Разработка широкополосной сети доступа с технологией АТМ

Технология АТМ обеспечивает:

транспортирование всех видов информации (речи, музыки, подвижных и неподвижных изображений, данных) в виде пакетов фиксированной длины - ячеек;

выделение пользователю в каждый момент времени только того ресурса пропускной способности сети, который ему необходим;

поддержку интерактивных (диалоговых) служб и служб распределения информации, а также служб с установлением и без установления соединения;

передачу как непрерывного, так и пачечного трафика, что за счет мультиплексирования позволяет эффективно использовать сетевые ресурсы.

Мультипротокольный режим передачи через АТМ состоит из двух компонентов: серверов маршрутизации (Route Servers), которые в технической литературе также принято называть серверами МРОА;

оконечных устройств (Edge Devices), которые также называют клиентами МРОА.

В качестве оконечных устройств могут выступать:

граничные коммутаторы, отправляющие пакеты и ячейки АТМ между ЛВС или сетями АТМ;

- сетевые интерфейсные платы, передающие пакеты и ячейки АТМ между подключенными к АТМ устройствами и сетями.

Серверы маршрутизации выполняют следующие основные функции:

поддерживают таблицы маршрутизации;

вычисляют маршруты для оконечных устройств;

обеспечивают взаимодействие с традиционными маршрутизаторами и другими серверами маршрутизации.

Серверы маршрутизации могут не представлять собой отдельные устройства. Функции серверов маршрутизации в совокупности образуют систему распределенной маршрутизации, определяют куда необходимо отсылать ячейки, а оконечные устройства их передают по сети АТМ. На рис.3.1.1.1 изображен мультипротокольный режим передачи через АТМ.

Рис.3.1.1.1 Схема работы мультипротокольного режима работы через АТМ рабочей станции традиционной ЛВС с рабочей станцией АТМ с установлением виртуального соединения

Рабочие станции, локальные вычислительные сети и серверы подключены к оконечным устройствам (элементам MPOA), которые в свою очередь соединены с сетью АТМ и могут соединяться друг с другом с помощью постоянных или коммутируемых виртуальных соединений [4]

Если рабочей станции локальной вычислительной сети, необходимо связаться с подключенным к АТМ устройству, под которым может пониматься рабочая станция ЛВС АТМ, сервер АТМ или любое другое стандартное широкополосное терминальное устройство, рабочая станция ЛВС посылает пакет оконечному устройству, которое проверяет МАС - адрес получателя (или адрес пакета сетевого уровня), а затем ищет соответствующий ему адрес АТМ. Если оконечное устройство (клиент МРОА) не найдет адрес АТМ, то запрашивает его у сервера маршрутизации.

Если сервер маршрутизации знает АТМ-адрес, то он сообщает его клиенту МРОА. В противном случае, используя тот или иной протокол маршрутизации (RIP - Routing Information Protocol, OSPF - Open Shortest Path First, NHRP - Next Hop Routing Protocol, IPNNI - Integrated Private Network Interface), сервер маршрутизации связывается с другими маршрутизаторами

Узнав АТМ-адрес, оконечное устройство (клиент MPOA) устанавливает виртуальное соединение со станцией получателя даже в случае, если станция назначения находится в другой подсети. Это виртуальное соединение устанавливается напрямую, а не через сервер маршрутизации. Такой процесс принято называть однопролетной маршрутизацией (One - Hop Routing).

Такая однопролетная маршрутизация дает возможность пользователям взаимодействовать на максимально допустимой скорости, так как исключает из процесса передачи сервер маршрутизации.

Однако при передаче одиночных пакетов или сообщений с малым объемом данных процесс установления виртуального соединения может занять более длительный интервал времени, чем сама передача. Предоставление услуг без установления соединения находится, как говорилось ранее, выше уровня АТМ. Использование так называемой последовательной маршрутизации (Hop-by-Hop Routing) позволяет обойтись без установления соединений. Ячейки оконечным устройствам передаются серверу MPOA, а он передает их оконечному устройству, к которому подключен адресат.

Таким образом, можно отметить, что мультипротокольный режим передачи через АТМ предоставляет пользователям намного больше возможностей чем классический межсетевой протокол через АТМ является, технологией сетевого уровня согласно эталонной модели протоколов взаимодействия открытых систем, то он имеет доступ к такой информации сетевого уровня как характеристики трафика и качество обслуживания. При установлении виртуального соединения эта информация может использоваться для определения оптимального маршрута между оконечными устройствами (клиентами MPOA) в зависимости от требуемого качества обслуживания, которое запрашивает терминал источника информации.

Мультипротокольный режим передачи через АТМ дает возможность ныне существующим локальным вычислительным сетям взаимодействовать друг с другом, используя, с одной стороны, все выгоды, которые предоставляет маршрутизация, а с другой стороны, получить скорости обмена, которые могут предоставить только широкополосные цифровые сети интегрального обслуживания на технологии АТМ.

Стандарты MPOA рассчитаны на максимальное использование преимуществ АТМ, в том числе на возможность динамического изменения полосы пропускания сети с использованием прямых коммутируемых виртуальных каналов и гарантированного качества обслуживания (QoS) [2]. Кроме того, стандарты MPOA, обеспечивающие совместимость с протоколами сетевого уровня, позволят прикладным программам взаимодействовать между собой через существующие ЛВС и через сети АТМ. Спецификация многопротокольной передачи данных поверх (или) через АТМ, определяет стандартный подход к поддержке таких протоколов как IP и IPX на магистралях АТМ. Благодаря тому, что протоколы MPOA позволяют создавать виртуальные маршрутизаторы над коммуникационной средой АТМ, открываются возможности для разработки нового поколения архитектур интерсетей, в которых маршрутные функции будут реализованы гораздо эффективнее и дешевле, чем с помощью сегодняшних пакетных маршрутизаторов. Передача пакетов в MPOA передача пакетов осуществляется коммутаторами со стороны сети (пограничными устройствами), в то время как вычисление маршрута производится на отдельном сервере. Специальные протоколы обеспечивают синхронизацию коммутаторов и сервера маршрутизации. Такие устройства в сочетании с коммутаторами АТМ и средствами прямого соединения на сетевом уровне через инфраструктуру АТМ обеспечивают гибкую реконфигурацию аппаратных средств (добавление, перемещение, изменение), упрощенное управление структурой сети, повышенную степень безопасности. Таким образом, суть распределенной маршрутизации состоит в том, чтобы осуществить ее ближе к пользователям, на выходе из локальной сети. Ее функции возлагаются на недорогие многоуровневые коммутаторы и устройства доступа, соединяющие локальные сети с магистралью АТМ.

Сеть с распределенной маршрутизацией имеет практически неограниченные возможности для дальнейшего расширения. Каждый новый маршрутизатор, добавляемый к такой сети одновременно с новыми рабочими станциями, пропорционально увеличивает ее "интелект" и отказоустойчивость. Именно это свойство технологии АТМ позволяет создавать на ее основе крупнейшие вычислительные сети, отдельные из них объединяют до нескольких тысяч рабочих станций. При этом такая сеть чрезвычайно проста по своей структуре и протокольно независима, не говоря уже о возможностях по передаче других типов трафика (помимо компьютерных данных).

В настоящее время с возрастающей потребностью и спросом на мультимедийные услуги назрел вопрос строительства мультисервисной сети в г. Иркутске. В следствии чего организуется ядро сети с использованием технологии АТМ пропускной способностью 155 Мбит/с, а в качестве транспортной сети используется существующая сеть SDH. Естественно одним ядром и магистралью не обойтись с внедрением широкополосного мультисервисного ядра и появлением все новых сервисов Интернет, спросом на рынке новых услуг таких как организация выделенных защищенных корпоративных сетей (VPN), подключение УПАТС, интегрированные на IP услуги телефонии и видеоконференций, а в дальнейшем при достижении критической массы пользователей мультисервисной сети и развитию контенпровайдеров услуги ТВ, радио (мультикастинг), видео по запросу. Все это требует наличия скоростного канала от клиента до ближайшего узла мультисервисной сети.

Основное достоинство АТМ - это последовательная реализация метода асинхронно-адресной системы передачи и коммутации, позволяющая объединять различные типы трафика в единый поток и тем самым обеспечивать высокую эффективность использования пропускной способности канала. При этом в АТМ отработаны механизмы управления - система мер по снижению тех недостатков, которые присущи статистическому мультиплексированию.

Технология АТМ предоставляет операторам сетей уникальные возможности по обеспечению высокой гибкости и адаптируемости сети к изменению уровня требований пользователей к качеству обслуживания, так и появлению новых служб, требования которых к семантической и временной прозрачности сети еще четко не определены. Повышает эффективность использования сетевых ресурсов, а также снижает затраты на проектирование, строительство и эксплуатацию сети, и на разработку сетевого оборудования, так как создается и эксплуатируется одна сеть вместо множества вторичных сетей.

Гибкость технологии подтверждается тем, что АТМ, задуманная изначально как самодостаточная, в короткие сроки адаптировалась к широкому спектру транспортных технологий доступа, интерфейсы АТМ позволяют поддерживать значительную часть услуг передачи данных канального уровня с различными не АТМ-протоколами (Frame Relay, X.25,xDSL), а также трафик протоколов IP, IPX внутри единой инфраструктуры.

Технология АТМ наиболее эффективна при переходе от TDM-сетей к пакетным мультисервисным сетям, и дает возможность оптимально реализовать универсальные транспортные узлы в точках перехода от корпоративных сетей к уровню сетей общего пользования и в точках объединения нескольких сетей общего пользования [5]

Мультисервисные сети на базе технологии АТМ обладают рядом преимуществ - пачечная природа трафика, концепция гибкой полосы пропускания, обеспечение требуемого качества обслуживания, что делает их наиболее экономически эффективным решением для построения крупномасштабных корпоративных сетей и в перспективе позволяет заменить существующие базовые сети с различными протоколами единой широкополосной сетью.

Благодаря технологии АТМ все коммутационное оборудование становится однородным, решающим для всех видов информации одну задачу - задачу быстрой коммутации фиксированных пакетов, получивших название ячеек, и асинхронного временного разделения ресурсов, при котором множество виртуальных соединений с различными скоростями асинхронно мультиплексируются в едином физическом канале связи - цифровом тракте.

В настоящее врем, с возрастающей потребностью и спросом на мультимедийные услуги назрел вопрос строительства мультисервисной сети в г. Иркутске. Сейчас, на данном этапе, в Иркутске развивается и идет строительство магистральной мультисервисной мультипротокольной, многофункциональной сети. Организуется ядро сети с использованием технологии АТМ и пропускной способностью 155 Мбит/с, а в качестве транспортной системы используется существующая сеть SDH. Естественно одним ядром и магистралью не обойтись, с внедрением широкополосного мультисервисного ядра и появлением все новых сервисов Интернет, спросом на рынке новых услуг таких как организация выделенных защищенных корпоративных сетей (VPN), подключение УПАТС, интегрированные на IP услуги телефонии и видеоконференций, а в дальнейшем при достижении критической массы пользователей мультисервисной сети и развитию контентпровайдеров услуги ТВ, радио (мультикастинг), видео по запросу. Все это требует наличие скоростного канала от клиента до ближайшего узла мультисервисной сети.

Однако технология мультимедиа накладывает ряд существенных ограничений на использование телекоммуникационных систем:

использование обычной аналоговой телефонной сети общего пользования и современных модемов практически невозможно, так как они не обеспечивают необходимого качества видеоизображения и звука;

узкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания обеспечивает только передачу звука среднего качества, неподвижного изображения (монохромного или с очень ограниченной цветовой палитрой) и низкокачественного подвижного изображения, представляющего собой низкоскоростную последовательность неподвижных кадров;

при реализации мультимедиа нельзя получить высококачественное изображение стерео вещания.

Поэтому с развитием ядра необходимо развивать и широкополосную сеть доступа [2].

Все это позволяет сделать вывод, что АТМ - это наиболее перспективная высокоскоростная технология для построения широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания, на основе которой могут строиться как сети доступа, так и транспортные сети.

Оборудование АТМ внедряется, прежде всего, в транспортные и оборудование доступа (граничные коммутаторы) и должны обеспечивать поддержку как существующих, так и появляющихся служб. Большим преимуществом сетей на технологии АТМ является их гибкость, позволяющая поддерживать как все существующие, так и перспективные службы. Хотя технология АТМ и ориентирована на соединения, она обладает достаточно гибкими возможностями переноса информации всех служб, включая и службы, не ориентированные на соединение (службы CL - Connectionless).

Страницы: 1, 2, 3, 4