ATM バーチャルサーキットのための UBR サービスカテゴリについて

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Updated: 2005 年 6 月 5 日

Document ID:10530

偏向のない言語

この製品のマニュアルセットは、偏向のない言語を使用するように配慮されています。このマニュアルセットでの偏向のない言語とは、年齢、障害、性別、人種的アイデンティティ、民族的アイデンティティ、性的指向、社会経済的地位、およびインターセクショナリティに基づく差別を意味しない言語として定義されています。製品ソフトウェアのユーザーインターフェイスにハードコードされている言語、RFP のドキュメントに基づいて使用されている言語、または参照されているサードパーティ製品で使用されている言語によりドキュメントに例外が存在する場合があります。シスコのインクルーシブランゲージに対する取り組みの詳細は、こちらをご覧ください。

翻訳について

シスコは世界中のユーザにそれぞれの言語でサポートコンテンツを提供するために、機械と人による翻訳を組み合わせて、本ドキュメントを翻訳しています。ただし、最高度の機械翻訳であっても、専門家による翻訳のような正確性は確保されません。シスコは、これら翻訳の正確性について法的責任を負いません。原典である英語版（リンクからアクセス可能）もあわせて参照することを推奨します。

内容

概要

前提条件

要件

使用するコンポーネント

表記法

UBR の長所と短所

帯域幅の保証について

送信優先順位について

PVR と VBR-nrt & UBR PVCs の比較

ネットワーク設計上の考慮事項

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」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。

5 つのサービスクラスは次のとおりです。

constant bit rate（CBR; 固定ビットレート）
Variable Bit Rate non-real-time（VBR-nrt; 可変ビットレート、非リアルタイム）
Variable Bit Rate real-time（VBR-rt; 可変ビットレートリアルタイム）
Available bit rate（ABR; 使用可能ビットレート）
Unspecified Bit Rate（UBR); 未指定ビットレート）および UBR+

UBR は転送遅延やセルの損失率に上限がない非リアルタイムのアプリケーション向けのサービスです。

このテクニカルノートでは UBR のPVC （相手先固定接続）と非リアルタイム可変ビットレート (VBR-nrt)　の PVC との違いを明確にします。この 2 つの仮想回線 (VC) は、ピークセルレート (PCR) が同じ場合、帯域保証と送信優先順位のスケジューリングが大きく異なります。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。

前提条件

要件

このドキュメントに特有の要件はありません。

使用するコンポーネント

このドキュメントの内容は、特定のソフトウェアやハードウェアのバージョンに限定されるものではありません。

表記法

ドキュメント表記の詳細は、『シスコテクニカルティップスの表記法』を参照してください。

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する重大な短所があります。この難点については次のセクションで詳細に説明します。

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。例えば、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相互接続に適しています。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 交換機は UBR PVC に割り当てる VC あたりのキューの上限を大きくしています。

注：キューイングは、遅延が大きくなっても損失を最小限に抑えます。

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
```

短所：

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 が示すのは、VC 内の物理的帯域幅の制限だけです。

注：UBR+と呼ばれる比較的新しいUBRのバリアントでは、ATMエンドシステムが接続要求でATMスイッチに最小セルレートを信号で送信し、ATMネットワークはエンドツーエンド保証としてこの最小値を維持しようとします。ATM インターフェースにおける UBR+を参照してください。
ATMインターフェースのSAR (Segmentation And Reassembly) スケジューラはUBRより、他の ATM サービスカテゴリの VC の方に高い優先順位を割り当てます。セルのタイムスロットに競合が起きると、優先順位の高いサービスクラスの VC にタイムスロットを割り当てます。
UBR は、セル損失率 (CLR) やセル転送遅延 (CTD) をサポートしません。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。
UBR は、セルの転送を保証しません。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。

以下の表は、それぞれのサービスカテゴリにレートスケジューラが保証するセルレートの一覧です。

サービスカテゴリ	保証セルレート
constant bit rate（CBR; 固定ビットレート）	PCR
VBR-rt	Sustained Cell Rate（SCR; 平均セルレート）
VBR-nrt	SCR
Available bit rate（ABR; 使用可能ビットレート）	指定されている場合、ゼロ以外の最小セルレート（MCR）
UBR+	ゼロ以外のMCR（ルータから信号が送信された場合）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。ルータがこれをどのように行うのかをみていきます。

以下の例では、PA-A3 ATM ポートアダプター上のサービスクラスを使って PVC を構成しています。

show atm interface atmコマンドを発行します。2 つのキー値、"PLIM Type:"PLIM Type:SONET - 155000Kbps」および「Avail bw = 155000」。まだインターフェースがどの PVC もサポートしていないので、使用可能な帯域幅は物理的ラインレート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 drop 
     Avail bw = 155000 
     Config. is ACTIVE

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

show atm interface atm コマンドを実行して、新たに使用可能となった帯域幅の値を調べます。ルータが VBR-nrt VC の SCR と等しい帯域幅を引いていることを確認してください。

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

ここで 50MB の PCR で UBR PVC を作成してみます。show atm interface atm コマンドの出力で、サービスクラスが最小帯域保証をしていないことが確認できます。また使用可能な帯域幅の値は、ATM インターフェースが nr-VBR PVC だけをサポートしていた時と同じ値のままであることもわかります。

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。しかしながら、残った帯域幅を全部使用できるかどうか、それがいつ使用可能となるのかは保証されません。そのかわり、非デフォルト PCR を構成する時も VC ごとの帯域幅を予約しないので、高度な統計の多重化が可能となり、これが UBR PVC の利点となっています。

送信優先順位について

帯域幅保証の設定に加えて、ATMサービスカテゴリは、ATMインターフェイス上のSARチップによって割り当てられたプライオリティに影響します。Cisco IOS®ソフトウェアリリース12.2(5)以降、PA-A3のSARでは6つの内部送信優先レベルが使用され、すべてのVCにデフォルトレベルが割り当てられます。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。

以下の表は ATM サービスクラスと PA-A3 上でのデフォルト送信優先順位の一覧です。

サービスカテゴリ	送信優先順位
CBR、Operation, Administration, and Maintenance(OAM)セルおよびシグナリング	0
ATMアダプテーションレイヤ5(AAL5)またはAAL2 Voice over ATM(VoATM)VC（任意のサービスカテゴリ）	1
rt-VBR	0
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は、4つのSAR送信優先順位レベルしか使用できません。PCRとSCRを同じ値に設定したVBR-nrt PVCを設定すると、CBRまたはVBR rtPAででPAのPA PA PA-A3でVRT-PAデータ。

PA-A3で、VC設定モードでtransmit-priorityコマンドを発行して、プライオリティ値を変更します。次の例では、VCの送信プライオリティを4から2に変更して、カスタム優先順位付け方式を設定しています。

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、10MB の非デフォルト PCR を構成しています。
```
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
```

show atm vc [vcd#]コマンドを発行して、PVCの特性を表示します。ルータがUBR PVCに4のデフォルトの送信プライオリティ値を割り当てる方法に注意してください。

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

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。送信優先順位の値に 1 を使用しないよう注意してください。1 は OAM やシグナリングのようなトラッフィク制御用に予約しておく必要があります。

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

show atm vc [vcd#]コマンドを再び発行して、設定を確認します。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。

PVR と VBR-nrt & UBR PVCs 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。ATM サービスクラスが定義しているのは、ピークセルレートのようなトラッフィクレートだけではありません。ATMサービスクラスは、帯域保証、遅延、セル損失に関する仮想回線 (VC) のセルを、ATM ネットワークデバイスとルータがどのように扱うかを定義しているのです。

注：ATM物理リンクの両端は、異なるサービスクラスで設定できます。サービスクラスのタイプは、セルヘッダーのどこにもありません。ただし、これを選択する場合は、VCトラフィックの処理方法の上記の違いに注意してください。

ネットワーク設計上の考慮事項

ATM PVC の提供とこの VC に対する ATM サービスクラスの選択については、以下の点を考慮して下さい。

ユーザに帯域幅保証を提供する必要がありますか
遅延やセル損失に関する限度の設定は必要ですか

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