Реферат: Адаптация локальных сетей с помощью ATM (Asynchronous Transfer Mode) - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Адаптация локальных сетей с помощью ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Банк рефератов / Компьютерные сети

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 955 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

28 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) КАФЕДРА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И К ОНСТРУИРОВАНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ Курсовая работа Тема : "Адаптаци я локальных сетей с помощью ATM ( Asynchronous Transfer Mode ) " Выполнил : студент гр.ЭКТ -32 --- - . - . Проверил: Кривошапко В.М. МОСКВА 2003 г. Содержание Содержание 2 I .История и базовые принципы. 3 II.Основные концепции ATM . 8 ATM- сети с трансляцией ячеек 8 ATM- сети с установлением соединения 9 ATM- коммутируемые сети 10 III.Архитектура ATM 11 I V . ВЗА МОДЕЙСТВИЕ СЕТЕЙ ATM С ТРАДИЦИОННЫМИ СЕТЯМИ 20 V.Передача голоса по сетям ATM 29 Использованные материалы 36 ИСТОРИЯ И БАЗОВЫЕ ПРИНЦИПЫ Сегодня для всех организаций вопросы стандартизации играют нема лую роль. Не остаются в стороне от этого процесса и вопросы стандартизац ии сетевых решений. Корпоративные сетевые стандарты позволяют обеспечить эффективное вза имодействие всех станций сети за счет использования одинаковых версий программ и однотипной конфигурации. Однако, значительные сложности воз никают при унификации технологии доступа рабочих станций к WAN-сервису, по скольку в этом случае происходит преобразование данных из формата token ring и ли Ethernet в форматы типа X.25 или T1/E1. ATM обеспечивает связь между станциями одной се ти или передачу данных через WAN-сети без изменения формата ячеек - техноло гия ATM является универсальным решением для ЛВС и телекоммуникаций. Нет сомнений в том, что скоростные технологии ЛВС являются основой совре менных сетей. ATM, FDDI и Fast Ethernet являются основными вариантами для организация се тей с учетом перспективы. Очевидно, что приложениям multimedia, системам обработ ки изображений, CAD/CAM, Internet и др. требуется широкополосный доступ в сеть с рабоч их станций. Все современные технологии обеспечивают высокую скорость д оступа для рабочих станций, но только ATM обеспечивает эффективную связь м ежду локальными и WAN-сетями. Технология ATM сначала рассматривалась исключительно ка к способ снижения телекоммуникационных расходов, возможность использо вания в ЛВС просто не принималась во внимание. Большинство широкополосн ых приложений отличается взрывным характером трафика. Высокопроизводи тельные приложения типа ЛВС клиент-сервер требуют высокой скорости пер едачи в активном состоянии и практически не используют сеть в остальное время. При этом система находится в активном состоянии (обмен данными) до статочно малое время. Даже в тех случаях, когда пользователям реально не нужна обеспечиваемая сетью полоса, традиционные технологии ЛВС все рав но ее выделяют. Следовательно, пользователям приходится платить за изли шнюю полосу. Перевод распределенных сетей на технологию ATM позволяет изб авиться от таких ненужных расходов. Комитеты по стандартизации рассматривали решения для обеспечения недо рогих широкополосных систем связи в начале 80-х годов. Важно то, что целью э того рассмотрения было применение принципов коммутации пакетов или ст атистического мультиплексирования, которые так эффективно обеспечива ют передачу данных, к системам передачи других типов трафика. Вместо выд еления специальных сетевых ресурсов для каждого соединения сети с комм утацией пакетов выделяют ресурсы по запросам (сеансовые соединения). Пос кольку для каждого соединения ресурсы выделяются только на время их реа льного использования, не возникает больших проблем из-за спада трафика. Проблема, однако, состоит в том, что статистическое мультиплексирование не обеспечивает гарантированного выделения полосы для приложений. Есл и множество пользователей одновременно захотят использовать сетевые р есурсы, кому-то может просто не хватить полосы. Таким образом, статистиче ское мультиплексирование, весьма эффективное для передачи данных (где н е требуется обеспечивать гарантированную незначительную задержку), ок азывается малопригодным для систем реального времени (передача голоса или видео). Технология ATM позволяет решить эту проблему. Проблема задержек при статистическом мультиплексировании связана в ча стности с большим и непостоянным размером передаваемых по сети пакетов информации. Возможна задержка небольших пакетов важной информации из-з а передачи больших пакетов малозначимых данных. Если небольшой задержа нный пакет оказывается частью слова из телефонного разговора или multimedia-пр езентации, эффект задержки может оказаться весьма существенным и замет ным для пользователя. По этой причине многие специалисты считают, что ст атистическое мультиплексирование кадров данных дает слишком сильную д рожь из-за вариации задержки (delay jitter) и не позволяет предсказать время доста вки. С этой точки зрения технология коммутации пакетов является соверше нно неприемлемой для передачи трафика типа голоса или видео. ATM решает эту проблему за счет деления информации любого типа на небольши е ячейки фиксированной длины. Ячейка ATM имеет размер 53 байта, пять из которы х составляют заголовок, оставшиеся 48 - собственно информацию. В сетях ATM дан ные должны вводиться в форме ячеек или преобразовываться в ячейки с помо щью функций адаптации. Сети ATM состоят из коммутаторов, соединенных транк овыми каналами ATM. Краевые коммутаторы, к которым подключаются пользоват ельские устройства, обеспечивают функции адаптации, если ATM не используе тся вплоть до пользовательских станций. Другие коммутаторы, расположен ные в центре сети, обеспечивают перенос ячеек, разделение транков и расп ределение потоков данных. В точке приема функции адаптации восстанавли вают из ячеек исходный поток данных и передают его устройству-получател ю, как показано на рисунке 4.1. Рисунок 4.1 Адаптация ATM Передача данных в коротки х ячейках позволяет ATM эффективно управлять потоками различной информац ии и обеспечивает возможность приоритизации трафика. Пусть два устройства передают в сеть ATM данные, срочность доставки которы х различается (например, голос и трафик ЛВС). Сначала каждый из отправител ей делит передаваемые данные на ячейки. Даже после того, как данные от одн ого из отправителей будут приниматься в сеть, они могут чередоваться с б олее срочной информацией. Чередование может осуществляться на уровне ц елых ячеек и малые размеры последних обеспечивают в любом случае непрод олжительную задержку. такое решение позволяет передавать срочный траф ик практически без задержек, приостанавливая на это время передачу некр итичной к задержкам информации. В результате ATM может обеспечивать эффек тивную передачу всех типов трафика. Даже при чередовании и прио ритизации ячеек в сетях ATM могут наступать ситуации насыщения пропускно й способности. Для сохранения минимальной задержки даже в таких случаях ATM может отбрасывать отдельные ячейки при насыщении. Реализация стратег ии отбрасывания ячеек зависит от производителя оборудования ATM, но в обще м случае обычно отбрасываются ячейки с низким приоритетом (например, дан ные) для которых достаточно просто повторить передачу без потери информ ации. Коммутаторы ATM с расширенными функциями могут при отбрасывании яче ек, являющихся частью большого пакета, обеспечить отбрасывание и оставш ихся ячеек из этого пакета - такой подход позволяет дополнительно снизит ь уровень насыщения и избавиться от излишнего объема повторной передач и. Правила отбрасывания ячеек, задержки данных и т.п. определяются наборо м параметров, называемым качеством обслуживания (Quality of Service) или QoS. Разным прил ожениям требуется различный уровень QoS и ATM может обеспечить этот уровень. Поскольку приходящие из р азных источников ячейки могут содержать голос, данные и видео, требуется обеспечить независимый контроль для передачи всех типов трафика. Для ре шения этой задачи используется концепция виртуальных устройств. Вирту альным устройством называется связанный набор сетевых ресурсов, котор ый выглядит как реальное соединение между пользователями, но на самом де ле является частью разделяемого множеством пользователей оборудовани я. Для того, чтобы сделать связь пользователей с сетями ATM как можно более э ффективной, виртуальные устройства включают пользовательское оборудо вание, средства доступа в сеть и собственно сеть ATM. В заголовке ATM виртуальный канал обозначается комбинацией двух полей - VPI (и дентификатор виртуального пути) и VCI (идентификатор виртуального канала. Виртуальный путь применяется в тех случаях, когда 2 пользователя ATM имеют свои собственные коммутаторы на каждом конце пути и могут, следовательн о, организовывать и поддерживать свои виртуальные соединения. Виртуаль ный путь напоминает канал, содержащий множество кабелей, по каждому из к оторых может быть организовано виртуальное соединение. Поскольку виртуальные устройства подобны реальным, они также могут быт ь "выделенными" или "коммутируемыми". В сетях ATM "выделенные" соединения назы ваются постоянными виртуальными устройствами (PVC), создаваемыми по согла шению между пользователем и оператором (подобно выделенной телефонной линии). Коммутируемые соединения ATM используют коммутируемые виртуальны е устройства (SVC), которые устанавливаются путем передачи специальных сиг налов между пользователем и сетью. Протокол, используемый ATM для управлен ия виртуальными устройствами подобен протоколу ISDN. Вариант для ISDN описан в стандарте Q.931, ATM - в Q.2931. Виртуальные устройства ATM поддерживаются за счет мультиплексирования т рафика, что существенно снижает расходы на организацию и поддержку маги стральных сетей. если в одном из виртуальных устройств уровень трафика н евысок, другое устройство может использовать часть свободных возможно стей. За счет этого обеспечивается высокий уровень эффективности испол ьзования пропускной способности ATM и снижаются цены. Небольшие ячейки фи ксированной длины позволяют сетям ATM обеспечить быструю передачу критич ного к задержкам трафика (например, голосового). Кроме того, фиксированны й размер ячеек обеспечивает практически постоянную задержку, позволяя эмулировать устройства с фиксированной скоростью передачи типа T1E1. Факт ически, ATM может эмулировать все существующие сегодня типы сервиса и обес печивать новые услуги. ATM обеспечивает несколько классов обслуживания, к аждый из которых имеет свою спецификацию QoS. Класс QoS Класс обслуживания Описание 1 A производительность частн ых цифровых линий (эмуляция устройств или CBR) 2 B пакетные аудио/видео-конфе ренции и multimedia (rt-VBR) 3 C ориентированные на соединения протоколы типа frame relay (nrt-VBR) 4 D протоколы без организации соединений типа IP, эмуляция ЛВС (ABR) 5 Unspecified наилучшие возможности в соо тветствии с определением оператора (UBR) Большая часть трафика, переда ваемого через сети ATM использует класс обслуживания C, X или Y. Класс C определ яет параметры QoS (качество обслуживания) для задержки и вероятности отбра сывания, но требует от пользователя аккуратного управления трафиком во избежание перенасыщения сети. трафик класса X дает пользователю большую свободу, но может не обеспечить стабильной производительности. Класс Y, н азываемый также "Available Bit Rate" (ABR или доступная скорость) позволяет пользователю и сети установить совместно скорость на основе оценки потребностей пол ьзователя и возможностей сети. ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ATM Базовые принципы, лежащие в основе технологии ATM, могут быть выражены в трех утверждениях: · сети ATM - это сети с трансляцией ячеек (cell-relay); · сети ATM - это сети с установлением со единения (connection-oriented); · сети ATM - это коммутируемые сети. Сети с трансляцией ячеек Идея сети с трансляцией ячеек проста: да нные передаются по сети небольшими пакетами фиксированного размера, на зываемыми ячейками (cells). В сети Ethernet передача данных осуществляется большим и пакетами переменной длины, которые называют кадрами (frames). Ячейки имеют д ва важных преимущества перед кадрами. Во-первых, поскольку кадры имеют п еременную длину, каждый поступающий кадр должен буферизоваться (т.е. сох раняться в памяти), что гарантирует его целостность до начала передачи. П оскольку ячейки всегда имеют одну и ту же длину, они требуют меньшей буфе ризации. Во-вторых, все ячейки имеют одинаковую длину, поэтому они предск азуемы: их заголовки всегда находятся на одном и том же месте. В результат е коммутатор автоматически обнаруживает заголовки ячеек и их обработк а происходит быстрее. В сети с трансляцией ячеек размер каждой из них должен быть достаточно мал, чтобы сократить время ожидания, но достаточно велик, что бы минимизировать издержки. Время ожидания (latency) - это интервал между тем мо ментом, когда устройство запросило доступ к среде передачи (кабелю), и тем , когда оно получило этот доступ. Сеть, по которой передается восприимчив ый к задержкам трафик (например, звук или видео), должна обеспечивать мини мальное время ожидания. Любое устройство, подключенное к сети ATM ( рабочая станция, сервер, маршрутизатор или мост), имеет прямой монопольн ый доступ к коммутатору. Поскольку каждое из них имеет доступ к собствен ному порту коммутатора, устройства могут посылать коммутатору ячейки о дновременно. Время ожидания становится проблемой в том случае, когда нес колько потоков трафика достигают коммутатора в один и тот же момент. Что бы уменьшить время ожидания в коммутаторе, размер ячейки должен быть дос таточно маленьким; тогда время, которое занимает передача ячейки, будет незначительно влиять на ячейки, ожидающие передачи. Уменьшение раз мера ячейки сокращает время ожидания, но, с другой стороны, чем меньше яче йка, тем большая ее часть приходится на "издержки" (то есть на служебную ин формацию, содержащуюся в заголовке ячейки), а соответственно, тем меньша я часть отводится реальным передаваемым данным. Если размер ячейки слиш ком мал, часть полосы пропускания занимается впустую и передача ячеек пр оисходит длительное время, даже если время ожидания мало. Когда Америка нский национальный институт стандартов (American National Standards Institute - ANSI) и организация, кот орая сейчас называется Международным телекоммуникационным союзом (International Telecommunications Union - ITU), разрабатывали ATM, им было достаточно трудно найти компроми сс между временем ожидания и издержками передачи. Эти организации должн ы были учесть интересы как телефонной отрасли, так и производителей обор удования для сетей передачи данных. Производителям средств телефонии н ужен был небольшой размер ячейки, поскольку голос обычно передается мал енькими фрагментами и уменьшение времени ожидания гарантировало бы св оевременную доставку этих фрагментов. Производители средств передачи данных, наоборот, требовали увеличить размер ячейки, поскольку файлы дан ных часто бывают большими и более чувствительны к издержкам трафика, неж ели ко времени ожидания. В конце концов эти две фракции договорились о ра змере ячейки, равном 53 байтам, из которых 48 байт отводится данным и 5 байт - за головку ячейки. Сети с установлением соединения Для передачи пакетов по сетям ATM от источник а к месту назначения источник должен сначала установить соединение с по лучателем. Установление соединения перед передачей пакетов очень напо минает то, как осуществляется телефонный звонок: сначала вы набираете но мер, телефон абонента звонит, и кто-то снимает трубку - только после этого вы можете начать говорить. При использовании других технологий передачи данных, та ких как Ethernet и Token Ring, соединение между источником и получателем не устанавлив ается - пакеты с соответствующей адресной информацией просто помещаютс я в среду передачи, а концентраторы, коммутаторы или маршрутизаторы нахо дят получателя и доставляют ему пакеты. Сети с устано влением соединения имеют один недостаток - устройства не могут просто пе редавать пакеты, они обязательно должны сначала установить соединение. Однако такие сети имеют и ряд преимуществ. Поскольку коммутаторы могут р езервировать для конкретного соединения полосу пропускания, сети с уст ановлением соединения гарантируют данному соединению определенную ча сть полосы пропускания. Сети без установления соединения, в которых устр ойства просто передают пакеты по мере их получения, не могут гарантирова ть полосу пропускания. Сети с установлением соединения также могут гарантировать определенно е качество сервиса (Quality of Service - QoS), т.е. некоторый уровень сервиса, который сеть м ожет обеспечить. QoS включает в себя такие факторы, как допустимое количест во потерянных пакетов и допустимое изменение промежутка между ячейкам и. В результате сети с установлением соединения могут использоваться дл я передачи различных видов трафика - звука, видео и данных - через одни и те же коммутаторы. Кроме того, сети с установлением соединения могут лучше управлять сетевым трафиком и предотвращать перегрузку сети ("заторы"), по скольку коммутаторы могут просто сбрасывать те соединения, которые они не способны поддерживать. Коммутируемые сети В сети ATM все устройства, такие как рабочие ст анции, серверы, маршрутизаторы и мосты, подсоединены непосредственно к к оммутатору. Когда одно устройство запрашивает соединение с другим, комм утаторы, к которым они подключены, устанавливают соединение. При установ лении соединения коммутаторы определяют оптимальный маршрут для перед ачи данных - традиционно эта функция выполняется маршрутизаторами. Когда соединение установлено, коммутат оры начинают функционировать как мосты, просто пересылая пакеты. Однако такие коммутаторы отличаются от мостов одним важным аспектом: если мост ы отправляют пакеты по всем достижимым адресам, то коммутаторы пересыла ют ячейки только следующему узлу заранее выбранного маршрута. Коммутация в сети Ethernet может быть сконфигурирована таким образом, что все рабочие станции окажутся подключенными непосредственно к коммутатору . В такой конфигурации коммутация в Ethernet похожа на коммутацию в сети ATM: каждо е устройство осуществляет прямой монопольный доступ к порту коммутато ра, который не является устройством совместного доступа. Однако коммута ция ATM имеет ряд важных отличий от коммутации Ethernet. Поскольку каждому устрой ству ATM предоставляется непосредственный монопольный доступ к порту ком мутатора, то нет необходимости в сложных схемах арбитража для определен ия того, какое из этих устройств имеет доступ к коммутатору. В противопол ожность этому, рабочие станции, соединенные с коммутатором Ethernet, должны уч аствовать в схемах арбитража даже несмотря на их непосредственный моно польный доступ к порту коммутатора. Сетевые интерфейсные платы Ethernet рассч итаны на использование арбитражного протокола для определения того, им еет ли рабочая станция доступ к устройству. ATM-коммутация т акже отличается от коммутации Ethernet тем, что коммутаторы ATM устанавливают со единение между отправителем и получателем, а коммутаторы Ethernet - нет. Кроме т ого, коммутаторы ATM обычно являются неблокирующими; это означает, что они минимизируют "заторы", передавая ячейки немедленно после их получения. Ч тобы получить возможность немедленной пересылки всех поступающих ячее к, неблокирующий коммутатор должен быть оснащен чрезвычайно быстрым ме ханизмом коммутации и иметь достаточно большую пропускную способность выходных портов. Теоретически если у коммутатора есть 10 входных портов н а 10 Мбит/с, у него должен также быть один выходной порт на 100 Мбит/с. На практи ке выходной порт может иметь немного меньшую пропускную способность, не утрачивая при этом способности немедленной пересылки всех поступающих ячеек. АРХИТЕКТУРА ATM Такие технологии передачи, как Ethernet и Token Ring, с оответствуют семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection - OSI). ATM же имеет собственную модель, разработанную организациями п о стандартизации. Технология ATM была разработана организация ми ANSI и ITU как транспортный механизм для широкополосной сети ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network - B-ISDN). B-ISDN - это общедоступная территориально-распределенная сеть (WAN), которая может использоваться для объединения нескольких локаль ных сетей. Впоследствии ATM Forum - консорциум производителей оборудования для сетей ATM - приспособил и расширил стандарты B-ISDN для использования как в обще доступных, так и в частных сетях (см. врезку "Организации по стандартизаци и ATM"). Модель ATM, в соответствии с определением ANSI, ITU и ATM Forum, состоит из трех уровней: · физического; · уровня ATM; · уровня адаптации ATM. Эти три уровня примерно соответствуют по функциям физичес кому, канальному и сетевому уровню модели OSI (рисунок 1). В настоящее время м одель ATM не включает в себя никаких дополнительных уровней, т.е. таких, кото рые соответствуют более высоким уровням модели OSI. Однако самый высокий у ровень в модели ATM может связываться непосредственно с физическим, канал ьным, сетевым или транспортным уровнем модели OSI, а также непосредственно с ATM-совместимым приложением. Рисунок 1. В отличие от других протоколов передачи, ATM используетсобственную модель, а не модель OSI . Физический уровень Как в модели ATM, так и в модели OSI стандарты для физического уровня устанавливают, каким образом биты должны проходить через среду передачи. Точнее говоря, стандарты ATM для физического уровня о пределяют, как получать биты из среды передачи, преобразовывать их в яче йки и посылать эти ячейки уровню ATM. Стандарты ATM для физического уровня такж е описывают, какие кабельные системы должны использоваться в сетях ATM и с какими скоростями может работать ATM при каждом типе кабеля. Изначально ATMForum установил скорость DS3 (45 Мбит/с) и более высокие. Однако реализация ATM со скор остью 45 Мбит/с применяется главным образом провайдерами услуг WAN. Другие ж е компании чаще всего используют ATM со скоростью 25 или 155 Мбит/с. Хотя ATM Forum первоначально не принял реализацию ATM со скоростью 25 Мбит/с, отдель ные производители стали ее сторонниками, поскольку такое оборудование дешевле в производстве и установке, чем работающее на других скоростях. Только 25-мегабитная ATM может работать на неэкранированной витой паре (UTP) ка тегории 3, а также на UTP более высокой категории и оптоволоконном кабеле. Вс ледствие того что оборудование для 25-мегабитной ATM относительно недорого , оно предназначено для подключения к сети ATM настольных компьютеров (см. в резку "Более доступный вариант: ATM со скоростью 25 Мбит/с"). 155-мегабитная ATM р аботает на кабелях UTP категории 5, экранированной витой паре (STP) типа 1, оптов олоконном кабеле и беспроводных инфракрасных лазерных каналах. 622-мегаб итная ATM работает только на оптоволоконном кабеле и может использоватьс я в локальных сетях (хотя оборудование, работающее с такой скоростью, реа лизовано еще недостаточно широко). А для беспроводной связи лаборатория Olivetti Research Labs создает прототип радиосети ATM, работающей со скоростью 10 Мбит/с. Уровень ATM и виртуальные каналы В модели OSI стандарты для канального уров ня описывают, каким образом устройства могут совместно использовать ср еду передачи и гарантировать надежное физическое соединение. Стандарт ы для уровня ATM регламентируют передачу сигналов, управление трафиком и у становление соединений в сети ATM. Функции передачи сигналов и управления трафиком уровня ATM подобны функциям канального уровня модели OSI, а функции установления соединения ближе всего к функциям маршрутизации, которые определены стандартами модели OSI для сетевого уровня. Стандарты для у ровня ATM описывают, как получать ячейку, сгенерированную на физическом ур овне, добавлять 5-байтный заголовок и посылать ячейку уровню адаптации ATM. Эти стандарты также определяют, каким образом нужно устанавливать соед инение с таким качеством сервиса (QoS), которое запрашивает ATM-устройство или конечная станция. Стандарты уст ановления соединения для уровня ATM определяют виртуальные каналы и вирт уальные пути. Виртуальный канал ATM - это соединение между двумя конечными станциями ATM, которое устанавливается на время их взаимодействия. Виртуа льный канал является двунаправленным; это означает, что после установле ния соединения каждая конечная станция может как посылать пакеты друго й станции, так и получать их от нее. После того как с оединение установлено, коммутаторы между конечными станциями получают адресные таблицы, содержащие сведения о том, куда необходимо направлять ячейки. В них используется следующая информация: · адрес порта, из которого приходят ячейк и; · специальные значения в заголовках ячей ки, которые называются идентификаторами виртуального канала (virtual circuit identifiers - VCI) и идентификаторами виртуального пути (virtual path identifiers - VPI). · Адресные таблицы также определяют, как ие VCI и VPI коммутатор должен включить в заголовки ячеек перед тем как их пер едать. Имеются три ти па виртуальных каналов: · постоянные виртуальные каналы (permanent virtual circuits - PVC); · коммутируемые виртуальные каналы (switched virtual circuits - SVC); · интеллектуальные постоянные виртуаль ные каналы (smart permanent virtual circuits - SPVC). PVC - это постоянное соединение между двумя конечными станциями, котор ое устанавливается вручную в процессе конфигурирования сети. Пользова тель сообщает провайдеру ATM-услуг или сетевому администратору, какие кон ечные станции должны быть соединены, и он устанавливает PVC между этими кон ечными станциями. PVC включает в себя конечные станции, среду пе редачи и все коммутаторы, расположенные между конечными станциями. Посл е установки PVC для него резервируется определенная часть полосы пропуск ания, и двум конечным станциям не требуется устанавливать или сбрасыват ь соединение. SVC устанавливается по мере необходимос ти - всякий раз, когда конечная станция пытается передать данные другой к онечной станции. Когда отправляющая станция запрашивает соединение, се ть ATM распространяет адресные таблицы и сообщает этой станции, какие VCI и VPI д олжны быть включены в заголовки ячеек. Через произвольный промежуток вр емени SVC сбрасывается. SVC устанавливается динамически, а не вручную. Для него стандарты передачи сигналов уровня ATM определяют, как конечная станция должна устанавливат ь, поддерживать и сбрасывать соединение. Эти стандарты также регламенти руют использование конечной станцией при установлении соединения пара метров QoS из уровня адаптации ATM. Кроме того, ст андарты передачи сигналов описывают способ управления трафиком и пред отвращения "заторов": соединение устанавливается только в том случае, ес ли сеть в состоянии поддерживать это соединение. Процесс определения, мо жет ли быть установлено соединение, называется управлением признанием соединения (connection admission control - CAC). SPVC - это гибрид PVC и SVC. Подобно PVC, SPVC устанавли вается вручную на этапе конфигурирования сети. Однако провайдер ATM-услуг или сетевой администратор задает только конечные станции. Для каждой пе редачи сеть определяет, через какие коммутаторы будут передаваться яче йки. Большая часть раннего оборудования ATM поддерживала только PVC. Поддержка SVC и SPVC начинает реализовываться только сейчас. PVC имеют два преимущества над SVC. Сеть, в которой используются SVC, должна трат ить время на установление соединений, а PVC устанавливаются предваритель но, поэтому могут обеспечить более высокую производительность. Кроме то го, PVC обеспечивают лучший контроль над сетью, так как провайдер ATM-услуг ил и сетевой администратор может выбирать путь, по которому будут передава ться ячейки. Однако и SVC имеют ряд преимуществ перед PVC. Поскольку SVC устанавливается и сб расывается легче, чем PVC, то сети, использующие SVC, могут имитировать сети бе з установления соединений. Эта возможность оказывается полезной в том с лучае, если вы используете приложение, которое не может работать в сети с установлением соединений. Кроме того, SVC используют полосу пропускания, т олько когда это необходимо, а PVC должны постоянно ее резервировать на тот случай, если она понадобится. SVC также требуют меньшей административной р аботы, поскольку устанавливаются автоматически, а не вручную. И наконец , SVC обеспечивают отказоустойчивость: когда выходит из строя коммутатор, н аходящийся на пути соединения, другие коммутаторы выбирают альтернати вный путь. В некотором смысле SPVC обладает лучшими свойствами этих двух видов виртуа льных каналов. Как и в случае с PVC, SPVC позволяет заранее задать конечные стан ции, поэтому им не приходится тратить время на установление соединения к аждый раз, когда одна из них должна передать ячейки. Подобно SVC, SPVC обеспечив ает отказоустойчивость. Однако и SPVC имеет свои недостатки: как и PVC, SPVC устана вливается вручную, и для него необходимо резервировать часть полосы про пускания - даже если он не используется. Стандарты установления соединения для уровня ATM также определяют виртуа льные пути (virtual path). В то время как виртуальный канал - это соединение, установ ленное между двумя конечными станциями на время их взаимодействия, вирт уальный путь - это путь между двумя коммутаторами, который существует по стоянно, независимо от того, установлено ли соединение. Другими словами, виртуальный путь - это "запомненный" путь, по которому проходит весь трафи к от одного коммутатора к другому. Когда пользователь запрашивает виртуальный канал, коммутаторы определ яют, какой виртуальный путь использовать для достижения конечных станц ий. По одному и тому же виртуальному пути в одно и то же время может переда ваться трафик более чем для одного виртуального канала. Например, виртуа льный путь с полосой пропускания 120 Мбит/с может быть разделен на четыре о дновременных соединения по 30 Мбит/с каждый. Уровень адаптации ATM и качество сервиса В модели OSI стандарты для сетевого уровня оп ределяют, как осуществляется маршрутизация пакетов и управление ими. В м одели ATM стандарты для уровня адаптации ATM выполняют три подобные функции: · опре деляют, как форматируются пакеты; · предоставляют информацию для уро вня ATM, которая дает возможность этому уровню устанавливать соединения с различным QoS; · предотвращают "заторы". Уровень адаптации ATM состоит из четырех прот околов (называемых протоколами AAL), которые форматируют пакеты. Эти проток олы принимают ячейки с уровня ATM, заново формируют из них данные, которые м огут быть использованы протоколами, действующими на более высоких уров нях, и посылают эти данные более высокому уровню. Когда протоколы AAL получ ают данные с более высокого уровня, они разбивают их на ячейки и передают их уровню ATM. В стандартах B-ISDN определены следующие пр отоколы AAL: AAL 1, AAL 2, AAL 3/4 и AAL 5. Однако ATM Forum разработал только три из них - AAL 1, AAL 3/4 и AAL 5. Каждый протоко л AAL упаковывает данные в ячейки своим способом. Все эти протоколы, за искл ючением AAL 5, добавляют некоторую служебную информацию к 48 байтам данных в я чейке ATM. Эти "издержки" включают в себя специальные команды обработки для каждой ячейки, которые используются для обеспечения различных категор ий сервиса. Уровень адапт ации ATM определяет также четыре категории сервиса: постоянная ско рость передачи в битах (constant bit rate - CBR); переменная скорость передачи в битах (variable bit rate - VBR); неопределенная скорость передачи в битах (unspecified bit rate - UBR); доступная ск орость передачи в битах (available bit rate - ABR). Эти категории используются для обеспечения различных уровней качества сервиса (QoS) для разных типов трафика (на рисунке 2 приведены характеристики каждой катег ории). Рисунок 2. QoS определяет уровень сервиса, который может предостави ть сеть. Категория CBR используется для восприимчивого к за держкам трафика, такого как аудио- и видеоинформация, при котором данные передаются с постоянной скоростью и требуют малого времени ожидания. CBR г арантирует самый высокий уровень качества сервиса, но использует полос у пропускания неэффективно. Чтобы защитить трафик CBR от влияния других пе редач, CBR всегда резервирует для соединения определенную часть полосы пр опускания, даже если в данный момент в канале не происходит никакой пере дачи. Таким образом, резервирование полосы пропускания является особен но большой проблемой при работе по WAN-каналам, когда абоненту приходится п латить за каждый мегабит полосы пропускания независимо от того, использ уется ли виртуальный канал. Существуют также два вида VBR, которые ис пользуются для различных типов трафика: VBR реального времени (Real-time VBR - RT-VBR) треб ует жесткой синхронизации между ячейками и поддерживает восприимчивый к задержкам трафик, такой как уплотненная речь и видео. VBR нереального вре мени (Non-real-time VBR - NRT-VBR) не нуждается в жесткой синхронизации между ячейками и подд ерживает допускающий задержки трафик, такой как трансляция кадров (frame relay). Поскольку VBR не резервирует полосу пропускания, она используется более э ффективно, чем в случае с CBR. Однако, в отличие от CBR, VBR не может гарантировать качества сервиса. UBR применяется для трафика типа TCP/IP, который допускает задержки. Подоб но VBR, UBR не резервирует дополнительной полосы пропускания для виртуально го канала. В результате один и тот же виртуальный канал может многократн о применяться для нескольких передач, таким образом полоса пропускания используется более эффективно. Однако поскольку UBR не гарантирует качес тва сервиса, в сильно загруженных сетях UBR-трафик теряет большое число яче ек и имеет много повторных передач. Подобно UBR, ABR используется для передачи трафика, кото рый допускает задержки, и дает возможность многократно использовать ви ртуальные каналы. Однако если UBR не резервирует полосы пропускания и не пр едотвращает потерь ячеек, то ABR обеспечивает для соединения допустимые з начения ширины полосы пропускания и коэффициента потерь. CBR, VBR, UBR, и ABR включают в себя различные параметры трафика, наприм ер среднюю и пиковую скорости, с которыми конечная станция может передав ать данные. Эти категории сервиса также включают в себя следующие параме тры качества сервиса (QoS). · Коэффи циент потерь ячеек (Cell loss ratio) определяет, какой процент высокоприоритетных я чеек может быть потерян за время передачи. · Задержка передачи ячейки (Cell transfer delay) опреде ляет количество времени (или среднее количество времени), требуемое для доставки ячейки адресату. · Изменение задержки передачи ячейки (Cell delay variation - CDV) - допустимые изменения в распределении группы ячеек между конеч ными станциями. Высокое значение CDV приводит к прерыванию аудио- и видеоси гналов. Перед установлением соединения конечная с танция запрашивает одну из четырех категорий сервиса. Затем сеть ATM устан авливает соединение, используя соответствующие параметры трафика и QoS. Н апример, если конечная станция запросила соединение CBR для передачи виде оинформации, сеть ATM резервирует необходимую ширину полосы пропускания и использует параметры трафика и QoS для обеспечения допустимых значений скорости передачи, коэффициента потерь ячеек, задержки и изменения заде ржки. Сеть ATM использует параметры QoS и для защит ы трафика, т. е. предотвращения перегрузки сети. Сеть "следит" за тем, чтобы у становленные соединения не превышали максимальной ширины полосы пропу скания, которая им была предоставлена. Если соединение начинает ее превы шать, сеть отказывается передавать ячейки. Кроме того, сеть ATM определяет, какие ячейки можно отбросить в случае ее переполнения: она проверяет пар аметры QoS данного соединения и отбрасывает ячейки, для которых установле н высокий коэффициент потерь. И наконец, сеть отказывается устанавливат ь соединения, если не может их поддерживать. Способность ATM обеспечивать для приложений различные уровни QoS считается одним из достоинств данной технологии. Пользователи могут резервирова ть только ту полосу пропускания, которая им необходима; при этом сохраня ется качество передаваемых аудио- и видеосигналов, а сеть предохраняетс я от переполнения. Однако для того чтобы получать реальную выгоду от кач ества сервиса в сети ATM, необходимы приложения, рассчитанные на его исполь зование. Производители оборудования ATM и организации, занимающиеся стандартизац ией этой технологии, изобретают различные способы, которые должны позво лить приложениям использовать QoS. Например, несколько производителей ATM р аботают над тем, чтобы расширить протокол резервирования ресурсов (Resource Preservation Protocol - RSVP), разработанный группой Internet Engineering Task Force (IETF), таким образом, чтобы прил ожения могли запрашивать QoS. Кроме того, чтобы дать возможность приложени ям, созданным без учета специфики ATM, пользоваться преимуществами QoS, компа ния FORE Systems и ряд других производителей разрабатывают программное обеспеч ение Legacy Application Quality of Service, которое будет встраиваться в устройства доступа к локал ьным сетям и сетевые интерфейсные платы ATM. Это ПО даст возможность устрой ствам и платам устанавливать соединения с различными уровнями QoS в завис имости от типа приложения, адресов источника и адресата и других парамет ров. ВЗАМОДЕЙСТВИ Е СЕТЕЙ ATM С ТРАДИЦИОННЫМИ СЕТЯМИ Classical IP Over ATM Этот стандарт был разработан инженерной гр уппой IETF (Internet Engineering Task Force); он дает возможность маршрутизировать IP-пакеты через се ть ATM - либо магистральную, либо рабочей группы. Classical IP Over ATM позволяет преобразо вывать IP-адреса сетевого уровня в адреса ATM и передавать IP-пакеты по сети ATM. Принципы работы На рис. 1 показаны компоненты Classical IP Over ATM и их взаи модействие. С сетью ATM соединены две конечные станции (ими могут служить р абочие станции, серверы, мосты, коммутаторы или маршрутизаторы; TCP/IP-устрой ства являются либо хостами, либо маршрутизаторами). Даже при размещении в физически независимых ЛВС рабочие станции являются частью одной логи ческой (или виртуальной) подсети, поскольку обе они соединены с сетью ATM. Ка ждая конечная станция "знает" свои IP- и ATM-адреса и посылает эту информацию с ерверу ATMARP (ATM Address Resolution Protocol), который хранит адресную таблицу и использует ее для п реобразования IP-адресов в ATM-адреса и обратно в пределах единой виртуальн ой подсети. Рисунок 1. Схема работы Classical IP Over ATM: 1 - конечная ста нция A запрашивает у сервера ATMARP ATM-адрес конечной станции B; 2 - конечная стан ция A устанавливает виртуальный канал с конечной станций B. Конечная станция может использовать для установления соед инения либо постоянный виртуальный канал (PVC), либо коммутируемый виртуал ьный канал (SVC). Если передающая конечная станция применяет PVC, провайдер ус луг ATM или сетевой администратор вручную задает соответствие IP-адресов ко нечных станций ATM-адресам, используемым для установления виртуальных ка налов. Если же она использует SVC, то запрашивает для его установления ATM-адр ес конечной станции получателя у сервера ATMARP. Установив PVC или SVC, передающая конечная станция преобразовывает свои пакеты в ячейки AAL 5 (ATM Adaptation Layer 5) и посыла ет их по виртуальному каналу конечной станции адресата, которая преобра зует ячейки AAL 5 в IP-пакеты. Достоинства и недостатки Classical IP Over ATM имеет ряд недостатков. Поскольку сер веру ATMARP доступна только одна IP-подсеть, IP-хосты могут напрямую взаимодейст вовать только с IP-хостами, расположенными в той же подсети. Чтобы посылать пакеты IP-хосту, находящемуся в другой виртуальной подсети, передающий IP-х ост должен направлять их через маршрутизатор. Передающий IP-хост использ ует для соединения с маршрутизатором один виртуальный канал, а маршрути затор применяет для соединения с IP-хостом, являющимся адресатом, другой в иртуальный канал. В этой цепи маршрутизаторы создают "узкое место", поско льку, как правило, работают медленнее коммутаторов. Кроме того, Classical IP Over ATM мож ет маршрутизировать только IP-пакеты; при необходимости маршрутизироват ь пакеты других протоколов, например IPX, этот стандарт использовать нельз я. Он не решает проблем задержек и перегрузки сети, поскольку не может исп ользовать преимущества качества сервиса (QoS) сетей ATM. И наконец, Classical IP Over ATM не по ддерживает многоадресную рассылку (рассылку информации определенной г руппе хостов). Тем не менее стандарт имеет и некоторые достоинства. Во-первых, он позволяет передавать IP-пакеты по сети ATM. Во-втор ых, поскольку конечные станции являются частью одной виртуальной подсе ти, даже если находятся в физически независимых локальных сетях, Classical IP Over ATM о беспечивает большую свободу при конфигурировании сети. Сетевые админи страторы могут предоставлять пользователям, находящимся в сотнях кило метров от сети, возможность обращаться к ее ресурсам через высокоскорос тную магистраль ATM. LANE Разработанный ATM Forum стандарт LANE определяет сп особ соединения локальных сетей по высокоскоростной ATM-магистрали. LANE так же дает возможность подключать непосредственно к сети ATM рабочие станци и, использующие традиционные протоколы, для создания высокоскоростных сетей рабочих групп. С помощью LANE конечная станция из одной ЛВС может связ ываться через сеть ATM с конечной станцией из другой ЛВС или с конечной ста нцией, подключенной непосредственно к сети ATM. Таким образом, имеется возм ожность использования в одной и той же сети как подключенных, так и не под ключенных к ATM устройств. Принципы работы Конечные станции, находящиеся в разных сег ментах ЛВС, могут взаимодействовать друг с другом, поскольку являются ча стью одной эмулированной ЛВС. Подобно виртуальной подсети, образуемой с помощью Classical IP Over ATM, эмулированная ЛВС представляет собой логический сегмен т ЛВС, который состоит из соединенных через ATM-магистраль конечных станци й. Конечные станции, относящиеся к одному физическому сегменту, могут бы ть частями разных эмулированных ЛВС, а одна конечная станция - элементом нескольких эмулированных ЛВС. LANE эмулирует подуровень управления дост упом к среде передачи (Media Access Control - MAC) модели OSI, давая возможность любому протоко лу сетевого уровня, который работает с моделью OSI (в том числе IPX, IP, NetBIOS и DECnet), пере давать пакеты по сети ATM без их модификации. Благодаря этому пользователи могут выполнять свои приложения в сети ATM точно так же, как они это делают в локальной сети Ethernet или Token Ring, т.е. сеть ATM "прозрачна" для пользователей локальн ой сети. Стандарт LANE состоит из двух частей : LANE User-to-Network Interface (LUNI) и LANE Network-to-Network Interface (LNNI). LUNI. Определен в стандарте LANE 1.0, а затем расширен в LANE 2.0. LUNI опред еляет способ взаимодействия по сети ATM конечных станций, находящихся в эм улированной ЛВС. Эмулированная ЛВС имеет следующие компоненты: клиенты LANE, реализованные на конечных станциях, и службы LANE, отвечающие на запросы к лиентов LANE. В свою очередь, службы LANE также обеспечиваются несколькими ком понентами (во избежание путаницы мы не использовали такие широко извест ные сокращения, как LEC, LES и LECS): сервером LANE, который преобразует MAC-адреса в ATM-адреса; сервером конфигураци и LANE, предоставляющим клиентам LANE ATM-адрес соответствующей службы LANE; серверо м LANE Broadcast/Unknown Server (LANE BUS), который передает пакеты широковещательной и многоадресн ой рассылок. Все эти компо ненты обычно соединяются с сетью ATM и друг с другом с помощью каналов SVC. (В со ответствии со стандартом LANE для этих целей могут использоваться и каналы PVC, однако в настоящее время большинство поставщиков коммутаторов не обе спечивает поддержки PVC.) Кроме того, компоненты служб LANE могут быть реализо ваны в одном и том же коммутаторе. На рис. 2 приведе на схема работы LANE. Предположим, что вы работаете в эмулированной ЛВС и зах отели обратиться к файлу, хранящемуся в другой, физически независимой, Л ВС. Прежде всего вы посылаете запрос на доступ к файлу, и ваш клиент LANE опре деляет, знает ли он ATM-адрес соответствующего сервера LANE. Если он не знает эт ого адреса, то запрашивает его у сервера конфигурации LANE. Когда клиент LANE по лучает правильный адрес, он запрашивает у сервера LANE ATM-адрес сервера, на ко тором хранится нужный файл. Если сервер LANE знает этот адрес, он направляет указанную информацию клиенту LANE, в противном же случае - запрашивает его у LANE BUS. LANE BUS, в свою очередь, запрашивает у всех клиентов LANE в эмулированной ЛВС и х ATM-адреса, а затем пересылает правильный адрес серверу LANE, который переда ет его вашему клиенту LANE. И наконец, ваш клиент LANE устанавливает виртуальны й канал с сервером, на котором хранится запрашиваемый файл, а потом преоб разует кадры Ethernet или Token Ring в ячейки и посылает их по виртуальному каналу серв еру. Рисунок 2. Схема работы LANE: 1 - конечная станция из ЛВС 1 запрашивает у сервера конфигурации LANE ATM-адрес сервера LANE; 2 - конечна я станция запрашивает у сервера LANE ATM-адрес клиента LANE; 3 - если сервер LANE не зн ает ATM-адреса, он запрашивает его у LANE BUS; 4 - конечная станция из ЛВС 1 устанавл ивает виртуальный канал с сервером из ЛВС 2. С помощью LANE можно посылать ячейки другим кл иентам LANE и без установления виртуального канала. Каждый клиент LANE, которы й подключен к эмулированной ЛВС, устанавливает постоянный SVC с LANE BUS. В резул ьтате все клиенты LANE оказываются соединенными с LANE BUS. Если требуется послат ь ячейки другому клиенту LANE, клиент LANE передает ячейки LANE BUS через существующ ий SVC, а LANE BUS перенаправляет их клиенту LANE адресата. Таким образом, LANE дает возмо жность сети ATM с установлением соединения имитировать работу сети без ус тановления соединения. LANE также позволяет передавать ячейки широковеща тельной рассылки всей эмулированной ЛВС. Клиент LANE посылает ячейки LANE BUS, ко торый перенаправляет их остальным клиентам LANE. LNNI. Поскольку LANE 1.0 не определяет стандартно го способа взаимодействия серверов, каждая эмулированная ЛВС может име ть только один сервер LANE. Из этого следует, что вы не можете устанавливать и збыточные серверы LANE, и в больших эмулированных ЛВС сервер LANE становится "у зким местом". Кроме того, поскольку для передачи трафика сервер LANE использ ует виртуальные каналы, а ATM-коммутаторы поддерживают лишь ограниченное их число (в зависимости от пропускной способности коммутаторов), наличие только одного сервера LANE приводит к перегрузкам коммутаторов. LNNI, определенный в стандарте LANE 2.0, должен решить эту проблему: он устанавлив ает способ распределения по сети компонентов служб LANE и описывает интерф ейс между этими компонентами. В результате появляется возможность имет ь до 20 серверов LANE и LANE BUS . Достоинства и недостатки LANE имеет ряд ограничений. Как и в случае с IP-хос тами в подсетях, образованных с помощью Classical IP Over ATM, для взаимодействия двух к онечных станций, находящихся в разных эмулированных ЛВС, требуется марш рутизатор. Передающая конечная станция должна установить виртуальный канал с маршрутизатором, который, в свою очередь, устанавливает виртуаль ный канал с конечной станцией адресата (рис. 3). И поскольку маршрутизаторы обычно медленнее коммутаторов, они могут создавать "узкие места" в сети. Рисунок 3. Для взаимодействия с клиентом LANE, н аходящимся в другой эмулированной ЛВС, клиенты LANE должны использовать ма ршрутизатор. LANE является технологией соединения мостово го типа, что накладывает определенные ограничения на масштабируемость эмулированных ЛВС. LNNI помогает решить эту проблему, позволяя реализовать в пределах одной сети несколько служб LANE, однако тоже не свободен от огран ичений, которые не дают возможности иметь более 2 тыс. конечных станций в э мулированной ЛВС. Практически, чем больше конечных станций, тем хуже раб отает ваша сеть. Большее количество конечных станций означает большее ч исло широковещательных передач и виртуальных каналов, что может вызват ь проблемы, поскольку сеть ATM одновременно поддерживает ограниченное чи сло таких каналов. Кроме того, LANE - это технология канального уровня OSI, которая "прозрачна" для более высоких уровней модели OSI. Вследствие этого LANE не может использовать преимущества качества сервиса (QoS) сетей ATM. Стандарт LANE 1.0 поддерживает тольк о неопределенную скорость передачи (UBR). LANE 2.0 дает возможность сетевому адми нистратору задавать категории качества сервиса в соответствии с типом трафика, который будет передаваться по эмулированной ЛВС - CBR (постоянную скорость передачи), VBR (переменную скорость передачи), UBR или ABR (доступную ско рость передачи). Однако стандарт LANE 2.0 требует, чтобы все виртуальные канал ы в вашей эмулированной ЛВС использовали заданный вами тип трафика. LANE имеет несколько важных достоинств. Так , возможности маршрутизировать все протоколы сетевого уровня OSI и выполн ять приложения ЛВС в магистральной сети ATM без их модификации делают LANE мощ ным, но в то же время простым способом интеграции высокоскоростной ATM-маги страли с ЛВС. Кроме того, позволяя конечным станциям передавать ячейки б ез установления виртуальных каналов, LANE лучше поддерживает трафик сети б ез установления соединения. LANE также поддерживает трафик широковещател ьных и многоадресных рассылок. И наконец, способность LANE группировать кон ечные станции эмулированной ЛВС на основе их MAC-адресов обеспечивает сет евым администраторам необходимую гибкость в конфигурировании сети. MPOA Разработка стандарта MPOA была завершена ATM Forum в есной текущего года. MPOA дает возможность маршрутизировать протоколы тип а IP, IPX и NetBIOS из традиционных ЛВС по коммутируемой ATM-магистрали. Подобно Classical IP Over ATM и LANE, MPOA обеспечивает мостовое соединение канального уровня OSI по вир туальной подсети. Фактически, MPOA использует технологию LANE для обеспечения соединения мостового типа, однако (в отличие от Classical IP Over ATM и LANE) может осуществл ять маршрутизацию между виртуальными подсетями без использования трад иционных маршрутизаторов. MPOA состоит из следующих компонентов: серверов маршр утизации (Route Servers), которые также называют серверами MPOA. Они поддерживают табл ицы маршрутизации и вычисляют маршруты для оконечных устройств, а также взаимодействуют с традиционными маршрутизаторами и другими серверами маршрутизации. Серверы маршрутизации не обязательно выполнены в виде е диного устройства, их функции могут встраиваться в существующие маршру тизаторы и коммутаторы; оконечных устройств (Edge Devices), иначе называемых клие нтами MPOA. Ими могут служить интеллектуальные коммутаторы, которые пересы лают пакеты и ячейки между ЛВС и ATM, или сетевые интерфейсные платы, переда ющие пакеты и ячейки между подключенными к ATM устройствами и сетями ATM. Вместе сервер ы маршрутизации и оконечные устройства действуют как распределенные м аршрутизаторы: серверы маршрутизации определяют, куда необходимо посы лать пакеты, а оконечные устройства их передают. Принципы работы На рис. 4 показана работа компонентов MPOA. Лока льные сети, рабочие станции, серверы и маршрутизаторы подключены к оконе чным устройствам, которые, в свою очередь, непосредственно соединены с с етью ATM. Как и в случаях Classical IP Over ATM и LANE, эти компоненты могут соединяться по кана лам PVC или SVC. Рисунок 4. Схема работы MPOA: 1 - для выполнения ма ршрутизации с одним пролетом оконечное устройство из подсети 1 запрашив ает у сервера маршрутизации ATM-адрес оконечного устройства в подсети 2; 2 - оконечное устройство из подсети 1 устанавливает виртуальный канал с око нечным устройством из подсети 2. Когда конечной станции в ЛВС необходимо св язаться с подключенным к ATM устройством, она посылает пакет оконечному ус тройству, которое проверяет MAC-адрес получателя (или адрес пакета сетевог о уровня), а затем ищет соответствующий ему ATM-адрес. Не найдя ATM-адреса, оконе чное устройство запрашивает его у сервера маршрутизации. Если сервер ма ршрутизации знает ATM-адрес, то просто выдает запрошенную информацию; в про тивном случае для определения этого адреса он может, используя один из п ротоколов маршрутизации, связаться с другими маршрутизаторами - как с тр адиционными, так и с остальными серверами маршрутизации. К таким протоколам относятся Routing Information Protocol (RIP), Open Shortest Path First (OSPF), Next Hop Routing Protocol (NHRP) и Integrated PNNI (IPNNI). Узнав ATM-адрес, оконечное устройство устанавливает виртуал ьный канал с соответствующей конечной станцией получателя, преобразуе т пакеты ЛВС в ячейки ATM и передает их этой станции. Оконечное устройство м ожет создавать виртуальный канал, даже если конечная станция адресата н аходится в другой подсети; при передаче ячеек оно "обходит" сервер маршру тизации, посылая их непосредственно конечной станции адресата (см. рис. 4). Этот процесс называется маршрутизацией с одним пролетом (one-hop routing). Как утвер ждает Лу Мартинаг, менеджер по маркетингу продуктов компании Newbridge Networks, така я маршрутизация исключает "узкие места", создаваемые традиционными марш рутизаторами, давая возможность пользователям взаимодействовать на ма ксимально допустимой скорости независимо от того, где их рабочие станци и подключены к сети и в какой подсети они находятся. Однако для коротких передач подобная ма ршрутизация может оказаться не лучшим вариантом, поскольку установлен ие соединений занимает длительное время (по сравнению с продолжительно стью самой передачи). Использование так называемой последовательной ма ршрутизации (hop-by-hop routing) позволяет обойтись без установления соединений. При последовательной маршрутизации оконечные устройства могут перенапра влять пакеты серверу маршрутизации точно так же, как клиенты LANE передают пакеты LANE BUS. Оконечные устройства способны также обнаруживать поток (длин ную передачу): если в процессе передачи пакетов серверу маршрутизации он и обнаруживают поток, то могут установить виртуальный канал к конечной с танции адресата. Достоинства и недостатки Самый большой недостаток MPOA - его относитель ная новизна. ATM Forum еще не завершил работу над стандартом, а большинство пост авщиков пока не предоставляет продукты, поддерживающие MPOA (правда, Newbridge Networks п редлагает нестандартизированное оборудование MPOA). В зависимости от реал изации MPOA может значительно усложнить вашу сеть. Однако MPOA обеспечивает много возможностей, которых не им еют ни Classical IP Over ATM, ни LANE. Поскольку MPOA - это технология сетевого уровня OSI, она имеет доступ к важной информации сетевого уровня, такой как характеристики тр афика и параметры качества сервиса (QoS) ATM. При установлении соединения окон ечное устройство может использовать эту информацию для определения оп тимального маршрута к конечной станции адресата в зависимости от уровн я QoS, запрашиваемого передающей конечной станцией. Кроме того, MPOA предостав ляет такие возможности маршрутизации, которые не способна обеспечить н икакая другая ATM-технология, предназначенная для взаимодействия с тради ционными ЛВС. С помощью MPOA можно осуществлять маршрутизацию между традиц ионными ЛВС, соединенными быстродействующей ATM-магистралью, создавая, та ким образом, высокоскоростное межсетевое соединение без "узких мест" в в иде традиционных маршрутизаторов. Можно также использовать маршрутиза цию типа "one-hop" или "hop-by-hop" для оптимизации коротких и длинных передач. Что же дальше? Рассмотренные стандарты определяют взаим одействие ATM с традиционными ЛВС. Classical IP Over ATM позволяет интегрировать с IP-сетью как сеть ATM рабочей группы, так и ATM-магистраль. LANE дает возможность интегрир овать ATM-сеть рабочей группы или ATM-магистраль с сетью Ethernet или Token Ring. И наконец, MPOA обеспечивает соединение локальных сетей ATM-магистралью и осуществление маршрутизации между ними непосредственно по сети ATM. В дополнение к стандартным производите ли используют собственные, специализированные, технологии, такие как IP-к оммутация . Технология ATM становится все более зрелой, о чем свидетельствует молниен осная скорость появления новых стандартов. Стараясь обеспечить их подд ержку в своих продуктах, производители испытывают немалые трудности. Од нако пока им удается придерживаться существующих стандартов и создава ть на их основе продукты, которые вы можете использовать для соединения традиционных ЛВС с рабочими группами и магистралями ATM. Остается надеять ся, что когда разработка стандартов ATM стабилизируется, технология ATM смож ет действительно стать общепринятой. ПЕРЕДАЧА ГОЛОСА ПО СЕТЯМ ATM · Введение Сейчас уже не нужно никого убеждать в преим уществах ATM технологии в построении телекоммуникационных сетей передач и данных. Передача голоса по ATM освещается в журналах гораздо меньше. Цель этой статьи- восполнить существующий пробел, показать что нового принос ит ATM в телефонию и как реализовать построение телефонных сетей с использ ованием ATM технологии. Из множества приложений, использующих ATM для переда чи голоса (телефония +данные до рабочего места, сотовая телефония т.д.) вни мание в данной работе будет уделено наиболее интересному в настоящее вр емя с точки зрения практики случаю создания распределенных корпоратив ных телефонных сетей и сетей общего пользования. · Крат кая история В 80-х годах корпоративные телефонные сети ст роились с использованием T1/E1 соединений по выделенным линиям. Для уплотне ния потока использовались мультиплексоры сначала PDH, а с конца 80-тых SDH. Пере ход на SDH позволил поднять качество передаваемой речи, уменьшив bit slips, повыс ить отказоустойчивость сети за счет механизмов Automatic Protection Switching, сделал возможн ым мультиплексирование/демультиплексирование E1 потоков непосредствен но в скоростные потоки STM1 и STM4 минуя промежуточные стадии. В то же время стро ение телефонных сетей принципиально не изменилось. (Рис.). По прежнему тел ефонные соединения устанавливались по предопределенным маршрутам. Есл и в часы пиковой загрузки полосы основного маршрута не хватало, соединен ия устанавливались по альтернативным маршрутам (но с многочисленными о граничениями). Такой подход в построении телефонных сетей порождает ряд проблем: · высока я стоимость поддержания на АТС множества таблиц маршрутизации и реконф игурации сети при изменении картины телефонных потоков · неэффективное использование полосы · ухудшение качества речи при применении сжатия голоса в многоточечном АТС окружении · отказы в соединении при перегрузках на каких-либо участках сети, которых можно было бы избежать · неприспособленность сети для передачи данных в заметных объемах (а этот вид трафика растет опережающими темпам и). Новую жизнь в развитие телефонных сетей внесло появление новых способов передачи го лоса по ATM. Сегодняшняя модель сети (Рис.) предполагает, что любая АТС может устанавливать прямое соединение с любой, а сеть в целом действует как бо льшой транзитный коммутатор, коммутирующий телефонные потоки и потоки данных. Передача голоса ATM сетью была впервые продемонстрирована компанией NORTEL в 1994 г. на выставке Interop’ 94. NORTEL внес решающий вклад в развитие этой технологии и является признанным лидером в этой области. С 1996г. сети пограничных ATM комм утаторов Passport (NORTEL) имеют возможность действовать как транзитная АТС, эмулир уя цепи, соединяющие АТС, основываясь на CCS сигнализации, и в случае необхо димости сигнализируя АТС о невозможности маршрутизировать тот или ино й вызов. · Передача голоса по ATM сетям · Сети ATM изначально создавались для перед ачи смешанного трафика. Однако лишь в последнее время благодаря усилиям производителей оборудования и организаций по стандартизации задача пе редачи голоса по ATM сетям перешла из теоретической в практическую плоско сть. ATM сети, созда нные на оборудовании ведущих производителей, способны сегодня обеспеч ить требуемые значения параметров, определяющих качество передачи гол оса (Cell loss ratio, CLR; Cell transfer delay, CTD;Cell Delay Variation, CDV) даже при значительной загрузке смешанным траф иком. Относительная роль этих параметров при передаче разного типа голо сового трафика приведена в таблице. Телефонный разговор Телефонный разговор с присутствием эха fax, modem, голосовая почта отсутствие ошибок менее важно менее важ но важно CDV, CTD важно очень важно менее важно · Обзор методов передачи голоса Способы передачи голоса по ATM можно разбить на две группы: сервис CBR (передача одного канала 64 кб/с , nx64, Е1,Е3) и сервис rt-VBR. В настоящее время разработан целый ряд мет одов, позволяющих адаптировать передачу голоса к ATM . Краткий обзор этих м етодов приведен в таблице. Приложе- ние AAL0 AAL1/voice AAL1/UDT AAL1/SDT AAL2 AAL5 AAL-CU Обла сть применения Single voice call 64 kbps Y S Y S DTP Single voice call <64 kbps Y Y Y Y Single voicecall with silence detection Y Corp, Publ Multiple packetized calls S Сот Nx64 S Corp, Publ T1/E1 Y S Corp, Publ · Y-реализовано S -стандартизовано · DTP-настольные приложения Corp-корпоративные сети Publ- сети общего пользования сот-сотовая телефония Уровень адаптации AAL0 предназначен для разра ботки нестандартных алгоритмов адаптации голоса. AAL1 позволяет организовать передачу голоса как CBR трафика ( выделяя для передачи голоса “трубу” соответствующей ширины). Формат яче йки AAL1 позволяет передавать по сети информацию о синхронизации (time stamp), содер жит счетчик ячеек, что позволяет обнаружить потерю ячеек, позволяет орга низовать частичное заполнение ячеек данными для уменьшения задержек. AAL1/voice применяет ся для передачи одного разговора на скорости 64 Кбит/с. Он не обладает возм ожностями других разновидностей AAL1 (частичное заполнение ячеек, SRTS) , но поз воляет организовать подключение абонента с низкими затратами. AAL5 является наиб олее дешевым способом доведения голоса по ATM до рабочего места. Применени е спецификации UNI 4.0 позволит организовать с помощью AAL5 CBR трафика. Ограничив ает применение AAL5 его несовместимость с сетями, использующими AAL1 (например , с сетями общего пользования). Адаптация AAL-CU п рименяется в сотовой телефонии и позволяет мультиплексировать трафик, генерируемый разными пользователями, в одном виртуальном соединении. Э то позволяет уменьшить задержки и повысить эффективность использовани я полосы. Более подобно в данной статье рассматриваются методы адаптации голоса AAL1/UDT/SDT и AAL2, нашедш ие наибольшее применение в организации корпоративных телефонных сетей и сетей общего пользования. · Синхронизация Недостаточно качественная синхронизация в телефонных сетях может приводить к таким явлениям, как бит “slip” с ухудше нием качества связи. Прежде, чем рассматривать методы синхронизации Е1 к аналов (см. Рис), необходимо разобраться какие ATM сети могут считаться синх ронными. Согласно спецификации G703 ITU точность хода час ов E1 интерфейса составляет 50ppm. Поэтому корпоративные сети, соответствующ ие спецификации G703 STM1 с точностью хода часов 20 ppm могут считаться синхронным и. Для городских и зональных сетей общего пользования, а также крупных ко рпоративных сетей требования по синхронизации еще более строгое- STRATUM 3. В то же время спецификация UNI 3.1 private UNI ATM Форума требует от часо в ATM коммутаторов точность хода лишь 100ppm, то есть с точки зрения передачи тел ефонии ATM сеть, удовлетворяющая ATMF UNI не обязательно будет синхронной. Решен ие этой проблемы описано ниже. · Методы восстановления синхрониз ации Пограничные коммутаторы ATM (устройства дост упа) реализуют следующие методы синхронизации АТС, связанных через ATM сет ь. · Синх ронизация от сети Одним из основных методов синхронизации ин терфейсов Е1, широко применяемом в устройствах доступа Circuit Emulation, является си нхронизация от сети ATM . При этом сама ATM сеть должна, разумеется, обеспечива ть синхронный транспорт. · SRTS- Synchronous Residual Time Stamp Этот метод, как и предыдущий, тоже требует си нхронную ATM сеть. Суть метода заключается в том, что устройство доступа на одном конце вычисляет разность хода часов на интерфейсе Е1 и в ATM сети, коди рует эту разность и передает ее по сети на другой конец с использованием CSI битов из служебного байта ячейки AAL1. Получая эту информацию, устройства доступа имеют возможность синхронизовать Е1 потоки, т.к. ATM транки на обоих концах работают синхронно. Метод SRTS позволяет передавать информацию о ходе часов по синхронной ATM сет и, не требуя в то же время синхронизации телефонной сети с ATM сетью. Примера ми устройств, реализующих данный метод являются AAC3 (ADC Kentrox), CellPath300 (Fore Systems), Circuit Emulation Cards в ATM коммутаторах ASX 200BX/1000 (Fore Systems ) и LightStream1010 (Cisco). Метод передачи time stamp используется также ко дировщиками MPEG и пограничными коммутаторами, передающими голос как VBR тра фик. · Адап тивный метод Описанные выше методы синхронизации не раб отают, если ATM сеть недостаточно синхронна (например, ее часы имеют точнос ть private UNI). В этом случае возможным решением проблемы является применение ад аптивного метода синхронизации. Суть метода заключается в том, что опред еленное количество ATM ячеек, приходящих из ATM сети к устройству доступа, буф еризуются в FIFO буфере. Скорось считывания из этого буфера (локальные часы) постоянно подстраивается таким образом, чтобы поддерживать примерно п остоянной степень заполнения FIFO буфера. Однако за возможность объединять АТС че рез недостаточно синхронную ATM сеть приходится платить. Недостатками да нного метода являются отсутствие гарантий на соответствие медленных в ариаций хода часов (wander) рекомендациям G823 ITU (величина wander зависти от CDV в ATM сети) и увеличение задержек при прохождении голоса, причем тем большее, чем боль шую степень асинхронности ATM сети мы пытаемся компенсировать . Примером устро йств доступа, реализующих данный метод, являются устройства доступа фир мы CellWare. · Circuit Emulation Circuit Emulation (CE) является одним из основных методов п ередачи голоса по ATM сети. Его последняя спецификация, принятая ATMF- Circuit Emulation v.2.0. Этот метод позволяет передавать телефо нию по ATM как CBR трафик, то есть организовать между двумя точками сети “труб у” нужной ширины (например, Е1), вся полоса которой гарантировано доступна для данного соединения. С точки зрения телефонии передача голоса по ATM как CBR потока и передача голоса по SDH очень похожи: в обоих случаях мы имеем дело с транспортом “точка-точка” по каналу постоянной ширины. Более того, в об оих случаях в канал STM1 помещается одинаковое количество потоков Е1 и Е3. Таким образом, п редоставляя сервис CE (CES), ATM может эмулировать работу SDH. Получается, что постр оив скоростную ATM сеть передачи данных ( а в телекоммуникациях в этой обла сти ATM не имеет конкурентов), мы в то же время можем воспользоваться и серви сом, предоставляемым SDH для передачи голоса. Более того, CE ATM имеет еще ряд пр еимуществ перед SDH. Это · удобство единого управления смешанным трафиком · возможность при использовании structured моды маршрутизировать части потока Е1 в разных направлениях с прозрачной пер едачей телефонной сигнализации · возможность отдать неиспользуемую гол осом часть зарезервированной полосы для другого трафика (стенки CES “труб ы” не столь непроницаемы для посторонних потоков, как виртуальные конте йнеры SDH). · свобода от E1/E3/SDH “грануляции” · группировка звонков с единым ATM пунктом назначения в единое Nx64 соединение. · возможность инициировать ATM соединение при наступлении определенного времени дня или в ответ на требования ISDN си гнализации Ниже рассмотр ены некоторые особености CES ATM. Частичное заполнение яче ек. Частичное заполнение ячеек является одной из опций п ограничных коммутатор ATM , поддерживающих сервис Circuit Emulation. Назначение этой оп ции- уменьшить задержки пакетизации, а, значит, и величину CTD когда это необ ходимо. Оценка количественного эффекта этого метода приведена в таблиц е. · Задержка, мс Для передачи гол оса используются все 47 байт ATM ячейки используют-ся 20 байт используются 6 байт один канал 64 кб/с 5,875 2,5 0,75 один канал 16 кб/с 23,5 10 3 Nx64 5,875/N 2,5/N 0,75/N · Structured и Unstructured м оды (AAL1/UDT и AAL1/SDT). Функционирование Structured и Unstructured мод CES показано на Рис. AAL1/UDT мода предназначена для транспортировки CBR потоков, например Е1, и ли любого другого сигнала с такой же частотой, по ATM сети. Е1 фрейм отображае тся на 47-ми байтную область данных ячеек AAL1. AAL1/SDT мода предназначена для транспортировки потоков FE1 и Nx64 кб/с по ATM сети, при котором передаются только те таймслоты потока FE1, которые несут полезную информацию. В этом случае структура N байт отображается в область данных ячейки AAL1. Для определения начала структуры используется специальный ба йт-указатель. Как видно из Рис.4, Strutured CES позволяет нескольким эмулированным цепям делить о дин и тот же CBR E1 интерфейс, что позволяет эмулировать функционирование ци фрового кросс-коннекта каналов DS0/E1. Пример такой эмуляции показан на Рис. Structured мода позволяет заметно у лучшить использование полосы, а так же управление аварийными ситуациям и благодаря возможности извещения АТС-источника трафика о неисправнос тях (сигнал RAI-remote alarm indicator). Плата за эти дополнительные возможности- отказа от п ередачи сигнала с произвольной структурой фрейма и невозможность испо льзовать адаптивный метод синхронизации. Использованные материалы 1. Олифер В.Г.,Олифер Н.А. “Компъютерные сет и” СПб.;Питер,2003. 2. Материалы сайтов компаний : BiLiM Systems Ltd ( http :// www . bilim . com ) VINCO - T ( http :// www . vinco - t . ru ) Cisco Systems (http://www.cisco.com) CIT(http://www.citforum.ru) 3 .Журналы, газеты, те левидение.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
— Почему некоторые люди отвергают биологическую эволюцию и даже пытаются запретить её преподавание?
— Потому что она их обошла.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по компьютерным сетям "Адаптация локальных сетей с помощью ATM (Asynchronous Transfer Mode)", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru