Сеть связи с коммутацией пакетов стандарта Х. 25

Скачать 1.97 Mb.

Название	Сеть связи с коммутацией пакетов стандарта Х. 25
страница	6/11
Тип	Реферат

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Реферат

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Фотонный уровень имеет дело с кодированием битов информации путем модуляции света.

Уровень секции поддерживает физическую целостность сети. Регенераторной секцией в технологии SDH называется каждый непрерывный отрезок волоконно-оптического кабеля, который соединяет между собой такие, например, пары устройств SONET/SDH, как мультиплексор и регенератор, регенератор и регенератор, но не два мультиплексора. Компоненты регенераторной секции поддерживают протокол, который имеет дело с определенной частью заголовка кадра, называемой заголовком регенераторной секции RSOH (Regenerator Section OverHead), на основе служебной информации может проводить тестирование секции и выполнять операции административного контроля.
Уровень линии отвечает за передачу данных по линии между двумя мультиплексорами сети, поэтому линию также часто называют мультиплексной секцией. Протокол этого уровня работает с кадрами уровней STS-N для выполнения различных операций мультиплексирования и демультиплексирования, а также вставки и удаления пользовательских данных. Протокол линии также ответственен за реконфигурирование линии в случае отказа какого-либо ее элемента — оптического волокна, порта или соседнего мультиплексора. Служебная информация мультиплексной секции располагается в части заголовка кадра, называемой заголовком мультиплексной секции MSOH (Multiplex Section OverHead).
Уровень тракта отвечает за доставку данных между двумя конечными пользователями сети. Тракт — это составное виртуальное соединение между пользователями. Протокол тракта должен принять данные, поступающие в пользовательском формате, например формате E1 и преобразовать их в синхронные кадры STM-N.

На рис. 3.6 показано распределение протоколов SDH по типам оборудований SDH.

Рис 3.6. Стек протоколов технологии SDH
Состав кадра STM-N

Основные элементы кадра STM-1 показаны на рис. 3.7, а в табл.3.2 приведена структура заголовков регенераторной и мультиплексной секций.

Кадр обычно представляют в виде матрицы, состоящей из 270 столбцов и 9 строк. Первые 9 байт каждой строки отводятся под служебные данные заголовков, последующие 260 байт отводятся под полезную нагрузку (данные таких структур, как AUG, AU, TUG, TU и VC), а один байт каждой строки отводится под заголовок тракта, что позволяет контролировать соединение из «конца в конец». Содержание байт заголовка тракта POH VC-4 приведено в предыдущем подразделе.

RSOH

H1-H3

MSOНH

270 столбцов байт

Рис. 3.7. Структура кадра STM -1
Таблица 3.2. Состав заголовка регенераторной и мультиплексной секции

Заголовок регенераторной секции RSOH	Заголовок мультиплексной секции MSOH
Синхробайты	Байты контроля ошибок для мультиплексной секции
Байты контроля ошибок для регенераторной секции	9 байт канала передачи данных, 576 Кбит/с
Один байт служебного аудиоканала, 64 кбит/с	Два байта, обеспечивающие переключение на резерв, индикацию аварийного состояния или отказ удаленного оборудования
Три байта канала передачи данных, 192 Кбит/с	Байт передачи сообщений статуса системы синхронизации
Байты, зарезервированные для национальных операторов связи	Остальные байты MSOH зарезервированы для национальных операторов связи

3.1.5. Передача ячеек АТМ в первичной сети SDH
На рис.3.8 показано, как кадр SDH, переносит ячейки АТМ. Ячейки сохраняются последовательно в синхронном информационном конверте (виртуальном контейнере) и могут пересекать границы его строк. Ячейки находятся в фиксированных позициях кадра, поэтому стандарты устанавливают метод определения границ ячеек. Дополнительные служебные октеты в виртуальном контейнере включают в себя указатели (рис. 3.7.), отмечающие границы ячеек. Между тем более предпочтительным методом выделения ячеек стал описанный выше метод вычисления HEC. Виртуальный контейнер может размещаться в любом месте физической области информационного наполнения кадра. При этом он может охватывать два физических кадра.

Рис. 3.8. Ячейки сохраняются в виртуальном контейнере и могут пересекать границы строк

3.1.6. Первичные сети WDM/DWDM
Как видно из таблицы 3.1 минимальная скорость SDH – 155,520 Мбит/с (STM-1). Для этой скорости рекомендации предусматривают использование как оптической, так и электрической сред передачи.

Для более высоких скоростей должны применяться только оптические системы. Из этой же таблицы видно, что максимальная скорость равна 39,8 Гбит/с, что соответствует уровню STM-256 иерархии SDH. Использование технологии мультиплексирования по длине волны WDM (Wavelength Division Multiplexing) позволяет обеспечить скорости передачи до нескольких Тбит/с.

Мультиплексирование по длине волны WDM (Wavelength Division Multiplexing) является формой частотного разделения. Технология WDM выполняет аналогичную роль, что и мультиплексирование с частотным разделением для аналоговых систем передачи, хотя механизмы мультиплексирования в них различные. Системы WDM работают с оптоволоконной средой передачи. Рис. 3.9 иллюстрирует процесс WDM.

Отдельные входные оптические волокна

λ₁

Одно выходное оптоволокно

λ₂

WDM

λ₃

λ₁, λ₂, λ₃

Рис. 3.9. Процесс спектрального разделения.
На входе WDM каждый кадр, который должен быть передан (например, кадр SDH), назначается отдельному лазеру для модуляции. Каждый лазер излучает световой сигнал на своей отличной от других длине волны (λ - «лямбда»), например, в диапазоне частот от 191,1 до 196,5 Ггц. Лазеры выбираются таким образом, чтобы интервал между частотами был постоянным. Посредством мультиплексирования выходные кадры объединяются в одном оптическом волокне (канале). Таким образом, 4-канальная система WDM, например, может мультиплексировать четыре кадра STM-16, позволяя увеличить пропускную способность системы в четыре раза. Подобно этому 16-канальная WDM-система может поддержать шестнадцатикратное увеличение пропускной способности, не прибегая для этого к прокладке нового оптоволоконного кабеля.

Системы WDM в настоящее время разделяют по числу каналов и интервалами между частотами смежных каналов на три типа (мультиплексоры WDM):

- обычные WDM;

- плотные WDM- DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing);

- высокоплотные WDM- НDWDM (High Dense Wavelength Division Multiplexing).
Системы WDM можно классифицировать следующим образом [15]:

Система	Частотный интервал, Ггц, не более	Число каналов
WDM	200	≤ 16
DWDM	100	≥ 64
НDWDM	50	> 64

Системы WDM позволяют по одному каналу (оптическому волокну) переносить информацию со скоростью до 10 Тбит/с.
На рис. 3.10 показаны компоненты простого участка системы WDM.

ис. 3.10. Простой участок системы WDM.
На каждом конце участка находится терминальный мультиплексор системы WDM. Этот мультиплексор обеспечивает распределение кадров синхронной цифровой иерархии SDH (или синхронной оптической сети SONET) по определенным длинам световых волн (λ), используемым для транспортировки. В тракт между терминальными мультиплексорами могут включаться оптические мультиплексоры ввода/вывода OADM (Optical Add/Drop Multiplexer). OADM поддерживает функции ввода/вывода на различных длинах волн. Вдоль участка на расстоянии порядка 120 км расположены оптические усилители.

3.2. Уровень АТМ
На рис. 3.11 приведен стек протоколов узлов транспортной сети и оконечных станций АТМ при выполнении процедур передачи ячеек. При выполнении процедур сигнализации стек протоколов отличается и будет приведен ниже.

Рис. 3.11. Стек протоколов АТМ при выполнении процедуры передачи ячеек
Как видно из рисунка 3.1, уровень АТМ является частью второго уровня модели OSI. Остальная часть второго уровня относится к процедуре уровня адаптации ATM AAL, расположена в оконечной станции. Входными данными для уровня АТМ на оконечной станции являются 48-битовые элементы данных подуровня сегментации и сборки SAR уровня адаптации AAL. Элементы данных PDU пересылают от объекта уровня в одной системе к одноранговому объекту в другой системе.

Уровень АТМ добавляет к этим полезным данным 5-байтовый заголовок ячейки АТМ.

В состав заголовка входят:

Поле идентификаторов виртуального пути и виртуального канала;
Поле идентификатора типа полезной нагрузки;
Бит приоритета потерь ячейки (аналогично биту DE в сети FR);
Бит, указывающий, является ли ячейка последней в сообщении. В сети FR эту функцию сегментирования блоков сообщений выполняют верхние уровни;
Байт контроля ошибок заголовка HEC, который используется на физическом уровне для обнаружения ошибок и фазирования ячеек.

Поле идентификаторов виртуального пути и виртуального канала

В отличие от технологи Х.25 и FR, которые имеют один логический идентификатор канала каждого блока данных (пакеты, кадра), ячейки АТМ идентифицируются на двух уровнях – виртуальный путь VP (Virtual Path) и виртуальный канал VС (Virtual Channel). 8-разрядное поле заголовка АТМ используется для идентификации виртуального пути VPI (Virtual Path Identifier), а 16-разрядное поле – для идентификации виртуального канала VCI (Virtual Channel Identifier). Каждый из этих идентификаторов сродни логическому канальному номеру (LCN) в Х.25 и идентификатору (DLCI) в сети FR.

В АТМ могут использовать те же типы виртуальных каналов, что и в сети FR: постоянный, коммутируемый и коммутируемый постоянный (т.е. соответственно PVC, SVC, SPVC). Виртуальные каналы АТМ часто связывают в один виртуальный путь. Для этого служит идентификация каналов на двух уровнях – виртуальный канал VC и виртуальный путь VP. Отдельно взятый коммутатор может выполнять коммутацию канала VC, коммутацию пути VP или их обе. Эти логические идентификаторы можно рассматривать как «вложенные».

Идея комбинации значений VPI/VCI состоит в том, что идентификатор VCI рассматривается в пределах идентификатора VPI. Например, комбинация 3/40 обозначает, что используется значение идентификатора виртуального канала (VCI), равное 40, для идентификатора виртуального маршрута (VPI), равного 3. Комбинация двух идентификаторов является идентификатором соединения. Виртуальный маршрут (Virtual Path – VP) содержит множество виртуальных каналов (Virtual Circuits – VCs), а виртуальное канальное соединение (Virtual Circuit Connection – VCC) содержит множество маршрутов VP.

Связывание виртуальных каналов обычно формирует один VP, а связанные VP, как правило, находятся в одном физическом канале передачи. Следует отметить, что 24 бита, выделенные для полей VPI/VCI в заголовке ячейки АТМ, могут поддерживать максимум 16 888 216 пользователей в одном физическом канале АТМ! Учитывая скорости передачи данных, на физическом уровне АТМ (при использовании технологию волнового мультиплексирования до и более 800 Гбит/с), не представляется невероятным то, что миллионы пользователей смогут совместно использовать один канал передачи данных. Так же следует заметить, что определенные значения VPI/VCI зарезервированы для использования в сетевом управлении и задач управления ресурсами, таких как сообщения и отчеты о неисправности сети.

Для иллюстрации коммутации в сети АТМ приведем пример иерархической адресации VPI/VCI при использовании постоянных виртуальных каналов PVC [11].

Предположим, что необходимо создать схему адресации АТМ-сети на основе PVC-каналов с учетом того, что она состоит из трех филиалов, которые в трех крупных штатах США: Калифорния, Техас и штат Нью-Йорк (рис. 3.12). В каждом из штатов необходимо соединить АТМ-каналами по три крупных города. В штате Калифорния – Сан-Франциско, Лос-Анджелес и Сан-Хосе. В штате Техас – Хьюстон, Даллас и Ости; в штате Нью-Йорк – Буффало, Нью-Йорк и Олбани.

В результате анализа трафика был сделан вывод, что наиболее эффективной в создаваемой структуре будет полносвязная топология. Поэтому чтобы упростить управление сетью, было принято решение о создании иерархической схемы адресации, в которой каждой из трех штатов будет соответствовать только один идентификатор – номер VPI. Чтобы установить соединение с коммутатором в некотором из штатов, необходимо указать город, добавив другой уникальный адресный идентификатор – VCI. Рассмотрим данный процесс на конкретном примере когда коммутатор, анализируя ячейки, которые поступают из базовой сети, определяет, что в них установлено значение VPI равное 9, это означает, что данный трафик необходимо направить к коммутатору штата Калифорния. Если значение равно 11, то трафик должен быть перенаправлен в Нью-Йорк, если 5 – в Техас. Далее выполняется второй уровень коммутации, когда для определения города в который необходимо направить данные, анализируются оба значения: и VPI и VCI. Например, коммутатор штата Калифорния перенаправляет ячейки, значение VPI которых равно 9, а значении VCI равно 181 в Сан-Франциско. Соединяться с любым штатом можно зная только значение VPI. Следует заметить, что значение VPI, так же как и значения VCI, имеют только локальное значение для каждого интерфейса коммутатора.

Когда рассматривают виртуальное соединение (VCC), то подразумевают, что коммутатор АТМ перенаправляет ячейки, основываясь на полной комбинации значения VPI/VCI. Когда рассматриваются соединения VPC, подразумевают что коммутатор АТМ перенаправляет ячейки исходя только из значений VPI. На рис. 3.13. показан коммутатор АТМ, который функционирует в качестве коммутатора виртуальных путей (VP). Он устанавливает соединение PVC, основываясь только на значениях VP. А значения VCI на обоих концах одного соединения VPC должны быть равными.

Рис. 3.12. Пример иерархической адресации VPI/VCI в среде каналов PVC сети АТМ.

Рис. 3.13. Установление соединений VPC коммутатором VP ATM.
На рис.3.14 показан коммутатор АТМ, который функционирует и как коммутатор VP, и как коммутатор VC. Он может устанавливать соединения обоих типов: VPC и VCC.

Рис. 3.14. Установление соединений VPC и VCC коммутатором VP-VC ATM.

Поле идентификатора типа полезной нагрузки

Поле типа полезной нагрузки PT (Payload Type) позволяет дифференцировать различные типы полезной нагрузки в сети АТМ, указывает на конец пакета, наличия перегрузки в сети. Определено два таких типа полезной нагрузки: полезные данные пользователя и полезная нагрузка OAM (Operations, Administration and Maintenance – операции администрирования и технического обслуживания). Полезная нагрузка пользовательских данных переносит информацию пользователя, тогда как полезная нагрузка ОАМ – информацию управления сетью, процедуры сигнализации, маршрутизации и др. Поле РТ также играет роль в указании того, столкнулась или нет определенная ячейка с состоянием перегрузки во время ее путешествия через сеть. За счет использования определенных кодов поля РТ, каждая ячейка при достижении ею места назначения указывает на то, было ли где-либо в сети встречено состояние перегрузки.

3.3. Классы трафика, качество обслуживания сети АТМ
На рис. 3.15. приведено сравнение четырех классов служб, которые охватывают мультимедийные типы трафика сети АТМ.

Класс службы	A	B	C	D
Режим соединения	С установлением соединения			Без установления соединения
Скорость	Постоянная	Переменная
Тип трафика	Постоянная скорость для передачи речи, аудио, видео	Сжатые речь, аудио, видео	Передача данных для банковских транзакций и др.	Передача данных без установления

Рис. 3.15. Классы служб АТМ.
Служба класса А предназначена для поддержки аудио и видео-приложений, где информацию нужно передавать с постоянной скоростью.

Службы класса В обеспечивает передачу уплотненного речевого, аудио или видео-трафика, поэтому трафик носит пульсирующий характер, а скорость пересылки данных может изменяться.

Служба класса С обеспечивает передачу данных пакетной коммутацией (аналогично трафику FR, Х.25).

Служба класса D предназначена для передачи данных без установления соединения. Каждый пакет, передаваемый в сеть, содержит полные адреса отправителя и получателя. Не гарантируется потеря ячеек. Такую службу можно использовать, например, вместо Интернета или частными региональными сетями, реализующими протоколы TCP/IP. Такая доставка по возможности («best effort») либо не ставит задачу надежного обмена с гарантией показателя вероятности потери ячеек, либо предусматривается восстановление потерянных ячеек на верхнем уровне, т.е. в оконечной станции.

Приведенные классы служб и связанные с ними приложения требуют поддержки показателей характеристик трафика и качества обслуживания.

В сети АТМ для установления виртуального соединения по запросу пользователя предусмотрены следующие параметры трафика:

PCR (Peak Cell Rate) – верхняя граница скорости передачи ячеек, указывающая на максимальное количество ячеек, переданных за одну секунду.
SCR (Sustained Cell Rate) – средняя скорость передачи ячеек, указывающая на согласованный верхний уровень среднего количества ячеек, которое может быть передано за одну секунду.
MCR (Minimum Cell Rate) – минимальная скорость передачи ячеек, с которой отправитель может передавать данные.
MBS (Maximum Burst Size) – максимальная величина пульсации, указывающая на максимальное количество ячеек для скорости PCR, которые могут быть переданы по некоторому соединению.
CDVT (Cell Delay Variation Tolerance) – максимально допустимое отклонение задержки ячеек.

В отличие от Frame Relay в сети АТМ при установлении виртуального соединения пользователь может затребовать гарантию обеспечения следующих характеристик качества обслуживания QoS.

MCTD (Maximum Cell Transfer Delay) – максимальная задержка при передаче ячеек, определяемая временем задержки при передаче ячеек, определяемая временем передачи ячейки от одной оконечной станции к другой.
CDV (Cell Delay Variation) – амплитуда отклонения задержки ячеек. Изменения времени между двумя последовательными передачами называется флюктуацией фазы или джиттером. Это вызывает искажения видео или речи, которые выражаются в дрожании.

Согласно спецификации АТМ-форума значение CDVT является параметром трафика, а не параметром QoS и поэтому не требует уникальной величины при установлении соединения.

На рис. 3.16 приведены примеры сильной и слабой флюктуации.

Рис. 3.16. Примеры сильной (а) и слабой (б) флюктуации
Для борьбы с таким родом искажений веб-сайты, на которых содержатся потоковые видео или аудио используют буферизацию (примерно на 10 секунд) перед воспроизведением. Это невозможно в таких пределах при передаче в режиме реального масштаба времени (например в Интернет-телефонии, видеоконференциях) из-за недопустимости больших задержек, связанных с буферизацией.

CLR (Cell Loss Ratio) – вероятность потери ячеек, равная отношению потерянных к общему числу переданных ячеек.

Установление коммутируемого виртуального канала в сети АТМ во многом похоже на то, как это осуществляется в сети Frame Relay на приведенной в разделе 2.4 диаграмме. В следующих разделах будет отмечены отличия в сети АТМ, вызванные в первую очередь мультимедийными возможностями сети.

3.4. Уровень адаптации АТМ
Для поддержки классов трафика и обеспечения пользователю гарантий качества обслуживания на оконечных пунктах сетей АТМ предусмотрены протоколы адаптации ААL (АТМ Adaptation Layer). Форумом АТМ стандартизировано четыре типа протоколов AAL: AAL1, AAL2, AAL¾, AAL5. Эти протоколы соответствуют части второго уровня эталонной модели OSI (см. рис. 3.1).

В зависимости от конкретного вида информации пользователя (речь, видео или данные) и класса трафика (А,В,С или D) используется определенный тип протокола AAL. В таблице 3.3 приведены сервисы AAL и соответствующие им классы трафика, гарантированные пользователю показатели качества обслуживания (QoS) и используемые для реализации типы протоколов AAL.

Сервису с постоянной битовой скоростью CBR (Constant Bit Rate) соответствует трафик класса А. Согласованию пользователя с сетью подлежат параметры трафика PCR и CDVT, показатели задержки и потерь ячеек. Для реализации используется протокол AAL1.

Сервису с переменной битовой скоростью реального времени rt-VBR (real-time Variable Bit Rate) соответствует трафик типа B. Согласованию пользователя с сетью подлежат параметры трафика PCR, CDVT, SCR, MBS, показатели задержки и потерь ячеек. Для реализации используется протокол AAL2.

Сервису с переменной битовой скоростью нереального времени nrt-VBR (non-real-time Variable Bit Rate) соответствует трафик класса С. Согласованию пользователя с сетью подлежат параметры трафика PCR, CDVT, SCR, MBS, показатель потерь ячеек. Для реализации используется протокол адаптации AAL5. Поскольку класс трафика С относится к службе передачи данных, то используемый протокол AAL5 не гарантирует показатель задержки ячеек.
Таблица 3.3 Сервисы AAL, классы и параметры трафика, гарантированные QoS и типы AAL

Сервисы AAL	Классы трафика	Параметры трафика	Гарантированные QoS		Типы AAL
Сервисы AAL	Классы трафика	Параметры трафика	Задержки ячеек	Потери ячеек	Типы AAL
CBR	Класс А	PCR, CDVT	да	да	AAL1
rt-VBR	Класс В	PCR,SCR,MBS,CDVT	да	да	AAL2
nrt-VBR	Класс С	PCR,SCR,MBS,CDVT	нет	да	AAL5
UBR	Класс С	PCR, CDVT	нет	нет	AAL5
UBR	Класс D	PCR, CDVT	нет	нет	AAL¾
ABR	Класс С	PCR, MCR,CDVT	нет	да	AAL5
ABR	Класс D	PCR, MCR,CDVT	нет	да	AAL¾

Сервис неопределённой битовой скорости UBR (Unspecified Bit Rate) соответствует трафику класса С и D. С пользователем в этом случае согласуется только параметр PCR. UBR не гарантирует никакой параметр QoS. Реализуется с помощью протоколов AAL¾ и AAL5. Чем меньше загружена сеть, тем больше вероятность доставки ячеек.

Сервис доступной битовой скорости ABR (Available Bat Rate) соответствует трафику класса С и D С пользователем согласуются параметры PCR и MCR. Для ABR сеть гарантирует вероятность доставки ячеек, отправленных со скоростью равной или меньшей MCR. Сервис ABR позволяет оконечным станциям адаптировать их трафик к текущему состоянию сети. Это осуществляется с помощью сообщений обмена сети с пользователем по специальному виртуальному каналу.

Как видно из рис. 3.1 уровень адаптации AAL делится на два подуровня. Нижний подуровень AAL является подуровнем сегментации и повторной сборки (восстановления) SAR (Segmantation and Reassembly), а верхний подуровень AAL – подуровень конвергенции CS (Convergence Sublayer). Основная функция AAL заключается в объединении (адаптации) разных трафиков и разных сервисов к инфраструктуре ATM.

На рис 3.17 приведена общая схема операций стека протокола ATM. Сообщение определенного протокола, передаваемое от одного объекта уровня системы к одноранговому объекту другой системы, называется модулем данных протокола PDU (Protocol Data Unit).

Максимум пакета (сообщения)
PDU верхнего уровня 65535байт

верхние уровни

CS-PDU

SAR-PDU уровень AAL

уровень ATM

ячейка 1 ячейка 2 ячейка 3 ячейка n

Рис. 3.17. Операции протоколов сети ATM
На рис. 3.17 приняты следующие обозначения:

З, К – соответственно заголовок и концевик блока сообщения подуровня СS;

З₁ К₁; З₂ К₂; З₃ К₃…. З_n К_n – соответственно заголовки и концевики сегментов подуровня SAR;

Н₁ ,Н₂, Н₃ …Н_n – заголовки ячеек уровня АТМ.

Р

ассмотрим операции стека сверху вниз. Модуль PDU (пакет, сообщение) верхнего уровня поступает на вершину стека протоколов ATM на оконечной станции и попадает на подуровень конвергенции CS. В результате добавления служебной информации в виде заголовка (З) и концевика (К) формируется модуль CS-PDU. Каждый тип AAL включает разное содержание в служебную информацию. Модуль CS-PDU, переданный на подуровень SAR, сегментируется на блоки длинной 48 байт модули SAR-PDU), включая в них специфическое содержание для каждого типа AAL в служебную информацию заголовков и концевиков (З₁ К₁; З₂ К₂; З₃ К₃…. З_n К_n). Эти модули передают на уровень ATM, где к ним добавляются 5 байт заголовка (Н₁ ,Н₂, Н₃ …Н_n) формирующие ячейки. Затем ячейки поступают на физический уровень ATM.

На принимающей стороне процесс, показанный на рис. 3.17, происходит в обратном порядке. Результатом является возможность интегрировать множество типов трафика в одну коммутируемую структуру.

В модуле SAR-PDU служебная информация, относящаяся к типу AAL1, содержится только в заголовке и включает последовательный номер ячейки (для проверки на потерянные, неверно выставленные или испорченные ячейки). В модуле SAR-PDU служебная информация, относящаяся к типу AAL¾, содержится в заголовке и концевике. Концевик здесь включает контрольно-проверочную комбинацию циклического кода для обнаружения и коррекции ошибок в пользовательских данных. Длина этой комбинации составляет 10 бит для проверки 44 байт полезной информации. В модуле CS-PDU, служебная информация, относящаяся к типу AAL5, содержит 4 байта контрольно-проверочной комбинации циклического кода для обнаружения ошибок в сообщении пользовательских данных пакета длиной до 65535 байт. Использование контрольно-проверочных комбинаций циклического кода в AAL¾ и AAL5 позволяет использовать процедуры по восстановлению правильной последовательности блоков данных для обеспечения высоких требований пользователей по вероятности потерь.
3.5. Сигнализация в сети ATM
Процесс сигнализации в сети ATM (установление, поддержка и разъединение коммутируемых виртуальных каналов) во многом похож на эту процедуру в сети Frame Relay (диаграмма, которой приведена на рис. 2.5 главы 2). Приведем основные отличия в сети ATM.

В коммутаторах и оконечных станциях сети ATM используется протокол Q.2931, который в отличие от Q.931 (используемого в сети FR) кроме двухуровневого идентификатора виртуального канала в состав сообщения запроса на установку соединения SETUP дополнительно входят:

Показатели качества обслуживания QoS, к которым могут относится все приведенные в разделе 3.3.(максимальная задержка при передаче ячеек MCTD, амплитуда отклонения задержки CDV, вероятность потерь ячейки CLR) или некоторые из них;
Показатели трафика в зависимости от класса трафика к которым могут относиться приведенные в разделе 3.3 и таблице 3.4;
Уровень адаптации AAL.

Стандартизации подлежат процедуры протокола не только «пользователь-сеть» (которым соответствует диаграмма установления коммутируемого виртуального соединения в сети FR на рис 2.5 главы 2), но и процедуры протокола между ATM-коммутаторами.

Интерфейс подключения конечных пользователей к АТМ-коммутатору обозначается UNI (User-Network Interface).

Интерфейс между AТM-коммутаторами обозначается NNI (Network Node Interface).

3.5.1. Стек протоколов при установлении коммутируемого виртуального канала
На рис 3.18 приведен стек протоколов сигнализации установления коммутируемого виртуального канала. Для обслуживания требуемого уровня обслуживания QoS оконечные станции и сеть должны выделить для виртуального соединения достаточное количество ресурсов.

Рис. 3.18. Стек протоколов сигнализации при установлении коммутируемого виртуального канала.
После того, как отправлено сообщение SETUP на интерфейсе UNI от оконечной станции необходимо удостовериться, что при заданных пользователем показателях трафика могут быть предоставлены ему заданные в сообщении показатели QoS. При этом не должны быть нарушены условия, при которых ранее были установлены соединения. Для этого применяется специальный алгоритм управления доступом к соединениям CAC (Connection Admission Control). Алгоритм САС определяет можно ли принять или следует отклонить запрос на соединение. Входной коммутатор запускает алгоритм САС и определяет, что его ресурсы отвечают выдвигаемым требованиям QoS. Теперь стоит задача кто будет следующим транзитным коммутатором, который сможет соответствовать заданному требованию QoS?

Эту функцию выполняет стандартизированный форумом ATM протокол PNNI (Private Network-to-Network Interface), который включает процедуру маршрутизации и процедуру сигнализации.

3.5.2. Протокол PNNI по выполнению функции маршрутизации
Протокол PNNI по выполнению функции маршрутизации отвечает за распространение между коммутаторами АТМ и группами коммутаторов АТМ информации об изменении топологии сети.

Протокол PNNI по выполнению функции сигнализации основан на дополнительных возможностях процедуры сигнализации на интерфейсе UNI, которые заключаются в использовании возвратных маршрутов.

PNNI – это протокол маршрутизации с учётом состояния каналов. Он позволяет использовать разделённые области за счёт иерархической структуры сети, поддерживает маршрутизацию с учётом уровня качества обслуживания QoS и др. Иерархическая структура позволяет скрыть сетевые изменения в одной области от другой, что приводит к изолированию областей сети, несмотря на то, что в основу положен метод информирования о состоянии канала. Единственным недостатком такой инфраструктуры является возможная маршрутизация в неопределенную область. Протокол PNNI позволяет определить наиболее подходящий маршрут для запрашиваемого QoS. В информационных элементах сигнального сообщения отправителя содержится полный путь, предоставленный входным коммутатором (рис. 3.19). Такой механизм называется маршрутизацией от источника.

Рис. 3.19. Механизм маршрутизации от источника.
Определение «наилучшего маршрута» в протоколе происходит совсем по-другому, нежели в других протоколах, таких как OSPF IP-сети. Протокол OSPF определяет наилучший по стоимости маршрут, а протокол PNNI определяет наилучший маршрут, который соответствует требуемому уровню QoS для определённого соединения. Все пакеты пересылаются независимо от приложений по протоколу OSPF по одному и тому же маршруту до тех пор, пока стоимость маршрута минимальна. На рис. 3.20 приведён граф части сети (Интернет), состоящей из трёх маршрутизаторов (А, В, С) и таблица маршрутизации 3.4, построенная по протоколу OSPF. Каждая связь между маршрутизаторами характеризуется пропускной способностью канала связи. Пусть в приведённом примере С и В, С и А соединены 30-канальной группой каналов Е1, а В и А – одним каналом Е0 (64 Кбит/с). Стоимость передачи выразим пропускной способностью канала передачи сообщения, для Е0 назначив 1700 условных единиц, а Е1 – 50 условных единиц. Тогда согласно таблицы маршрутизации маршрут А – С – В с общими затратами 50 + 50 = 100 условных единиц более оптимален по сравнению с маршрутом А – В с 1700 условными единицами затрат.

Рис. 3.20. Граф сети.

Таблица 3.4. Таблица маршрутизации.
Процедура протокола PNNI анализирует каждый запрос на соединение индивидуально на основании показателей QoS в сообщении SETUP. Если где-либо в сети произошло изменение уровня обслуживания QoS, то происходит лавинная рассылка элементов PTSE (PNNI Topology State Element), в результате чего производится изменение маршрутизации внутри группы узлов сети. Элементы PTSE состояния PNNI-маршрутизации распространяются с помощью специальных пакетов PTSP (PNNI Topology State Packet). Пакеты PNNI-маршрутизации распространяются по специальному выделенному виртуальному каналу с идентификаторами VPI = 0, VCI = 18.

3.5.3. Протокол PNNI по выполнению функции сигнализации
Протокол PNNI по выполнению функции сигнализации завершает доставку сигнального сообщения SETUP, запрашиваемого пользователем на установление соединения со стороны интерфейса UNI.

Протокол PNNI по выполнению функции сигнализации использует:

- маршрут от источника, определённый протоколом PNNI по выполнению функции маршрутизации;

- информацию о достижимости, возможности установления соединения из результатов работы протокола PNNI по выполнению функции маршрутизации;

- механизм обратного маршрута, который допускает временное разъединение незавершённого соединения из-за несоответствия уровня обслуживания QoS или повреждения канала связи.

На рис.3.19 приведён пример сигнализации PNNI в плоской иерархической сетевой топологии. С оконечного устройства А на интерфейс UNI приходит сигнальный запрос SETUP. Полученный данный запрос на коммутаторе S1 с помощью алгоритма САС определяет можно ли принять или следует отклонить запрос. С помощью QoS в сообщении SETUP и метрик QoS в списке узлов одной PNNI-группы равноправных узлов (в данном случае узлов S2,S3,S4,S5,S6), узел S1 может составить список транзитной передачи этой группы узлов DTL (Designated Transit List). DTL полностью определяет маршрут через одну PNNI-группу равноправных узлов.

SETUP передаётся к следующему в списке DTL коммутатору S3, который также запускает алгоритм САС. Коммутатор S3 в случае соответствия требованиям оконечного пункта А вычисляет ожидаемое поведение других узлов. Теперь SETUP передаётся к следующему в списке DTL коммутатору S5, который выполняет те же операции, что и S3. Допустим, что он также соответствует требованиям оконечного пункта А. Теперь SETUP передаётся к S6. Наконец, коммутатор S6 передаёт SETUP оконечного пункта А получателю (оконечному пункту В), который генерирует ответ «CONNECT» (рис.2.5, раздел 2.4). Теперь представим другую ситуацию, когда в сети вместо шести узлов, как показано на рис.3.19, находится 100. Пусть топология в данном случае тоже будет плоской. Допустим, что в процессе передачи SETUP один из коммутаторов, например, с номером 50, отклоняет запрос на соединение, т.е. не выполняет требования пользователя по QoS и трафику. Следовательно, механизм обратного маршрута необходимо применить к точке входа в АТМ-сеть, т.е. к коммутатору S1. При этом появляется большой дополнительный трафик и увеличивается время установления соединения. Для решения такой ситуации в широкомасштабных сетях используется иерархическая топология сети. Подробная реализация такого алгоритма приведена в работе [11]. При этом не требуется возврат в исходную точку в сеть в том случае, когда коммутатор в списке DTL не отвечает QoS требованиям в сообщении SETUP. Коммутатору, определившему список DTL, отправляется сообщение разрыв соединения (RELEASE). Получив это сообщение этот коммутатор, принадлежавший той же группе, пытается найти альтернативный маршрут, который отвечал бы требованиям QoS.

Использование иерархической топологии сети предоставляет больше возможности для решения задачи, чем в плоской сетевой топологии.

3.6. Управление ATM-трафиком в процессе передачи

После того, как было установлено соединение согласно требуемому пользователем уровню качества обслуживания (QoS) и соблюдены условия соглашения о трафике, сеть готова к передаче ячеек. Соглашение о трафике является чем-то вроде «закона» в данном соединении. Допустим, что некоторая станция нарушает и передаёт значительно больше трафика, чем оговорено в соглашении.

Существуют две основные функции управления трафиком: контроль трафика и контроль перегрузок.
Контроль трафика

Основной функцией контроля трафика является мониторинг соединения. При этом производится мониторинг потока трафика и соблюдения условий соглашений в целях защиты сетевых ресурсов от неправильного использования (или злоупотребления), которое может преднамеренно или непреднамеренно повлиять на качество услуг, предоставляемых другим пользователям сети по установленным ими соединениям. Мониторинг соединений на NNI-уровне является обязательным и называется NPC (Network Parameter Control). Приведём один из самых простых механизмов мониторинга и контроля трафика с NNI-интерфейса. В случае нарушения ячейкой соглашения о трафике, входной коммутатор устанавливает бит приоритета потери CLP (Cell Loss Priority), равным 1, тем самым отмечая, что у неё низкий приоритет. Если же ячейка не нарушила условия соглашения пользователя с сетью, её бит CLP остаётся равным 0, что указывает на высокий приоритет. При возникновении перегрузки в сети ячейки с приоритетом 1 уничтожаются, а с приоритетом 0 передаются дальше.

Форум АТМ определяет две модели проверки приоритета.

- Модель прозрачной передачи битов CLP, при которой устройство сети игнорирует CLP-бит. Такая модель используется, например, при сервисе AAL с постоянной битовой скоростью CBR, для которого важна гарантия показателя задержки ячеек.

- Модель пристальной проверки CLP, при которой применяется селективное уничтожение ячейки с CLP-бит, равным 1. Такая модель используется, например, в сервисе AAL nrt-VBR, для которого важна гарантия показателя вероятности доставки пакета.

В качестве необязательной функции контроля трафика в АТМ принята процедура сглаживания пульсирующего трафика путём его ограничения. Этот механизм служит предупреждением перегрузки в сети [11].

Контроль перегрузки

Форум АТМ специфицировал два метода контроля перегрузки.

- Индикация явной перегрузки при прямой передаче EFCI (Explicit Forward Congestion Indication).

- Относительная маркировка скорости передачи RRM (Relative Rate Marking).

В режиме EFCI коммутатор устанавливает в заголовке ячейки соответствующий бит. Приняв такую ячейку оконечная станция-получатель адаптивно понижает скорость ячеек в соединении. Если в таких соединениях используются ячейки управления ресурсами RM-ячейки с определенными значением VCI=6, оконечная станция-получатель может уведомить отправителя о перегрузе. Для этого станция-получатель посылает RM-ячейку с указанием о перегрузе на оконечную станцию отправителя. Сервисы AAL CBR, nrt-VBR, rt-VBR, UBR могут использовать режим EFCI.

В режиме RRM оконечная станция-отправитель периодически генерирует и посылает во все соединения вместе с ячейкам данных RM-ячейки. Устройство-получатель отправляет их назад отправителю, определяя тем самым, испытывает ли промежуточный коммутатор перегрузку. В RRM режиме коммутатор сам может уведомлять о перегрузке, а в EFCI получатель уведомляет отправителя о перегрузке. Поэтому режим RRM более эффективен. Метод RRM является обязательным для сервиса ABR.
Селективное уничтожение ячеек

Существует три наиболее эффективные технологии селективного уничтожения ячеек.

-уничтожение остатка пакета TPD (Trail Packet Discard)

-раннее уничтожение пакета EPD (Early Packet Discard)

-раннее произвольное уничтожение RED (Random Packet Discard)

В режиме TPD при возникновении перегрузки коммутатор отбрасывает ячейки с битом CLP=1. Поскольку потеря одной ячейки делает весь пакет, куда она входит бесполезным, коммутатор продолжает отбрасывать остальные ячейки пакета, кроме последней. Иначе происходит объединение неисправного пакета со следующим исправным. Поэтому режим TPD должен переслать последнюю ячейку пакета получателю.

В режиме EPD коммутатор использует некоторое пороговое значение, определяемое фактором загрузки (например, максимальная длина очереди). После определения этого порога срабатывает механизм EPD. Если поступила первая ячейка длинного пакета, то уничтожаются все ячейки этого пакета, после чего коммутатор возвращает EPD в исходное состояние.

В режиме RED коммутатор определяет возникновение перегрузки по некоторому пороговому значению, как и в механизме EPD. Если уровень нагрузки превышает такой порог, коммутатор начинает маркировать каждую входящую ячейку некоторым вероятностным значением, которое является функцией нагрузки. Следовательно, коммутатор для каждого пакета определяет свой пороговый уровень. Если в момент получения первой ячейки пакета уровень нагрузки превысит ее пороговое значение, коммутатор отбросит весь пакет. Чем выше вероятное значение, тем больше пакетов уничтожится. Вероятность сброса растет с ростом средней длины очереди.

3.7. Особенности сети АТМ по сравнению с сетью Frame Relay
1. АТМ – мультимедийная сеть, предназначенная для передачи любого вида служб. Frame Relay в соответствии со спецификацией является сетью только передачи данных.

2. АТМ обеспечивает передачу данных в двух режимах – с установлением и без установления соединения. Frame Relay обеспечивает работу только в режиме с установлением соединения.

3. Стек протоколов оконечных станций АТМ включает уровни адаптации AAL предоставляющие различные процедуры обработки данных в зависимости от вида службы (речь и видео, сжатое видео и речь, передача данных с установлением или без установления соединения). В сети Frame Relay отсутствуют уровни адаптации.

4. Для выполнения функций сигнализации в стек протоколов оконечных станций и коммутаторов АТМ включены процедуры уровня адаптации AAL5 и стандарта Q.2931. Обеспечение мультимедийных служб в АТМ потребовало предоставить пользователю при запросе на установление соединения большой выбор показателей качество обслуживания (MCTD, CDV, CLR). В сети Frame Relay показатели качество не используются, а число показателей трафика значительно меньше (CIR, Bc, Be)

5. В АТМ предусмотрен в службе передачи данных сервис доступной битовой скорости ABR, позволяющей пользователям адаптировать их трафик к текущему состоянию сети. В сети Frame Relay такой экономически выгодный пользователю сервис не предусмотрен.

6. Технология построения АТМ основывается на использовании первичных сетей связи с синхронной цифровой иерархией SDH, что позволяет передавать информацию по волоконно-оптическому кабелю на скоростях до нескольких терабит в секунду. В АТМ принята фиксированная длина ячейки и аппаратная реализация многих процедур.

Сети Frame Relay работают на значительно меньших скоростях с использованием технологии цифровой иерархии PDH, имеющей недостатки по сравнению с SDH.

7. Форум АТМ специализировал процедуру сигнализации на участке «пользователь-сеть» и между коммутаторами сети. Протокол сигнализации PNNI между коммутаторами АТМ предусматривает использование иерархической топологии сети, позволяющий создавать широкомасштабные сети .

Технология Frame Relay не предусматривает создание широкомасштабной сети.

8. Для обеспечения требуемого пользователем QoS в АТМ предусмотрен следующий набор механизмов:

- управление доступом к соединении (САС), определяющий может ли затребованное соединение привести к ухудшению QoS уже установленного соединения;

- коррекция таблицы QoS-маршрутизации с учетом изменения уровня обслуживания в узлах сети;

- выбор пути маршрутизации с использованием иерархической топологии сети и механизма обратного маршрута для выбора альтернативного пути;

- контроль трафика с помощью мониторинга сообщений (например, установка признака приоритета потери ячейки);

- контроль перегрузки и снижение уровня нагрузки;
- селективное уничтожение ячеек.

В сети Frame Relay такие механизмы отсутствуют.

9. На физическом уровне АТМ один байт контрольно-проверочной комбинации циклического кода служит для исправления одиночных ошибок и обнаружения ошибок большей кратности четырех байт заголовка ячейки. Контрольно-проверочная комбинация поля данных ячейки АТМ отсутствует.

В сети Frame Relay производится обнаружение ошибок поля данных без восстановления.

4. IP-сети и MPLS-сети. Показатели качества обслуживания
В соответствии с тенденциями перспективного развития Единой сети электросвязи (ЕСЭ) России настоящий этап следует считать переходом к построению мультимедийных сетей связи с предоставлением любому пользователю как общедоступных услуг универсального обслуживания, так и новых, перспективных услуг [17]. Мультимедийные сети должны позволять переносить все существующие виды информации (речь, аудио, видео, неподвижные изображения, графику, тексты, данные) с различными категориями качества. Сетевой технологией, обеспечивающей эти требования, является рассмотренная выше сеть ATM.

В то же время сеть Интернет, кроме передачи данных, всё больше и больше используется для поддержки мультимедийного трафика. В первую очередь это относится к передаче голоса поверх IP (VoIP), которая в отличие от передачи данных очень чувствительная к задержкам. При описании процедур работы сети ATM было показано, что различные виды информации мультимедийной сети требуют поддержки соответствующих механизмов обеспечения качества обслуживания QoS. Традиционные IP-сети не гарантируют никакого показателя QoS.

Взять за основу сеть ATM, обеспечивающую передачу с необходимым QoS любого мультимедийного трафика, практически оказалось невозможным для сетей общего пользования из-за больших затрат. Это относится к каждому из вариантов:

- построение сети ATM для трафика реального времени (речь, видео), требующую малую задержку (с сохранением IP-сети для передачи данных);

- полная замена IP- сети на сеть ATM.

Таким образом, возникла необходимость обеспечить поддержку различного мультимедийного трафика с разнообразными требованиями к уровню QoS в рамках архитектуры IP-сети. Механизмы QoS при рассмотрении их для использования в среде IP можно разделить на три категории: один подход оперирует в режиме сквозной передачи из «конца в конец» (еnd - tо - end), другой функционирует на уровне транзитов (hop-by-hop) и третий совершенно игнорирует IP. Рассмотрим эти все категории. Предварительно приведём основные положения работы сети Интернет, которая является IP-сетью общего пользования.

4.1. IP-сети
В настоящем разделе приведены положения IP-сети в части:

- основных функций уровней стека протоколов;

- алгоритма переноса данных в IP-сети;

- моделей обеспечения QoS на основе технологии IP (интегрированное и дифференцированное обслуживание).

4.1.1. Стек протоколов и основные функции уровней.
Интернет отличается от глобальных сетей, тем, что является составной сетью (сетью сетей), число которых измеряется тысячами.

Для Интернета также характерно использование стека протоколов не эталонной модели OSI, а эталонной модели TCP/IP. Из причин успеха этой технологии следует отметить две. Во-первых, TCP/IP предлагал только те услуги, которые были легко и соответственно дёшево реализуемы. Стоимость предлагаемых услуг была всегда низкой. В то же время другие технологии, например, ISDN или ATM, также как и предлагаемые ими услуги дорогие.

На рис. 4.1. представлен стек протоколов TCP

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

	«Корпоративная сеть телефонной связи цаук пао «нк «Роснефть» в г. Москве. Сеть упатс»		Комплекс шахтной телефонной связи искробезопасный с ip коммутацией... Регламент технического обслуживания, планового текущего ремонта и устранения возможных неисправностей и отказов
	План выступления 1 Вступление Рассказать в общих понятиях, что такое... Глобальная сеть- совокупность компьютеров, расположенных на больших расстояниях друг от друга, а также система каналов передачи связи:...		Линии для производства полиэтиленовых пакетов Линии вм-пак 680 У2 и вм-пак 850 У2 (далее вм-пак у2) предназначена для производства пакетов типа «Майка», «Фасовка» из полиэтиленовой...
	Инструкция по установке систем «Стандарт-гост» и «Гарант» Подключение сетевого диска Выберите «Вся сеть» и двойным щелчком мыши откройте Нажмите на значок «Сеть Microsoft Windows»		Инструкция по оплате пакетов Триколор тв по счёту для юридических... Для оплаты пакетов «Оптимум» и/или «Ночной» свяжитесь с нами любым удобным для вас способом сообщите свои реквизиты, и мы выставим...
	Приняты Советом глав Администраций связи Регионального содружества в области связи Виды услуг, предоставляемых предприятиями связи, определяются администрациями государств членов рсс *(2). Руководителям предприятий...		Руководство пользователя для кандидатов по самостоятельной регистрации... Мы рекомендуем использовать адрес на общедоступном сервере (например, mail ru, yandex ru, google com и т п.) в связи с возможными...
	Пояснительная записка Студент Выявлены потребности и желания клиентов в предоставляемых услуг связи, перечень наиболее востребованных услуг, сервисов и спрос на...		Введение 2 Система сотовой связи стандарта gsm и особенности построения абонентских устройств 4
	Инструкция пользователя услуг цифровой телефонии акадо содержание... Цифровая телефония акадо это современный вид цифровой телефонной связи, доступный абонентам акадо как в виде отдельной услуги, так...		Методическое пособие «От простого к сложному» Секреты администрирования ПК. При этом необходимо учитывать особенности соединения и понимать, что вам потребуется для обеспечения доступа в сеть с нескольких...
	1 понятие и классификация пакетов прикладных		Чтобы устранить возможные проблемы, возникшие в процессе эксплуатации... Наличие хорошего и стабильного интернета если через сеть мобильно оператора, то минимум сеть 3G, но лучше через Wi-Fi где скорость...
	1. 1Термины, используемые в документации о закупке Проведение аварийно-восстановительных работ на волоконно-оптических линиях связи (волс), а именно: на кабелях sdh-транспортная сеть,...		Инструкция по использованию вычислительного кластера т-платформы tedge-48 Версия 2 ГГц и 8 Гбайт оперативной памяти. Кроме того, есть управляющий модуль, предназначенный для компиляции и запуска задач, с файловым...

Сеть связи с коммутацией пакетов стандарта Х. 25

Похожие: