Реферат: Глобальные сети АТМ

1Введение

Глобальныесети (Wide Area Networks,

WAN), которые также называются территориальнымикомпьютерными сетями, служат для того, чтобы предоставлять свои сервисыбольшому количеству абонентов, разбросанных по большой территории. Ввиду большой протяженности каналов связипостроение глобальной сети требует очень больших затрат, в которую входят стоимость кабелей иработ по их прокладке, затраты на коммутационное оборудование и промежуточнуюусилительную аппаратуру, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала,а также эксплутационные затраты на постоянное поддержание в работоспособномсостоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети.

Типичнымиабонентами глобальной компьютерной сети является локальные сети предприятий,расположенные в разных городах и странах, которым нужно обмениваться даннымимежду собой. Услугами глобальных сетей пользуются также и отдельные компьютеры.Крупные компьютеры класса мэйнфреймов обычно обеспечивают доступ ккорпоративным данным, в то время как персональные компьютеры используются длядоступа к корпоративным данным и публичным данным Internet.

Широкоераспространение корпоративных сетей, которое сегодня стало очевиднойтенденцией, приводит к существенным изменениям в архитектуре объединенныхвычислительных сетей, в том числе Интернета.

Сегодняшниекорпоративные вычислительные сети изначально возникли как островки локальныхсетей, связанные друг с другом тоненькими мостиками межсетевых коммуникаций.Простая магистраль Ethernet с небольшой полосой пропускания вполнеудовлетворяла тем требованиям, которые предъявлялись к ней при такомвзаимодействии между сетями. Однако по мере того, как все большая частьинформации и услуг сосредотачивалась на мощных централизованных серверах,перегруженные маршрутизаторы сетевой магистрали превратились в ее самое узкоеместо и начали существенно ограничивать взаимодействие между сетями.

Альтернативойтехнологии Ethernet является технология асинхронного режима передачи(Asynchronous Transfer Mode, АТМ), разработанная как единый универсальныйтранспорт для нового поколения сетей с интеграцией услуг, которые называютсяширокополосными сетями ISDN.

СетьАТМ имеет классическую структуру крупной территориальной сети — конечныестанции соединяются индивидуальными каналами с коммутаторами более высокихуровней. Коммутаторы АТМ пользуются 20 — байтными адресами конечных узлов длямаршрутизации трафика на основе техники виртуальных каналов.

ТехнологияАТМ с самого начала разрабатывалась как технология, способная обслужить все виды трафика в соответствии с ихтребованиями

Попланам разработчиков единообразие, обеспечиваемое АТМ, будет состоять в том,что одна транспортная технология сможет обеспечить несколько перечисленных нижевозможностей.

*

Передачу в рамках однойтранспортной системы компьютерного и мультимедийного (голос, видео) трафика,чувствительного к задержкам, причем для каждого вида трафика качествообслуживания будет соответствовать его потребностям.

*

Иерархию скоростей передачи данных, отдесятков мегабит до нескольких гигабит в секунду с гарантированной пропускнойспособностью для ответственных приложений.

*

Общиетранспортные протоколы для локальных и глобальных сетей.

*

Сохранение имеющейся инфраструктурыфизических каналов или физических протоколов: T1/E1, T3/E3, SDH STM-n, FDDI.

*

Взаимодействие с унаследованными протоколамилокальных и глобальных сетей: IP, SNA, Ethernet, ISDN.

Главнаяидея технологии асинхронного режима передачи была высказана достаточно давно — этот термин ввела лаборатория ввела Bell Labs еще в 1986 году.

2 Принцип работы

АТМ — режимасинхронной передачи.

Это сетеваятехнология, в которой используют маленькие пакеты фиксированной длины,называемые ячейками.

Технология АТМсовмещает в себе подходы двух технологий — коммутации пакетов и коммутацииканалов. От первой она взяла на вооружение передачу данных в виде адресуемыхпакетов, а от второй — использование пакетов небольшого фиксированного размера,в результате чего задержки в сети становятся более предсказуемыми. С помощьютехники виртуальных каналов, предварительного заказа параметров качестваобслуживания канала и приоритетного обслуживания виртуальных каналов с разнымкачеством обслуживания удается добиться передачи в одной сети разных типовтрафика без дискриминации.

Рассмотрим методыкоммутации ячеек АТМ на основе полей

VPC/VCI. Коммутаторы АТМ могут работать в двух режимах — коммутации виртуального пути и коммутации виртуального канала.

Коммутация пакетовпроисходит на основе идентификатора виртуального канала (

Virtual Channel Identifier, VCI), который назначается соединению приего установлении и уничтожаются при разрыве соединения.

Идентификаторвиртуального пути (

Virtual Path Identifier, VPI), который является старшей частью локального адреса ипредставляет собой общий префикс длянекоторого количества различных виртуальных каналов.

Таким образомтехнология АТМ применена на двух уровнях — на уровне адресов конечных узлов(работает на стадии установлениявиртуального канала) и на уровне номеров виртуальных каналов (работает припередаче данных по имеющемуся виртуальному каналу).

В первом режимекоммутатор выполняет продвижение ячейки только на основании значения поля

VCI — игнорирует. Обычно так работаютмагистральные коммутаторы территориальных сетей. Они доставляют ячейки из однойсети пользователя в другую на основании только старшей части номеравиртуального канала. В результате одинвиртуальный путь соответствует целому набору виртуальных каналов, коммутируемых, как единое целое. После доставкиячейки в локальную сеть АТМ, ее коммутаторы начинают коммутировать ячейкис учетом VPI, так и VCI, но при этом иххватает для коммутации только младшей части номера виртуального соединения, такчто фактически они работают с VCI, оставляя VPI без изменения. Последний режимназывается режимом коммутации виртуального канала.

АТМ — этоасинхронная технология, поскольку ячейки передаются по сети не занимая конкретных временных интервалов. Размер ячейки составляет 53байта.

Технология АТМобеспечивает сервис с установлением соединения, что означает, что дляпередачи данных сначала необходимоустановить соединение между двумя оконечными пунктами (абонентской системы) спомощью специального протокола связи.После установления соединения АТМ-ячейкимаршрутизируют сами себя, поскольку каждая ячейка содержит поляидентифицирующие соединения. К которым она относится.

Скоростьпередачи данных в АТМ достигает 2.5Губит/с. Небольшой фиксированный размер ячейки обеспечивает предсказуемуюпропускную способность и небольшую задержку в сети, что позволяет передаватьразличные виды информации (речь, видео голос). Кроме того, фиксированный размерячеек позволяет реализовать алгоритм коммутации

аппаратно, что позволяет устранитьзадержки, которые возникают при программной реализации алгоритмов.

2.1 Формат ячейки АТМ

Биты

8 7 6 5 4 3 2 1

Управление потоком

(GFC)

Идентификатор виртуального пути

(VPI)

Идентификатор виртуального пути (продолжение)

Идентификатор виртуального канала(

Идентификатор виртуального канала (продолжение)

Идентификатор виртуального канала (продолжение)

Тип данных

Приоритет потери канала

Управление ошибками в заголовке(

HEC)

Данные пакета

Поле Управленияпотоком

(Generic Flow Control) используетсятолько при взаимодействии конечного узла и первого коммутатора сети. Внастоящее время его точные функции не определены.

Поля Идентификаторвиртуального пути

(Virtual Path Identifier, VPI) и Идентификатор виртуального канала(Virtual Channel Identifier, VCI) занимаетсоответственно 1 и 2 байта. Эти поля задают номер виртуального соединения,разделенный на старшую(VPI) и младшую(VCI) части.

Поле Идентификатортипа данных (

Payload Type Identifier, PTI) состоит из 3 — х бит и задает тип данных, переносимых ячейкой, - пользовательские или управляющие (например, управляющие установлениемвиртуального соединения). Кроме того,один бит этого поля используется дляуказания перегрузки в сети — онназывается Explicit Congestion Forward Identifier, EFCI — и играет ту же роль, что бит FECN в технологии frame relay, то есть передает информацию оперегрузке по направлению потока данных.

Поле Приоритетпотери кадра(

Cell Loss Priority, CLP) играет в данной технологии ту же роль, что и поле DE в технологии frame relay — в нем коммутаторы АТМ отмечаютячейки, которые нарушают соглашения о параметрах качества обслуживания, чтобыудалить их при перегрузках сети. Таким образом, ячейки с CPL=0 являются для сетивысокоприоритетными, а ячейки с CPL=1 — низкоприоритетными.

Поле Управлениеошибками в заголовке (

Header Error Control, HEC) содержит контрольную сумму, вычисленную длязаголовка ячейки. Контрольная суммавычисляется с помощью техники корректирующих кодов Хэмминга, поэтому онапозволяет не только обнаруживать ошибки, но и исправить все одиночные ошибки, атакже некоторые двойные. Поле HEC обеспечивает не только обнаружение иисправление ошибок в заголовке, но и нахождение границы начала кадра в потокебайтов кадров SDH, которые являютсяпредпочтительным физическим уровнем технологии АТМ, или же в потоке битфизического уровня, основанного на ячейках.

Все вышеперечисленные характеристики технологии АТМ не свидетельствуют о том, что этонекая «особенная» технология, а скорее представляют ее как типичную технологию глобальных сетей,основанную на технике виртуальных каналов. Особенности же технологии АТМ лежатв области качественного обслуживания разнородного трафика и объясняютсястремлением решить задачу совмещения в одних и тех же каналах связи и в одном итом же коммуникационном оборудовании компьютерного и мультимедийноготрафика получил требуемый уровень обслуживания и не рассматривался как«второстепенный».

Трафиквычислительных сетей имеет ярко выраженный асинхронный и пульсирующий характер.Чувствительность компьютерного трафика к потерям данных высокая, так как безутраченных данных обойтись нельзя и их необходимо восстановить за счетповторной передачи.

Мультимедийный

трафик, передающий, например, голосили изображение, характеризуется низким коэффициентом пульсаций, высокойчувствительностью к задержкам передачи данных (отражающихся на качествевоспроизводимого непрерывного сигнала) и низкой чувствительностью к потереданных (из-за инерционности физических процессов потерю отдельных замеровголоса или кадров изображения можно компенсировать сглаживанием на основепредыдущих и последующих значений).

Сложностьсовмещения компьютерного и мультимедийного трафика сдиаметрально противоположными характеристиками хорошо видно на следующемрисунке.

<img src="/cache/referats/11295/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1026"><img src="/cache/referats/11295/image006.gif" v:shapes="_x0000_s1046"><img src="/cache/referats/11295/image007.gif" v:shapes="_x0000_s1042"><img src="/cache/referats/11295/image008.gif" v:shapes="_x0000_s1038"><img src="/cache/referats/11295/image006.gif" v:shapes="_x0000_s1034"><img src="/cache/referats/11295/image007.gif" v:shapes="_x0000_s1030"><img src="/cache/referats/11295/image009.gif" v:shapes="_x0000_s1027">a

b

Два типа трафика : a-компьютерный; b-мультимедийный

На возможностисовмещения этих двух видов трафика большое влияние оказывает размеркомпьютерных пакетов.

Для пакета

, состоящего из 53 байт, при скорости в 155 Мбит/с время передачи кадра на выходной портсоставляет не менее 3 мкс. Так что эта задержка не очень существенна длятрафика, пакеты которого должны передаваться каждые 125 мкс.

Выбор для передачиданных любого типа небольшой ячейки фиксированного размера еще не решает задачусовмещения разнородного трафика в одной сети, а только создает предпосылки дляее решения.

Разработчикитехнологии АТМ проанализировали всевозможные образцы трафика, создаваемыеразличными приложениями, и выделили 4 основных класса трафика, для которых разработали различные механизмырезервирования и поддержания требуемого качества обслуживания.

Класс трафика(называемый также классом услуг —

service class) качественно характеризует требуемыеуслуги по передаче данных через сеть АТМ. Требования к синхронностипередаваемых данных очень важны для многих приложений — не только голоса, но ивидеоизображения, и наличие этих требований стало первым критерием для делениятрафика на классы.

В результате былоопределено пять классов трафика, отличающихся следующими качественнымихарактеристиками:

*

наличием илиотсутствием пульсации трафика, то есть трафики CBR или VBR;

*

требованием к синхронизации данных между передающей ипринимающей сторонами;

*

типом протокола, передающего свои данные через сеть АТМ,- с установлением соединения или без установления соединения (только для случаяпередачи компьютерных данных).

Основныехарактеристики классов приведены в таблице 1.

Очевидно чтотолько качественных характеристик, задаваемых классом трафика, для описаниятребуемых услуг оказывается недостаточно. В технологии АТМ для каждого классатрафика определен набор количественных параметров, которые приложение должнозадать. В технологии АТМ также поддерживается и набор основных количественныхпараметров для трафиков.

2.2 Классы трафика АТМ

Класс трафика

Характеристика

A

С установлением соединения.

Требуются временные соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными.

Пр.: голосовой трафик, трафик телевизионного изображения.

B

С установлением соединения.

Пр.: компрессированный голос, компрессированное видеоизображение.

C

С установлением соединения.

Не требуются временные соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными.

Пр.: трафик компьютерных сетей, в которых конечные узлы работают по протоколам с установлением соединений:

frame relay, X.25

D

Без установления соединения.

Ethernet, DNS)

X

Тип трафика и его параметры определяются пользователем.

Необходимоподчеркнуть, что задание только параметров трафика часто не полностью характеризует требуемуюуслугу, поэтому задание класса трафика полезно для уточнения нужного характераобслуживания и данного соединения сетью.

В некоторыхслучаях специфика приложения такова,что ее трафик не может быть отнесен кодному из четырех стандартных классов. Поэтому для этого случая введен еще одинкласс

X, который не имеетникаких дополнительных описаний, а полностью определяется теми количественнымипараметрами трафика и качеством обслуживания, которые организовываются в трафик- контракте.

3Достоинства и недостатки

3.1 Достоинства

Впредставлении большинства пользователей новая сетевая технология ассоциируется,в первую очередь, с большей полосой пропускания. Однако технология АТМ — это нетолько и не столько быстродействие; последнее является, скорее, следствиемдругих ее особенностей.

<sp

еще рефераты

Еще работы по компьютерным сетям

Реферат по компьютерным сетям

Интернет и средства массовой коммуникации

29 Августа 2013

Реферат по компьютерным сетям

Информатика

29 Августа 2013

Реферат по компьютерным сетям

Кабельная магистраль связи между городами Тамбов и Владимир

29 Августа 2013

Реферат по компьютерным сетям

Модемная связь и компьютерные сети

29 Августа 2013