Процесс установления соединения
До того как конечные системы в сети ATM смогут начать взаимодействовать друг с другом, они должны установить между собой коммутируемое виртуальное соединение. Процессу установления соединения предшествует отправка запроса. Подача запроса позволяет известить сеть ATM о том, что она должна организовать соединение по указанному адресу. Все операции по установлению соединения, его поддержке и завершению определяются протоколом сигнализации для общего и частного интерфейсов UNI. Таким образом, сфера действия протокола сигнализации ограничена участком "конечная станция — коммутатор ATM", между которыми обмен сообщениями и происходит.
В первый момент взаимодействия отправитель передает запрос коммутатору ATM, к которому он подключен напрямую. Коммутатор идентифицирует этот запрос, так как сигнал помечается отправителем определенными значениями полей VCI и VPI. Комбинация VCI/VPI, которая ассоциируется с запросом на установление соединения, определена в спецификации ATM значениями VCI = 5, VPI = 0. Получив запрос с такими значениями идентификаторов, коммутатор ATM определяет его как запрос на установление соединения.
Запрос на установление соединения от отправителя — это содержащаяся в ячейках комбинация извещений, адресной и другой аналогичной информации. Он включает адрес отправителя и параметры качества услуг, необходимые для установления соединения с нужным адресатом. Если исходить из аналогии с телефонным вызовом, то запрос на установление соединения можно представить как комбинацию из следующих действий: подъем трубки и набор телефонного номера желаемого абонента.
После того как коммутатор ATM идентифицировал данный запрос, он возвращает сообщение о начале обработки запроса, и с этого момента и начинается собственно процесс разрешения адресов.
Всю совокупность сигнальных сообщений в сети ATM можно разделить по принадлежности к одной из четырех функциональных групп: установление соединения, отслеживание статуса соединения, завершение соединения и обслуживание соединений типа "точка—группа".
Рис. 6. Схема обмена сообщениями при установлении соединения.
Первая группа включает следующие основные сообщения (см. Рис. 6):
- SETUP. Сообщение посылается отправителем ближайшему коммутатору ATM через интерфейс UNI и получателю ближайшим к нему коммутатором. Оно служит для инициирования процедуры установления соединения и содержит необходимую для этого информацию, такую, как адрес получателя, параметры качества обслуживания и т. д.;
- CALL PROCEEDING. Сообщение посылается получателем в сеть и из сети отправителю для информирования о том, что процесс установления соединения инициирован;
- CONNECT. Сообщение посылается получателем в сеть и из сети отправителю для извещения о том, что получатель принимает запрос на установление соединения;
- CONNECT ACKNOWLEDGE. Сообщение посылается отправителем в сеть и из сети получателю для извещения о том, что запрос согласован.
Вторая группа определяет механизм обмена между абонентами сообщениями о согласовании предполагаемого статуса сообщения.
Если конечной станции в сети ATM необходимо завершить соединение с другим абонентом, то она инициирует процесс закрытия такого соединения. Этот процесс, в основном, обратен процессу установления соединения. Задействованные для поддержания соединения ресурсы коммутаторов освобождаются и могут быть использованы для открытия новых соединений. В целом процедура аналогична завершению телефонного разговора при опускании телефонной трубки.
Завершающая соединение конечная станция передает специальное сообщение коммутатору, к которому она подключена. В сложных сетях, состоящих из множества коммутаторов, завершающее сообщение должно пройти между всеми коммутаторами, поддерживающими это соединение. Первый коммутатор в цепи преобразует формат ячейки UNI в формат PNNI, а она затем передается следующему коммутатору в соответствии с парой идентификаторов VCI/VPI, ассоциирующихся с соединением. После того как коммутатор послал завершающее сообщение, он удаляет эту пару идентификаторов из своей таблицы и обновляет текущую информацию о доступных ресурсах.
При передаче завершающего сообщения от коммутатора к коммутатору, они последовательно закрывают это соединение. После того как соединение было завершено, его ресурсы становятся доступными для последующих соединений или могут быть переназначены для определенных типов функционирующих соединений, нуждающихся в дополнительных ресурсах.
Рис. 7. Схема обмена сообщениями при завершении соединения.
Третья функциональная группа определяется следующими основными сообщениями (см. Рис. 7):
- RELEASE. Сообщение посылается одним из абонентов с просьбой к сети завершить соединение или сетью для извещения о том, что соединение должно быть завершено и получатель сообщения должен освободить виртуальный канал после посылки сообщения RELEASE COMPLETE;
- RELEASE COMPLETE. Сообщение посылается одним из абонентов или сетью для информирования о том, что виртуальный канал должен быть освобожден.
Процедура установления соединения типа "точка—группа" определена в спецификации UNI 3.1, разработанной Форумом ATM. Коммутируемое виртуальное соединение такого типа позволяет одному устройству в сети ATM взаимодействовать с одним или несколькими другими устройствами. Поток информации от отправителя дублируется и доводится сетью до всех получателей, участвующих в данном соединении. При этом отправитель в таком соединении называется корнем, а получатели — листьями дерева доставки. Корень дерева устанавливает соединение с одним из листьев в соответствии со стандартной схемой установления соединения. После этого остальные листья для данного виртуального соединения добавляются либо удаляются.
Рис. 8. Схема обмена сообщениями при виртуальном соединении типа "точка—группа".
Эта функциональная группа включает следующие основные сообщения (см. Рис. 8):
- ADD PARTY. Добавление листа к существующему соединению типа "точка—группа";
- ADD PARTY ACKNOWLEDGE. Подтверждение успешного добавления нового листа к соединению;
- ADD PARTY REJECT. Информирование о невыполнении запроса на добавление нового листа;
- DROP PARTY. Удаление листа из существующего соединения;
- DROP PARTY ACKNOWLEDGE. Подтверждение предыдущего сообщения.
Коммутатор и конечные станции в сети ATM до того, как соединение будет установлено, заключают соглашения относительно гарантируемой пропускной способности и размеров задержек. Т. е. еще до установления соединения они должны согласовать параметры трафика или, как будет изложено далее, заключить контракт на параметры трафика.
При получении коммутатором запроса на установление виртуального соединения, он осуществляет контроль за процедурой открытия соединения (Connection Admission Control, CAC). При этом коммутатор проверяет наличие доступных ресурсов для канала или порта, через который поступил запрос на установление соединения. Указанные в запросе требования сравниваются с доступными ресурсами (пропускной способностью, вариацией значений задержки и т. д.) этого порта коммутатора. Если коммутатор может поддерживать такое соединение, не влияя на функционирование существующих активных соединений, то он устанавливает это соединение и извещает предыдущий коммутатор о значениях идентификаторов VCI/VPI для нового соединения. Если коммутатор не способен выполнять выдвигаемые требования, то он блокирует процесс соединения. В случае отказа на установление соединения коммутатор генерирует специальный ответ и возвращает его отправителю или предыдущему коммутатору по пути (см. Рис. 9).
Рис. 9. Общая схема взаимодействия устройств при установлении соединения.
Процесс выбора маршрута тесно связан с процессом определения адреса получателя. Выбранный маршрут определяет прохождение запроса на установление соединения к получателю. Коммутаторы ATM анализируют поле данных запроса и извлекают ATM-адрес получателя, с которым отправителю необходимо установить соединение.
В простой сети ATM, состоящей из нескольких устройств, подключенных к одному коммутатору, процесс определения маршрута заключается в установлении соответствия между портами, т. е. в выборе пары портов (входного — выходного) для пары абонентов. Если коммутатор в такой сети находится в стадии определения маршрута, то это означает, что вопросы качества услуг и пропускной способности для этого коммутатора уже соответствующим образом решены.
Такой коммутатор ATM уже знает порт, к которому получатель подключен и знает об его доступности для нового виртуального соединения. Он генерирует запрос на установление соединения. Данный запрос отправляется к получателю, при этом коммутатор одновременно формирует таблицу соответствия портов. С этого момента задача получателя состоит в определении его возможностей по поддержанию такого соединения. Получатель может принять или отклонить запрос на основе своих потенциальных возможностей по поддержанию необходимого качества обслуживания, выполнению требований по безопасности и т. д. Определив свои возможности, получатель либо возвращает сообщение с подтверждением, либо отклоняет запрос.
