Коммутация каналов - основной принцип первичных сетей

⇐ ПредыдущаяСтр 20 из 27Следующая ⇒

Первичные сети основаны на технике коммутации каналов. Для создания первичного канала коммутаторы первичных сетей должны поддерживать какую-либо технику мультиплексирования и коммутации.

В настоящее время для мультиплексирования абонентских каналов используются:

□ техника частотного мультиплексирования (Frequency Division Multiplexing, FDM);

□ техника мультиплексирования с разделением времени (Time Division Multiplexing, TDM);

□ техника мультиплексирования по длине волны (Wave Division Multiplexing).

Сети PDH

Существует два поколения технологий цифровых первичных сетей ~ технология плезиохронной (" плезио" означает " почти", то есть почти синхронной) цифровой иерархии (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH) и более поздняя технология — синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy, SDH). В Америке технологии SDH соответствует стандарт SONET.

Цифровая аппаратура мультиплексирования и коммутации была разработана в конце 60-х годов компанией АТ & T для решения проблемы связи крупных коммутаторов телефонных сетей между собой. Каналы с частотным уплотнением, применяемые до этого на участках АТС—АТС, исчерпали свои возможности по организации высокоскоростной многоканальной связи по одному кабелю. В технологии FDM для одновременной передачи данных 12 или 60 абонентских каналов использовалась витая пара, а для повышения скорости связи приходилось прокладывать кабели с большим количеством пар проводов или более дорогие коаксиальные кабели. Кроме того, метод частотного уплотнения высокочувствителен к разного рода помехам, которые всегда присутствуют в территориальных кабелях, да и высокочастотная несущая речи сама создает помехи в приемной аппаратуре, будучи плохо отфильтрованной

Иерархия скоростей

Для решения этих проблем была разработана аппаратура Т1, которая позволяла в цифровом виде мультиплексировать. передавать и коммутировать данные 24 абонентов.

Так как абоненты по-прежнему пользовались обычными телефонными аппаратами, то есть передача голоса шла в аналоговой форме, то мультиплексоры Т1 сами осуществляли оцифровывание голоса с частотой 8000 Гц и кодировали голос путем импульсно-кодовой модуляции (Pulse Code Modulation, PCM). В результате каждый абонентский канал образовывал цифровой поток данных 64 кбит/с. Для соединения магистральных АТС каналы Т1 представляли собой слишком слабые средства мультиплексирования, поэтому в технологии была реализована идея образования каналов с иерархией скоростей. Четыре канала типа Т1 объединяются в канал следующего уровня - цифровой иерархии — Т2, передающий данные со скоростью 6, 312 Мбит/с, а семь каналов Т2 дают при объединении канал ТЗ, передающий данные со скоростью 44, 736 Мбит/с. Аппаратура Т1, Т2 и ТЗ может взаимодействовать между собой, образуя иерархическую сеть с магистральными и периферийными каналами трех уровней скоростей.

Иерархия цифровых скоростей

Америка	ССITT (Европа)
Обозначение скорости	Количество голосовых каналов	Количество каналов предыдущего уровня	Скорость Мбит/с	Количество голосовых каналов	Количество каналов предыдущего уровня	Скорость Мбит/с
DS-0			64 кбит/с			64 кбит/с
DS-1			1, 544			2, 048
DS-2			6, 312			8, 488
DS-3			44, 736			34, 368
DS-4			274, 176			139, 264

Сети SDH

Технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) разработана для создания надежных транспортных сетей, позволяющих гибко формировать цифровые каналы широкого диапазона скоростей — от единиц мегабит до десятков гигабит в секунду. Основная область применения технологии SDH — первичные сети операторов связи, но иногда такие сети строят и крупные предприятия и организации, имеющие разветвленную структуру подразделений и филиалов, покрывающих большую территорию, например, в сетях предприятий энергетического комплекса или железнодорожных компаний.

Каналы SDH относятся к классу полупостоянных — формирование канала происходит по инициативе оператора сети SDH, пользователи же лишены такой возможности, поэтому каналы SDH обычно применяются для передачи достаточно устойчивых во времени потоков. Из-за полупостоянного характера соединений в технологии SDH чаще используется термин кросс-коннект (cross-connect), а не коммутация.

Сети SDH относятся к классу сетей с коммутацией каналов, использующих синхронное мультиплексирование с разделением времени (Time division Multiplexing, TDM), при котором информация от отдельных абонентов адресуется относительным временным положением внутри составного кадра, а не явным адресом, как это происходит в сетях с коммутацией пакетов. Каналы SDH обычно применяют для объединения большого количество периферийных (и менее скоростных) каналов, работающих по технологии плезиохронной цифровой иерархии (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH). Сети SDH обладают многими достоинствами, главные из которых перечислены ниже.

· Гибкая иерархическая схема мультиплексирования цифровых потоков разных скоростей, позволяющая вводить в магистральный канал н выводить из него пользовательскую информацию любого поддерживаемого технологией уровня скорости, не демультиплексируя поток в целом — а это означает не только гибкость, но и экономию оборудования. Схема мультиплексирования стандартизована на международном уровне, что обеспечивает совместимость оборудования разных производителей.

· Отказоустойчивость сети. Сети SDH обладают высокой степенью «живучести» — технология предусматривает автоматическую реакцию оборудования на такие типичные отказы, как обрыв кабеля, отказ порта, выход из строя мультиплексора или отдельной его карты, направляя трафик по резервному пути или переходя на резервный модуль, Переход на резервный путь происходит очень быстро — обычно в течение 50 мс.

· Мониторинг и управление сетью на основе информации, встроенной в заголовки кадров, Это обеспечивает обязательный уровень управляемости сети, не зависящий от производителя оборудования, и создает основу для наращивания функций менеджмента в фирменных системах управления.

· Высокое качество транспортного обслуживания для трафика любого типа — голосового, видео и компьютерного. Техника мультиплексирования TDM, лежащая в основе SDH, обеспечивает трафику каждого абонента гарантированную пропускную способность, а также низкий и фиксированный уровень задержек.

Сети DWDM

Технология плотного волнового (спектрального) мультиплексирования (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) предназначена для создания оптических магистралей нового поколения, работающих на мультигигабитных и терабитных скоростях. Такой качественный скачок производительности обеспечивает принципиально иной, нежели у SDH, метод мультиплексирования — информация в оптическом волокне передастся одновременно большим количеством световых волн (лямбд — от традиционного для физики обозначения длины волны). Сети DWDM работают по принципу коммутации каналов, при этом каждая световая волна представляет собой отдельный спектральный канал. Каждая волна несет собственную информацию, при этом оборудование DWDM не занимается непосредственно проблемами передачи данных на каждой волне, то есть способом кодирования информации и протоколом ее передачи. Устройства DWDM занимаются только объединением различных волн в одном световом пучке, а также выделением из общего сигнала информации каждого спектрального канала.

Контрольные вопросы:

Основной принцип первичных сетей?

Сети PDH?

Сети SDH?

Сети DWDM?

Лекция №19. Базовые понятия. Технология Frame Relay. Технология ATM.

План:

Сети Frame Relay

Технология ATM

3. Контрольные вопросы

Сети Frame Relay

Технология Frame Relay была сначала стандартизована комитетом CCITT (ITU-T) как одна из служб сетей ISDN, сегодня она является независимой технологией.

В рекомендациях 1.122 (1988 г.), услуги по передаче данных входили в число дополнительных услуг пакетного режима ISDN. При пересмотре этих рекомендаций в 1992-93 гг. появились стандарты на две новые услуги: Frame Relay и Frame Switching. Разница между ними заключается в том, что Frame Switching обеспечивает гарантированную доставку кадров, a Frame Relay — доставку по возможности.

В ее становлении и стандартизации помимо CCITT (ITU-T) активное участие принимали форум по ретрансляции кадров (Frame Relay Forum, FRF) и комитет T1S1 института ANSI. Технология же Frame Switching так и осталась всего лишь стандартом, никогда не имевшим широкого распространения.

Стандарты Frame Relay, определяют два типа виртуальных каналов — постоянные (PVC) и коммутируемые (SVC).

Для соединений, по которым трафик передается почти всегда, больше подходят постоянные каналы, а для соединений, требующихся только несколько часов в месяц, — коммутируемые.

Стек протоколов Frame Relay

Разработчики технологии Frame Relay, учитывая высокое качество каналов связи на оптическом волокне, появившихся в конце 80-х годов, посчитали возможным не включать в протоколы стека функции обеспечения надежности. Если же, несмотря на малую вероятность такого события, ошибка все же происходит, то технология Frame Relay игнорирует эту ситуацию, оставляя работу по восстановлению утерянных или искаженных кадров протоколам верхних уровней, таким как TCP.

Именно благодаря низкой протокольной избыточности технология Frame Relay обеспечивает высокую пропускную, способность и небольшое время задержки кадров.

На канальном уровне сетей Frame Relay работает протокол LAP-F (Link Access Procedure for Frame mode bearer services), называемый в рекомендациях ITU-T аббревиатурой Q.922. Существует две версии этого протокола.

Оба протокола (LAP-F core и LAP-F control) относятся к протоколам канального уровня, обеспечивая передачу кадров между двумя соседними коммутаторами.

На физическом уровне сеть Frame Relay может использовать линии связи технологий PDH/SDH или ISDN.

Коммутаторы сети должны поддерживать два протокола слоя управления — на канальном уровне LAP-D (который называется также Q.921) и Q.933 на сетевом. Протокол LAP-D в сетях Frame Relay обеспечивает надежную передачу сигнальных кадров между соседними коммутаторами.

Протокол Q.933 использует адреса конечных узлов, между которыми устанавливается виртуальный канал. Эти адреса обычно задаются в формате телефонных адресов, соответствующих стандарту Е.164. Адрес состоит из 15 десятичных цифр, которые делятся, как и обычные телефонные номера, на поля кода страны (от 1 до 3 цифр), кода города и номера абонента. К адресу добавляется до 40 цифр подадреса, которые требуются для нумерации терминальных устройств, если у одного абонента их несколько.

Протокол автоматического составления таблиц маршрутизации для технологии Frame Relay не определен, поэтому может использоваться фирменный протокол производителя оборудования, или же таблицы могут составляться вручную.

Технологию Frame Relay чаще всего относят к технологиям канального уровня, ставя во глазу угла процедуры передачи пользовательских данных и опуская процедуры установления виртуального канала, которые выполняются с привлечением протокола сетевого уровня.

По виртуальным каналам Frame Relay могут передаваться данные различных протоколов. Спецификация RFC 1490 определяет методы инкапсуляции в кадры Frame Relay пакетов сетевых протоколов, таких как IP и IPX, протоколов локальных сетей, например Ethernet, а также протокола SNA.

Поддержка параметров QoS

Для каждого виртуального соединения определяется несколько параметров, связанных со скоростью передачи данных и влияющих на качество обслуживания. Основные из них:

Согласованная скорость передачи данных (Committed Information Rate, CIR) — скорость, с которой сеть будет передавать данные пользователя.

Согласованная величина пульсации (Committed Burst Size, Bc) — максимальное количество байтов, которое сеть будет передавать от данного пользователя за интервал времени Т, называемый временем пульсации, соблюдая согласованную скорость CIR.

Дополнительная величина пульсации (Excess Burst Size, Be) — максимальное количество байтов, которое сеть будет пытаться передать сверх установленного значения CBS за интервал времени Т.

Эти параметры являются однонаправленными, то есть виртуальный канал может поддерживать разные значения CIR, Bc и Be для каждого направления.

Технология ATM

Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode — асинхронный режим передачи) была разработана как единый универсальный транспорт для нового поколения сетей с интегрированным обслуживанием, которые называются также широкополосными сетями ISDN (Broadband ISDN, B-ISDN). В отличие от технологии Frame Relay, технология ATM должна была обеспечивать гарантированную передачу трафика любого типа, как компьютерного, так и голоса и видео, управление в реальном времени полосой пропускания, качеством обслуживания, обеспечение широкой иерархии скоростей передачи данных, совместимую с технологией SDH.

Разработку стандартов ATM осуществляет большое количество производителей телекоммуникационного оборудования и операторов связи, входящих в форум ATM, а также комитеты ITU-T и ANSI.

На практике протокол IP, по-прежнему используется для объединения сетей, a ATM остается одной из технологий, на основе которой работают многие сети, образующие составную сеть.

⇐ Предыдущая 15 16 17 18 192021 22 23 24 Следующая ⇒