Сети и телекоммуникации

451

возможно одно из двух решений: а) повторная передача пакета из УС-

источника (что резко повышает общесетевую задержку), б) передача пау-

зы к УС-получателю в том месте последовательности, где должен был находиться утерянный пакет;

задержка при обеспечении синхронизма, цель которого — исключение нарушений в обслуживании пользователей. Процедура синхронизации представляет собой тактирование каждого пакета, при передаче которого каждый УС вносит свою индивидуальную транзитную задержку. На при-

емной стороне все входящие пакеты накапливаются в буфере и поступа-

ют в ООД абонента с постоянной задержкой.

С Рекомендацией G.764 тесно связана Рекомендация G.727, которая оп-

ределяет процедуры обработки речевого сигнала в соответствии с алгоритмом адаптивной дифференциальной ИКМ (АДИКМ) и вводит понятия «информаци-

онные» и «дополнительные служебные» биты.

Рекомендация G.727 вводит способ разделения «речевого» пакета на со-

ставные части, в одной из которых размещаются информационные биты, а в другой — дополнительные служебные биты. Целью такого разделения является обеспечение возможности уничтожения (при необходимости) дополнительных служебных битов при доставке «речевых» пакетов, что приводит к уменьше-

нию длины последних. А это в свою очередь способствует снижению возмож-

ной сетевой нагрузки.

Базовая FR-сеть должна учитывать все сказанное выше, а также обеспе-

чивать:

требуемое качество обслуживания, что подразумевает малую вероятность ошибки и предоставление пользователю минимально необходимой про-

пускной способности. Сеть должна обеспечивать доставку пакетов, со-

держащих информационные биты (АДИКМ), в ООД абонентов при лю-

бых условиях функционирования;

возможность обслуживания пользователей, имеющих различные приори-

теты. Это вызвано тем, что чувствительный к задержке трафик должен

452

иметь наивысший приоритет. При этом сеть должна приостанавливать передачу другого трафика (сообщений, находящихся в выходной очере-

ди). Это важное свойство сети пока не отражено в международных стан-

дартах, и его реализация полностью зависит от фирм-производителей ап-

паратно-программных средств для FR-сетей;

Рис. 31.9. «Отображение» пакета G.764 в FR-кадры

функционирование специальных процедур, с помощью которых уничто-

жаются дополнительные служебные биты и одновременно с этим защи-

щаются информационные биты. Это позволит избежать негативных по-

следствий, связанных с сетевой перегрузкой, которая будет снижать каче-

ство речевого сообщения;

функционирование методов детектирования речевых пауз и/или компрес-

сии речевого сигнала (в точках доступа). Это позволит минимизировать объем трафика, передаваемого в сети;

уменьшение максимального размера кадров (наиболее вероятно 128 окте-

тов) от других абонентов сети (не речевой трафик). Это позволит избе-

жать появления задержек, связанных с нахождением в очереди на переда-

чу (в УС) очень длинных кадров. Однако это требование противоречит

453

основной цели применения сетей с ретрансляцией кадров, в соответствии с которой последние выступают в качестве транспортной среды ЛВС, ис-

пользующих, как правило, кадры больших размеров;

достаточно большую скорость передачи в магистральных линиях связи с целью уменьшения задержки, связанной с распространением сигналов.

Эта скорость должна быть равна 2,048 Мбит/с и выше.

Если эти условия выполнены и речевым кадрам действительно присваи-

вается наивысший приоритет, сеть обеспечивает низкую вероятность ошибки на бит, а также реализует методы передачи только информационных бит, то в этом случае существует возможность передачи речевого трафика через FR-сеть.

FRF принял только один стандарт для FR-сетей, специализирующихся на передаче речевого трафика. Этим самым была предпринята попытка «отобра-

жения» Рекомендации ITU-T G.764, определяющей стандарты для пакетирова-

ния речевого трафика, в стандарты FR. На рис. 31.9 представлен способ «ото-

бражения» пакета G.764 в FR-кадр. Пакет G.764 включает две части, в первой из которых размещены информационные биты, а в другой — служебные. Сле-

довательно, этот пакет может быть «вложен» в два FR-кадра, один из которых включает заголовок кадра и информационные биты, а другой — заголовок кад-

ра и служебные биты. АКД сети всегда установит такое значение CIR, при ко-

тором кадры с информационными битами будут гарантированно доставляться через сеть. В кадрах с дополнительными битами бит DE (Discard Eligible — бит,

указывающий на то, что данный кадр может быть уничтожен) будет всегда ус-

танавливаться в «1» ООД пользователя (в точке доступа к сети — интерфейс ИПС), и, следовательно, они будут «восприниматься» сетью как не требующие выделения дополнительного ресурса пропускной способности. По существу,

такие кадры будут передаваться сетью и только при необходимости уничто-

жаться.

При таком подходе возможна передача речевого трафика через FR-сеть,

но при этом должны быть заранее оговорены все процедурные детали способа доставки.

РАЗДЕЛ V «СЕТИ С АСИНХРОННЫМ РЕЖИМОМ ДОСТАВКИ»

Глава 32 Организация доставки сообщений в широкополосных цифровых сетях интегрального обслуживания

(ATM — Asynchronous Transfer Mode)

Тенденции развития систем передачи информации связаны с широким внедрением сетевой архитектуры в повседневную деятельность людей, ростом объемов передаваемой информации, возникновением новых проблемно ориен-

тированных служб, требующих для своей реализации каналы связи с пропуск-

ной способностью до 108 бит/с, интеграцией различных служб в пределах одной СПД, организацией высокоскоростных (до 109 бит/с) каналов на основе воло-

конно-оптических, спутниковых и радиорелейных линий связи, повсеместным переходом на цифровые методы и средства передачи информации.

Широкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания

(ШЦCИО, B-ISDN — Broadband Integrated Services Digital Network)

Наиболее полно упомянутые тенденции реализуются в концепции созда-

ния ЦСИО, развивающихся в направлении от узкополосных к широкополос-

ным. Именно от внедрения последних ожидается наибольший эффект в области передачи информации, поскольку при этом будет создан прототип СПД, гло-

бальной в отношении интеграции видов служб и географического расположе-

ния пользователей.

Согласно ITU-Т, ЦСИО — это цифровая сеть связи, в которой одни и те же устройства коммутации и каналы используются для установления соедине-

ний более чем одного вида служб. Под ШЦСИО понимается такая сеть инте-

грального обслуживания, в которой доступ пользователей обеспечивается к от-

носительно широкополосным службам (высокоскоростной передачи данных,

различным видеослужбам). К ШЦСИО предъявляются следующие требования:

поддержка дистрибутивных и интерактивных видов служб;

коммутация низкоскоростных и высокоскоростных каналов связи;

455

обеспечение как непрерывного (критичного к задержкам и потерям), так и прерывистого трафика;

обмен информацией в режиме установления соединения между абонен-

тами, либо без установления;

рациональное, с той или иной точки зрения распределение функций обра-

ботки сигналов по узлам и элементам сети;

обеспечение взаимодействия пользователей по двухтерминальной или широковещательной схеме;

гибкость в выборе скоростей передачи данных.

Такое обилие требований, часто взаимоисключающих, затрудняет разра-

ботку и внедрение как сети в целом, так и отдельных ее элементов.

В документах ITU-Т, занимающегося проблемами международной стан-

дартизации ЩЦСИО, для обозначения процесса уплотнения в канале связи фрагментов сообщений и их коммутации в узлах сети был введен термин «ре-

жим доставки» (transfer mode), который следует отличать от термина «режим передачи» (transmission mode, transmission), связанный с работой физической линии связи. Термин «режим доставки» применяется для описания способа, ко-

торый используется в телекоммуникационной сети и включает в себя все аспек-

ты, связанные не только с передачей, но и с мультиплексированием и коммута-

цией. Выбор режима доставки определяет структуру и параметры использу-

емых сигналов.

Асинхронный режим доставки

Асинхронный режим доставки (Asynchronous Transfer Mode, ATM), вы-

бранный ITU-T в качестве основы для ШЦСИО, определяется как «обеспечи-

вающий большой диапазон скоростей и малую задержку метод уплотнения и коммутации сообщений, представленных в форме последовательности пакетов,

поддерживающей любую службу, независимо от того, ориентирована она на режим без установления соединения или с установлением соединения».

456

На рис. 32.1 иллюстрируется принцип ATM. Подлежащее передаче сооб-

щение делится на фрагменты фиксированной длины по m бит, которые совме-

стно с идентифицирующим адрес получателя заголовком длины p символов в заголовке образуют ячейку (cell).

Термин «асинхронный» означает, что ячейки, принадлежащие одному со-

единению, поступают в канал связи нерегулярно, поскольку временные интер-

валы предоставляются источнику сообщений в соответствии с его реальными потребностями. При этом следует заметить, что ATM реализуется при син-

хронном режиме работы канала связи, поскольку ШЦСИО планируется как синхронная цифровая СПД. Под синхронным режимом работы канала связи понимается такая организация его функционирования, при которой синхрони-

зация двоичных символов поддерживается аппаратурой канала независимо от того, передаются при этом данные пользователя или нет (при этом образуется виртуальный синхронный символьный тракт).

Время

Соединение 1

Соединение К

Рис. 32.1. Принцип асинхронного режима доставки на основе статистического уплотнения ячеек

Наиболее полно концепция ATM описана в Рекомендации ITU-T I.121

«Принципы широкополосной ЦСИО», где приведены эталонные модели ШЦСИО, иерархия протоколов, конфигурации интерфейсов и ряд общих поло-

жений.

460

ные/обрабатываемые) блоки данных (ОБД) уровня адаптации делятся на сег-

менты фиксированной длины, образуя конечный набор протокольных блоков данных (ПБД), каждый из которых в свою очередь является ОБД уровня ATM.

На последнем к каждому ОБД добавляется управляющая информация протоко-

ла (УИП) — заголовок. Образованный таким образом ПБД уровня ATM и есть ячейка. Процесс преобразования сигнала при приеме протекает в обратном по-

рядке.

Как показано на рис. 32.2, ячейка ATM состоит из заголовка и информа-

ционного поля. При этом их размеры и соотношение определяют такие пара-

метры СПД, как величина задержки на сборку/разборку ячеек, на очередь, на обработку в узлах коммутации, и в конечном счете сложность оборудования и стоимость сети. Удовлетворить требованиям по уменьшению всех видов за-

держки одновременно — задача трудновыполнимая. Оптимальное значение то-

го или иного параметра достигается при различных значениях длины ячейки и ее полей. Именно это при отсутствии соответствующих международных согла-

шений стало причиной многообразия структур ячеек, что влечет возможную несовместимость СПД, их использующих.

На рис. 32.4,а представлена зависимость времени задержки ячейки в уз-

лах сети от ее длины, причем суммарная задержка определяется задержками на очередь, на распространение по каналу связи и обработку в узлах ШЦСИО. Не-

смотря на отсутствие единственного оптимального значения длины ячейки можно выделить область значений, в пределах которой суммарная задержка изменяется незначительно. Границы этой области различными исследователь-

скими организациями устанавливаются по-разному: 32...120 октетов, либо нижняя граница области снижается до 16 октетов, либо верхний предел подни-

мается до нескольких сот октетов. Выбор единственного значения длины ячей-

ки затрудняет и то, что сам вид суммарной зависимости (рис. 32.4,а) меняется при изменении степени загрузки сети, что иллюстрируется графиками, приве-

денными на рис. 32.4,б. В качестве оптимальных значений длин ячеек в различ-

ных проектах выбраны: 32 октета (Германия), 35 октетов (Бельгия), 36 октетов