорость передачи используется, необходимо ли устанавливать соединение или можно работать без установления соединения. Типичным при­мером класса службы А является передача речи или видео с постоянной ско­ростью. В ATM службу этого класса называют эмуляцией канала. Служба класса В работает с источниками трафика с изменяющейся скоростью передачи (например, передача подвижных изображений). Служба класса С ориентирована на соединение и работает с источниками с изменяющейся скоростью передачи. Служба класса D предназначена для работы без установления соединения.

На основе этих классов Форум ATM определил пять основных служб или услуг, предоставляемых сетью ATM:

• передачу с постоянной скоростью (Constant Bit Rate — CBR);

• передачу в реальном времени с переменной скоростью (real-time Variable Bit Rate - rtVBR);

• передачу с переменной скоростью не в реальном времени (non-real-time Variable Bit Rate - nrtVBR);

• передачу с неопределенной скоростью (Unspecified Bit Rate — UBR);

• передачу с доступной скоростью (Available Bit Rate — ABR).

Коммутатор и конечные станции в сети ATM заключают соглашения по про­пускной способности и задержкам в соединении до того момента, как оно будет установлено. То есть до установления соединения должно быть выполнено со­гласование трафика, или, иными словами, заключение соглашения, которое на­зывается трафик-контрактом.

Когда коммутатор получает запрос на установление виртуального соеди­нения, он выполняет процедуру, называемую контролем за установлением соединения (Connection Admission Control, CAC). Коммутатор, выполняющий процедуру CAC, проверяет наличие доступных ресурсов в канале или порте, через который поступил запрос на установление соединения. Требования, ука­занные в запросе, сравниваются с доступными ресурсами (пропускной способ­ностью, вариацией задержки и т. д.) этого порта коммутатора. Если коммутатор может поддерживать такое соединение, не ущемляя существующие активные соединения, он устанавливает соединение и извещает предыдущий коммутатор о значениях идентификаторов VCI/VPI (виртуального канала и виртуального пути, см. ниже) нового соединения. Если коммутатор не способен поддержать выдвигаемые требования, он блокирует процесс соединения, генерирует специ­альный ответ и возвращает его отправителю или предыдущему коммутатору в пути (рис. 3.3).

Версии пользовательского интерфейса UNI 3.0/3.1 позволяют приложениям запрашивать определенный класс обслуживания во время установления вирту­ального соединения. Приложение при запросе класса обслуживания должно ука­зать характеристики трафика, которые ему нужны. К таким характеристикам относятся пиковая и средняя скорости передачи ячеек, терпимость к дрожанию и т. д. Классы обслуживания, которые устанавливаются административно, опре­деляют конкретное качество обслуживания, например: максимально допустимую задержку и коэффициент потери ячеек. Сеть будет игнорировать запрос на ус­тановление соединения, если требуемый класс обслуживания не может быть поддержан (не затрагивая уже существующие соединения). Приложение может повторить свой запрос позже, требуя тот же самый или другой класс обслу­живания. Следует отметить, что после установления соединения оговоренный класс обслуживания не может быть изменен.

Новая версия пользовательского интерфейса ATM — UNI 4.0 позволяет поль­зователям указывать конкретные значения параметров качества обслуживания в рамках каждого класса. Отличие в том, что уже не нужно выбирать определен­ный класс обслуживания с предопределенными сетевым администратором пара­метрами качества обслуживания. Это должно снять проблемы совместимости между различными провайдерами услуг ATM, так как администраторам разных сетей не придется согласовывать параметры качества обслуживания. Эта задача будет возлагаться на конкретные приложения.

В отличие от маршрутизаторов, коммутаторы ATM с самого начала разраба­тывались с учетом поддержки всех сервисных уровней, даже наиболее строгих, таких как служба CBR. Это позволяет проводить четкую политику управления производительностью сети. Кстати, из-за необходимости гарантирования произ­водительности (в частности) поле полезной нагрузки в ячейке ATM составляет всего 48 байт, что очень мало по сравнению с размером дейтаграммы IP. Про­токолы маршрутизации в технологии ATM, например протокол PNNI, были разработаны с учетом возможности выбора маршрута в зависимости от запро­шенного качества обслуживания. То есть, при выборе маршрута для будущего трафика может использоваться информация о доступной скорости передачи ячеек и вариациях времен задержки. Следует отметить, что маршрутизация тра­фика с учетом качества обслуживания при работе с дейтаграммами IP гораздо более сложный процесс, чем в технологии ATM. Это связано с тем, что в насто­ящее время традиционные протоколы маршрутизации не учитывают вопросы, связанные с качеством обслуживания в сетях TCP/IP.

ATM — это проверенная временем технология, способная гарантировать, если нужно, малую задержку и небольшой эффект дрожания. Она также позволяет обеспечить очень гибкий и жесткий сетевой контроль. Конкурирующие с ATM технологии менее успешно справляются с эффектом дрожания, особенно в ситуа­циях, когда требуется маршрутизация. Кроме того, некоторые конкурирующие технологии (например, протокол RSVP) не прошли проверку временем в боль­ших сетях.