IP : IP アプリケーション サービス

ATM PVC の使用率の測定

2002 年 6 月 1 日 - ライター翻訳版
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目次


概要

ATM による permanent virtual circuit(PVC; 相手先固定接続)の使用率をたびたび調べることは、十分な帯域幅が提供されているかどうかを判断しなくてはならないネットワーク設計者や、顧客に正確な課金やアカウント情報を提供しなくてはならないサービス プロバイダーにとって、非常に重要です。

一般的には、ATM スイッチは ATM セルを計算し、ATM ルータ インターフェイスはフレームまたはパケット、特に AAL5 PDU(ATM アダプテーション レイヤ 5 のプロトコル データ ユニット)を計算します。 したがって、ATM ルータ インターフェイスでの PVC の使用率は、virtual circuit(VC; 仮想回線)ごとのセル カウンタを単純に読み取ることでは判断できません。 その代わり、最初にパケットとバイトのカウントを収集し、次に適切な ATM オーバーヘッドのカウントを追加し妥当な見積を算出することで、VC ごとの使用率を計測できます。

この文書の目的はこのような計算方法の説明であり、これまでに「ATM インターフェイスでのネットワーク管理の実装」で説明されてきたことを補足するものです。

ATM のオーバーヘッドについて

IP がレイヤ 3 のプロトコルであり、プロトコル スタックでもあるのと同様に、ATM は、レイヤ 2 のプロトコルであり、プロトコル スタックでもあります。 次の図は、ATM のプロトコル スタックを示しています。

3 つのレイヤすべてでオーバーヘッドがかかります。 次の 2 つの項では、ATM レイヤと ATM アダプション レイヤによって付加されるオーバーヘッドについて説明します。 物理層のオーバーヘッドは、この文書では説明しません。

ATM 層のオーバーヘッド

よく知られている ATM オーバーヘッドは、ATM セル タックスまたは 5 バイト セル ヘッダーと呼ばれています。 このヘッダーのフォーマットは、次の図のとおりです。

AAL 層のオーバーヘッド

ATM アダプテーション レイヤでは、CBR や nrt-VBR のような ATM サービスの QOS の要求をサポートするオーバーヘッドを追加しています。 AAL5 は最もよく使用されている AAL タイプです。 AAL5 の service data unit(SDU; サービス データ ユニット)は、レイヤ 3 のデータグラムにオプションの Logical Link Control/Subnetwork Access Protocol(LLC/SNAP; 論理リンク制御副層/サブネットワーク アクセス プロトコル)ヘッダーを追加したものとして定義されています。 AAL5 PDU は、AAL5 SDU に可変長のパディングと 8 バイトの AAL5 トレーラを追加したものとして定義されています。 オーバーヘッドは 3 つに分割されており、次の 3 つの ATM オーバーヘッドの要素が導入されています。
  • 8 バイト LLC/SNAP ヘッダー(RFC 1483)のフォーマットは次の図のとおりです。 プロトコル ID 値の 0800 は、AAL5 PDU が IP パケットをカプセル化していることを示しています。 LLC/SNAP ヘッダーを ATM PVC で使用することを、encapsulation aal5snap コマンドで指定します。これはデフォルトで有効になっています。


  • 最高 47 オクテットの可変長のパディングは、AAL5 protocol data unit(PDU; プロトコル データ ユニット)を 48 バイトの偶数倍にするために使用します。 「低遅延キューイング」の機能モジュールには、Voice over IP over ATM の文中に ATM オーバーヘッドに関する興味深い説明が掲載されています。 そこでは、毎秒 50 パケットで送出される 60 バイトのパケットの音声ストリームの例について考察しています。 このようなパケットを送信する前に、ルータでは 8 バイトの LLC/SNAP ヘッダーを追加し、68 バイトになったパケットを 2 つの 53 バイトの ATM セルに分割します。 したがって、このフローによって消費される帯域幅は、パケットあたり 106 バイトになります。

  • 8 バイト AAL5 トレーラ。 RFC 1483 では、AAL5 トレーラのフォーマットを、次の図のように定義しています。

スイッチでの VC ごとの統計情報

通常、ATM スイッチは、ATM セルをベースとして処理を行います。 セルのカウントは Cisco IOS(R) のコマンドまたは Simple Network Management Protocol(SNMP; 簡易ネットワーク管理プロトコル)のポーリングによって取得できます。

スイッチの show atm vc interface {atm} card/subcard/port [vpi vci] コマンドを使用すると、VC ごとのセル カウンタをコマンドラインで表示できます。次に例を示します。

   LightStream 1010#show atm vc interface atm 0/0/0 0 50
   Interface: ATM0/0/0, Type: oc3suni 
   
        VPI = 0 VCI = 50 
   
        Status: UP 
   
        Time-since-last-status-change: 00:03:08 
   
        Connection-type: PVC 
   
        Cast-type: point-to-point 
   
        Packet-discard-option: disabled 
   
        Usage-Parameter-Control (UPC): pass 
   
        Wrr weight: 2 
   
        Number of OAM-configured connections: 0 
   
        OAM-configuration: disabled 
   
        OAM-states: Not-applicable 
   
        Cross-connect-interface: ATM0/0/1, Type: oc3suni 
   
        Cross-connect-VPI = 0 
   
        Cross-connect-VCI = 55 
   
        Cross-connect-UPC: pass 
   
        Cross-connect OAM-configuration: disabled 
   
        Cross-connect OAM-state: Not-applicable 
   
        Threshold Group: 5, Cells queued: 0 
   
        Rx cells: 0, Tx cells: 80 
   
        Tx Clp0:80, Tx Clp1: 0 
   
        Rx Clp0:0, Rx Clp1: 0 
   
        Rx Upc Violations:0, Rx cell drops:0 
   
        Rx Clp0 q full drops:0, Rx Clp1 qthresh drops:0 
   
        Rx connection-traffic-table-index: 1 
   
        Rx service-category: UBR (Unspecified Bit Rate) 
   
        Rx pcr-clp01: 7113539 
   
        Rx scr-clp01: none 
   
        Rx mcr-clp01: none 
   
        Rx cdvt: 1024 (from default for interface)      
   
        Rx mbs: none 
   
        Tx connection-traffic-table-index: 1 
   
        Tx service-category: UBR (Unspecified Bit Rate) 
   
        Tx pcr-clp01: 7113539 
   
        Tx scr-clp01: none 
   
        Tx mcr-clp01: none 
   
        Tx cdvt: none 
   
        Tx mbs: none

上記の出力では、VPI/VCI 0/50 から 80 セルが送出されたことを示しています。

LightStream 1010 や Catalyst 8500 シリーズなどの Cisco キャンパス ATM スイッチでは、CISCO-ATM-CONN-MIB をサポートしています。これは VC ごとのセル カウンタを SNMP を使用して取得するために使用します。 この MIB は、RFC 1695 leaving cisco.comで定義されている VPL/VCL テーブルに対するシスコの拡張で、ATM スイッチの接続管理の場合には、ATM-MIB とも呼ばれています。 CISCO-ATM-CONN-MIB は、セル固有の VC 単位のオブジェクトを追加し、Feature Card Plus によって LightStream 1010 および Cisco Catalyst 8500 の次の新機能を管理できるようにしています。

  • VC 単位のキューイング ハードウェア構造
  • 拡張された使用量パラメータ制御(UPC)
  • 接続単位のスヌーピング
  • 拡張された接続単位の統計情報
注:CISCO-ATM-CONN-MIB は ATM インターフェイスを備えたルータでは使用できません。

この MIB でのセル カウンタに関する説明を読む前に、カウンタで使用される用語を理解しておくことが重要です。

Virtual path link(VPL; 仮想パス リンク)(次の図ではラベル付き仮想パス リンク)は、virtual path identifier(VPI; 仮想パス識別子)でのみ識別されます。 VPL は、同じ VPI 番号を持つ複数の VC で構成される ATM 接続です。 これらは VP スイッチングを行って ATM スイッチを通過します。

仮想チャネル リンク(次の図ではラベル付き VCL)は、VPI と virtual channel identifier(VCI; 仮想チャネル識別子)の両方で識別されます。 VCL は、スイッチ間の相互接続であり、直接接続または VP トンネルを経由します。

CISCO-ATM-CONN-MIB では、ciscoAtmVplTable で VPL 統計情報を管理し、ciscoAtmVclTable で VCL 統計情報を管理します。

このテーブルでは、カウント中の cell loss priority(CLP; セル廃棄優先)ビットの値を考慮します。 ATM ネットワークで輻輳が発生した場合、CLP ビットは、値が 0 のときはセルの優先順位が高く、1 のときにはセルの優先順位が低いことを表します。 すべてのセルカウントについて、スイッチでは CLP=0 のセルの数、CLP=1 のセルの数、および CLP=0+1 のセルの数を考慮します。
 

オブジェクト ID 説明
VPL カウンタ
ciscoAtmVplInCells この VPL で受信されたセルの合計数。
ciscoAtmVplOutCells この VPL で送信されたセルの合計数。
ciscoAtmVplInClp0Cells この VPL で受信した CLP ビットがクリアな状態のセルの合計数。 これらのセルは、その後に廃棄される場合があることに注意してください。 このカウンタは、VPL が論理インターフェイス(トンネル)でなく、フィーチャ カード フロー単位キューイングを装着した LightStream 1010 にある場合にのみ有効です。
ciscoAtmVplInClp1Cells この VPL で受信した CLP ビットが設定されている状態のセルの合計数。 これらのセルは、その後に廃棄される場合があることに注意してください。 このカウンタは、VPL が論理インターフェイス(トンネル)でなく、フィーチャ カード フロー単位キューイングを装着した LightStream 1010 にある場合にのみ有効です。
ciscoAtmVplOutClp0Cells この VPL で送信した CLP ビットがクリアな状態のセルの合計数。 このカウンタは、VPL が論理インターフェイス(トンネル)でなく、フィーチャ カード フロー単位キューイングを装着した LightStream 1010 にある場合にのみ有効です。
ciscoAtmVplOutClp1Cells この VPL で送信した CLP ビットが設定されている状態のセルの合計数。 このカウンタは、VPL が論理インターフェイス(トンネル)でなく、フィーチャ カード フロー単位キューイングを装着した LightStream 1010 にある場合にのみ有効です。
VCL カウンタ
ciscoAtmVclInCells この VCL で受信したセルの合計数。
ciscoAtmVclOutCells この VCL で送信したセルの合計数。
ciscoAtmVclInClp0Cells この VCL で受信した CLP ビットがクリアな状態のセルの合計数。 これらのセルは、その後に廃棄される場合があることに注意してください。 このカウンタは、フィーチャ カード フロー単位キューイングを装着した LightStream 1010 でのみ有効です。
ciscoAtmVclInClp1Cells この VCL で受信した CLP ビットが設定されている状態のセルの合計数。 これらのセルは、その後に廃棄される場合があることに注意してください。 このカウンタは、フィーチャ カード フロー単位キューイングを装着した LightStream 1010 でのみ有効です。
ciscoAtmVclOutClp0Cells この VCL で送信した CLP ビットがクリアな状態のセルの合計数。 このカウンタは、フィーチャ カード フロー単位キューイングを装着した LightStream 1010 でのみ有効です。
ciscoAtmVclOutClp1Cells この VCL で送信した CLP ビットが設定されている状態のセルの合計数。 このカウンタは、フィーチャ カード フロー単位キューイングを装着した LightStream 1010 でのみ有効です。

ルータでの VC ごとの統計情報

ATM スイッチがセルをベースとして処理を行い、VC 単位のセル カウントを算出するのに対し、ATM インターフェイスを持つルータではパケットをベースとして処理を行います(特に AAL5 PDU)。 対応するカウンタは、Cisco IOS コマンドまたは SNMP ポーリングを使用して取得できます。

VC ごとのカウンタをコマンドラインから取得するには、次に示すように show atm vc {vcd#} コマンドを使用します。

7500#show atm vc 1 
   
   ATM1/0/0: VCD: 1, VPI: 0, VCI: 44 
   
   UBR, PeakRate: 155000 
   
   AAL5-LLC/SNAP, etype:0x0, Flags: 0xC20, VCmode: 0x0 
   
   OAM frequency: 0 second(s) 
   
   InARP frequency: 15 minutes(s) 
   
   InPkts: 2849714, OutPkts: 760158, InBytes: 1076168929, OutBytes:    33720309 
   
   InPRoc: 1532955, OutPRoc: 760122, Broadcasts: 0 
   
   InFast: 1316288, OutFast: 0, InAS: 694, OutAS: 40 
   
   Giants: 0 
   
   OAM cells received: 0 
   
   OAM cells sent: 0 
   
   Status: UP
上記の出力で、パケット数は AAL5 PDU の数に相当します。 このバイト数は IOS で各 AAL5 PDU ごとにカウントされ、レイヤ 3 パケットのバイト数に 8 バイトの LLC/SNAP ヘッダーを加えただけのものになります。 このバイト数には、可変長のパディング、AAL5 トレーラ、および ATM セル ヘッダーは含まれません。 メイン ATM インターフェイスまたは ATM サブインターフェイスに対して実行する show interface atm コマンドで表示されるカウンタも同じ意味を持ちます。

SNMP による同一の VC ごとのカウンタへのアクセスは、cAal5VccTable を通じて可能であり、次のものが含まれます。
 

カウンタ 定義
cAal5VccInPkts AAL5 エンティティと関連するインターフェイスの AAL5 VCC で受信した AAL5 CPCS PDU の数
cAal5VccOutPkts AAL5 エンティティと関連するインターフェイスの AAL5 VCC で送信した AAL5 CPCS PDU の数
cAal5VccInOctets AAL5 エンティティと関連するインターフェイスの AAL5 VCC で受信した AAL5 CPCS PDU オクテットの数
cAal5VccOutOctets AAL5 エンティティと関連するインターフェイスの AAL5 VCC で送信した AAL5 CPCS PDU オクテットの数

上記の表は、CISCO-AAL5-MIB から抜粋したもので、ATM-MIB で定義されている aal5VccTable  を拡張し、回線ごとのトラフィック カウンタを追加したものです(aal5VccTable 自体にはエラー カウンタだけ含まれています)。 CISCO-AAL5-MIB は、ATM 接続のエンドポイントとして機能し、Cisco IOS(R) ソフトウェア リリース 11.2 F または 11.3 以降を実行している ATM インターフェイスをサポートしています。

使用している AAL5 VC が、ある ATM サブインターフェイスで設定されている VC だけの場合は、これに対する同一のカウンタを SNMP で取得できます。このとき、ifTable/ifXTable にあるサブインターフェイスに対して「aal5-layer」エントリを使用します。 詳細については、「ATM インターフェイスでのネットワーク管理の実装」を参照してください。

注: シスコ ルータのインターフェイスにある ATM VC に対してコマンドラインで設定したピーク セルレートと平均セルレートの値は、 5 バイト ATM セル ヘッダー、AAL5 パディング、および AAL5 トレーラなど、すべてのオーバーヘッドを考慮に入れています。

VC ごとおよびインターフェイスごとの Kbps レートの計算

次のステップに従って、ATM VC の使用率を計算します。
  1. ネットワーク管理アプリケーションを使用して、VC に対する cAal5VccInOctets または cAal5VccOutOctets の値を 2 回収集します。
  2. 収集した 2 つの値の delta を計算します。
  3. 最善の方法で見積もった AAL5 パディングのオクテットの数を足します。
  4. 8 バイト AAL5 トレーラを足します。
  5. この算出値を bps(ビット/秒)に換算します。
  6. この値を 1.10 倍して、5 バイト ATM セル ヘッダーの 10 % のオーバーヘッドを含めます。
同じステップを使用して、インターフェイスまたはサブインターフェイスの使用率を計算します。
  1. ネットワーク管理アプリケーションを使用して、ifInOctets カウンタまたは ifOutOctets(RFC 1213)に対する読み込みを 2 回ポーリングします。
  2. ifInOctets と ifOutOctets のそれぞれの 2 つの値の delta を計算します。
  3. 最善の方法で見積もった AAL5 パディングのオクテットの数を足します。
  4. 8 バイト AAL5 トレーラを足します。
  5. この算出値を bps(ビット/秒)に換算します。
  6. この値を 1.10 倍して、5 バイト ATM セル ヘッダーの 10 % のオーバーヘッドを含めます。
注: 上記の bps(ビット/秒)の値を ifSpeed で割り、100 倍してパーセンテージを算出します。

ATM のオーバーヘッドの計算

ATM オーバーヘッドによって、VC の帯域幅のかなりの部分が消費される場合があります。 この値の見積方法について、次で説明します。 最初に、インターネット上の IP パケットが通常は次の 3 つのサイズのいずれかであることを考えます。
  • 64 バイト(制御メッセージなど)
  • 1500 バイト(ファイル転送など)
  • 256 バイト(その他のトラフィックすべて)
これらの値から、インターネットのパケット全般の一般的なサイズを 250 バイトとします。 次に、オーバーヘッドには予測可能なものと、可変長のものがあることを考えます。
 
オーバーヘッド フィールド 予測可能 可変長
5 バイト セル ヘッダー(セル タックス) X
8 バイト AAL5 トレーラ X
8 バイト LLC/SNAP ヘッダー X -
最大 47 バイトの AAL5 パディング - X

ここで、上記の値を使用して、カプセル化タイプをベースとする ATM リンクでのオーバーヘッドの割合を見積もります。 以降の計算では、パケットのサイズを 250 バイトと仮定します。これには、8 バイトの LLC/SNAP ヘッダーと 8 バイトの AAL5 トレーラを含める他に、22 バイトのパディングを必要とします。

  • AAL5SNAP カプセル化:
  • 8+8+22=38 または 15 % の「AAL5」オーバーヘッド + 10 % のセル タックス = >25 % の全体オーバーヘッド

  • パケットが 250 バイトの AAL5MUX カプセル化の場合、次に示すように 30 バイトのパディングが必要です。
  • 8+30=38 または 15 % の「AAL5」オーバーヘッド + 10 % のセル タックス = >25 % の全体オーバーヘッド

つまり、オーバーヘッドの要素はパケット サイズによって異なります。 小さなパケットではより大きなパディングになるため、オーバーヘッドが増加します。

ルータの IMA ネットワーク モジュールでのセル カウンタ

通常は、ルータは AAL5 PDU だけをカウントし、セルはカウントしません。 ただし、いくつかの例外があります。 12.2(15)T 以降では、コマンドライン インターフェイスでサブインターフェイスに対して show interface atm を実行するか、show atm vc {vcd#} を実行すると、PA-A3 インターフェイスのセル カウンタを参照できます。次に例を示します。
    c7200#show int atm4/0.66
   
       ATM4/0.66 is up, line protocol is up 
   
         Hardware is ENHANCED ATM PA
   
         Internet address is 10.10.10.1/24
   
         MTU 4470 bytes, BW 33920 Kbit, DLY 200 usec, 
   
            reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
   
         Encapsulation ATM
   
         0 packets input, 0 cells, 0 bytes
   
         7 packets output, 16 cells, 572 bytes 
   
         0 OAM cells input, 0 OAM cells output
   
         AAL5 CRC errors : 0
   
         AAL5 SAR Timeouts : 0
   
         AAL5 Oversized SDUs : 0
   
         Last clearing of "show interface" counters never
    c7200#show atm vc 4
   
       ATM4/0.66: VCD: 4, VPI: 0, VCI: 1000
   
       VBR-NRT, PeakRate: 1000, Average Rate: 1000, Burst Cells: 94
   
       AAL5-LLC/SNAP, etype:0x0, Flags: 0x20, VCmode: 0x0
   
       OAM frequency: 0 second(s)
   
       VC TxRingLimit: 40 particles
   
       VC Rx Limit: 18 particles
   
       InARP frequency: 15 minutes(s)
   
       Transmit priority 4
   
       InPkts: 0, OutPkts: 7, InBytes: 0, OutBytes: 572
   
       InCells: 0, OutCells: 16
   
       InPRoc: 0, OutPRoc: 7
   
       InFast: 0, OutFast: 0, InAS: 0, OutAS: 0
   
       InPktDrops: 0, OutPktDrops: 0/0/0 (holdq/outputq/total)
   
       InCellDrops: 0, OutCellDrops: 0
   
       InByteDrops: 0, OutByteDrops: 0
   
       CrcErrors: 0, SarTimeOuts: 0, OverSizedSDUs: 0, LengthViolation: 0, CPIErrors: 0
   
       Out CLP=1 Pkts: 0, Cells: 0
   
       OAM cells received: 0
   
       OAM cells sent: 0
   
       Status: UP
これらのカウンタは、「ATM に対する Service Assurance Agent(SAA; サービス保証エージェント)」機能の一部として追加されています。 これらのセル カウンタには SNMP からはアクセスできないことに注意してください。 もう一つの例外は、2600 および 3600 シリーズのルータでの inverse multiplexing over ATM(IMA; 逆多重化 ATM)ネットワーク モジュールです。  セル カウンタを表示するには、show controller atm コマンドを使用します。次に例を示します。
   3640-1.1#show controller atm 2/0 
   
      Interface ATM2/0 is administratively down 
   
       Hardware is ATM T1 
   
      [output omitted] 
   
      Link (0):DS1 MIB DATA: 
   
       Data in current interval (419 seconds elapsed): 
   
       0 Line Code Violations, 0 Path Code Violations    
   
       0 Slip Secs, 0 Fr Loss Secs, 0 Line Err Secs, 0 Degraded Mins 
   
       0 Errored Secs, 0 Bursty Err Secs, 0 Severely Err Secs, 419 Unavail Secs 
   
       Total Data (last 24 hours) 
   
       0 Line Code Violations, 0 Path Code Violations,    
   
       0 Slip Secs, 0 Fr Loss Secs, 0 Line Err Secs, 0 Degraded Mins, 
   
       0 Errored Secs, 0 Bursty Err Secs, 0 Severely Err Secs, 86400 Unavail Secs 
   
      SAR counter totals across all links and groups: 
   
       0 cells output, 0 cells stripped 
   
       0 cells input, 8 cells discarded, 0 AAL5 frames discarded    
   
       0 pci bus err, 0 dma fifo full err, 0 rsm parity err 
   
       0 rsm syn err, 0 rsm/seg q full err, 0 rsm overflow err    
   
       0 hs q full err, 0 no free buff q err, 0 seg underflow err    
   
       0 host seg stat q full err
4 つの ATM ポートが 1 つの SAR チップを共有しているため、セル カウンタは 4 つのポートを対象としています。 これらのカウンタは、SNMP からはアクセスできません。

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