Засоби сигналізації протоколу PNNI

Друга частина протоколу PNNI — протокол сигналізації — керує встановленням і закінченням комутованих віртуальних з’єднань. Технологія АТМ передбачає сигналізацію між користувачем і мережею, користувачами і комутаторами. Основна мета сигналізації — встановлення комутованого віртуального з'єднання із заданими вимогами, керування і контроль над ним, а також його завершення.

Для сигналізації використовується позасмугова передача службової інформації, тобто окремі віртуальні з’єднання, які не займають смугу пропускання у з’єднань користувача. Тому сигналізацію можна проводити паралельно з передачею даних. Таке розпаралелювання процесів надає можливість максимально скорочувати час, потрібний для встановлення віртуальних з’єднань, використовувати необмежені за часом віртуальні з’єднання і розширювати список параметрів сигналізації.

Передача інформації і сигналізація у мережах ATM відбуваються практично за тими самими алгоритмами. Так процес сигналізації повинен мати свій AAL (ATM Adaptation Layer) — рівень адаптації АТМ, що називається SAAL (Signaling AAL) — сигналізація AAL. Функції сигналізації можна умовно розбити на дві великі групи: функції встановлення (закінчення) з’єднання і функції керування встановленим з’єднанням.

Для встановлення і закінчення з’єднань, а також для надійного обміну сигнальною інформацією використовується службово-орієнтований протокол із встановленням з’єднань — Service Specific Connection-Oriented Protocol, що поданий окремим підрівнем. Зокрема SSCOP гарантує правильну послідовність передачі службових даних з виявленням загублених блоків та їх повторну передачу (у разі потреби). Передача службових даних може здійснюватись як із гарантією доставки, так і без неї.

Негарантований режим доставки — це простий протокол передачі дейтаграм без підтвердження прийому, як, наприклад, UDP. Проте основна цінність SSCOP полягає саме у наданні гарантій доставки. Для реалізації SSCOP використовуються функції керування, що залежать від SSCF — Service Specific Coordination Function. Вони координують роботу SSCOP з вищими рівнями протоколів сигналізації. У структурі рівня адаптації чітко простежуються три рівні (якщо не враховувати SAR): загальна частина — CPCS (Common Part CS), службово-орієнтована частина — SSP (Service Specific Part), яка, у свою чергу, складається з підрівня, реалізованого SSCOP, і надбудови, що забезпечує функції SSCF (рис. 11.15).

Рис. 11.15. Структура рівня адаптації S-AAL

У якості загальної частини рівня адаптації АТМ для сигналізації можуть використовуватися AAL3, AAL4 і AAL5. SSCOP значно розширює функції AAL5 з контролю за потоком даних. Так AAL5 обмежується контролем за успішним одержанням блоків даних, а SSCOP, наприклад, здатний за допомогою механізму перевірки послідовності виявити загублені блоки та відновити їх методом повторної передачі. Для цього треба, щоб відправник періодично опитував одержувача з метою визначення пропуску в послідовності отриманих кадрів. Одержувач має відповідати на ці запити. Якщо на кілька запитів відповіді не отримані, відправник повинен розірвати з’єднання. Якщо одержувач визначив, що один або кілька кадрів були пропущені, і сповістив про це відправника, останній просто додасть до поточної передачі кадри, які не надійшли до одержувача, або передасть їх окремо.

Протокол сигналізації PNNI ґрунтується на специфікаціях UNI 3.1 і UNI 4.0, які доповнені механізмом маршрутизації запитів на з’єднання і визначення альтернативних маршрутів у разі невдачі першого запиту.

Протоколи сигналізації PNNI ґрунтуються на маршрутизації від джерела, тобто комутатор, найближчий до відправника (вхідний комутатор), визначає маршрут через усю мережу АТМ до комутатора, найближчого до одержувача (вихідного комутатора), який оголосив про доступність адреси одержувача. Для маршрутизації від джерела потрібно створити список проміжних комутаторів на шляху проходження запиту. Цей список складається вхідним комутатором і називається DTL (Designated Transit List) — транзитним списком. Комутатори всередині мережі не приймають рішення щодо подальшої маршрутизації, а просто передають запит згідно до DTL. Цим маршрутизація від джерела відрізняється від традиційної маршрутизації, застосовуваної, наприклад, в Інтернет. DTL включається до запиту на встановлення віртуального з’єднання. Запит передається через усі вузли маршруту до одержувача, а DTL указує проміжним вузлам подальший шлях передачі.

Маршрутизація від джерела зручна тим, що всі обчислення провадяться одним комутатором, завдяки чому зменшується навантаження на інші. Підвищується гнучкість мережі, оскільки різні комутатори можуть реалізовувати різні алгоритми обчислення маршруту. Практично виключаються петлі маршрутизації (обчислювальний комутатор «побачить» петлю і не використовуватиме цей маршрут).

Слід зазначити, що алгоритм обчислення маршруту не є частиною специфікації протоколу PNNI. Той або інший його різновид має підтримуватися усіма комутаторами у мережі, але яка саме реалізація підтримуватиметься — вирішує виробник комутатора.

Для визначення каналів зв’язку в мережі, що забезпечують необхідну якість обслуговування, використовується загальний протокол контролю за прийняттям викликів — спеціальний алгоритм GCAC (Generic Call Admission Control). Під час обчислення маршруту враховуються тільки ті канали зв’язку, що пройшли перевірку алгоритмом GCAC.

Для встановлення з’єднання крапка-крапка запит передається згідно до маршруту, зазначеного у DTL. Одержавши запит, вузол використовує алгоритм GCAC з метою визначення наявності ресурсів для підтримання цього запиту. Якщо ресурсів достатньо, то необхідна їх частина резервується, а виклик передається наступному вузлу (відповідно до DTL). Коли потрібних ресурсів немає, протокол PNNI включає спеціальний механізм блокування (crankback), який повертає запит тому вузлу, що був створений за DTL, із зазначенням причини блокування запиту. Використовуючи цю інформацію, вузол може визначити новий маршрут в обхід вузла або каналу зв’язку, нездатного надати необхідні ресурси. Це збільшує можливість успішного встановлення віртуального з’єднання за іншим маршрутом.

У відповідь на запит відправника йому надходить повідомлення, яке підтверджує можливість встановлення з’єднання. При цьому маршрут передачі запиту і його підтвердження той самий.

Для закінчення сеансу з’єднання будь-якою зі сторін можуть надсилатися спеціальні повідомлення. Одержуючи ці повідомлення. ресурси комутаторів, виділені для з’єднання, звільняються.

Для використання протоколу PNNI у IP-мережах Форум АТМ розробив протокол I-PNNI (Integrated PNNI). Розглянута модель функціонування протоколу PNNI передбачає, що маршрутизатори поза мережею АТМ використовують традиційні протоколи маршрутизації. Протокол I-PNNI замість цього пропонує використовувати протокол PNNI як комутаторам у мережах АТМ, так і маршрутизаторам в IP-мережах. Ця пропозиція ґрунтується на кращій продуктивності і масштабованості протоколу PNNI.

Протокол I-PNNI розширює можливості традиційних мережевих протоколів, передбачаючи використання позитивних властивостей технології АТМ, таких як масштабованість і якість обслуговування. Крім того, протокол забезпечує ефективний механізм взаємодії мереж IP з мережами АТМ, що спрощує перехід до комутованих мереж.

Маршрутизатори, що підтримують протокол I-PNNI, можуть працювати в ієрархічних системах. PTSE також доступні таким маршрутизаторам, що дає можливість їм визначати оптимальний маршрут для об’єднаної маршрутизуючої і комутуючої системи. Протокол I-PNNI передбачає механізми взаємодії з розповсюдженими протоколами маршрутизації, зокрема такими як OSPF і RIP, завдяки використанню протоколу I-PNNI тільки у тій частині мережі, де він необхідний.