Yazov_ITKS

ции перегрузки на коммутаторе FR должны быть уничтожены в первую очередь. Перегрузка возникает тогда, когда кадры следуют со скоростью, превышающей установленное согласованное значение CIR (Committed Information Rate – согласованная скорость передачи). Значение CIR в канале PVC не превышает меньшего из двух значений пропускной способности портов. Например, если порт А имеет пропускную способность 64 Кбит/с, а порт узла В – 384 Кбит/с, то для канала между ними устанавливается согласованная скорость передачи не более 64 Кбит/с.

Поле полезной нагрузки в кадре FR имеет переменную длину и предназначено для переноса блоков данных протоколов верхних уровней.

Поле FCS (Frame Check Sequence – контрольная по-

следовательность кадра) содержит 16-ти разрядную контрольную сумму всех полей кадра за исключением поля «Флаг».

Для обеспечения связи между оборудованием пользователя и сетью FR провайдера используется интерфейс

LMI (Local Management Interface). Идентификаторы кана-

лов DLCI с номерами 0 и 1023 резервируются для LMI. Маршрутизаторы используют LMI:

для запроса о состоянии активных и неактивных (или удаленных) DLCI;

для запроса о состоянии локального соединения маршрутизатора и моста;

для загрузки сетевых адресов в интересах упрощения конфигурации сети.

Важной особенностью технологии FR стало обеспечение возможности работы с пульсирующим речевым трафиком. В первых сетях FR вместо плавной речи получалось ее механическое подобие, к тому же прерывистое. Для устранения этого недостатка и обеспечения высокока-

61

чественной передачи речи были разработаны устройства FRAD (иногда их называют голосовыми маршрутизаторами), которые выполняют функции сжатия сообщений, форматирования их в пакеты, назначения и распределения приоритетов кадрам, обнаружение и подавление пауз (вместо паузы в стандартном формате передается короткий пакет с указанием его длительности), подавления эхо (эхо возникает в процессе аналого-цифрового преобразования, например, между аналоговым телефонным аппаратом и цифровой сетью, при этом эхо тем сильнее, чем длиннее линия передачи).

Наконец, в современных сетях FR реализуется управление сетью, включающее в себя:

управление конфигурацией сети (управление физической и логической связностью сети – перемещения, дополнения, изменения, а также текущие планирование и оптимизация). В настоящее время далеко не все провайдеры предоставляют возможность удаленного конфигурирования системы;

управление устранением неисправностей в сети (управление аварийными сообщениями, их сбор и реагирование на каждое из них, регистрации условий несоответствия заранее определенному набору характеристик);

управление характеристиками сети (сбор информации, позволяющей оценить качество обслуживания, параметры отдельных соединений и сети в целом). Для этого используется система управления по протоколу SNMP (см. следующий раздел), которая конфигурируется таким образом, чтобы обеспечить прием незапрашиваемых сообщений от агента SNMP провайдера в сети FR. В настоя-

62

щее время существует несколько пакетов управления сетью FR, реализованных в виде оборудования или программного обеспечения, позволяющих получать информацию о конфигурации и характеристиках сети;

управление безопасностью сети (контроль доступа в систему и защита передаваемых данных). Для этой цели формируются частные виртуальные сети (см. раздел 5);

управление учетной информацией (учет и управление распределением ресурсов).

Все это позволяет обеспечить достаточно высокое качество обслуживания пользователей ИТКС, построенных по рассмотренной технологии. Однако сегодня эта технология быстро вытесняется технологией Ethernet, поскольку последняя значительно экономичнее технологии FR.

Базовая технология АТМ (Asynchrjnjus Transfer Mode – асинхронный режим передачи) представляет собой высокоскоростную технология, которая находит применение в магистральных каналах глобальных сетей связи

[1, 7].

Основы технологии ATM были разработаны независимо во Франции и США в 1970-х годах двумя учеными: Jean-Pierre Coudreuse из исследовательской лаборатории

France Telecom и Sandy Fraser из лаборатории Bell Labs,

однако в виде стандарта технология была оформлена лишь в 1990 г.

Первоначально на эту технологию возлагали очень большие надежды, однако c появлением Gigabit Ethernet эти надежды рухнули. В 2000-е годы рынок оборудования ATM еще был значительным, оно широко использовалось в глобальных компьютерных сетях для передачи аудио/видео потоков. Но в конце десятилетия ATM начи-

63

нает вытесняться новой технологией IP/MPLS (см. далее) из-за важного недостатка, состоящего в том, что она не позволяет использовать существующую транспортную инфраструктуру, что обусловливает сложности с передачей контрольной и служебной информацией

Сегодня технология ATM обеспечивает передачу мультимедийной информации на некоторых магистралях со скоростью до 622 Мбит/с.

В технологии АТМ используются небольшие пакеты фиксированной длины, называемые ячейками. Ячейка имеет длину 53 байта, из которых 48 отводятся под данные, а 5 байт занимает заголовок. Достоинство – в оптимальном использовании пропускной способности канала. При упаковке используется стандарт упаковки SONET7 и его европейский аналог SDH8. Небольшой постоянный размер ячейки, используемый в ATM, позволяет:

совместно передавать данные с различными требованиями к задержкам в сети, причем по каналам как с высокой, так и с низкой пропускной способностью;

работать с постоянными и переменными потоками данных;

интегрировать на одном канале любые виды информации: данные, голос, потоковое аудио- и видеовещание, телеметрию и т.п.;

поддерживать соединения типа «точка–точка», «точка–многоточка» и «многоточка–много- точка».

7SONET (англ. Synchronous Optical Network) – синхронная оптиче-

ская сеть.

8SDH (англ. Synchronous Digital Hierarchy) – синхронная цифровая иерархия

64

Технология АТМ ориентирована на виртуальное соединение, которое образуется парой «отправительполучатель» и не может быть использовано другими узлами. Слово «асинхронный» в названии технологии означает, что ячейки могут передаваться от отправителя к получателю в любое время, а не в определенный промежуток времени (например, при приходе маркера).

Виртуальные каналы могут быть трёх видов:

постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuit, PVC), который создаётся между двумя точками и существует в течение длительного времени, даже в отсутствие данных для передачи;

коммутируемый виртуальный канал (Switched Virtual Circuit, SVC), который создаётся между двумя точками непосредственно перед передачей данных и разрывается после окончания сеанса связи.

автоматически настраиваемый постоянный вирту-

альный канал (Soft Permanent Virtual Circuit, SPVC).

Каналы SPVC, по сути, представляют собой каналы PVC, которые инициализируются по требованию в коммутаторах ATM. С точки зрения каждого участника соединения SPVC выглядит как обычный PVC, а что касается коммутаторов ATM в инфраструктуре провайдера, то для них каналы SPVC имеют значительные отличия от PVC. Канал PVC создаётся путём статического определения конфигурации в рамках всей инфраструктуры провайдера и всегда находится в состоянии готовности. В канале SPVC соединение является статическим только от конечной точки (устройство DTE) до первого коммутатора ATM (устройство DCE). А на участке от устройства DCE отправителя до устройства DCE получателя в пределах инфраструктуры провайдера соеди-

65

нение может формироваться, разрываться и снова устанавливаться по требованию. Установленное соединение продолжает оставаться статическим до тех пор, пока нарушение работы одного из звеньев канала не вызовет прекращения функционирования этого виртуального канала в пределах инфраструктуры провайдера сети.

Важнейшую роль в сети АТМ играет коммутатор, представляющий собой быстродействующее специализированное вычислительное устройство, которое аппаратно реализует функцию коммутации ячеек ATM между несколькими своими портами. Коммутатор принимает решение о возможности виртуального соединения с определенными требованиями к качеству обслуживания без негативного воздействия на другие соединения, следит за трафиком и проверяет выполнение условий, предъявляемых к соединению. Он содержат таблицы коммутации, в которые записываются номера портов и идентификаторы соединений, присутствующие в заголовки каждой ячейки.

Коммутатор АТМ состоит из двух частей: коммутатора виртуальных путей и коммутатора виртуальных каналов (рис. 1.22). Виртуальный канал представляет собой фрагмент логического соединения, по которому производится передача данных одного пользовательского процесса. Виртуальный путь представляет собой группу виртуальных каналов, которые в пределах данного интерфейса имеют одинаковое направление передачи данных.

Это обеспечивает дополнительное увеличение скорости обработки ячеек. Коммутатор ATM анализирует значения, которые имеют идентификаторы виртуального пути и виртуального канала у ячеек, поступающих на его входной порт, и направляет эти ячейки на один из выходных портов. Для определения номера выходного порта

66

коммутатор использует динамически создаваемую таблицу коммутации.

Телекоммуникационная сеть, использующая технологию АТМ, состоит из набора коммутаторов, связанных между собой.

Коммутаторы АТМ поддерживают два вида интерфейсов: интерфейс «пользователь – сеть» (UNI - usernetwork interface) и интерфейс «сеть - узел сети» (NNI - network-network interface). UNI соединяет оконечные си-

стемы АТМ (рабочие станции, маршрутизаторы и др.) с коммутатором АТМ, тогда как NNI может быть определен как интерфейс, соединяющий два коммутатора АТМ.

Форматы ячеек для этих двух интерфейсов несколько отличаются (рис. 1.23).

Поля для приведенных форматов имеют следующие значения:

GFC (Generic Flow Control) – общее управление потоком (4 бита);

VPI (Virtual Path Identifier – идентификатор вир-

туального пути (8 бит для UNI и 12 бит для NNI);

VCI (Virtual channel identifier) – идентификатор виртуального канала (16 бит);

PT (Payload Type) – тип данных (3 бита);

CLP (Cell Loss Priority) – уровень приоритета при потере пакета; указывает на то, какой приоритет имеет ячейка и будет ли она отброшена при перегрузке канала (1 бит);

HEC (Header Error Control) – поле контроля оши-

бок (8 бит).

67

Рис. 1.22. Схема формирования виртуальных путей и каналов в коммутаторе ATM

Рис. 1.23. Структура ячеек ATM для интерфейсов UNI и NNI

68

В технологии ATM предусмотрено пять классов трафика (табл. 1.7). Они отличаются:

наличием или отсутствием пульсации трафика;

требованием к синхронизации данных между передающей и принимающей сторонами;

типом протокола передачи — с установлением или без установления соединения.

Таблица 1.7 Основные характеристики классов трафика ATM

Основные характеристики классов трафика

Класс CBR (Constant Bit Rate) не предусматривает контроля ошибок, управления трафиком или какой-либо другой обработки. Он пригоден для работы с мультимедиа в реальном масштабе времени.

Класс VBR содержит в себе два подкласса – обыч-

ный (Non-Real Time Variable Bit Rate, NRT-VBR) и для реального времени (Real Time Variable Bit Rate, RT-VBR).

ATM не вносит никакого разброса по времени доставки ячеек. Случаи потери ячеек игнорируются.

69

Класс ABR (Available Bit Rat) предназначен для работы в условиях мгновенных вариаций трафика. Система гарантирует некоторую пропускную способность, но в течение короткого времени может выдержать и большую нагрузку. Этот класс предусматривает наличие обратной связи между приёмником и отправителем, которая позволяет понизить загрузку канала, если это необходимо.

Класс UBR (Unspecified Bit Rate) хорошо пригоден для посылки IP-пакетов (нет гарантии доставки и в случае перегрузки - неизбежны потери).

Общая композиция протоколов, используемых в технологии ATM, включает физический уровень, уровень АТМ, уровень адаптации (AAL - ATM Adaptation Layer),

который зависит от вида предоставляемой услуги, и верхние уровни.

На физическом уровне определяются способы задания границ и правила упаковки ячеек АТМ в кадры физического уровня. Физический уровень АТМ функционально делится на два подуровня:

уровень физической среды (physical medium sublayer);

уровень преобразования (transmission convergence sub-layer);

На уровне АТМ определяются процедуры и выполняются основные функции, которые обеспечивает технология ATM:

создание виртуальных соединений;

управление виртуальными соединениями;

обеспечение необходимого уровня обслуживания.

Уровень АТМ служит для мультиплексирования/ демультиплексирования ячеек, генерации заголовков ячеек, выделения информационного поля и «прозрачный» его

70