содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9    ..

29.  

Технология X.25

Назначение и структура сетей Х.25

Сети Х.25 являются на сегодняшний день «старейшиной» применяемых пакет­ных сетей, хотя популярность их быстро падает. Долгое время сети Х.25 были единственными доступными сетями с коммутацией пакетов коммерческого типа, в которых давались гарантии коэффициента готовности сети. Интернет также имеет долгую историю существования, но как коммерческая сеть он начал экс­плуатироваться совсем недавно, поэтому для корпоративных пользователей вы­бора не было. Кроме того, сети Х.25 хорошо работают на ненадежных линиях благодаря протоколам с установлением соединения и коррекцией ошибок на двух уровнях — канальном и сетевом.

Стандарт Х.25 «Интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных для терминалов, работающих в пакетном режиме в сетях передачи данных общего пользования» был разработан комитетом CCITT в 1974 году и пересматривался несколько раз. Стандарт наилучшим образом подходит для передачи трафика низкой интенсивности, характерного для терминаЛОВ и в меньшей степени соответствует более высоким требованиям трафика локальных сетей. Как видно из названия, стандарт не описывает внутреннее устройство сети Х.25, а только определяет пользовательский интерфейс с сетью. Взаимодействие двух сетей Х.25 определяет стандарт Х.75.

Технология сетей Х.25 имеет несколько существенных признаков, отличающих ее от других технологий.

-        Наличие в структуре сети специального устройства — PAD (Packet Assembler Disassembler), предназначенного для сборки нескольких низкоскоростных старт-стопных потоков байтов от алфавитно-цифровых терминалов в пакеты, пере­даваемые по сети и направляемые компьютерам для обработки. Эти устрой­ства имеют также русскоязычное название сборщик-разборщик пакетов, СРП.

-        Наличие трехуровневого стека протоколов с использованием на канальном и сетевом уровнях протоколов с установлением соединения, управляющих по­токами данных и исправляющих ошибки.

-        Ориентация на однородные стеки транспортных протоколов во всех узлах се­ти — сетевой уровень рассчитан на работу только с одним протоколом каналь­ного уровня и не может подобно протоколу IP объединять разнородные сети.

Сеть Х.25 состоит из коммутаторов (Switches, S), называемых также центрами коммутации пакетов (ЦКП), расположенных в различных географических точ­ках и соединенных высокоскоростными выделенными каналами (рис. 17.7). Вы­деленные каналы могут быть как цифровыми, так и аналоговыми.

Асинхронные старт-стопные терминалы подключаются к сети через устройст­ва PAD. Они могут быть встроенными или удаленными. Встроенное устройство PAD обычно расположено в стойке коммутатора. Терминалы получают доступ к встроенному устройству PAD по телефонной сети с помощью модемов с асин­хронным интерфейсом. Встроенное устройство PAD также подключается к те­лефонной сети с помощью нескольких модемов с асинхронным интерфейсом.

Удаленное устройство PAD представляет собой небольшое автономное устрой­ство, подключенное к коммутатору через выделенный канал связи Х.25. К уда­ленному устройству PAD терминалы подключаются по асинхронному интерфей­су, обычно для этой цели используется интерфейс RS-232C. Одно устройство PAD обычно обеспечивает доступ для 8, 16 или 24 асинхронных терминалов.

К основным функциям PAD, определенным стандартом Х.3, относятся:

-        сборка символов, полученных от асинхронных терминалов, в пакеты;

-        разборка полей данных в пакетах и вывод данных на асинхронные терминалы;

-        управление процедурами установления соединения и разъединения по сети Х.25 с нужным компьютером;

-        передача символов по требованию асинхронного терминала, включая старт-стопные сигналы и биты проверки на четность;

-        продвижение пакетов при наличии соответствующих условий, таких как за­полнение пакета, истечение времени ожидания и др.

Терминалы не имеют конечных адресов сети Х.25. Адрес присваивается порту PAD, который подключен к коммутатору пакетов Х.25 с помощью выделенного канала.

Несмотря на то, что задача подключения «неинтеллектуальных» терминалов к удаленным компьютерам возникает сейчас достаточно редко, функции PAD все еще остаются востребованными. Устройства PAD часто используются для под­ключения к сетям Х.25 кассовых терминалов и банкоматов, имеющих асинхрон­ный интерфейс RS-232.

Стандарт Х.28 определяет параметры терминала, а также протокол взаимодействия терминала с устройством PAD. При работе на терминале пользователь сна­чала проводит некоторый текстовый диалог с устройством PAD, используя стан­дартный набор символьных команд. PAD может работать с терминалом в двух режимах: управляющем и передачи данных. В управляющем режиме пользова­тель с помощью команд может указать адрес компьютера, с которым нужно устано­вить соединение по сети Х.25, а также установить некоторые параметры работы PAD, например, выбрать специальный символ для обозначения команды немед­ленной отправки пакета, установить режим эхо-ответов символов, набираемых на клавиатуре, от устройства PAD (при этом дисплей не будет отображать символы, набираемые на клавиатуре до тех пор, пока они не вернутся от PAD — это обычный локальный режим работы терминала с компьютером). При наборе ком­бинации клавиш Ctrl+P PAD переходит в режим передачи данных и воспринима­ет все последующие символы как данные, которые нужно передать в пакете Х.25 узлу назначения.

В сущности, протоколы Х.3 и Х.28 определяют протокол эмуляции терминала, подобный протоколу telnet стека TCP/IP. Пользователь с помощью устройства PAD устанавливает соединение с нужным компьютером, а затем уже может вести диалог с операционный системой этого компьютера (в режиме передачи дан­ных устройством PAD), запуская нужные программы и просматривая результа­ты их работы на своем экране, как и при локальном подключении терминала к компьютеру.

Компьютеры и локальные сети обычно подключаются к сети Х.25 непосредст­венно через адаптер Х.25 или маршрутизатор, поддерживающий на своих интер­фейсах протоколы Х.25. Для управления устройствами PAD в сети существует протокол Х.29, с помощью которого узел сети может управлять и конфигуриро­вать PAD удаленно, по сети. При необходимости передачи данных компьютеры, подключенные к сети Х.25 непосредственно, услугами PAD не пользуются, а са­мостоятельно устанавливают виртуальные каналы в сети и передают по ним дан­ные в пакетах Х.25.

Адресация в сетях Х.25

Если сеть Х.25 не связана с внешним миром, то она может использовать адрес любой длины (в пределах формата поля адреса) и давать адресам произвольные значения. Максимальная длина поля адреса в пакете Х.25 составляет 16 байт.

Рекомендация Х.121 CCITT определяет международную систему нумерации ад­ресов для сетей передачи данных общего пользования. Если сеть Х.25 хочет об­мениваться данными с другими сетями Х.25, то в ней нужно придерживаться ад­ресации стандарта Х.121.

Адреса Х.121 (называемые также International Data Numbers, IDN) имеют разную длину, которая может доходить до 14 десятичных знаков. Первые четыре циф­ры IDN называют кодом идентификации сети (Data Network Identification Code, DNIC). Код DNIC поделен на две части; первая часть (3 цифры) определяет стра­ну, в которой находится сеть, а вторая — номер сети Х.25 в данной стране. Таким образом, внутри каждой страны можно организовать только 10 сетей Х.25. Если же требуется перенумеровать больше, чем 10 сетей для одной страны, проблема решается тем, что одной стране дается несколько кодов. Например, Россия име­ла до 1995 года один код — 250, а в 1995 году ей был выделен еще один код — 251. Остальные цифры называются номером национального терминала (National Terminal Number, NTN). Эти цифры позволяют идентифицировать определенное устройство DTE в сети Х.25.

Международные сети Х.25 могут также использовать международный стандарт нумерации абонентов ISO 7498. По стандарту ISO 7498 для нумерации сетей Х.25 к адресу в формате Х.121 до­бавляется только один байт префикса, несущий код 36 (использование в адресе только кодов десятичных цифр) или 37 (использование произвольных двоичных комбинаций). Этот код позволяет универсальным коммутаторам, например ком­мутаторам сети ISDN, поддерживающим также и коммутацию пакетов Х.25, ав­томатически распознавать тип адреса и правильно выполнять маршрутизацию запроса на установление соединения.

Стек протоколов сети Х.25

Стандарты сетей Х.25 описывают три уровня протоколов (рис. 17.8).

-        На физическом уровне определены синхронные интерфейсы Х.21 и Х.21bis к оборудованию передачи данных — либо DSU/CSU, если выделенный канал является цифровым, либо к синхронному модему, если канал аналоговый.

-        На канальном уровне используется подмножество протокола HDLC, обеспе­чивающее возможность автоматической передачи в случае возникновения оши­бок в линии. Предусмотрен выбор из двух процедур доступа к каналу: LAP или LAP-B.

-        На сетевом уровне определен протокол Х.25/3 обмена пакетами между око­нечным оборудованием и сетью передачи данных.

Транспортный уровень может быть реализован в конечных узлах, но он стандартом не определяется.

Протокол физического уровня канала связи не оговорен, и это дает возможность использовать каналы разных стандартов.

На канальном уровне обычно используется протокол LAP-B. Этот протокол обеспечивает сбалансированный режим работы, то есть оба узла, участвующих в со­единении, равноправны. По протоколу LAP-B устанавливается соединение между пользовательским оборудованием DTE (компьютером, IP- или IPX-маршрути­затором) и коммутатором сети. Хотя стандарт это и не оговаривает, но по прото­колу LAP-B возможно также установление соединения на канальном уровне внутри сети между непосредственно связанными коммутаторами. Протокол LAP-B почти во всех отношениях идентичен протоколу LLC2, кро­ме адресации. Кадр LAP-B содержит одно однобайтовое адресное поле (а не два — DSAP и SSAP), в котором указывается не адрес службы верхнего уровня, а на­правление передачи кадра — 0х01 для направления команд от DTE к DCE (в сеть) или ответов от DCE к DTE (из сети) и 0х03 для направления ответов от DTE к DCE или команд от DCE к DTE. Поддерживается как нормальный режим (с мак­симальным окном в 8 кадров и однобайтовым полем управления), так и рас­ширенный режим (с максимальным окном в 128 кадров и двухбайтовым полем управления).

Сетевой уровень Х.25/3 (в стандарте он назван не сетевым, а пакетным уровнем) реализуется с использованием 14 различных типов пакетов, по назначению ана­логичных типам кадров протокола LAP-B. Так как надежную передачу данных обеспечивает протокол LAP-B, протокол Х.25/3 выполняет функции маршрути­зации пакетов, установления и разрыва виртуального канала между конечными абонентами сети и управления потоком пакетов.

После установления соединения на канальном уровне конечный узел должен ус­тановить виртуальное соединение с другим конечным узлом сети. Для этого он в кадрах LAP-B посылает пакет Call Request протокола Х.25. Этот пакет является пакетом сигнализации для сети Х.25, которая отличается тем, что режим сигнализации в ней не выделен в отдельный протокол, а представляет собой один из режимов работы общего про­токола сетевого уровня Х.25/3.

Обычный механизм подтверждения принятия пакетов с помощью квитанций имеет для протокола Х.25 только ло­кальный смысл — прием пакета подтверждает ближайший коммутатор сети, че­рез который конечный узел запросил и установил виртуальное соединение. Если же узел-источник запросил подтверждение приема конечным узлом, то это под­тверждение индицируется установкой бита D (delivery confirmation) в пакетах, идущих от узла назначения.

Каналы в сети X.25 образуют логические группы по функциональному признаку, например:

-        постоянный виртуальный канал;

-        коммутируемый виртуальный канал только для входящих сообщений (сим­плексный канал);

-        коммутируемый виртуальный канал только для исходящих сообщений (сим­плексный канал);

-        коммутируемый дуплексный виртуальный канал.

Максимальное количество логических групп — 12, хотя в конкретной сети до­пустимо и меньшее количество. Максимальное количество виртуальных каналов, проходящих через один порт, равно 256.

Запрос на установление виртуального канала содержит два адреса - адреса назначения и источника. Первый адрес нужен для маршрутизации пакета CallRequest, а второй — для принятия решения узлом назначения о возможности установления виртуально­го соединения с данным узлом-источником. Если узел назначения решает при­нять запрос, то он должен отправить пакет Call Accepted — «Запрос принят», в котором также указать оба адреса, поменяв их, естественно, местами. Адреса могут иметь произвольный формат или же соответствовать требованиям стан­дарта Х.121 или ISO 7498.

При установлении соединения возможно со­гласование дополнительных услуг, которые оказывает сеть абоненту. Например, услуга «Идентификатор пользователя сети» позволяет задать идентификатор пользователя (отличный от его сетевого адреса), на основании которого могут оплачиваться счета за пользование сетью. Пользователь с помощью услуги «Со­гласование параметров управления потоком» может попросить сеть использо­вать нестандартные значения параметров протокола — размера окна, максималь­ного размера поля данных пакета и т. п. Протокол Х.25 допускает следующие максимальные значения длины поля данных: 16, 32, 64, 128, 256, 512 и 1024 байт. Предпочтительной является длина 128 байт.

Пакет Call Request принимается коммутатором сети и маршрутизируется на ос­новании таблицы маршрутизации, прокладывая при этом виртуальный канал. Протокол маршрутизации для сетей Х.25 не определен.

Для сокращения размера адресных таблиц в коммутаторах в сетях Х.25 реализу­ется принцип агрегирования адресов. Все терминалы, имеющие общий префикс в адресе, подключаются при этом к общему входному коммутатору подсети, со­ответствующей значению префикса. Например, если путь ко всем терминалам, имеющим адреса с префиксом 250 720, пролегает через общий коммутатор К1, то в таблице маршрутизации коммутаторов, через которые проходит путь к комму­татору К1, помещается единственная запись — 250 720, которая соответствует как конечному узлу 250 720 11, так и конечному узлу 250 720 26. Маски в ком­мутаторах не используются, а младшие разряды адреса, которые не нужны при маршрутизации, просто опускаются.

После установления виртуального канала конечные узлы обмениваются пакета­ми другого формата — формата пакетов данных (пакет Data). Этот формат по­хож на описанный формат пакета Call Request — первые три байта в нем имеют те же поля, а адресные поля и поля услуг отсутствуют. Пакет данных не имеет поля, которое бы определяло тип переносимых в пакете данных, то есть поля, аналогичного полю Protocol в IP-пакете. Для устранения этого недостатка пер­вый байт в поле данных всегда интерпретируется как признак типа данных.

Коммутаторы (ЦКП) сетей Х.25 представляют собой гораздо более простые и дешевые устройства по сравнению с маршрутизаторами сетей TCP/IP. Это объ­ясняется тем, что они не поддерживают процедур обмена маршрутной информа­цией и нахождения оптимальных маршрутов, а также не выполняют преобразо­ваний форматов кадров канальных протоколов. По принципу работы они ближе к коммутаторам локальных сетей, чем к маршрутизаторам. Однако работа, кото­рую выполняют коммутаторы Х.25 над пришедшими кадрами, включает больше этапов, чем при продвижении кадров коммутаторами локальных сетей. Комму­татор Х.25 должен принять кадр LAP-B и ответить на него другим кадром LAP-B, в котором подтвердить получение кадра с конкретным номером. При утере или искажении кадра коммутатор должен организовать повторную передачу кадра. Если же с кадром LAP-B все в порядке, то коммутатор должен извлечь пакет Х.25, на основании номера виртуального канала определить выходной порт, а затем сформировать новый кадр LAP-B для дальнейшего продвижения пакета. Комму­таторы локальных сетей такой работой не занимаются и просто передают кадр в том виде, в котором он пришел, на выходной порт.

В результате производительность коммутаторов Х.25 оказывается обычно невы­сокой — несколько тысяч пакетов в секунду. Для низкоскоростных каналов дос­тупа, которыми много лет пользовались абоненты этой сети, такой производи­тельности коммутаторов (1200-9600 бит/с) хватало для работы сети.

Гарантий пропускной способности сеть Х.25 не дает. Максимум, что может сде­лать сеть, — это приоритезировать трафик отдельных виртуальных каналов. При­оритет канала указывается в запросе на установление соединения в поле услуг.

Протоколы сетей Х.25 были специально разработаны для низкоскоростных линий с высоким уровнем помех. Именно такие линии составляют пока большую часть те­лекоммуникационной структуры нашей страны, поэтому сети Х.25 будут по-преж­нему еще долго являться наиболее рациональным выбором для многих регионов.

30.  Технология SDH.

31.  Архитектура сетей SDH.

32.  Технология ATM. Понятие асинхронного режима переноса информации.

Основные принципы технологии АТМ

Сеть АТМ имеет классическую структуру крупной территориальной сети — ко­нечные станции соединяются индивидуальными каналами с коммутаторами нижнего уровня, которые, в свою очередь, соединяются с коммутаторами более высоких уровней. Коммутаторы АТМ пользуются 20-байтными адресами конеч­ных узлов для маршрутизации трафика на основе техники виртуальных каналов. Для частных сетей АТМ определен протокол маршрутизации PNNI (PrivateNNI), с помощью которого коммутаторы могут строить таблицы маршрутизации авто­матически. В публичных сетях АТМ таблицы маршрутизации могут строиться администраторами вручную, как и в сетях Х.25, или поддерживаться протоколом PNNI.

Коммутация пакетов происходит на основе идентификатора виртуального кана­ла (Virtual Channel Identifier, VCI), который назначается соединению при его ус­тановлении и уничтожается при разрыве соединения. Адрес конечного узла АТМ, на основе которого прокладывается виртуальный канал, имеет иерархическую структуру, подобную номеру в телефонной сети, и использует префиксы, соот­ветствующие кодам стран, городов, сетям поставщиков услуг и т. п., что упроща­ет маршрутизацию запросов на установление соединения, как и в случае агреги­рованных IP-адресов в соответствии с техникой CIDR. В публичных сетях АТМ обычно используются адреса в стандарте Е.164, что делает простым взаимодей­ствие этих сетей с телефонными сетями.

Виртуальные соединения могут быть постоянными (Permanent Virtual Circuit, PVC) и коммутируемыми (Switched Virtual Circuit, SVC). Для ускорения ком­мутации в больших сетях используется понятие виртуального пути — Virtual Path, который объединяет виртуальные каналы, имеющие в сети АТМ общий маршрут между исходным и конечным узлами или общую часть маршрута между некото­рыми двумя коммутаторами сети. Идентификатор виртуального пути (Virtual Path Identifier, VPI) является старшей частью локального адреса и представляет со­бой общий префикс для некоторого количества различных виртуальных кана­лов. Таким образом, идея агрегирования адресов в технологии АТМ применена на двух уровнях — на уровне адресов конечных узлов (работает на стадии уста­новления виртуального канала) и на уровне номеров виртуальных каналов (ра­ботает при передаче данных по имеющемуся виртуальному каналу).

Соединения конечной станции АТМ с коммутатором нижнего уровня опреде­ляются стандартом UNI (User Network Interface). Спецификация UNI определя­ет структуру пакета, адресацию станций, обмен управляющей информацией, уровни протокола АТМ, способы установления виртуального канала и способы управления трафиком.

Стандарт АТМ не вводит свои спецификации на реализацию физического уров­ня. Здесь он основывается на технологии SDH/SONET, принимая ее иерархию скоростей. В соответствии с этим начальная скорость доступа пользователя сети — это скорость STM-1 155 Мбит/с. Магистральное оборудование АТМ ра­ботает и на более высоких скоростях STM-4 622 Мбит/с и STM-16 2,5 Гбит/с. На скорости 155 Мбит/с можно использовать не только волоконно-оптический кабель, но и неэкранированную витую пару категории 5. На скорости 622 Мбит/с допустим только волоконно-оптический кабель, причем для глобальных сетей это одномодовый кабель, а для локальных — как одномодовый, так и многомодовый (в зависимости от скорости и расстояния). Работа на сверхвысоких скоро­стях существенно удорожает оборудование АТМ из-за сложности реализации операций разбиения пакетов на ячейки и сборки ячеек в пакеты в интерфейсных заказных БИС коммутаторов.

Имеются и другие физические интерфейсы к сетям АТМ, отличные от SDH/SONET. К ним относятся интерфейсы Т1/Е1 и Т3/Е3, распространенные в гло­бальных сетях, и интерфейсы локальных сетей — интерфейс с кодировкой 4В/5В со скоростью 100 Мбит/с (FDDI) и интерфейс со скоростью 25 Мбит/с, предложенный компанией IBM и утвержденный АТМ Forum. Кроме того, для скорости 155,52 Мбит/с определен так называемый физический уровень «cell-based», то есть уровень, основанный на ячейках, а не на кадрах SDH/SONET. Этот вариант физического уровня не использует кадры SDH/SONET, а отправ­ляет по каналу связи непосредственно ячейки формата АТМ, что сокращает на­кладные расходы на служебные данные, но несколько усложняет задачу синхро­низации приемника с передатчиком на уровне ячеек.

Все перечисленные выше характеристики технологии АТМ не свидетельству­ют о том, что это некая «особенная» технология, а скорее представляют ее как типичную технологию глобальных сетей, основанную на технике виртуальных каналов. Особенности же технологии АТМ лежат в области качественного об­служивания разнородного трафика и объясняются стремлением решить задачу совмещения в одних и тех же каналах связи и в одном и том же коммуникацион­ном оборудовании компьютерного и мультимедийного трафика таким образом, чтобы каждый тип трафика получил требуемый уровень обслуживания и не рас­сматривался как «второстепенный».

Трафик вычислительных сетей имеет ярко выраженный асинхронный и пульси­рующий характер. Компьютер посылает пакеты в сеть в случайные моменты вре­мени, по мере возникновения в этом необходимости. При этом интенсивность посылки пакетов в сеть и их размер могут изменяться в широких пределах — на­пример, коэффициент пульсации трафика (отношения максимальной мгновен­ной интенсивности трафика к его средней интенсивности) протоколов без уста­новления соединений может доходить до 200, а протоколов с установлением соединений — до 20. Чувствительность компьютерного трафика к потерям дан­ных высокая, так как без утраченных данных обойтись нельзя и их необходимо восстановить путем повторной передачи.

Мультимедийный трафик, передающий, например, голос или изображение, ха­рактеризуется низким коэффициентом пульсации, высокой чувствительностью к задержкам передачи данных (отражающихся на качестве воспроизводимого не­прерывного сигнала) и низкой чувствительностью к потерям данных (из-за инер­ционности физических процессов потерю отдельных замеров голоса или кадров изображения можно компенсировать сглаживанием на основе предыдущих и по­следующих значений).

Сложность совмещения компьютерного и мультимедийного трафиков с диамет­рально противоположными характеристиками хорошо видна на рис. 17.14.

На возможности совмещения этих двух видов трафика большое влияние оказы­вает размер компьютерных пакетов. Если размер пакета может меняться в широ­ком диапазоне (например, от 29 до 4500 байт, как в технологии FDDI), то даже при придании голосовым пакетам высшего приоритета обслуживания в комму­таторах время ожидания компьютерного пакета может оказаться недопустимо высоким. Например, пакет в 4500 байт будет передаваться в выходной порт на скорости 2 Мбит/с (максимальная скорость работы порта коммутатора frame relay) 18 мс. При совмещении трафика за это время необходимо через этот же порт передать 144 замера голоса. Прерывать передачу пакета в сетях нежелатель­но, так как при распределенном характере сети накладные расходы на оповеще­ние соседнего коммутатора о прерывании пакета, а потом — о возобновлении пе­редачи пакета с прерванного места оказываются слишком большими.

Подход, реализованный в технологии АТМ, состоит в передаче любого вида тра­фика — компьютерного, телефонного или видео — пакетами фиксированной и очень маленькой длины в 53 байта. Пакеты АТМ называют ячейками (cell). Поле данных ячейки занимает 48 байт, а заголовок — 5 байт.

Чтобы пакеты содержали адрес узла назначения и в то же время процент слу­жебной информации не превышал размер поля данных пакета, в технологии АТМ применен стандартный для глобальных вычислительных сетей прием — переда­ча ячеек в соответствии с техникой виртуальных каналов с длиной номера вир­туального канала размером в 24 бит, что вполне достаточно для обслуживания большого количества виртуальных соединений каждым портом коммутатора глобальной (может быть, всемирной) сети АТМ. Размер ячейки АТМ является результатом компромисса между телефонистами и компьютерщиками — первые настаивали на размере поля данных в 32 байта, а вторые — в 64 байта.

Чем меньше пакет, тем легче имитировать услуги каналов с постоянной битовой скоростью, которая характерна для телефонных сетей. Ясно, что при отказе от жестко синхронизированных временных слотов для каждого канала идеальной синхронности добиться будет невозможно, однако чем меньше размер пакета, тем легче этого достичь.

Для пакета, состоящего из 53 байт, при скорости в 155 Мбит/с время передачи кадра на выходной порт составляет менее 3 мкс. Так что эта задержка не очень существенна для трафика, пакеты которого должны передаваться каждые 125 мкс.

Однако на выбор размера ячейки большее влияние оказала не величина ожида­ния передачи ячейки, а задержка пакетизации. Задержка пакетизации — это вре­мя, в течение которого первый замер голоса ждет момента окончательного фор­мирования пакета и отправки его по сети. При размере поля данных в 48 байт одна ячейка АТМ обычно переносит 48 замеров голоса, которые делаются с ин­тервалом в 125 мкс. Поэтому первый замер должен ждать примерно 6 мс, прежде чем ячейка будет отправлена по сети. Именно по этой причине телефонисты бо­ролись за уменьшения размера ячейки, так как 6 мс — это задержка, близкая к пределу, за которым начинаются нарушения качества передачи голоса. При вы­боре размера ячейки в 32 байта задержка пакетизации составила бы 4 мс, что га­рантировало бы более качественную передачу голоса. А стремление компьютер­ных специалистов увеличить поле данных до 64 байт вполне понятно — при этом повышается полезная скорость передачи данных. Избыточность служебных дан­ных при использовании 48-байтного поля данных составляет 10%, а при исполь­зовании 32-байтного поля данных она сразу повышается до 16%.

Выбор для передачи данных любого типа небольшой ячейки фиксированного размера еще не решает задачу совмещения разнородного трафика в одной сети, а только создает предпосылки для ее решения. Для полного решения этой задачи технология АТМ привлекает и развивает идеи заказа пропускной способности и качества обслуживания, реализованные в технологии frame relay. Но если сеть frame relay изначально была предназначена для передачи только пульсирующего компьютерного трафика (в связи с этим для сетей frame relay так трудно дается стандартизация передачи голоса), то разработчики технологии АТМ проанали­зировали всевозможные образцы трафика, создаваемые различными приложе­ниями, и выделили 4 основных класса трафика, для которых разработали раз­личные механизмы резервирования и поддержания требуемого качества обслу­живания.

Класс трафика (называемый также классом услуг — service class) качественно характеризует требуемые услуги по передаче данных через сеть АТМ. Если при­ложение указывает сети, что требуется, например, передача голосового трафика, то из этого становится ясно, что особенно важными для пользователя будут та­кие показатели качества обслуживания, как задержки и вариации задержек яче­ек, существенно влияющие на качество переданной информации — голоса или изображения, а потеря отдельной ячейки с несколькими замерами не так уж важна, так как, например, воспроизводящее голос устройство может аппрокси­мировать недостающие замеры и качество пострадает не слишком. Требования к синхронности передаваемых данных очень важны для многих приложений — не только голоса, но и видеоизображения, и наличие этих требований стало первым критерием для деления трафика на классы.

Другим важным параметром трафика, существенно влияющим на способ его пе­редачи через сеть, является величина пульсации. Разработчики технологии АТМ решили выделить два различных типа трафика в отношении этого параметра — трафик с постоянной битовой скоростью (Constant Bit Rate, CBR) и трафик с переменной битовой скоростью (Variable Bit Rate, VBR).

К разным классам были отнесены трафики, порождаемые приложениями, ис­пользующими для обмена сообщениями протоколы с установлением соединения и без установления соединения. В первом случае данные передаются самим при­ложением достаточно надежно, как это обычно делают протоколы с установле­нием соединения, поэтому от сети АТМ высокой надежности передачи не требу­ется. А во втором случае приложение работает без установления соединения и восстановлением потерянных и искаженных данных не занимается, что предъяв­ляет повышенные требования к надежности передачи ячеек сетью АТМ.

В результате было определено пять классов трафика, отличающихся следующи­ми качественными характеристиками:

-        наличием или отсутствием пульсации трафика, то есть трафики CBR или VBR;

-        требованием к синхронизации данных между передающей и принимающей сто­ронами;

-        типом протокола, передающего свои данные через сеть АТМ, — с установле­нием соединения или без установления соединения (только для случая пере­дачи компьютерных данных).

Основные характеристики классов трафика АТМ приведены в табл. 17.1.

Таблица 17.1. Классы трафика АТМ

Очевидно, что только качественных характеристик, задаваемых классом трафи­ка, для описания требуемых услуг недостаточно. В технологии АТМ для каждо­го класса трафика определен набор количественных параметров, которые прило­жение должно задать. Например, для трафика класса А необходимо указать постоянную скорость, с которой приложение будет посылать данные в сеть, а для трафика класса В — максимально возможную скорость, среднюю скорость и максимально возможную пульсацию. Для голосового трафика можно не толь­ко указать на важность синхронизации между передатчиком и приемником, но и количественно задать верхние границы задержки и вариации задержки ячеек.

В технологии АТМ поддерживается следующий набор основных количествен­ных параметров:

-        Peak Cell Rate (PCR) — максимальная скорость передачи данных;

-        Sustained Cell Rate (SCR) — средняя скорость передачи данных;

-        Minimum Cell Rate (MCR) — минимальная скорость передачи данных;

-        Maximum Burst Size (MBS) — максимальный размер пульсации;

-        Cell Loss Ratio (CLR) — доля потерянных ячеек;

-        Cell Transfer Delay (CTD) — задержка передачи ячеек;

-        Cell Delay Variation (CDV) — вариация задержки ячеек.

Параметры скорости измеряются в ячейках в секунду, максимальный размер пульсации — в ячейках, а временные параметры — в секундах. Максимальный размер пульсации определяет количество ячеек, которое приложение может пе­редать с максимальной скоростью PCR, если задана средняя скорость. Доля по­терянных ячеек является отношением потерянных ячеек к общему количеству отправленных ячеек по данному виртуальному соединению. Так как виртуаль­ные соединения являются дуплексными, то для каждого направления соедине­ния могут быть заданы разные значения параметров. В технологии АТМ принят не совсем традиционный подход к трактовке термина «качество обслуживания» (QoS). Обычно качество обслуживания трафика ха­рактеризуется параметрами пропускной способности (здесь это PCR, SCR, MCR, MBS), параметрами задержек пакетов (CTD и CDV), а также параметрами на­дежности передачи пакетов (CLR). В АТМ характеристики пропускной способности называют параметрами трафика и не включают их в число параметров качества обслуживания QoS, хотя, по существу, они таковыми являются. Параметрами QoS в АТМ являются только параметры CTD, CDV и CLR. Сеть стара­ется обеспечить такой уровень услуг, чтобы поддерживались требуемые значения и для параметров трафика, и для задержек ячеек, и для доли потерянных ячеек.

Соглашение между приложением и сетью АТМ называется трафик-контрактом. Основным его отличием от соглашений, применяемых в сетях frame relay, явля­ется выбор одного из нескольких определенных классов трафика, для которого наряду с параметрами пропускной способности трафика могут указываться па­раметры задержек ячеек, а также параметр надежности доставки ячеек. В сети frame relay класс трафика один, и он характеризуется только параметрами про­пускной способности.

Необходимо подчеркнуть, что задание только параметров трафика (вместе с па­раметрами QoS) часто не полностью характеризует требуемую услугу, поэтому задание класса трафика полезно для уточнения нужного характера обслужива­ния данного соединения сетью.

В некоторых случаях специфика приложения такова, что ее трафик не может быть отнесен к одному из четырех стандартных классов. Для этого случая введен еще один класс X, который не имеет никаких дополнительных описаний, а пол­ностью определяется теми количественными параметрами трафика и QoS, кото­рые оговариваются в трафик-контракте.

Если для приложения не критично поддержание параметров пропускной спо­собности и QoS, то оно может отказаться от задания этих параметров, указав признак «Best Effort» в запросе на установление соединения. Такой тип трафика получил название трафика с неопределенной битовой скоростью — UnspecifiedBit Rate, UBR.

После заключения трафик-контракта, который относится к определенному вир­туальному соединению, в сети АТМ работает несколько протоколов и служб, обеспечивающих нужное качество обслуживания. Для трафика UBR сеть выде­ляет ресурсы «по возможности», то есть те, которые в данный момент свободны от использования виртуальными соединениями, заказавшими определенные па­раметры качества обслуживания.

Технология АТМ изначально разрабатывалась для поддержки как постоянных, так и коммутируемых виртуальных каналов (в отличие от технологии frame relay, долгое время не поддерживающей коммутируемые виртуальные каналы). Автоматическое заключение трафик-контракта при установлении коммутируе­мого виртуального соединения представляет собой весьма непростую задачу, так как коммутаторам АТМ необходимо определить, смогут ли они в дальнейшем обеспечить передачу трафика данного виртуального канала наряду с трафиком других виртуальных каналов таким образом, чтобы выполнялись требования ка­чества обслуживания каждого канала.

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9    ..