Сети и телекоммуникации

441

ции протоколов канального и сетевого уровней (рис. 31.3). Кодирование этих полей определено стандартом ANSI Т1.617 и Рекомендацией ITU-T Q.933 и тем самым обеспечивает совместимость на нижних уровнях. Более того, возмож-

ность использования специального кода (идентификатора) в первом октете этих двух полей (7...10-й октеты, рис. 31.3) позволяет идентифицировать уникальные пользовательские протоколы.

Такой формат многопротокольного кадра (рис. 31.3) обеспечивает воз-

можность идентифицировать протоколы взаимодействия объединенных ло-

кальных вычислительных сетей (ЛВС) и маршрутизации, определенные стан-

дартами Американского института инженеров в области электротехники и электроники (IEEE — Institute of Electrical and Electronics Engineers, «Комитет

802 по стандартизации ЛВС») для протоколов доступа к ЛВС (ПДЛВС). В этом случае, для идентификации ПДЛВС IEEE (заголовок ПДЛВС) используются пять октетов, следующие после октета ИПСУ. Заголовок ПДЛВС имеет сле-

дующее кодирование:

442

первые три октета (уникальный идентификатор организации) определяют организацию, которая устанавливает кодирование последних двух окте-

тов;

последние два октета — идентификатор протокола.

Все узлы связи и маршрутизаторы должны распознавать и соответствую-

щим образом интерпретировать поле ИПСУ и заголовок ПДЛВС.

Заголовок ПДЛВС пригоден как для протоколов маршрутизации в ЛВС,

так и для протоколов взаимодействия объединенных ЛВС. При использовании последних существует дополнительная необязательная функция поля FCS в FR-

кадре, которая заключается в том, что в этом поле размещается циклическая проверка корректности пакета, сформированного протоколом управления ЛВС и «вложенного» в FR-кадр (т.е. имеет место двойное применение поля FCS).

Кодирование идентификаторов протоколов взаимодействия объединенных ЛВС представлено в стандартах IEEE 802.3, 802.4, 802.5, 802.6 и на волоконно-

оптическую ЛВС (FDDI).

Уровень

фрагментации

FR-уровень

Рис. 31.4. Процедура фрагментирования и формирования FR-кадра

Использование многопротокольного FR-кадра обеспечивает возможность передачи через межсетевой интерфейс, осуществляющий многопротокольное пакетирование, пакетов ЛВС, которые имеют максимальный размер, превы-

шающий размер поля данных FR-кадра. В этом случае необходимо иметь уст-

ройство доступа, обеспечивающее «разбиение» (фрагментирование) кадров ЛВС на меньшие информационные фрагменты. При этом элементарные фраг-

443

менты кадра ЛВС должны иметь индивидуальные номера, с помощью которых можно «собирать» (восстанавливать) исходный кадр ЛВС. Процедура фрагмен-

тирования и формирования FR-кадра представлена на рис. 31.4.

На первом этапе устройство доступа «добавляет» к кадру ЛВС пятиок-

тетный заголовок (рис. 31.2). Это большое сообщение, с «добавленным» заго-

ловком, затем разбивается на фрагменты меньшей длины, равной размеру ин-

формационного поля кадра FR-сети. Далее эти маленькие фрагменты рассмат-

риваются как блоки «чистых» данных, к которым добавились (еще до поступ-

ления в сеть) так называемые заголовки фрагментирования. После чего каждый такой фрагмент «вкладывается» в многопротокольный FR кадр, представлен-

ный на рис. 31.5. «Внутреннее содержимое» информационного поля многопро-

токольного FR-кадра (включая заголовки фрагментирования) определяется ис-

ключительно протоколами верхних уровней (но не канального).

444

Заголовок FR-кадра (при фрагментировании исходного сообщения) со-

держит следующие поля:

oадресное поле. Стандартный формат FR-кадра, имеющий 2-октетную или,

если это необходимо, 3- и 4-октетную длину;

oидентификатор ненумерованного информационного кадра. Этот иденти-

фикатор определяется Рекомендацией ITU-T Q.922 (его значение анало-

гично значению кадра LMI);

o необязательное поле. Этот октет кодируется значением «00000000» и

служит для «выравнивания», если это необходимо, размера кадра; o ИПСУ. Кодирование представлено в Q.933 (ITU-T);

oуникальный идентификатор организации. Имеет постоянный код (шест-

надцатеричный «00-80-С2»);

oидентификатор протокола. Имеет постоянный код (шестнадцатеричный

«00-0D»);

oпоследовательный номер. Длина этого поля составляет два октета. Значе-

ние этого номера увеличивается каждый раз при поступлении нового це-

лого сообщения, подлежащего фрагментированию. Таким образом, фор-

мируется уникальный идентификатор для каждого FR-кадра, «перенося-

щего» один из фрагментов исходного сообщения, которое подверглось

делению. Начальное значение этого номера, как правило, выбирается

произвольным образом;

oбит «финал». Этот бит устанавливается в «1» в FR-кадре, содержащем последний фрагмент исходного сообщения, которое подверглось деле-

нию, а в других — в «0»;

oсмещение. Длина этого поля составляет 11 октетов. Значение величины,

содержащейся в этом поле, определяет логическое смещение передавае-

мого фрагмента относительно первого фрагмента исходного сообщения,

которое подверглось делению. Эта величина равняется порядковому но-

меру байта, перед которым произошло деление исходного сообщения

(байт, который стал первым в очередном блоке исходного сообщения),

446

На приемной стороне фрагменты собираются в исходное сообщение, по-

сле чего выполняются процедуры протокола верхнего уровня. Сборка исходно-

го сообщения осуществляется на основе анализа значений смещения, которые передаются в подзаголовке фрагментирования. Любой кадр может быть поте-

рян в сети, что будет обнаружено протоколом верхнего уровня ввиду отсутст-

вия одного (или более) фрагмента исходного сообщения. В этом случае ответ-

ственность за восстановление исходного сообщения (путем его перезапроса)

полностью ложится на протокол более высокого уровня.

Рис. 31.7. Диаграмма многоуровневого управления доставкой пакетов Х.25 на основе упрощенного метода формирования FR-кадра

На рис. 31.6 показана процедура фрагментирования и формирования пер-

вых двух FR-кадров из исходного «большого» IP-пакета.

Интеграция FR и Х.25 сетей

Рекомендация ITU-T Х.25 определяет стандарты протоколов и интерфей-

сов канального и сетевого уровней. И с точки зрения ретрансляции кадров про-

токолы Х.25 являются высокоуровневыми «способами и средствами» управле-

ния информационным обменом. Поэтому существует система взглядов, в соот-

447

ветствии с которой кадры Х.25 достаточно корректно вписываются в формат многопротокольного FR-кадра. Однако многие фирмы, производящие про-

граммно-аппаратные средства для Х.25 сетей, считают, что способы формиро-

вания многопротокольного FR-кадра чрезвычайно сложны и существует более простая реализация протоколов доставки пакетов Х.25 через FR-сеть. Более то-

го, последнее активно внедряется в сетевое оборудование и абонентские пунк-

ты.

В связи с этим в стандарт ANSI T1.617 (Приложение G) были внесены поправки, которые детализируют упрощенный метод обрамления пакета Х.25 и

формирование FR-кадра. Этот метод может быть применен только с обоюдного предварительного согласия сторон, так как он не предусматривает какие-либо процедуры (способы) сигнализации с целью оповещения ООД пользователя об использовании такого метода.

На рис. 31.7 представлена диаграмма многоуровневого управления дос-

тавкой пакетов Х.25 на основе упрощенного метода формирования FR-кадра.

Априори считается, что взаимодействие на сетевом уровне осуществляет-

ся между абонентскими ООД, а на втором (канальном) уровне поддерживается сбалансированная процедура доступа к каналу (Link Access Procedure Balanced -

LAPB). Кадр канального уровня (LAPB) обрамляется и формируется FR-кадр,

который пересылается к месту назначения через определенный DLCI (при этом используются согласованные параметры и условия доставки по FR-сети). На приемной стороне кадр канального уровня «освобождается» от обрамления FR-

кадра и направляется для обработки на канальный уровень управления (LAPB),

а после этого, соответственно, — на сетевой уровень. Это означает, что прото-

кол канального уровня (LAPB) взаимодействует с FR-сетью так же, как и с фи-

зическим уровнем обычной сети Х.25; при этом FR-сеть «прозрачна» для всех типов кадров (информационных и управляющих).

На рис. 31.8 представлен формат FR-кадра, «переносящего» кадр каналь-

ного уровня (кадр LAPB). Адресное поле, поле управления и информационное поле кадра канального уровня полностью без изменений вставляются в инфор-

449

Метод ретрансляции кадров разрабатывался как синхронный метод дос-

тавки данных в ЦСИО (и не только). Соответственно все реализующие этот ме-

тод способы и качество обслуживания определялись для различных видов тра-

фика, кроме речевого. Все традиционные сети с пакетной коммутацией, как правило, использующие различные способы коммутации пакетов и низкоскоро-

стные каналы связи, не предусматривали возможность доставки сообщений,

чувствительных к задержке. Другими словами, эти сети имеют большую и час-

то меняющуюся задержку доставки сообщений.

Известно, что такая задержка является функцией, с одной стороны, ско-

рости коммутации в УС, а с другой — пропускной способности магистральной линии связи. Значительное снижение задержки может быть достигнуто за счет применения метода ретрансляции кадров и магистральных линий связи с высо-

кой пропускной способностью. Таким образом, FR-сеть способна «транспорти-

ровать» чувствительный к задержкам трафик. Однако одно дело — передача такого типа трафика по сети с динамической маршрутизацией, а другое — обеспечение приемлемого качества обслуживания пользователей.

Одной из проблем, связанных с передачей речевого трафика, является то,

что скорость такой передачи должна быть постоянна. Это следует из того, что вся информация, содержащаяся в оцифрованном речевом сигнале (импульсно-

кодовая модуляция — ИКМ), передаваемом со скоростью 64 Кбит/с, важна и необходима для восстановления исходного речевого сообщения на приемной стороне. Вместе с тем в настоящее время разработаны методы и способы сни-

жения требуемой полосы пропускания оцифрованного речевого сигнала, среди которых:

компрессия (сжатие речевого сигнала). Этот метод позволяет снизить скорость передачи с 64 до 8 Кбит/с и ниже. Во многих известных мульти-

плексорах (аппаратуре временного объединения (разделения) каналов)

реализованы алгоритмы, позволяющие уменьшить такую скорость. Ко-

нечно, дальнейший рост компрессии (т.е. снижение скорости передачи)

начинает сказываться на качестве восстанавливаемого речевого сообще-

450

ния. Однако человеческое ухо способно уловить и распознать речь, кото-

рая была подвергнута очень сильному сжатию;

детектирование шума (речевых пауз). Исследования показывают, что ти-

пичная человеческая речь включает до 60...70% пауз, которые необходи-

мо детектировать. Последняя процедура нужна, прежде всего, для того,

чтобы исключить передачу «бесполезной» информации через сеть и тем

самым обеспечить высокую эффективность функционирования сети.

Эти, а также другие методы могут быть с успехом использованы в про-

цессах пакетирования оцифрованных речевых сообщений. Поэтому в настоя-

щее время, активно проводятся работы по их стандартизации и внедрению в различные службы передачи речевого трафика в пакетной форме. Большинство проблем стандартизации в данной области связано с «природой» самих сетей с пакетной коммутацией. В первую очередь это относится к нумерации пакетов,

которая необходима для обеспечения гарантированной доставки пакетов в их естественной последовательности. Более того, различные пакеты могут иметь и различные внутрисетевые задержки, так как возможны различные экстремаль-

ные ситуации, возникающие при отказе линий и узлов связи, перегрузках и блокировках и т.п.

ITU-T принял Рекомендацию G.764, которая определяет способ сегмен-

тирования оцифрованного речевого сигнала и формирование соответствующих пакетов. Однако этот стандарт содержит много проблем, которые послужат дальнейшему поиску новых решений в области передачи речевого трафика в сетях с пакетной коммутацией. К этим проблемам относятся:

детектирование шума с целью снижения входного трафика. Эта рекомен-

дация детализирует процедуры анализа входного речевого трафика, де-

тектирования пауз и передачу последних через сеть в форме синхронизи-

рующих последовательностей для определения начала и окончания рече-

вых и неречевых последовательностей;

нумерация последовательностей пакетов, обеспечивающая доставку по-

следних в их естественной последовательности. В случае потери пакета