Тема 2.9 Обладнання цифрових мереж та атм

План

2.9.1 Мережі ISDN.

2.9.2 Мережі АТМ.

2.9.1 Мережі isdn.

ISDN – цифрова мережа інтегрованих сервісів, забезпечує комутуємі зв’язки між вузлами в глобальному масштабі. Така мережа може розглядатитися як глобальний комутатор. Головний потік інформації: голос та дані – в ISDN несуть В-канали (Bearer chanel – основний або несучий канал). Ці канали комутуються між парою абонентів за допомогою інформації , яка передається по додатковому каналу D- каналу (Delta-chanel).

Дя абонентів ISDN існує два типи сервісу :

• BRI (Basic Rate Interface) – базовий інтерфейс , призначений для індивідуальних користувачів. Він містить два В-канали по 64Кбіт/с кожен і один D-канал – 16Кбіт/с. Сумарна пропускна здатність складає 144Кбіт/с.

• PRI (Primary Rate Interface) - первинний інтерфейс для користувачів з великими потребами. В США він має наступну структуру : 23В-канали + один D-канал(64Кбіт/с), що сумарно складає 1536Кбіт/с. Для Європи характерні наступні параметри : 30В+D(64Кбіт/с), сумарно 1984Кбіт/с. Можлива також є підтримка декількох ліній PRI з одним лише D- каналом (64Кбіт/с).

Для зв’язку по ISDN у користувача повинні бути термінальні адаптери ISDN. Для складних абонентських мереж використовують маршрутизатори ISDN ( Наприклад ZyXEL Prestige). Для голосового зв’язку використовують цифрові телефони. Для підключення користувачів використовуються наступні інтерфейси:

U-інтерфейс – 1 скручена пара, проведена від абонента до комутатора з повним дуплексом. Можна підключити лише один пристрій (Network Termination 1 – NT1).

S/T – інтерфейс – це шина , що допускає підключення до 7 пристроїв. Використовує 4 проводи.

S-інтерфейс – можна підключити до 8 пристроїв(NT2).

Інтерфейси S та T по сигналах одинакові, але інтерфейс S забезпечує напругою живлення пристрої, а T – ні.

Цифрові пристрої підключаються безпосередньо, а аналогові – через термінальні адаптери. Одночасно працює 1-2 пристрої.

Використовуються протоколи MLPPP або BoD.

2.9.2 Мережі атм.

ATM (англ. Asynchronous Transfer Mode — асинхронний спосіб передачі даних) — мережева високопродуктивна технологія комутації та мультиплексування, заснована на передачі даних у вигляді комірок (cell) фіксованого розміру (53 байти) (аналог комутації повідомлень), з яких 5 байтів використовується під заголовок. ATM - технологія з встановленням з'єднання. На відміну від синхронного способу передачі даних (STM — англ. Synchronous Transfer Mode), ATM краще пристосований для надання послуг передачі даних з сильно змінюваним або відмінним бітрейтом.

ATM (Asynchronous Transfer Mode)– асинхронний режим передачі. – розроблялося як єдина основа для передачі різнорідного трафіку (даних, голосу, мультимедіа ) через одні і ті ж самі лінії зв’язку.

Кореневі технології ATM були розроблені незалежно у Франції і США в 1970-х двома вченими: Jean-Pierre Coudreuse, який працював у дослідницькій лабораторії France Telecom, і Sandy Fraser, інженер Bell Labs [1]. Вони обидва хотіли створити таку архітектуру, яка б здійснювала транспортування як даних, так і голосу на високих швидкостях, і використовувала мережеві ресурси найбільш ефективно. Комп'ютерні технології створили можливість для більш швидкої обробки інформації і більш швидкісної передачі даних між системами.

В кінці 80-х Міжнародним телефонним і телеграфним консультативним комітетом CCITT (який потім був перейменований в ITU-T) був розроблений набір рекомендацій по ISDN другого покоління, так званого B-ISDN (широкосмуговий ISDN), розширення ISDN. Як режим передачі нижнього рівня для B-ISDN був обраний ATM.

В кінці 90-х з'являється технологія Gigabit Ethernet, яка починає конкурувати з ATM. Головними достоїнствами першої є значно більш низька вартість, простота, легкість в налаштуванні і експлуатації. Також, перехід з Ethernet або Fast Ethernet на Gigabit Ethernet можна було здійснити значно легше і дешевше. Проблему якості обслуговування Gigabit Ethernet можна вирішити за рахунок придбання більш дешевої смуги пропускання з запасом, ніж за рахунок розумного обладнання. До закінчення 90-х рр.. стало ясно що ATM буде продовжувати домінувати тільки в мережах WAN, тобто корпоративних мережах . Продажі комутаторів ATM для WAN продовжували рости, у той час як продажі комутаторів ATM для LAN стрімко падали. У 2000-і рр.. ринок обладнання ATM ще був значним . ATM широко використовувався в WAN-мережах, в обладнанні для передачі аудіо / відео потоків, як проміжний шар між фізичним і вищерозміщеним рівнем в пристроях ADSL для каналів не більше 2 Мбіт / с. Але наприкінці десятиріччя ATM починає витіснятися новою технологією IP-VPN . Комутатори ATM стали витіснятися маршрутизаторами IP / MPLS . За прогнозом компанії Uvum від 2009 р., до 2014 р. ATM і Frame relay повинні майже повністю зникнути , у той час як ринки Ethernet і IP-VPN будуть продовжувати рости з гарним темпом. По доповіді Broadband Forum за жовтень 2010 р , перехід на глобальному ринку від мереж з комутацією каналів (TDM, ATM і ін) до IP-мереж вже почався в стаціонарних мережах і вже зачіпає і мобільні мережі. У доповіді сказано, що Ethernet дозволяє мобільним операторам задовольнити зростаючі потреби в мобільному трафіку більш економічно ефективно, ніж системи, засновані на TDM або ATM.

Ще у квітні 2005 р. відбулося злиття ATM Forum з Frame Relay Forum і MPLS Forum до загального MFA Forum (MPLS-Frame Relay-ATM). У 2007 р. останній був перейменований в IP / MPLS Forum. У квітні 2009 р. IP / MPLS Forum був об'єднаний з Broadband Forum (BBF), і новий форум прийняв назву Broadband Forum. Фактично IP / MPLS Forum був поглинений BBF. Специфікації ATM доступні в їх вихідному вигляді на сайті Broadband Forum , але їх подальша розробка повністю зупинена.

Базові принципи

Мережа будується на основі АТМ комутатора та АТМ маршрутизатора. Технологія реалізується як в локальних, так і в глобальних мережах. Допускається спільна передача різних видів інформації, включаючи відео, голос.

Осередки даних, що використовуються в ATM, менші в порівнянні з елементами даних, які використовуються в інших технологіях. Невеликий, постійний розмір комірки, використовуваний в ATM, дозволяє:

• передавати дані по одним і тим же фізичним каналах, причому як при низьких, так і при високих швидкостях;

• працювати з постійними і змінними потоками даних;

• інтегрувати будь-які види інформації: тексти, мова, зображення, відеофільми;

• підтримувати з'єднання типу точка-точка, точка-безліч, безліч-безліч.

Технологія ATM передбачає міжмережну взаємодію на трьох рівнях.

Для передачі даних від відправника до одержувача в мережі ATM створюються віртуальні канали, VC (англ. Virtual Circuit), які бувають трьох видів:

1) постійний віртуальний канал, PVC (Permanent Virtual Circuit), що створюється між двома точками і існує протягом тривалого часу, навіть за відсутності даних для передачі;

2) комутований віртуальний канал, SVC (Switched Virtual Circuit), що створюється між двома точками безпосередньо перед передачею даних і розривається після закінчення сеансу зв'язку.

3) автоматично настроюється постійний віртуальний канал, SPVC (Soft Permanent Virtual Circuit).

Канали SPVC по суті представляють собою канали PVC, які не започатковано на вимогу в комутаторах ATM. З точки зору кожного учасника з'єднання, SPVC виглядає як звичайний PVC, а що стосується комутаторів ATM в інфраструктурі провайдера, то для них канали SPVC мають значні відмінності від PVC. Канал PVC створюється шляхом статичного визначення конфігурації в рамках всієї інфраструктури провайдера і завжди знаходиться в стані готовності. Але в каналі SPVC з'єднання є статичним тільки від кінцевої точки (пристрій DTE) до першого комутатора ATM (пристрій DCE). А на ділянці від пристрою DCE відправника до пристрою DCE одержувача в межах інфраструктури провайдера з'єднання може формуватися, розриватися і знову встановлюватися на вимогу. Встановлене з'єднання продовжує залишатися статичним до тих пір, поки порушення роботи однієї з ланок каналу не викличе припинення функціонування цього віртуального каналу в межах інфраструктури провайдера мережі.

Для маршрутизації в пакетах використовують так звані ідентифікатори пакета. Вони бувають двох видів:

1) VPI (англ. virtual path identifier) ​​- ідентифікатор віртуального шляху (номер каналу)

2) VCI (англ. virtual circuit identifier) ​​- ідентифікатор віртуального каналу (номер з'єднання)

Визначено п'ять класів трафіку, що відрізняються наступними якісними характеристиками:

1) наявністю або відсутністю пульсації трафіку, тобто трафіки CBR або VBR;

2) вимогою до синхронізації даних проміжній сторонами;

3) типом протоколу, що передає свої дані через мережу ATM, — з встановленням з'єднання або без встановлення з'єднання (тільки для випадку передачі комп'ютерних даних).

CBR не передбачає контролю помилок, управління трафіком або який-небудь іншої обробки. Клас CBR придатний для роботи з мультимедіа реального часу.

Клас VBR містить у собі два підкласи — звичайний і для реального часу. ATM в процесі доставки не вносить ніякого розкиду осередків по часу. Випадки втрати осередків ігноруються.

Клас ABR призначений для роботи в умовах миттєвих варіацій трафіку. Система гарантує деяку пропускну здатність, але протягом короткого часу може витримати і велике навантаження. Цей клас передбачає наявність зворотного зв'язку між приймачем і відправником, яка дозволяє знизити завантаження каналу, якщо це необхідно.

Клас UBR добре придатний для посилки IP-пакетів (немає гарантії доставки і в разі перевантаження неминучі втрати).

Впровадження даної технології потребує високих початкових фінансових затрат. Сума, в яку обходиться підтримка мережі ATM, в більшості випадків складає від половини до треті видатків на експлуатацію трьох окремих мереж – комп’ютерної, телефонної і телевізійної.