l_472_12078122

•DAC (Dual Attached Concentrator) – концентратор подвійного під’єднання, що дає змогу під’єднувати до подвійного кільця вузли (хости й концентратори) одинарного під’єднання;

•SAС (Singl Attached Concentrator) – концентратор одинарного під’єднання, що дає змогу під’єднувати вузли одинарного під’єднання.

Концентратори FDDI, як правило, мають модульну структуру. Модулі можуть мати фіксований набір портів або змішані інтерфейсні модулі (для різних типів оптичних середовищ). Для під’єднання вузлів, які не потребують повної пропускної здатності FDDI, частіше застосовують концентратори, які мають убудовані мости для переходу на інші мережеві технології.

Мости FDDI зв'язують сегменти (декілька кілець FDDI) між собою або з сегментами мереж подібних технологій (Ethernet, Token Ring). Мости не об'єднують кільця в єдине велике кільце, вони лише забезпечують передавання кадрів даних між сегментами. Мости для підключення сегментів з іншими технологіями поділяються на два типа: транслювальні та інкапсулювальні. Транслювальний міст перетворює кадр іншої технології в кадр FDDI, що дає змогу налаштувати зв'язки, наприклад, між вузлом Ethernet і FDDI. Інкапсулювальні мости працюють попарно: міст-передавач поміщає в поле даних кадру FDDI отриманий кадр "чужих" технологій та передає його за протоколом FDDI моступриймачу, який, у свою чергу, витягує інкапсульований кадр "чужих" технологій та передає його в інший сегмент за

311

протоколом відповідної йому технології. Саме інкапсулювальні мости дають змогу використовувати сегмент FDDI тільки як опорну магістраль, не надаючи можливості налаштувати безпосередній зв'язок з кінцевими вузлами локальної мережі.

СФТТ на комутованої топології

Розподільчі середовища в сегментах LAN, а також для формованих у них СФТТ, втратили свою актуальність. Це зумовлено, з одного боку, необхідністю забезпечувати все більш високі швидкості для транзитного трафіку, який створюють у локальних мережах мультимедійні застосовання, а з іншого – жорсткими вимогами до гарної масштабованості локальних мереж. Очевидних переваг та перспектив для впровадження в цій ситуації набуває комутована топологія.

Найбільш популярною для реалізації комутованої топології в сегментах LAN є технологія Ethernet. Комутована Ethernet пропонує недороге комунікаційне обладнання та ієрархію швидкостей передавання (10 Мбіт/с, 100 Мбіт/с, 1000 Мбіт/с, 10 000 Мбіт/с та више).

СФТТ, виконаний на базі комутованої Ethernet, залежно від масштабу мережі, може бути сколапсованою магістраллю або опорною магістральною мережею. Основним комунікаційним устаткованням для цього обирають комутатор

Ethernet.

Комутатор (Switch) працює на канальному рівні моделі OSI/ISO та використовує адреси канального рівня (МАСадреси).

312

На рисунку 9.5 подано узагальнену схема комутатора

Ethernet.

				. . .
. . . . . .

Рисунок 9.5. Схема комутатора Ethernet

Кожен порт комутатора обладнано спеціалізованим процесором, який обробляє кадри незалежно від процесорів інших портів. Крім того, комутатор має системний модуль, який координує роботу всіх процесорів. Системний модуль створює таблицю МАС-адрес усіх вузлів, під’єднаних до портів комутатора, і, проаналізувавши адресну інформацію кадрів, керує роботою комутаційного блоку, який виконує з’єднання внутрішніх ланцюгів «вхід-вихід». У загальному випадку N-портовий комутатор із напівдуплексними портами забезпечує N/2 незалежних ланцюгів, які діють одночасно. За рахунок цього загальна продуктивність сегмента з комутованою топологією підвищується. У разі повного дуплексу кількість ланцюгів теоретично може досягати N.

313

Для забезпечення роботи в умовах, коли кадри надходять швидше, ніж вони можуть бути передані, комутатор повинен мати достатній обсяг буферу. Якщо буфер заповнено, черговий кадр буде втрачено. У напівдуплексному режимі комутатор може досить просто боротися з перевантаженням, пригальмовуючи вхідні порти. Для цього він спеціально створює колізію та змушує, таким чином, джерело повторно передавати кадр. Можливим є також завчасне захоплення середовища передавання після закінчення чергового кадру, тобто раніше, ніж це передбачено стандартом 802.3. Ці дії називаються агресивною поведінкою комутатора. Але у повнодуплексному режимі, який застосовано на швидкості 100 Мбіт/с та вищій, таких дій не передбачено, а для регулювання потоку долучено спеціальні службові символи у вигляді кодів фізичного рівня: «призупинити передавання на певний час» і «продовжити передавання». Порти комутаторів зобов'язані реагувати на їх появу.

Необхідно зазначити, що робота комутаторів не позбавлена певних недоліків. Так, у розділі 5 вже натискалося,

що кадри з широкомовними МАС-адресами або невідомими

(спотвореними в результаті програмних або апаратних збоїв) адресами призначення комутатор передає на всі порти. Таким чином, наявність комутаторів у мережі не перешкоджає поширенню широкомовних кадрів у всі сегменти, зокрема у СФТТ. Якщо такі кадри генеруються інтенсивно, виникає ситуація «широкомовного шторму», унаслідок чого мережа може бути виведена з нормального режиму роботи.

Ще одним недоліком комутаторів є підтримка в сегменті тільки зв'язків з топологією “дерево”. Якщо в комутованій

314

топології помилково з'явиться лінія, яка утворює на певній ділянці петлю, ця ділянка практично вийде з ладу: почнуть виникати масові колізії через нескінченне повторення та розмноження кадрів.

Захистити сегмент від широкомовного шторму та підтримувати петлювату структуру зв'язків на видміну від комутатора може маршрутизатор.

Маршрутизатор (router), на відміну від комутатора, підтримує протоколи не тільки канального, але й мережевого рівня. Протоколи мережевого рівня забезпечують збір інформації про топологію з'єднань, із замкнутими контурами також, й побудову таблиць маршрутизації з маршрутами до всіх відомих маршрутизатору логічним мереж. На основі таблиць маршрутизації маршрутизатор виконує передавання пакетів з однієї мережі в іншу й може приймати рішення щодо вибору найбільш раціонального маршруту передавання даних у складних топологіях зв'язків. Маршрутизатор більш надійно й ефективно ізолює трафік однієї логічної мережі від іншої, завдяки системі наявних у ньому налаштовувальних фільтрів.

За типом функціональних завдань маршрутизатор є типовим обчислювальним пристроєм з одним або навіть декількома процесорами та зі складним програмним забезпеченням реального часу. Роль маршрутизатора може виконувати й серверний комп'ютер, якщо мережевий рівень його операційної системи підтримує передавання пакетів. Універсальні операційні системи Unix або Windows забезпечені програмним модулем, який дозволяє налаштування режиму «маршрутизатор».

315

Оскільки маршрутизатор обробляє кожний пакет за допомогою мікропрограми окремо, його продуктивність є значно нижчою, ніж у комутатора. Таким чином, маршрутизатор може спричинити гальмування проходження трафіку, якщо він встановлюється на рівні ядра.

З метою поєднання переваг комутатора й маршрутизатора та усунення властивих кожному з них недоліків було розроблено комунікаційний пристрій

маршрутизувальний комутатор, або так званий комутатор

3-го рівня (тобто мережевого). Можливими є два варіанти вирішення:

•пакети, які передаються з однієї логічної мережі в іншу, маршрутизуються, а всередині мережі – комутуються;

•маршрутизуються тільки кілька перших пакети стійкого потоку, а всі інші пакети цього потоку комутуються.

У комутаторах 3-го рівня здійснюється перенесення процедур маршрутизації з програмованих процедур в НВІС (надвеликі інтегральні схеми), які працюють на жорсткій логіці. Недоліком комутаторів 3-го рівня є їх непристосованість до потреб змінювати протоколи маршрутизації. У цьому випадку необхідно замінити високовартісну НВІС.

316

9.3. Транспортні мережі МЕTRO

Транспортні мережі територіальних сегментів MAN і WAN (масштабу міста, великого регіону) як мережі загального користування (публічні мереж) отримали назву «транспортні мережі МЕТРО» (з англійської Мetropolitan – місто, мегаполіс). Їх завданням є перерозподілення транзитного трафіку, який створюють не лише окремі користувачі, а й сегменти LAN. Усі вони висувають різні вимоги до транспортування інформації з кінця в кінець. Таким чином, транспортні мережі МЕТРО необхідно будувати, враховуючи можливості надання так званого диференційованого сервісу в точках входу-виходу (вузлах доступу) транспортної мережі, що забезпечує налаштування гнучких і прозорих з'єднань, які передають пакетовані дані (кадри, комірки) канального рівня поверх фізичного рівня.

На відміну від сегментів LAN, транспортні мережі МЕТРО перетворюються на дворівневу телекомунікаційну інфраструктуру, яка містить технології фізичного й канального рівнів. Таку архітектуру називають платформою надання сервісів (Service Provisioning Platform, SPP). На рисунку 9.6

наведено архітектуру такої мережі.

Рисунок 9.6. Архітектура транспортної мережі МЕТРО

317

Якщо в сегментах LAN фізичний рівень базується в основному на використанні лінків, обмеження на фізичну довжину яких передбачено стандартами структурованих кабельних систем (СКС) (див. розділ 12), то в територіальних транспортних мережах довжина ліній зв'язку є досить великою, отже, і вартість, відповідно, дуже високою. У зв'язку з цим гостро постає питання ефективності використання смуги пропускання таких ліній. Крім того, в публічних мережах необхідно забезпечувати можливість задоволення запитів різних користувачів та надання різноманітних сервісів (організацію різних режимів перенесення інформації, смуги пропускання каналів).

Таким чином, фізичний рівень транспортної мережі МЕТРО перетворюється у відносно самостійну мережу, в якій застосовано специфічні для неї технології фізичного рівня, що надають первинні сервіси (Background Services) канального рівня у вигляді каналів точкових з'єднань з заданою смугою пропускання. Таку мережу прийнято називати первинною мережею. Термін перейшов у спадок від концепції Єдиної автоматизованої мережі зв'язку (ЄАМЗ), про яку йдеться в розділі 8. Під первинними мережами в епоху аналогової телефонії розуміли мережі, які надають виділені канали для двоточкових з'єднань пунктів накладених «вторинних» мереж.

На канальному рівні реалізується комутована топологія з використанням первинного сервісу для організації зв'язків між вузловими пунктами, в яких налаштовується комунікаційне обладнання відповідної базової телекомунікаційної технології канального рівня. Таким чином, поверх первинної мережі також утворюються «вторинні мережі», які надають сервіси

318

базових мережевих технологій (Network Based Services),

тобто технологій канального рівня. Їх називають "базовими сервісними мережами".

Телекомунікаційні технології та устатковання

фізичного рівня МЕТRО

У територіальних (MAN, WAN) телекомунікаційних мережах використання спільного комунікаційного середовища здійснюється шляхом його поділу на множини незалежних каналів двоточкового з'єднання пари пунктів (вузлів доступу). Спільне середовище передавання в даному випадку, як відомо, можна розподіляти за частотою (FDM), за часом (TDM), за довжиною хвилі (WDM). Як комунікаційне обладнання вузлів доступу застосовують різні мультиплексори.

Мультиплексори забезпечують спільне використання фізичної лінії, під’єднаної до єдиного виходу мультиплексора, декількома інформаційними потоками, які надходять на його входи. При цьому середовище передавання вихідної лінії поділяється на кількість каналів, яка дорівнює кількості входів. Поділяти можна за частотою або за часом зайняття. Розрізняють мультиплексори сегментів доступу й транспортних сегментів. При цьому беруться до уваги також технологічні особливості фізичного рівня передавання сигналів у широкосмугових середовищах.

Виокремлюють три покоління транспортних технологій фізичного рівня МЕТRО:

• плезіохрона цифрова ієрархія (PDH);

319

•синхронна цифрова ієрархія (SDH);

•щільне хвильове мультиплексування (DWDM).

Перші дві технології підтримують ієрархії швидкостей, тому, організувавши інформаційний обмін між під’єднаними повільними сегментами, можна вибрати будь-яку відповідну швидкість передавання цифрових потоків .

Технологія DWDM стала більш пізнім досягненням у сфері створення високошвидкісних каналів. Вони вже не є цифровими, тому що надають для передавання інформації виокремлену (виділену) хвилю.

Цифрова ієрархія

Ефективне використання широкосмугових ліній зв'язку вимагає пришвидшення передавання цифрових потоків до кількох тисяч, сотень і більше кілобіт за секунду. Використовуючи каскадне ввімкнення мультиплексорів, можна формувати різні рівні швидкостей: DS0, DS1, DS2, DS3, DS4 і т. д. (рис. 9.7).

1 DS0

MUX1

2

.

.

. DS1

n

n :1

MUX2

.

.

. DS2

m

m :1

MUX3

.
.		DS3
.			MUX4
k	k :1
		.
		.	DS4
		.
		l	l :1

Рисунок 9.7. Цифрова ієрархія швидкостей

320