Разработка широкополосной сети доступа с технологией АТМ 
b>3.3.1 Параметры качества обслуживанияФорум АТМ определил три параметра, которые должны быть согласованы при установлении соединения. К ним относятся:- время задержки при передаче ячеек (Cell Transfer Delay - CTD) - максимальное время передачи ячейки от одного узла к другому. Э тот параметр зависит от задержек при передаче и времени нахождения ячеек в очередях коммутаторов АТМ; - вариация задержки (Cell Delay Variation - CDV) отражает разницу между максимальным и минимальным временем передачи ячейки между узлами. Эта величина зависит от числа виртуальных соединений, мультиплексируемых в один физический канал. Кроме того, на нее влияет изменение времени задержки ячеек в очередях коммутаторов; - процент потерянных ячеек (Cell Loss Ratio -CLR) зависит от качества конкретного физического канала и алгоритма, заложенного в коммутатор для устранения перегрузок. Форум АТМ определил четыре класса качества обслуживания: - первый класс обеспечивает выполнение требований служб класса А. Этот класс обслуживания, должен предоставлять характеристики, сопоставимые с параметрами цифровых каналов; - второй класс, обеспечивает выполнение требований служб класса В. Предназначен для мультимедийных приложений и предоставляет произвольную скорость передачи; - третий класс обеспечивает выполнение требований служб класса С. Предназначен для технологий, ориентированных на соединения; - четвертый класс обеспечивает выполнение требований служб класса D. Предназначен для технологий. Работающих без установления соединения. Для уменьшения количества протоколов уровня адаптации АТМ выделено три признака, по которым проведена классификация приведенных служб: существует ли временная зависимость между абонентами, постоянная или изменяющаяся скорость передачи используется, необходимо ли устанавливать соединение или можно работать без установления соединения. Типичным примером класса службы А является передача речи или видео с постоянной скоростью. В АТМ службу этого класса называют эмуляцией канала. Служба класса В работает с источниками трафика с изменяющейся скоростью передачи (например, передача подвижных изображений). Служба С ориентирована на соединение и работает с источниками с изменяющейся скоростью передачи. Служба класса D предназначена для работы без установления соединения. 3.3.2 Основные службы услугНа основе классов качества обслуживания Форум АТМ определил пять основных служб или услуг, предоставляемых сетью АТМ: передачу с постоянной скоростью (Constant Bit Rate - CBR); передачу в реальном времени с переменной скоростью (real-time Variable Bit Rate - rtVBR); - передачу с неопределенной скоростью (Unspecified Bit Rate - UBR); - передачу с доступной скоростью (Available Bit Rate - ABR). Коммутатор и конечные станции в сети АТМ заключают соглашения по пропускной способности и задержкам в соединении до того момента, как оно будет установлено. То есть до установления соединения должно быть выполнено согласование трафика, или, иными словами, заключение соглашения, которое называется трафик контрактом. Когда коммутатор получает запрос на установление виртуального соединения, он выполняет процедуру, называемую контролем за установлением соединения (Connection Admission Control, CAC). Коммутатор, выполняющий процедуру CAC, проверяет наличие доступных ресурсов в канале, или порте, через который поступил запрос на установление соединения. Требования, указанные в запросе, сравниваются с доступными ресурсами (пропускной способностью, вариацией задержки и т.д.) этого порта коммутатора. Если коммутатор не способен поддержать выдвигаемые требования, он блокирует процесс соединения, генерирует специальный ответ и возвращает его отправителю или предыдущему коммутатору в пути. Версии пользовательского интерфейса UNI 3.0/3.1 позволяют приложениям запрашивать определенный класс обслуживания во время установления виртуального соединения. Приложения при запросе класса обслуживания должно указать характеристики трафика, которые ему нужны. К таким характеристикам относятся пиковая и средняя скорости передачи ячеек, терпимость к дрожанию и т.д. Классы обслуживания, которые устанавливаются административно, определяют конкретное качество обслуживания, например: максимально допустимую задержку и коэффициент потери ячеек. Сеть будет игнорировать запрос на установление соединения, если требуемый класс обслуживания не может быть поддержан (не затрагивая уже существующее соединения). Приложение может повторить свой запрос позже, требуя тот же самый или другой класс обслуживания. Следует отметить, что после установления соединения оговоренный класс обслуживания не может быть изменен. 3.3.3 Уровни адаптацииУровень адаптации АТМ отвечает за взаимодействие между уровнем АТМ и более высокими уровнями. При перемещении информации вниз в модели АТМ уровень адаптации разбивает пользовательскую информацию на единицы данных длиной до 48 байт, которые затем используются для формирования поля полезной нагрузки ячейки АТМ. На пути вверх в модели АТМ происходит сборка поступающих ячеек, при которой происходит восстановление пользовательской информацииНа уровне адаптации могут происходить различные процессы, которые напрямую зависят от типа трафика в сети. Введение этого уровня позволяет сделать сеть не зависящей от вида трафика. Уровень ограждает верхние и нижние уровни от несвойственных им функций. Так, например, он позволяет снять с коммутаторов функции фрагментации и сборки, передав их на конечные станции. Уровень адаптации состоит из двух подуровней: подуровня схождения (Convergence Sublayer, CS) и подуровня сегментации и сборки (Segmentation and Reassembie, SAR).Разные виды трафика предъявляют разные требования к сети. Например, при передаче аудиоинформации требуется постоянный поток; видео информация критична к временным задержкам; передача данных обычно носит непостоянный характер и допускает некоторые задержки и т.д. Различные уровни адаптации АТМ предназначены именно для предоставления возможности любому виду трафика передаваться с теми характеристиками, которые ему необходимы. Введены несколько уровней адаптации:AAL1;AAL3/4;AAL5Помимо перечисленных уровней существует уровень AAL2, который был разработан с целью обеспечения переменной скорости для синхронного, чувствительного к задержкам трафика со сжатым видео. В настоящее время эта функция выполняется Уровень адаптации АТМ состоит из четырех протоколов (называемых протоколами AAL) Для наглядности уровень адаптации АТМ можно представить так, как показано на рисунке 3.3.3.1 Каждый уровень адаптации характеризуется двумя основными параметрами: скоростью передачи (постоянная или переменная) и режимом соединения (с установлением или без установления виртуального соединения).Постоянная скорость передачи используется в приложения, требующих согласования между отправителем и получателем и не допускающих задержек, - например. Передача голоса. Переменная скорость позволяет адаптироваться к требованиям приложения. Такой режим идеально подходит для передачи данных, которая терпима к задержкам.Режим с установлением соединения использует детерминированный метод доступа, похожий на телефонный вызов, где соединение устанавливается после вызова и сохраняется до окончания разговора. Для установления соединения используются специальные ячейки, содержащие адресную информацию. Установление соединения использую уровнями AAL3/4, AAL5 и работает совместно с протоколом эмуляции локальных сетей.3.3.4 Физический уровеньФизический уровень является самым нижним уровнем в модели АТМ и определяет физический интерфейс, через который работает уровень АТМ. Иными словами это интерфейс между потоком ячеек и физической средой передачи. Данный уровень берет на себя заботу о контроле за ошибками, согласовании скоростей передачи, упаковку ячеек в соответствующие транспортные кадры. Как следствие, следующий уровень - уровень АТМ - полностью не зависит от используемого механизма передачи. Физический уровень в модели АТМ делится на два подуровня: подуровень согласования с системой передачи и подуровень физической среды.В настоящее время определено несколько скоростей передачи для АТМ - от 1.544 Мбит/с до 2.4 Гбит/с. Основное различие между спецификациями для локальных и глобальных сетей состоит, в основном, в физической среде передачи. Интерфейсы глобальной сети основаны на одномодовом оптоволоконном или коаксиальном кабелях, в то время как для интерфейсов локальной сети рекомендовано использование многомодового оптоволоконного кабеля и витой пары.3.3.5 Уровень АТМФункции уровня АТМ полностью не зависят от процессов, происходящих на физическом уровне. Основная задача этого уровня состоит в подготовке данных, получаемых с уровня адаптации АТМ, для передачи в сеть. По сути дела, уровень АТМ организует транспортный механизм. Информационными единицами на данном уровне являются ячейки. К ячейкам данных по 48 байт, получаемых с уровня адаптации АТМ, на этом уровне добавляются заголовок с идентификатором виртуального соединения. 4. Характеристика проектируемой сетиВозможность использования, перспективной цифровой сети SDH г. Иркутска, для создания наложенной цифровой сети интегрального обслуживания на технологии АТМ. Что позволяет объединить различные территориально разнесенные объекты в единую сеть, позволяющие сочетать в себе традиционные технологии и новые подходы к созданию цифровых сетей, обеспечит в возможность обмена между пользователями любыми видами информации (данные, телефония, видеоизображения), повысив при этом эффективность использования капитальных вложений на строительство сети. Схема АТМ сети представлена на рис. 4.1.В рамках единой транспортной сети сформирована наложенная сеть АТМ.Сетевое решение показано на рисунке 4.2. Оно основано на применении коммутаторов ForeRunner ASX-1000, ASX-200BX, производства фирмы Fore Systems. Соединение сетевых модулей коммутаторов ForeRunner ASX-200BX и ASX-100 с SDM-16 будет осуществляться по стандарту ОС-3с/STM-1 (155 Мбит/с) витой медной парой категории 5. Коммутатор ASX-1000 устанавливается в центральном узле АТМ сети, в автозале Центрального Телеграфа цеха цифровых систем передачи данных. ASX-200BX устанавливаются, как это видно из схемы, в центральных узлах SDH кольца в помещениях АТС. Коммутаторы ASX-1000 и ASX-200BX в сочетании с модульным устройством CellPath300 и модуль ForeRunner Voice, который непосредственно вставляется в коммутаторы, и многопротокольныйх коммутаторов PowerHub позволяет решить все задачи сопряжения АТМ с традиционными вычислительными сетями. Коммутатор PowerHub 800, который позволяет при небольших затратах труда значительно увеличить полосу пропускания ЛВС без замены существующей сетевой инфраструктуры. Это устройство сочетает в себе функции как коммутатора третьего уровня локальных сетей Ethtrnet/FastEEthernet, так и устройства доступа в FDDI/ATM магистрали. Кроме того, PowerHub работает в качестве сервера LAN-эмуляции и выполняет службу МРОА (multiprotocol over ATM), разгружая коммутатор, и выполняет ряд специфических служб маршрутизации в ATM магистрали. Простое управление коммутатором может осуществляться как из единой программы управления ForeViev, так и с терминала. Для обеспечения доступа с удаленных сетей не АТМ трафика применяются мультиплексоры CellPath300. Это модульное 8-ми слотовое устройство с горячей заменой интефейсных модулей и резервным источником питания. Пользователь имеет возможность коммутировать между собой АТМ потоки STM1/OC3c, E3/T3, E1/T1, DX1, FUNI (последние два со скоростями Nx64 кбит/с и не АТМ трафик, такой, как Frame Relay, HDLC, SMDS (интерфейсы V35, HSSI, E1, E3), Circuit Emulation (V35, E1). Для Frame Relay осуществляется Service Interworking согласно FRF.8. Сильной стороной CtllPath300 является возможность гибкого распределения полосы.Во-первых, это передача данных как VBR трафика. Во-вторых, CellPath позволяет динамически выделять полосу для приложений, использующих другие порты. В-третьих, для приложений использующих пакетную передачу данных, используется механизм Early Packet Discard для управления трафиком. Это позволяет значительно повысить производительность сети при перегрузке какого-либо порта, так как ячейки отбрасываются мультиплексором не хаотичным образом, а группами, составляющими один пакет.Это интеллектуальные устройства, обеспечивающие равномерную загрузку сети, автоматическую маршрутизацию, а также которые обеспечивают доступ к магистральным и локальным сетям АТМ. А, устройство доступа к магистрали для не - АТМ оборудования применены мультиплексоры той же фирмы FORE Systems серии CellPath для подключения к глобальным вычислительным сетям способные обрабатывать данные от офисных АТС. Ядром АТМ являются магистральный коммутатор ASX-1000. Устройство, которое предусматривает интелектуальное секционирование. Это означает, что практически все его компоненты (источники питания, сетевые модули, вентиляторы (ASX-1000), процессоры управления коммутацией (SCP) и коммутирующие матрицы) можно заменять оперативно - удалять из системы или вставлять в нее в «горячем» режиме, не прерывая работы устройства, что сводит к минимуму время простоя при обслуживании коммутатора, обеспечивает наращивание сети и позволяет пользователям модернизировать отдельные компоненты, а не заменять всю систему. Благодаря своей уникальной архитектуре коммутации, ASX-1000 обеспечивает дополнительные возможности резервирования. Каждая коммутирующая матрица имеет отдельный процессор управления коммутацией (SCP), и отказ SCP или коммутирующей матрицы не повлияет на остальной процесс коммутации - устройство будет продолжать функцианировать. В конфигурацию каждой коммутирующей матрицы можно включить резервные прцессы SCP. Коммутаторы предусматривают также мониторинг «окружающей среды», температуры, состояния вентилятора (ASX-1000) и напряжения питания. Коммутатор ASX-1000 обладает возможностью установки модулей синхронизации. Модуль ASX Timing Control Module (TCM) доступен как в исполнении Stratum 4, так и Stratum 3 и соответствует стандартам Belcore и ANSI по синхронизации. Модуль TCM может задавать синхронизацию для всей сети или получать сигнал синхронизации от внешнего источника BITS. Также модуль TCM обеспечивает переход от первичного источника к вторичному без потери качества синхронизации. АТМ-коммутаторы семейства ForeRunner предусматривают наиболее полную буферизацию, буферы сверхвысокой емкости (до 65536 ячеек на порт), ведение очередей для каждого виртуального канала (VC), отмену передачи на уровне пакетов, двухсекционное промежуточное сохранение, полный набор статистических счетчиков и пороговых значений, явное (ER) аппаратное управление потоком трафика ABR. Средство ForeThought Bandwidth Management позволяют передавать в сети трафик VBR и высокоприоритетный трафик CBR, чувствительный к задержкам (например, видио и речь в реальном времени), так, чтобы на него не влиял неравномерный трафик ABR и UBR. ASX-1000-первый корпоративный АТМ-коммутатор, имеющий буферы более чем на 1000000 ячеек. Эти средства имеют большое значение для уменьшения нагрузки на сеть, качественного управления каналами глобальных сетей и соединениями с серверами в локальных сетях, обеспечивающего защиту от перегрузки. Трудно представить, как без функций ForeThought Bandwidth Management можно было управлять соединением в ЛС 155 Мбит/с для обмена с линией Т1/Е1 или DS2/E3. Коммутаторы ASX-200BX и ASX-1000 поддерживают большое число интерфейсов АТМ локальных и глобальных сетей, включая 155 Мбит/с SONET/SDH (по UTP категории 5 и волоконно-оптическому кабелю), 25 Мбит/с, Т1, Е1, Е2, DS3, E3,CES (Circuit Emulation Services) и 622 Мбит/с OC-1 2c/STM4c. Аппаратные средства ASX-1000 способны поддерживать интерфейсы 2.5 Гбит/с JC-48c/STM-1с. Коммутаторы ASX-200BX и ASX-1000 поддерживают стандарты АТМ FORUM, и ITU (CC1TT). Коммутаторы ASX-200DX и ASX-1000 соответствует спецификации User Network Interfase (UNI) 3.1, спецификациям системы передачи сигналов, адресации (OSI NSAP), управления трафиком и сетью (UPC Policing) и сетью (ILMI и SNMP MIB). Данные магистральные коммутаторы поддерживают также сервис Classical IP (RFC-1577 и LAN Emulation v1.0 (средства LANE встроены в каждый АТМ коммутатор ForeRunner). Во избежание затрат на покупку отдельных устройств доступа рекомендуется использовать модуль ForeRunner Voice Emulation Service для непосредственного подключения АТС, мультиплексоры, видео кодеры. к портам коммутаторов 6-ти Е1. Коммутаторы устанавливаются в помещении ЛАЦ на узловых станциях. Для подключения к АТМ мощных серверов предусматриваются адаптеры ForeRunner 200E, они обеспечивают обмен данными со скоростью 155 Мбит/с как по многомодовому волоконно-оптическому кабелю, так и по витой паре категории 5. Эти адаптеры используют процессор i960 и усовершенствованную архитектуру обработки ячеек. Функции сборки-разборки пакетов и интерфейсов с конкретным типом шины обеспечиваются специализированными микросхемами. Функционирование сети и предоставление услуг прикладным программам осуществляется на основе многоуровневой модели коммутации.
Страницы: 1, 2, 3, 4
|
|
