Модель протокола B-ISDN. Физический уровень, уровень АТМ, уровень адаптации АТМ

B-ISDN описывает функции АТМ с помощью многоуровневой эталонной модели, аналогичной 7-уровневой архитектуре взаимосвязи открытых систем (OSI). Эталонная модель протокола B-ISDN дает новое определение трем нижним уровням: физический уровень, уровень АТМ и уровень адаптации АТМ (AAL). Нижние уровни характеризуются большей интенсивностью аппаратных средств, тогда как высшие уровни характеризуются более высокой интенсивностью программного обеспечения и связаны с конкретными прикладными системами пользователя (на оборудовании пользователя), которые обслуживаются уровнями АТМ.

1 - уровень управления; 2 - уровень контроля; 3 - уровень пользователя; 4 - протоколы высокого уровня; 5 - протоколы высокого уровня; 6 - подуровень конвергенции AAL; 7 - уровень адаптации АТМ (AAL); 8 - подуровень сегментации и восстановления AAL; 9 - уровень АТМ; 10 - физический уровень

Физический уровень

Физический уровень определяет интерфейс с передающей средой. Он связан с физическим интерфейсом, скоростью передачи и трансформированием ячеек АТМ в линейный сигнал. В отличие от многих технологий локальных сетей, таких как Ethernet, которые зависят от определенной передающей среды, АТМ независим от физического средства передачи. Ячейки АТМ могут передаваться через синхронную оптическую сеть (SONET), синхронную цифровую иерархию (SDH), T3/E3, T1/E1 и даже с помощью модемов 9600 б/с. Скорость и полоса пропускания физической среды являются главными факторами выбора передающей среды для АТМ. Коммутатор ВРХ обеспечивает интерфейсы для 45 Мб/с Т3, 34 Мб/с Е3, 155 Мб/с ОС3/STM-1, OC-12/STM4.

На физическом уровне имеется два подуровня, разделяющие физическую среду передачи и выделение данных: подуровень физической среды (physical medium dependent, PMD) и подуровень конвергенции передачи (transmission convergence, ТС). PMD связан с деталями, относящимися к конкретному физическому уровню, скорости передачи, типу физического соединителя, выделением тактовой пропусканияы и т.п. Например, скорость передачи данных SONET является элементом PMD. Подуровень ТС связан с выделением информационного содержания из передачи данных физического уровня. Сюда относится генерирование и контроль системы корректировки ошибок заголовка (НЕС), выделение ячеек из входящего информационного потока и обработка свободных ячеек.

1 - 53 октета; 2 - заголовок 5 октетов; 3 - полезная нагрузка 48 октетов; 4 - ячейка АТМ; 5 - родовой контроль потока; 6 - идентификатор виртуального маршрута; 7 - идентификатор виртуального маршрута; 8 - идентификатор виртуального канала; 9 - идентификатор виртуального канала; 10 - идентификатор виртуального канала; 11 - тип полезной нагрузки; 12 - контроль ошибок заголовка (НЕС); 13 - формат заголовка ячейки UNI; 14 - идентификатор виртуального маршрута; 15 - идентификатор виртуального маршрута; 16 - идентификатор виртуального канала; 17 - идентификатор виртуального канала; 18 - идентификатор виртуального канала; 19 - тип полезной нагрузки; 20 - контроль ошибок заголовка (НЕС); 21 - формат заголовка ячейки NNI

Уровень АТМ связан с ячейками АТМ. Ячейка АТМ имеет исключительно простой формат. Она состоит из заголовка в 5 байт и полезной нагрузки в 48 байт. Заголовок содержит адрес ячейки АТМ и другую важную информацию. Полезная нагрузка содержит пользовательские данные, передаваемые через сеть. Ячейки передаются последовательно и распространяются через сеть в строгой номерной последовательности. Длина полезной нагрузки была выбрана как компромисс между протяженностью длинной ячейки, которая более эффективна для передачи длинных кадров данных, и протяженностью короткой ячейки, которая позволяет свести к минимуму задержку сквозной обработки и оптимальна для передачи голосовых, видеосигналов и протоколов, чувствительных к задержке. Хотя это специально не предусматривалось проектом, длина полезной нагрузки ячейки хорошо подходит для размещения двух 24-байтовых пакетов IPX FastPacket.
Комитеты по стандартизации определили два типа заголовков ячейки АТМ: интерфейс пользователь-сеть (user-network interface, UNI) и интерфейс сеть-сеть (network-network interface, NNI). UNI представляет собой интерфейс системы АТМ с собственными системами команд для глобальной сети. Конкретно АТМ UNI определяет интерфейс между оборудованием в помещении заказчика на базе ячеек (customer premises equipment, СРЕ), таким как концентраторы и маршрутизаторы АТМ, и глобальной сетью АТМ. NNI определяет интерфейс между узлами сети (коммутаторами) или между сетями. NNI может быть использован в качестве интерфейса между частной сетью АТМ пользователя и общей сетью АТМ поставщика услуг.

В конкретном плане главной функцией того и другого типа заголовков ячеек, UNI и NNI, является идентификация виртуальных маршрутов (VPI) и виртуальных каналов (VCI) в качестве идентификаторов маршрутизации и коммутации ячеек АТМ. VPI определяет маршрут или путь передачи ячейки АТМ, тогда как VCI определяет канал или номер соединения на этом маршруте. VPI и VCI трансформируются на каждом коммутаторе АТМ и являются уникальными для единственного физического канала.

Цель адаптационного уровня (ATM adaptation layer, AAL) состоит в размещении данных, получаемых из различных источников с различными характеристиками. Более конкретно, его роль состоит в адаптации услуг, предоставляемых уровнем АТМ, к услугам, которые требуются для более высоких пользовательских уровней (таких как эмуляция канала, передача видео- и звуковых сигналов, ретрансляция кадров и т.п.). AAL получает данные из различных источников или прикладных систем и конвертирует их в 48-байтные сегменты, соответствующие полезной нагрузке ячейки АТМ. Уровень адаптации определяет основные принципы выделения подуровней. Он дает описание признаков услуг каждого уровня по принципу постоянной или переменной скорости, требований синхронизации и наличия или отсутствия ориентации услуги на соединение.

AAL 1 - для постоянной скорости передачи, услуг, ориентированных на соединение, требующих синхронизации, например, передачи голосовых и видеосигналов.
AAL 2 - для переменной скорости передачи, услуг, ориентированных на соединение, требующих синхронизации, например, передачи уплотненных голосовых и видеосигналов.
AAL 3/4 - для переменной скорости передачи, услуг, не ориентированных на соединение и не требующих синхронизации (асинхронных), например, SMDS и локальные сети.
AAL 5 - для переменной скорости передачи, услуг, ориентированных на соединение и не требующих синхронизации (асинхронных), например, Х.25 и ретранслятор кадров.

1 - подуровень конвергенции; 2 - подуровень сегментации и восстановления; 3 - переменная длина; 4 - информация уровня прикладной системы; 5 - ячейки АТМ

AAL состоит из двух подуровней: подуровня конвергенции (convergence sublayer, CS) и подуровня сегментации и восстановления (segmentation and reassembly sublayer, SAR). Подуровень конвергенции получает данные из различных источников и объединяет их в пакеты различной длины, называемые блоками данных протокола подуровня конвергенции (convergence sublayer protocol data units, CS-PDU). Подуровень сегментации и восстановления принимает CS-PDU и сегментирует их в один или более пакетов по 48 байт, которые непосредственно преобразуются в полезную нагрузку 48 байт ячейки АТМ для передачи на физическом уровне.