Лекции по "Основы построения телекоммуникационных систем"

Размер ячейки АТМ является результатом компромисса между телефонистами и компьютерщиками - первые настаивали на размере поля данных в 32 байта, а вторые - в 64 байта.

Данные либо вводятся сразу  в форме ячеек АТМ, либо преобразовываться в ячейки АТМ с помощью специальных функций адаптации. Как мы уже отмечали, сети ATM состоят из коммутаторов, соединенных каналами ATM.

Краевые коммутаторы, к которым  подключаются пользовательские устройства, обеспечивают функции адаптации, если ATM не используется вплоть до пользовательских станций. Другие коммутаторы, расположенные в центре сети, обеспечивают перенос ячеек, и разделение, как каналов, так и потоков данных. В точке приема функции адаптации восстанавливают из ячеек исходный поток данных и передают его устройству-получателю.

Передача  данных в коротких ячейках позволяет ATM эффективно управлять потоками различной информации и обеспечивает возможность приоритизации трафика.

Надо отметить, что 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). Поэтому 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. В нашем уроке мы не будем останавливаться а этом вопросе, поскольку нашей целью является общее знакомство с технологиями глобальных сетей.

Следует отметить еще одну особенность в использовании ячеек АТМ. Даже при чередовании и приоритизации ячеек в сетях ATM могут наступать ситуации насыщения пропускной способности.

Для сохранения минимальной задержки даже в таких  случаях ATM может отбрасывать отдельные ячейки при насыщении.

Реализация  стратегии отбрасывания ячеек зависит от производителя оборудования ATM, но в общем случае обычно отбрасываются ячейки с низким приоритетом (например, данные) для которых достаточно просто повторить передачу без потери информации.

Коммутаторы ATM с расширенными функциями могут при отбрасывании ячеек, являющихся частью большого пакета, обеспечить отбрасывание и оставшихся ячеек из этого пакета - такой подход позволяет дополнительно снизить уровень насыщения и избавиться от излишнего объема повторной передачи.

Правила отбрасывания ячеек, задержки данных и т.п. определяются специальным набором параметров, называемым качеством обслуживания (Quality of Service) или QoS.

Разным приложениям  требуется различный уровень QoS и ATM может обеспечить этот уровень.

Небольшие ячейки фиксированной длины позволяют  сетям ATM обеспечить быструю передачу критичного к задержкам трафика (например, голосового). Кроме того, фиксированный размер ячеек обеспечивает практически постоянную задержку, позволяя эмулировать устройства с фиксированной скоростью передачи типа T1E1.

Фактически, ATM может эмулировать все существующие сегодня типы сервиса и обеспечивать новые услуги. ATM обеспечивает несколько классов обслуживания, каждый из которых имеет свою спецификацию QoS.

На последок, хочется сказать еще буквально  несколько слов об особенностях использования  технологии АТМ.

Технология  АТМ расширяет свое присутствие в локальных и глобальных сетях не очень быстро, но неуклонно.

В последнее  время наблюдается устойчивый ежегодный  прирост числа сетей, выполненных  по этой технологии, в 20-30 %.

В локальных сетях технология АТМ применяется обычно на магистралях, где хорошо проявляются такие ее качества,

как масштабируемая скорость (выпускаемые сегодня корпоративные коммутаторы АТМ поддерживают на своих портах скорости 155 и 622 Мбит/с),

качество обслуживания (для этого нужны приложения, которые умеют запрашивать нужный класс обслуживания),

возможность петлевидных  связей (которые позволяют повысить пропускную способность и обеспечить резервирование каналов связи).

Петлевидные связи поддерживаются в силу того, что АТМ - это технология с маршрутизацией пакетов, запрашивающих установление соединений, а значит, таблица маршрутизации может эти связи учесть - либо за счет ручного труда администратора, либо за счет протокола маршрутизации PNNL.

Основной соперник технологии АТМ в локальных сетях - технология Gigabit Ethernet. Она превосходит АТМ в скорости передачи данных - 1000 Мбит/с по сравнению с 622 Мбит/с, а также в затратах на единицу скорости.

Там, где коммутаторы АТМ используются только как высокоскоростные устройства, а возможности поддержки разных типов трафика игнорируются, технологию АТМ, очевидно, заменит технология Gigabit Ethernet. Там же, где качество обслуживания действительно важно (видеоконференции, трансляция телевизионных передач и т. п.), технология АТМ останется.

Для объединения настольных компьютеров технология АТМ, вероятно, еще долго не будет использоваться, так как здесь очень серьезную конкуренцию ей составляет технология Fast Ethernet.

В глобальных сетях  АТМ применяется там, где сеть frame relay не справляется с большими объемами трафика, и там, где нужно обеспечить низкий уровень задержек, необходимый для передачи информации реального времени.

Сегодня основной потребитель  территориальных коммутаторов АТМ - это Internet.

Сегодня по данным исследовательской  компании Distributed Networking Associates около 85 % всего трафика, переносимого в мире сетями АТМ, составляет трафик компьютерных сетей.

Телефонные компании пока предпочитают передавать свой трафик непосредственно по каналам SDH, не довольствуясь гарантиями качества обслуживания АТМ.

Кроме того, технология АТМ пока имеет недостаточно стандартов для плавного включения в существующие телефонные сети, хотя работы в этом направлении идут.

Что же касается совместимости АТМ с технологиями компьютерных сетей, то разработанные в этой области стандарты вполне работоспособны и удовлетворяют пользователей и сетевых интеграторов.

Таким образом, теперь можно сказать, что на данный момент мы с вами познакомились с  основными особенностями глобальных сетей на основе выделенных линий, коммутируемых каналов и коммутации пакетов и с работой универсального транспорта сетей с интеграцией услуг - технологией АТМ.

Давайте в заключение этого радела, еще раз вспомним основные особенности работы сетей  с коммутацией пакетов.

К технологиям  глобальных сетей с коммутацией пакетов относятся сети Х.25, frame relay, АТМ. Все эти сети, используют маршрутизацию пакетов, основанную на виртуальных каналах между конечными узлами сети.

Техника виртуальных каналов имеет преимущества и недостатки.

Преимуществами являются: ускоренная коммутация пакетов по номеру виртуального канала, а также сокращение адресной части пакета.

К недостаткам следует отнести невозможность распараллеливания потока данных между двумя абонентами по параллельным путям, а также неэффективность установления виртуального пути для кратковременных потоков данных.

Сети  Х.25 относятся к одной из наиболее старых и отработанных технологий глобальных сетей. Трехуровневый стек протоколов сетей Х.25 хорошо работает на ненадежных зашумленных каналах связи, исправляя ошибки и управляя потоком данных на канальном и пакетном уровнях.

Сети  Х.25 поддерживают групповое подключение к сети простых алфавитно-цифровых терминалов за счет включения в сеть специальных устройств PAD, каждое из которых представляет собой особый вид терминального сервера.

На надежных волоконно-оптических каналах технология Х.25 становится избыточной и неэффективной, так как значительная часть работы ее протоколов ведется "вхолостую".

Сети frame relay работают на основе весьма упрощенной, по сравнению с сетями Х.25, технологией, которая передает кадры только по протоколу канального уровня - протоколу LAP-F. Кадры при передаче через коммутатор не подвергаются преобразованиям, из-за чего технология и получила свое название.

Важной особенностью технологии frame relay является концепция резервирования пропускной способности при прокладке в сети виртуального канала. Сети frame relay создавались специально для передачи пульсирующего компьютерного трафика, поэтому при резервировании пропускной способности указывается средняя скорость трафика CIR и согласованный объем пульсаций Вс.

Сеть frame relay гарантирует поддержку заказанных параметров качества обслуживания за счет предварительного расчета возможностей каждого коммутатора, а также отбрасывания кадров, которые нарушают соглашение о трафике, то есть посылаются в сеть слишком интенсивно.

Большинство первых сетей frame relay поддерживали только службу постоянных виртуальных каналов, а служба коммутируемых виртуальных каналов стала применяться на практике только недавно.

Технология  АТМ является дальнейшим развитием идей предварительного резервирования пропускной способности виртуального канала, реализованных в технологии frame relay.

Технология  АТМ поддерживает основные типы трафика, существующие у абонентов разного типа.

Технология  АТМ сама не определяет новые стандарты для физического уровня, а пользуется существующими.

Основным стандартом для АТМ является физический уровень каналов технологий SONET/SDH и PDH.

Ввиду того что АТМ поддерживает все основные существующие типы трафика, она выбрана в качестве транспортной основы широкополосных цифровых сетей с интеграцией услуг - сетей B-ISDN, которые должны заменить сети ISDN.

Структурная схема АТМ сети

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коммутатор АТМ

 

Схема коммутации в технологии АТМ

 

 

 

Классы трафика АТМ

 

 Структура стека протоколов АТМ