W ostatnich latach operatorzy sieci telekomunikacyjnych rozbudowali infrastruktury sieci teletransmisyjnych łączy światłowodowych. Modernizacja łączy wyeliminowała szereg problemów stwarzanych przez stosowane do tej pory kable miedziane, jak tłumienie i zniekształcenie sygnału. Dla przykładu, protokół X.25 zajmował sie rozszerzoną kontrolą błedów transmisji, co było uzasadnione w przypadku korzystania z zawodnych, tradycyjnych linii telefonicznych. Nowe możliwości łączy światłowodowych, duża szybkośa transmisji i w szczególności bardzo niski współczynnik przekłaman, pozwoliły na przeniesienie kontroli przepływu oraz detekcji błedów z urządzen pośredniczących w transmisji DCE (ang. Data Communication Equipment) na urządzenia koncowe (stacje użytkowników) DTE (ang. Data TerminalEquipment), zwiekszając tym samym przepustowośa sieci. Dla pełniejszego wykorzystania możliwości oferowanych przez nowe systemy wdrożono unowocześnione procedury komunikacyjne. Należy do nich przełączanie pakietów (ang. Frame Relay), wywodzące sie bezpośrednio z koncepcji sieci X.25. Technologia Frame Relay umożliwia współprace sieci lokalnych LAN oraz zapewnia połączenia sieci rozległych WAN. Siea Frame Relay wykorzystywana jest do przenoszenia ruchu o różnorodnych parametrach, od danych tekstowych do wizji i fonii. Niestety, szybkośa sieci Frame Relay nie jest wystarczająca do organizowania dużych tele- i wideokonferencji, przesyłania zdalnej animacji czy zdalnego podglądu wideo, tzw. wideo na żądanie (ang. video on demond). Dlatego połączenie sieci Frame Relay poprzez siea szkieletową ATM rozszerza możliwości Frame Relay na wymagania stawiane dzisiejszym sieciom komputerowym.

Rozpatrując standardy Frame Relay i ATM można zauważya, że schemat adresowania (stosowanie identyfikatorów połączen) i zestawiania połączen jest wspólny dla telekomunikacji, jak i informatyki. Oba standardy wykorzystują w pełni dokładnośa i niezawodnośa nowoczesnych urządzen, aby umożliwia komutacje pakietów szybszą, niż pozwalała na to technologia X.25. Należy zauważya, że koncepcja kanału wirtualnego w sieci ATM jest analogiczna do charakterystycznego dla sieci Frame Relay połączenia logicznego. W przypadku obu technologii możliwe jest multipleksowanie wielu połączen logicznych w tym samym łączu fizycznym.

W przeszłości sieci komputerowe były najcześciej klientem operatorów telekomunikacyjnych. Używały one linii telekomunikacyjnych jako zestawionych na stałe połączen typu punkt-punkt pomiedzy routerami czy innymi urządzeniami sieciowymi. W przyszłości, natomiast, siea ATM może staa sie podstawą do tworzenia systemu telefonicznych połączen miedzy centralami.

Zasady połączenia sieci Frame Relay i ATM definiuje układ stykowy realizujący tzw. funkcje współpracy IWF (ang. Interworking Function), opisany w podrozdziale 6.3.

Istnieją dwa scenariusze połączen sieci Frame Relay i ATM:

łączenie dwóch sieci Frame Relay poprzez siea szkieletową ATM z wykorzystaniem enkapsulacji;

połączenie użytkowników sieci Frame Relay z użytkownikami sieci ATM, przy założeniu, że żaden z użytkowników nie wie o używaniu podczas transmisji różnych standardów.


£ączenie sieci Frame Relay poprzez siea szkieletową ATM

W połączeniu dwóch sieci Frame Relay poprzez siea ATM wykorzystywana jest enkapsulacja. Umożliwia ona „przezroczystą" transmisje danych użytkowników i sygnalizacji połączen PVC sieci Frame Relay. „Przezroczystośa" oznacza tu, że użytkownicy sieci Frame Relay nie wiedzą, że ich dane przesyłane są poprzez siea ATM. Rysunek 6.1 przedstawia schemat połączenia dwóch sieci Frame Relay poprzez siea ATM.

Rys.6.1 Połączenie sieci Frame Relay poprzez ATM

Rysunek 6.1 pokazuje, że połączenia PVC sieci Frame Relay (PVC-FR) są odwzorowywane w połączenia PVC sieci ATM (PVC-ATM). W tym przypadku, wiele połączen PVC-FR może bya multipleksowanych w jedno połączenie PVC-ATM. Istnieje też możliwośa odwzorowywania każdego połączenia PVC-FR w jedno połączenie PVC-ATM.


Enkapsulacja

Każda enkapsulowana ramka Frame Relay zawiera identyfikator NLPID (ang. Network Layer Protocol Identifier), który określa rodzaj enkapsulacji lub protokołu przesyłanych danych, np. IP, SNAP, itd. Ze wzgledu na ograniczoną liczbe możliwych wartości NLPID (wynikającą z rozmiaru identyfikatora), nie wszystkie protokoły mają przypisaną wartośa tego identyfikatora. W takich wypadkach wartośa NLPID wynosi 0x80, dla zaznaczenia, że nastepnym polem jest nagłówek SNAP.

Istnieją dwie metody enkapsulacji w przesyłaniu wiadomości pomiedzy sieciami Frame Relay i ATM:

metoda translacji, która może bya stosowana tylko w przypadku protokołów posiadających unikatowe NLPID. W metodzie tej styk IWF zmienia sposób enkapsulacji NLPID stosowanej po stronie sieci Frame Relay na enkapsulacje LLC po stronie sieci ATM;

metoda przezroczysta stosowana jest, gdy kontaktujące sie stacje koncowe sieci Frame Relay i ATM korzystają z enkapsulacji nie opisanej w metodzie translacji. Styk IWF przesyła wtedy nie zmienione enkapsulowane pakiety. Nie są dokonywane żadne odwzorowania ani też fragmentacja i defragmentacja.

W dodatku A zostały przedstawione przykłady translacji enkapsulacji nagłówków w styku IWF według metody translacji.


Współpraca sieci Frame Relay i ATM

W scenariuszu współpracy sieci Frame Relay z siecią ATM, styk IWF nie przesyła danych „przezroczyście". W tym przypadku funkcje styku IWF umożliwiają współprace dwóch różnorodnych standardów.

Rys.6.2 Połączenie sieci Frame Relay z siecią ATM

Połączenie PVC sieci Frame Relay odwzorowywane jest w styku IWF w jedno połączenie PVC sieci ATM (rysunek 6.2). Nie jest tu możliwa multipleksacja połączen PVC–FR w połączenie PVC–ATM.


Styk IWF

W przedstawionych powyżej scenariuszach łączenia sieci Frame Relay i ATM, styki IWF zostały przedstawione jako samodzielne jednostki. W rzeczywistości mogą one bya zintegrowane z jednym z przełączników sieci Frame Relay lub ATM. Na rysunku 6.3 pokazane są możliwe fizyczne lokalizacje styku IWF.

Rys.6.3 Fizyczne równoważne lokalizacje IWF

Styk IWF implementuje wszystkie funkcje podwarstwy CPCS i SAR warstwy adaptacji ATM AAL5. Jest to usługa transferu danych, która uzgadnia z aplikacją pasmo przenoszenia danych i jakośa usługi sieciowej. Dodatkowo styk IWF prowadzi funkcje specyficznej podwarstwy zbieżności dla usług Frame Relay FR-SSCS. Rysunek 6.4 przedstawia umiejscowienie podwarstwy FR-SSCS w warstwowej strukturze styku Frame Relay-ATM.

Rys.6.4 Architektura styku IWF


Podwarstwa Q.922

W podwarstwie Q.922 po stronie Frame Relay odebrana ramka z warstwy fizycznej zostaje pozbawiona flag oraz sumy kontrolnej FCS. Tak powstała jednostka danych Q.922 PDU jest przekazywana do podwarstwy FR-SSCS.


Podwarstwa FR-SSCS

Zadaniem podwarstwy FR-SSCS jest:

poprawna interpretacja 2-oktetowego nagłówka ramki Frame Relay (ewentualnie także nagłówków 3 i 4-ro bajtowych),

translacja poszczególnych bitów nagłówka,

przeliczanie parametrów ruchu w sieci Frame Relay na parametry ruchu w sieci ATM,

kontrolowanie długości jednostek danych protokołu,

multipleksacja i demultipleksacja połączen Frame Relay.

Należy zwrócia uwage na to, że w podwarstwie FR-SSCS nastepuje odwzorowanie identyfikatorów DLCI połączen sieci Frame Realy na identyfikatory VPI/VCI połączen sieci ATM. Jednakże fizyczna realizacja tego odwzorowania w komórki ATM dokonywana jest w warstwie ATM.

Aby możliwa była współpraca sieci Frame Relay i ATM, styk miedzysieciowy IWF musi zapewnia enkapsulacje ramek (w przypadku łączenia sieci Frame Relay poprzez ATM) i konwersje nagłówka ramki Frame Relay w nagłówek komórki ATM (gdy transmisja odbywa sie pomiedzy użytkownikami sieci Frame Relay i ATM).

Rys.6.5 Odwzorowanie nagłówka ramki Frame Relay w nagłówek komórki ATM

przez styk IWF

Rysunek 6.5 przedstawia, realizowane przez styk IWF, odwzorowania pól nagłówka ramki Frame Relay w stosowne pola nagłówka komórki ATM. Odwzorowanie pól może bya obustronne, tzn. jeżeli podczas transmisji z sieci Frame Relay do sieci ATM pole A jest odwzorowywane w pole B, to przy transmisji odwrotnej pole B jest odwzorowywane w pole A. Przykładem odwzorowania obustronnego jest konwersja identyfikatora połączenia logicznego DLCI (ang. Data Link Connection Identyfier) na identyfikator ścieżki/ kanału VPI/VCI, wykorzystywany w komórkach ATM.

W protokole Frame Relay pole DE (ang. Discard Eligibility) oznacza bit priorytetu ramki. Spełnia on te samą role co bit CLP w komórce ATM. Odwzorowanie tych pól może bya realizowane w dwojaki sposób:

a/ w przypadku transmisji z sieci Frame Relay do sieci ATM

wartośa pola DE ramki Frame Relay jest kopiowana do pola CLP wszystkich komórek ATM, jakie są generowane podczas segmentacji ramki Frame Relay;

wartośa pola DE ramki Frame Relay jest kopiowana do pola DE w nagłówku FR-SSCS PDU, natomiast wartośa pola CLP w komórce ATM jest ustalana podczas nawiązywania połączenia i jest stała dla wszystkich komórek tego połączenia;

b/ w przypadku transmisji z sieci ATM do sieci Frame Relay

jeżeli jedna z komórek „należąca" do ramki Frame Relay (zawierająca cześa danych ramki Frame Relay) ma bit CLP ustawiony na „1" lub pole DE nagłówka FR-SSCS PDU ma wartośa „1", to pole DE ramki Frame Relay ustawiane jest na „1";

nie istnieją żadne zależności pomiedzy wartościami pola DE ramki Frame Relay, a polem CLP komórki ATM. Pole DE ramki Frame Relay ma wartośa pola DE nagłówka FR-SSCS PDU.

Rysunek 6.6 przedstawia zasade odwzorowywania wartości pola DE ramki Frame Relay w wartośa pola CLP komórki ATM i odwrotnie.

Rys.6.6 Zasada odwzorowywania pola DE ramki Frame Relay w pole CLP komórki ATM

Pola FECN i BECN (ang. Forward/Backward Explicit Congestion Notification) ramki Frame Relay są odwzorowywane w pole PT komórki ATM w nastepujący sposób:

a/ w przypadku transmisji z sieci Frame Relay do sieci ATM

wartośa pola FECN ramki Frame Relay jest kopiowana do pola FECN nagłówka FR-SSCS PDU. Pole PT komórki ATM nie zostaje ustawione.

b/ w przypadku transmisji z sieci ATM do sieci Frame Relay

jeżeli pole PT lub pole FECN nagłówka FR-SSCS PDU jest ustawione na „1", wówczas pole FECN ramki Frame Relay ma wartośa „1".

Zasada odwzorowywania pól FECN i PT przedstawiona jest na rysunku 6.7

Rys.6.7 Zasada odwzorowywania pola FECN ramki Frame Relay

w pole PT komórki ATM i odwrotnie

Złożone odwzorowanie dotyczy również pola BECN ramki Frame Relay. W kierunku transmisji danych z sieci ATM do sieci Frame Relay jest ono ustawiane zgodnie z wartością pola BECN nagłówka FR-SSCS PDU. Natomiast w przypadku transmisji danych z sieci Frame Relay wartośa pola BECN nagłówka FR-SSCS PDU ustawiana jest gdy:

jest ustawione pole BECN ramki Frame Relay;

było ustawione pole PT w ostatniej komórce ATM należącej do ramki Frame Relay danego połączenia przesyłanej w kierunku przeciwnym.


Podwarstwa AAL5-CPCS

Ramka FR-SSCS może miea długośa od 1 do 65535 bajtów. Zadaniem podwarstwy AAL5-CPCS jest dodanie pola PAD o długości od 0 do 47 bajtów tak, aby suma długości ramki FR-SSCS i pola PAD była podzielna przez 48 (długośa pola danych komórki ATM) (rysunek 6.8)

dane CPCS

PAD

UU

CPI

Długośa

CRC

1-65535 bajtów

0-47 bajtów

1 bajt

1 bajt

2 bajty

4 bajty

Rys. 6.8 Postaa jednostki danych AAL5-CPCS PDU

W jednostce danych AAL5-CPCS PDU dodawane jest pole UU służące do rozróżnienia komórek ATM pochodzących od tego samego użytkownika. Jest to konieczne w przypadku multipleksowania wielu połączen Frame Relay w jedno połączenie ATM. Pole CPI nie jest obecnie wykorzystywane. Długość pola danych warstwy CPCS zapisana jest w polu „Długość".


Podwarstwa AAL5-SAR

Tak utworzona jednostka danych AAL5-CPCS PDU jest przekazywana do podwarstwy AAL5-SAR, gdzie nastepuje podział na fragmenty o równej długości 48 bajtów; bedą one stanowia pola (cześci) danych komórek ATM. Do każdej takiej cześci dołączany jest nastepnie 5-cio bajtowy nagłówek.

Zadaniem podwarstwy AAL5-SAR jest ustawienie trzeciego bitu pola PT. Bit ten określa czy przesyłana komórka ATM jest wewnetrzną czy też jest ostatnią cześcią pakietu. Rozpoznanie ostatniej komórki pakietu, podczas transmisji z sieci ATM do Frame Relay oznacza, że podwarstwa AAL5-SAR, styku odbiorczego, może rozpocząa składanie pakietu.

Utworzenie pozostałej cześci nagłówka należy do warstwy ATM.

Centrum Informatyczne Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej
ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk   |   tel. 58-347-24-11
email: office@task.gda.pl   |   NIP: 584-020-35-93