非同期転送モード(ATM) : ATM トラフィック管理

ATM 仮想回線のための UBR サービス カテゴリについて

2002 年 10 月 29 日 - ライター翻訳版
その他のバージョン: PDFpdf | 機械翻訳版 (2013 年 8 月 21 日) | 英語版 (2005 年 6 月 5 日) | フィードバック

目次


概要

unspecified bit rate(UBR; 未指定ビット レート)サービス カテゴリは、ATM フォーラムの「Traffic Management Specification 4.0 leaving cisco.com」で定義されている 5 つの ATM サービス カテゴリのうちの 1 つです。 UBR は、転送遅延またはセル廃棄率に最大境界値を必要としない非リアルタイム アプリケーションを対象としています。

このテクニカル ノートの目的は、UBR permanent virtual circuit(PVC; 相手先固定接続)と、variable bit rate、non-real time(VBR-nrt; 可変ビット レート、非リアルタイム)PVC の違いを明確にすることです。同じ peak cell rate(PCR; ピーク セルレート)を持つ 2 本の virtual circuit(VC; 仮想回線)で、帯域幅保証とスケジューリングの優先順位が大きく異なることを使用して、この違いを説明します。 これらの違いにより、接続時にユーザが受けるパフォーマンスのレベルに影響が及ぶ可能性があります。

UBR の長所と短所

UBR VC の長所と短所の概要は次のとおりです。 この ATM サービス カテゴリには、帯域幅の保証とスケジューリングの優先順位に関連した大きな短所があります。 これらの短所については、次の項で詳しく説明します。

利点:

  • VC ごとに最小帯域幅を予約しないことで、高度な統計多重化が可能。 VC では、可能であれば設定された PCR までの帯域幅を使用します。

  • 通常はインターネットによって提供されるベストエフォート型のサービスのモデル。 遅延に対する許容度があり、リアルタイムの応答を必要としないアプリケーションに適しています。 例としては、電子メール、ファックス送信、ファイル転送、telnet、LAN、およびリモート オフィスの接続などがあります。 このようなアプリケーションは遅延による影響は受けにくいものの、セルの損失には影響を受けます。 Catalyst 8500 シリーズのような ATM スイッチでは、UBR PVC に対して、VC ごとの最大キュー制限により大きな値を割り当てています。

    注:キューイングにより、大きな遅延は生じても、損失が最小化されます。


  • 次に示す feature card per-flow queueing(FC-PFQ; フィーチャ カード フロー単位キューイング)を備えた Catalyst 8510 MSR での出力例では、UBR などの非リアルタイム ATM サービス クラスに対して、デフォルトでより大きな最大キュー制限を ATM スイッチが割り当てる様子を示しています。

       Switch>show atm resource    
       Resource configuration: 
        
              Over-subscription-factor 8 Sustained-cell-rate-margin-factor 1%    
       Abr-mode: efci 
        
              Service Category to Threshold Group mapping: 
        
              cbr 1 vbr-rt 2 vbr-nrt 3 abr 4 ubr 5 
        
              Threshold Groups: 
        
              Group Max    Max Q  Min Q      Q thresholds Cell    Name 
        
                    cells  limit  limit      Mark Discard count 
        
                    instal instal instal      
        
              ---------------------------------------------------      
        
              1     65535  63       63        25 % 87 %    0      cbr-default-tg 
        
              2     65535  127      127       25 % 87 %    0      vbrrt-default-tg 
        
              3     65535  511      31        25 % 87 %    0      vbrnrt-default-tg 
        
              4     65535  511      31        25 % 87 %    0      abr-default-tg 
        
              5     65535  511      31        25 % 87 %    0      ubr-default-tg 
        
              6     65535  1023     1023      25 % 87 %    0      well-known-vc-tg 

欠点:

  • UBR の一部として指定するアトリビュートは、PCR と cell delay variation tolerance(CDVT; セル遅延変動許容値)だけです。 PCR は VC での物理的な帯域幅の制限を示すだけです。

    注:
    UBR+ と呼ばれる比較的新しい UBR のバリアントを使用すると、ATM エンドシステムから ATM スイッチに対して接続要求中に最小セルレートを知らせることができ、ATM ネットワークではこの最小値をエンドツーエンドの保証値として維持するよう試みます。 「ATM インターフェイスでの UBR+ について」を参照してください。

  • 他の ATM サービス カテゴリに属する VC は、ATM インターフェイスの segmentation and reassembly(SAR)スケジューラから参照される際に、より高い優先順位を持ちます。 セルのタイムスロットに関する競合が発生すると、スケジューラからより高い優先順位を持つサービス クラスの VC にタイムスロットが与えられます。

  • cell loss ratio(CLR; セル損失率)または cell transfer delay(CTD; セル転送遅延)に対する制限はありません。 セルの損失や遅延はエンドシステムによって処理および調整が行われると想定されています。

  • セルの配送は保証されていません。 再送信はより高いレイヤで行われます。

このような欠点があるものの、輻輳制御、エンドシステムでのトラフィック シェーピング、および、early packet discard(EPD; 早期パケット廃棄)やテール パケット廃棄などの高度なセル廃棄メカニズムを備え、適切に設計されている ATM ネットワークでは、UBR を適切な形でサポートしています。 すなわち、UBR PVC に対する quality of service(QoS)は、ATM での何らかの操作ではなく、ネットワーク設計のガイドラインとエンドシステムのアプリケーションによってもたらされます。

帯域幅の保証について

この項では、ATM のサービス クラスに応じて特定の VC に対する帯域幅を予約または予約しないことにより、ルータで帯域幅が保証される方法について説明します。 次のセルをスケジュールしてポートから送信されるようにするときには、スケジューラと呼ばれるプロセスによって、セルレートが保証されている PVC からセルが選択されます。

次の表では、各サービス カテゴリについて、レート スケジューラによって保証されているセルレートをリストしています。

サービス カテゴリ 保証されているセルレート
固定ビット レート(CBR) PCR
VBR-rt 平均セルレート(SCR)
VBR-nrt SCR
使用可能ビット レート(ABR) 指定されている場合、ゼロ以外の最小セルレート(MCR)
UBR+ ルータによって信号が送られている場合、ゼロ以外の MCR。PA-A3 の相手先選択接続(SVC)だけに適用されます。
UBR なし

ATM 接続のルータおよび ATM スイッチの両方で、帯域幅を保証する手段を取ります。 ルータでこれを行う方法について、次に示します。

次の例では、PA-A3 ATM ポート アダプタにサービス クラスを持つ PVC を設定しています。

1. show atm interface atm コマンドを実行します。 キーとなる 2 つの値、「PLIM Type: SONET - 155000Kbps」と「Avail bw = 155000」に注意してください。 このインターフェイスでは、まだ PVC を全くサポートしていないため、使用可能な帯域幅は物理的なライン レートに相当します。

   Router#show atm interface atm 5/0 
    
       Interface ATM5/0: 
    
       AAL enabled: AAL5 , Maximum VCs: 4096, Current VCCs: 0    
   Maximum Transmit Channels: 0 
    
         Max. Datagram Size: 4528 
    
         PLIM Type: SONET - 155000Kbps, TX clocking: LINE 
    
         Cell-payload scrambling: ON 
    
         sts-stream scrambling: ON 
    
         0 input, 0 output, 0 IN fast, 0 OUT fast, 0 out drop 
    
         Avail bw = 155000 
    
         Config. is ACTIVE 

2. PVC を設定し、これを 50 MB の SCR を持つ VBR-nrt ATM サービス クラスに割り当てます。

   Router(config)#interface atm 5/0 
    
       Router(config-if)#pvc 1/200 
    
       Router(config-if-atm-vc)#? 
    
       ATM virtual circuit configuration commands: 
    
        abr               Enter Available Bit Rate (pcr)(mcr) 
    
        broadcast         Pseudo-broadcast    
    
        class-vc          Configure default vc-class name 
    
        default           Set a command to its defaults 
    
        encapsulation     Select ATM Encapsulation    for VC 
    
        exit-vc           Exit from ATM VC configuration mode 
    
        ilmi              Configure ILMI management 
    
        inarp             Change the inverse arp timer on the PVC 
    
        no                Negate a command or set its defaults 
    
        oam               Configure oam parameters 
    
        oam-pvc           Send oam cells on this pvc 
    
        protocol          Map an upper layer protocol to this connection. 
    
        random-detect     Configure WRED 
    
        service-policy    Attach a policy-map to a VC    
    
        transmit-priority set the transmit priority for this VC    
    
        tx-ring-limit     Configure PA level transmit    ring limit 
    
        ubr               Configure Unspecified Bit Rate (UBR) for this interface 
    
        vbr-nrt           Enter Variable Bit Rate (pcr)(scr)(bcs)    
   Router(config-if-atm-vc)#vbr-nrt 55000 50000 100 

3. show atm interface atm コマンドを実行し、新しく使用可能になった帯域幅の値を調べます。 ルータによって差し引かれた帯域幅は、VBR-nrt VC の SCR の値と等しくなっています。

   Router#show atm interface atm 5/0 
    
       Interface ATM5/0: 
    
       AAL enabled: AAL5 , Maximum VCs: 4096, Current VCCs: 0    
   Maximum Transmit Channels: 0 
    
         Max. Datagram Size: 4528 
    
         PLIM Type: SONET - 155000Kbps, TX clocking: LINE 
    
         Cell-payload scrambling: ON 
    
         sts-stream scrambling: ON 
    
         0 input, 0 output, 0 IN fast, 0 OUT fast, 0 out dropVBR-NRT : 50000      
    
         Avail bw = 105000 
    
         Config. is ACTIVE 

4. 次に、50 MB の PCR を持つ UBR PVC を作成します。 show atm interface atm コマンドの出力では、このサービス クラスからは最小帯域幅の保証は提供されず、使用可能な帯域幅の値は ATM インターフェイスが nrt-VBR PVC だけをサポートしていたときと同じままであることが分かります。

   Router(config)#interface atm 5/0 
    
       Router(config-if)#pvc 1/300 
    
       Router(config-if-atm-vc)#ubr 50000    
   Router#show atm interface atm 5/0 
    
         Interface ATM5/0: 
    
         AAL enabled: AAL5 , Maximum VCs: 4096, Current VCCs: 0    
   Maximum Transmit Channels: 0 
    
         Max. Datagram Size: 4528 
    
         PLIM Type: SONET - 155000Kbps, TX clocking: LINE 
    
         Cell-payload scrambling: ON 
    
         sts-stream scrambling: ON 
    
         0 input, 0 output, 0 IN fast, 0 OUT fast, 0 out dropVBR-NRT : 50000      
    
         Avail bw = 105000 
    
         Config. is ACTIVE 

つまり、ルータの ATM インターフェイスでは、最初に CBR VC の PCR に帯域幅を割り当てます。 次に、VBR-rt と VBR-nrt クラスがそれぞれの PCR と SCR によって特徴付けられます。 最後に、ABR VC の MCR を差し引きます。 残りの帯域幅は、UBR などのその他のサービス クラスの VC で使用可能です。 ただし、残りの帯域幅の量と、発生するタイミングは保証されません。 また、UBR PVC の利点は、デフォルト以外の PVC が設定されている場合でも、VC ごとの帯域幅を予約することなく高度な統計多重化ができるようにすることです。

送信優先順位について

ATM サービス カテゴリは、帯域幅の保証を設定する他に、ATM インターフェイスの SAR チップによって割り当てられる優先順位にも影響を与えます。Cisco IOS(R) ソフトウェア リリース 12.2(5) では、PA-A3 の SAR を使用して、6 つの内部的な送信優先順位レベルを使用し、各 VC にデフォルトのレベルを割り当てます。 送信優先順位により、セル時間の間にキューイングされたセルのうちのどのセルを選択してインターフェイスに送信するかが決まります。また、より強固な QoS やトラフィックの保証を行う ATM サービス クラスが、次のセル タイムスロットにアクセスできる可能性を持たせるようにします。

次の表では、PA-A3 での ATM サービス クラスとそのデフォルトの送信優先順位をリストしています。

サービス カテゴリ 送信優先順位
CBR、OAM セルおよびシグナリング 0
AAL5 または AAL2 VoATM VC(あらゆるサービス カテゴリ)  1
rt-VBR 2
nrt-VBR 3
ABR 4
UBR 5

注:Cisco IOS ソフトウェア リリース 12.2(4) 以前を使用している場合、使用できる SAR 送信優先順位は 4 つだけです。VBR-nrt PVC に、同じ値の PCR および SCR を設定すると、PA-A3 では CBR に対して、また VBR-rt ではデータに対して同等のリアルタイム サービス クラスのパフォーマンスが提供されます。

PA-A3 で優先順位の値を変更するには、VC の設定モードで transmit priority コマンドを使用します。 次の例では、VC の送信優先順位を 4 から 2 に変更して、独自の優先順位付け方式を設定しています。

1. UBR PVC を作成し、オプションの PCR を指定します。 シェーピング パラメータを何も指定せずに PVC を設定すると、デフォルトでは、ルータによって物理的な ATM インターフェイスのライン レートに等しい PCR を持つ UBR PVC がインストールされます。 次の例では、デフォルトでない 10 MB の PCR を設定しています。

   Router(config)#interface atm 5/0 
    
       Router(config-if)#pvc 1/100 
    
       Router(config-if-atm-vc)#ubr ? 
    
        <1-155000> Output Peak Cell Rate (PCR) in Kbps    
   Router(config-if-atm-vc)#ubr 10000 

2. 使用している PVC の特性を表示するには、show atm vc {vcd#} コマンドを実行してください。 ルータによってデフォルトの 4 つの送信優先順位の値が UBR PVC にどのように割り当てられているか、注意してください。

   Router#show atm vc 2 
    
       VC 2 doesn't exist on interface ATM2/0 
    
       ATM5/0: VCD: 2, VPI: 1, VCI: 100 
    
       UBR, PeakRate: 10000 
    
       AAL5-LLC/SNAP, etype:0x0, Flags: 0x20, VCmode: 0x0 
    
       OAM frequency: 0 second(s) 
    
       PA TxRingLimit: 0 particles 
    
       PA Rx Limit: 0 particles 
    
       InARP frequency: 15 minutes(s) 
    
       Transmit priority 4 
    
       InPkts: 0, OutPkts: 0, InBytes: 0, OutBytes: 0 
    
       InPRoc: 0, OutPRoc: 0, Broadcasts: 0 
    
       InFast: 0, OutFast: 0, InAS: 0, OutAS: 0 
    
       InPktDrops: 0, OutPktDrops: 0 
    
       CrcErrors: 0, SarTimeOuts: 0, OverSizedSDUs: 0 
    
       OAM cells received: 0 
    
       OAM cells sent: 0 
    
       Status: ACTIVE

3. VC 設定モードに入り、デフォルト以外の送信優先順位の値を設定します。 送信優先順位の 1 は使用しないよう注意してください。この値は OAM やシグナリングのようなトラフィックの制御用に予約されています。

   Router(config)#interface atm 5/0 
    
       Router(config-if)#pvc 1/100 
    
       Router(config-if-atm-vc)#? 
    
       ATM virtual circuit configuration commands: 
    
        abr                 Enter Available Bit Rate (pcr)(mcr) 
    
        broadcast           Pseudo-broadcast    
    
        class-vc            Configure default vc-class name 
    
        default             Set a command to its defaults 
    
        encapsulation       Select ATM Encapsulation for VC 
    
        exit-vc             Exit from ATM VC configuration mode 
    
        ilmi                Configure ILMI management 
    
        inarp               Change the inverse arp timer on the PVC 
    
        no                  Negate a command or set its defaults 
    
        oam                 Configure oam parameters 
    
        oam-pvc             Send oam cells on this pvc 
    
        protocol            Map an upper layer protocol to this connection. 
    
        random-detect       Configure WRED 
    
        service-policy      Attach a policy-map to a VC    
    
        transmit-priority   set the transmit priority for this VC    
    
        tx-ring-limit       Configure PA level transmit    ring limit 
    
        ubr                 Configure Unspecified Bit Rate (UBR) for this interface 
    
        vbr-nrt             Enter Variable Bit Rate (pcr)(scr)(bcs)    
    Router(config-if-atm-vc)#transmit-priority ? 
    
          <1-4> priority level    
    Router(config-if-atm-vc)#transmit-priority 2 

4. 設定を確認するには、show atm vc {vcd#} コマンドを再度実行してください。 ルータによって送信優先順位が 2 に変更されている様子を確認してください。

   Router#show atm vc 2 
    
       VC 2 doesn't exist on interface ATM2/0 
    
       ATM5/0: VCD: 2, VPI: 1, VCI: 100 
    
       UBR, PeakRate: 10000 
    
       AAL5-LLC/SNAP, etype:0x0, Flags: 0x20, VCmode: 0x0 
    
       OAM frequency: 0 second(s) 
    
       PA TxRingLimit: 0 particles 
    
       PA Rx Limit: 0 particles 
    
       InARP frequency: 15 minutes(s) 
    
       Transmit priority 2 
    
       InPkts: 0, OutPkts: 0, InBytes: 0, OutBytes: 0 
    
       InPRoc: 0, OutPRoc: 0, Broadcasts: 0 
    
       InFast: 0, OutFast: 0, InAS: 0, OutAS: 0 
    
       InPktDrops: 0, OutPktDrops: 0 
    
       CrcErrors: 0, SarTimeOuts: 0, OverSizedSDUs: 0 
    
       OAM cells received: 0 
    
       OAM cells sent: 0 
    
       Status: ACTIVE

送信優先順位は、VC に特定のセル タイムスロットへのアクセス優先権が与えられる見込みを変更するだけであることに十分に注意してください。 送信優先順位は、SAR スケジューラの動作を変更することはなく、また最小帯域幅保証を行うこともありません。 すべての UBR PVC は、引き続きベストエフォート型配送を行います。

PCR と VBR-NRT および UBR PVC の比較

パブリック キャリアによる ATM PVC を準備する際には、Cisco ルータのような ATM エンドシステムと ATM スイッチによって VBR-nrt と UBR が扱われる方法の違いを理解しておくことが大切です。 また、ATM サービス クラスによって、トラフィック レートだけでなく、ピーク セルレートなども定義されることを理解しておくことも大切です。 ATM サービス クラスでは、ATM ネットワーク デバイスやルータが、帯域幅保証、遅延、およびセル損失などに関して、virtual circuit(VC; 仮想回線)のセルをどのように処理するかが定義されます。

注:ATM 物理回線の 2 つの終端で、異なるサービス クラスを設定することができます。 サービス クラスのタイプは、セルヘッダーを使用してどこにも伝達されません。 このような設定を行う場合は、上記の VC のトラフィックが処理される方法の違いに留意してください。

ネットワーク設計に関する注意事項

ATM PVC を準備し、これらの VC 向けに ATM サービス クラスを選択するときには、次の項目を考慮することを推奨します。

  • ユーザに対して帯域幅の保証を行う必要があるか。

  • 遅延やセル損失に関する限度を設定する必要があるか。


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