Сейчас в Петрозаводске
текущая температура

СЕТИ И ОТКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ

9. Передача цифровых сигналов. T1. Кадр Т1, Суперкадр D4. Дробный сервис - FractionalT-1. Fast Packet Technology. SONET, стандарты SONET.   Сетевые архитектуры. ATM (Asynchronous Transfer Mode). Преимущества. UNI, NNI. Модель протоколов ATM. Физ. уровень: TC, PMD.    АТМ уровень. Функции АТМ уровня. Формат АТМ-ячейки (cell). Общие принципы работы коммутаторов.   Уровень AAL (ATM adaptation level). 4 типа (класса) трафика (QoS). Выделенные и коммутируемые виртуальные каналы. Разгрузка коммутаторов.    Технология LAN Emulation для согласования сетей ATM и традиционных сетевых технологий. LES, BUS, LECS сервера. Отсутствие широковещания. Недостатки версии LAN Emulation 1.0 и пути ее совершенствования. Технология сетей с коммутацией меток Tag Switching.

Передача цифровых сигналов. T1. Кадр Т1, Суперкадр D4. Дробный сервис - FractionalT-1. Fast Packet Technology. SONET, стандарты SONET.

Передача цифровых сигналов. T1.
Bell, 1957г. - первая магистраль Т1: 24 канала DS-0 по 64000 бит/с + 1 канал 64000 битов контроля ошибок.
Америка: Сигнал DS-1 -> 1.544Мбит/с (1*Т1) Сигнал DS-3 -> 45Мбит/с (28*Т1).
Европа: 32 канала по 64кбит/с = 2.048Мбит/с.
Кадры Т1:
временное мультиплексирование, поток битов по байту с каждого канала 24 байта + 1 бит синхронизации = 193 бита.
Суперкадр D4:
из 12 кадров по 193 байта: 1/F1/0/F2/0/F3/.../0/F12.
Сборка и перенаправление пакетов мультиплексорами Мультиплексоры Т1 имеют как синхронный, так и асинхр. интерфейсы передачи данных.
Дробный сервис - FractionalT-1:
когда нужна часть от 2Мбит/с (AirLAN).
Fast Packet TechnologyFast Packet Technology:
на основе Т1, выделение мультиплексором одного очень широкого канала на короткий промежуток времени - для передачи больших объемов срочной инфы. (Напр. речь: отфильтровывается молчание и сжимается звук и отправляется потом последовательно факс, синхру, данные ЛВС и речь).
SONET (synchronous optical network).
1986г., фирма Bellcore, полоса пропускания обеспечивает скорости передачи кратные базовой (ОС - 51.84Мбит/с, канал Т3). До 10 Гбит/с.

Тип оптического канала
Скорость передачи (Мбит/с)
Количество каналов Т1
Количество каналов Т3
ОС-1
51.84
28
1
ОС-3
155.2
84
3
ОС-12
622
336
12
ОС-48
2.5 Гбит/с
1344
48

Сетевые архитектуры. ATM (Asynchronous Transfer Mode). Преимущества. UNI, NNI. Модель протоколов ATM. Физ. уровень: TC, PMD.

Сетевые архитектуры. ATM (Asynchronous Transfer Mode).
1988г. CCITT, асинхронная связь с установлением виртуального соединения по каналам Т1. Ячейка - 53 байта. После установления соединения ячейки путешествуют сами, основываясь на инфе внутри. ATM Forum.
Два вида интерфейсов в АТМ сетяхПреимущества: аппаратные алгоритмы коммутации и возможность масштабирования.
Концепция двух оконечных терминалов, осуществляющих связь через промежуточные коммутаторы. UNI - user-to-network interface, NNI - network-to-network.
Модель протоколов ATM.
Стек протоколов АТМФиз. уровень:
TC
(transmission convergence) - прием данных с уровня АТМ, упаковка их в форматные ячейки, выделение ячеек из битового потока от PMD, развязка ячеек по скорости (удаление вставка пустых ячеек для синхронности), генерация и проверка контрольной суммы заголовка (HEC - head error check). Если суммы нескольких подряд ячеек совпадают - значит, границы ячейки правильно установлены (нет преамбул).
PMD - среда передачи.

АТМ уровень. Функции АТМ уровня. Формат АТМ-ячейки (cell). Общие принципы работы коммутаторов.

АТМ уровень.
  1. Мультиплексирование и демультиплексирование ячеек разных соединений (у каждой есть идентификатор виртуального канала VCI и идентификатор виртуального пути VPI).
  2. Преобразование VCI и VPI на коммутаторах.
  3. Извлечение, вставка заголовка к ячейке.
  4. Обеспечение механизма управления потоком данных в интерфейсе UNI, пользуясь битами GFC (general flow control) заголовка.
Формат АТМ-ячейки (cell). 5 байт заголовка + 48 инфы.
Заголовок (в скобках указана длина поля в битах):

GFC(4)
VPI(8)
VCI(16)
PTI(3)
CLP(1)
HEC(8)

GFC отсутствует у NNI, там лишнее поле для расширения VPI. И вообще много резервов у АТМ.
PTI (payload type identification) - тип полезной нагрузки, биты перегрузки, управления сетью, индикация ошибки.
CLP (cell loss priority) - потеря приоритета. Если ячейку можно отбросить из-за перегрузки коммутатора, то 1.
Общие принципы работы.
Принципы пересылки сообщений по виртуальному каналу

А посылает запрос на передачу и B отвечает, таким образом образуется виртуальный канал внутри коммутаторов. Для узла А выделяется свое значение VCI/VPI, а потом его постоянно изменяют коммутаторы, когда перенаправляют ячейки на какой-то свой порт, основываясь на своих запомненных параметрах виртуального пути.

Уровень AAL (ATM adaptation level). 4 типа (класса) трафика (QoS). Выделенные и коммутируемые виртуальные каналы. Разгрузка коммутаторов.

Уровень AAL (ATM adaptation level).
4 типа (класса) трафика (QoS):
  • QoS 0 или 5 - используется для сервиса UBR (как захочет оператор).
  • Класс A QoS 1 - синхронный CBR (const. bit rate) с предварит. установлением соединения (несжатое видео).
  • Класс B QoS 2 - синхронный VBR (variable bit rate) с предварит. установлением соединения (сжатое видео).
  • Класс C QoS 3 - асинхронный трафик VBR с предварительным установлением соединения (X.25).
  • Класс D QoS 4 - асинхронный трафик VBR без предварительного установления соединения (ЛВС).
AAL от 1 до 5: 1- A (напр. по Т1), 2 - B, 3/4,5 - C, 3/4 - D. AAL 5 - самый перспективный (без синхронизмы) для применения в глобальных сетях.
Выделенные и коммутируемые виртуальные каналы.
Разгрузка коммутаторов
- они метят все ячейки битом перегрузки и если кому-то попадает такая ячейка, эта станция обязана переправить отправителю требование генерить трафик поменьше. АТМ передают поверх каналов DS-3 (45Мбит/с) или SONET (622Мбит/с, 1990г.).      

Технология LAN Emulation для согласования сетей ATM и традиционных сетевых технологий. LES, BUS, LECS сервера. Отсутствие широковещания. Недостатки версии LAN Emulation 1.0 и пути ее совершенствования. Технология сетей с коммутацией меток Tag Switching.

Технология LAN Emulation для согласования сетей ATM и традиционных сетевых технологий.
АТМ только для связи МЕЖДУ ЛВС. Т.к. надо маршрутизить, но в АТМе нет средств поддержки IP или IPX. Но (!) маршрутизаторы МЕДЛЕННЫ и к тому же есть немаршрутизируемый NetBIOS. Поэтому LANE. Инкапсуляция кадров Ethernet или др. архитектуру. Не просто инкапсуляция (проходная сеть не видна в такой простой вариации), а возможность связи с узлами АТМ сети.
Объединение локальных сетей через транзитную АТМ-сеть.
Технология LAN EmulationАТМ-LAN конверторы (коммутатор) (у него есть АТМ адрес и инфа о всех MAC адресах в ЛВС, окромя этого таблица соответствия MAC адресов объединенной сети адресам ATM-LAN коммутаторов, чтоб знать, какому коммутатору посылать пакет для эмуляции ЛВС).
Особенность инкапсуляции: кадр не упаковывается полностью, а разбивается по 48 байт.
AAL 5 - неопред. скорость с установлением соединения. LANE 1.0 с AAL 5 не поддерживает синхронный трафик. Есть вероятность не получить требуемую пропускную способность. В АТМ (!) нет широковещательных сообщений, сл. нужно каким-то образом поддерживать транзитные адресные таблицы коммутаторов. Это делается либо вручную на каждом коммутаторе, либо ставят спец. сервер LES внутрь АТМ сети, кот. накапливает базу соответствия MAC адресов адресам коммутаторов после момента включения (каждый коммутатор обязан доложиться, поскольку при включении он знает только один АТМ адрес - адрес своего сервера).
ARP запросы (для стека IP протоколов, разрешение MAC адреса по сетевому адресу) поступают на такой сервер. Если сервер у себя не находит ответа - посылает всем пограничным коммутаторам. Поддержка широковещательных сообщений ЛВС путем рассылки следующим образом. Ставят еще один сервер Broadcast and Unknown Server, BUS. Адрес этого АТМ сервера сообщается станциям сервером LES и если станции надо послать широковещательный пакет или пакет с неизвестным адресом, то посылают к нему.
LAN Emulation стекПосредством таких серверов LES и BUS (по одному для каждой сети) есть возможность сделать на основе одной АТМ сети несколько совершенно независимых ЛВС. Ставят еще один сервер LAN Emulation Configuration Server, LECS. Этот сервер хранит список имен эмулируемых сетей, а также значения их основных параметров - АТМ-адреса серверов LES и BUS каждой сети, тип сети (например, Ethernet или Token Ring), максимальный размер кадра, поддерживаемого этой сетью и т.п.
(!) Возможность организации MAC узла на каждом таком сервере (см. рис. справа).
Недостатки версии LAN Emulation 1.0 и пути ее совершенствования.
1. Слишком большой трафик к коммутатору, на кот. висят LES, BUS и т.д. Отказ в таких серверах - сеть мертвая.
2. Есть ограничения на поддержку макс. кол-ва локальных сетей.
3. Протоколы взаимодействия между несколькими копиями (для надежности) LES/BUS будут LANE 2.0.
4. В LANE 1.0 нет возможности гонять внутри ЛВС по АТМ мультимедийный трафик.
Технология сетей с коммутацией меток Tag Switching.
Для WAN, где много маршрутизаторов. Периферийные коммутаторы (генераторы меток) и маршрутизаторы меток. ПМ вычисляют маршрут и добавляют метку, которая связана только с адресатом, к кадру. Метки могут быть в заголовке 2 уровня (напр. в поле VCI), 3 уровня (в поле IPv6), между заголовками 2 и 3. Может существовать поверх разл. сред: Ethernet, ATM и т.д. Отличие от АТМ - нет установления соединения.

 
||
AlexMou@, 1999.