Описание ATM технологии построения опорных сетей

ISDN

С момента своего появления в странах бывшего «Cоюза» технология ISDN мгновенно спровоцировала бурный интерес к себе со стороны сетевых специалистов, что в первую очередь было обусловлено распространенностью данной технологии в Европе и, конечно же, превосходными скоростными и физическими показателями.

ISDN (Integrated Services Digital Network) – цифровые сети с интегральными (встроенными) услугами. Эта технология относится к сетям, в которых режим коммутации каналов является основным, а данные обрабатываются в цифровой форме. Идеи перехода телефонных сетей общего пользования (ТфОП) на полностью цифровую обработку данных высказывались давно. Сначала предполагалось, что абоненты этой сети будут передавать только голосовые сообщения. Такие сети получили название IDN (Integrated Digital Network). Термин «интегрированная сеть2 относился к интеграции цифровой обработки информации сетью с цифровой передачей голоса абонентом. Идея такой сети была предложена еще в 1959 году. Затем было решено, что такая сеть должна предоставлять своим абонентам не только возможность поговорить между собой, но и воспользоваться другими услугами: факсимильной связью, телексом (передача данных между двумя терминалами), видеотекстом (получение хранящихся в сети данных на свой терминал), голосовой почтой и рядом других. Предпосылка для создания такого рода сетей сложилась в середине 70-х годов. К этому времени уже широко применялись цифровые каналы Т1 для передачи цифровых данных между АТС, а первый мощный цифровой коммутатор телефонных каналов 4ESS был выпущен компанией Western Electric в 1976 году.

В результате работ, проводимых по стандартизации интегральных сетей в ССITT, в 1980 году появился стандарт G.705, в котором излагались общие идеи такой сети. Конкретные спецификации сети ISDN появились в 1984 году в виде серии рекомендаций I. Этот набор спецификаций был неполным и не подходил для построения законченной сети. К тому же в некоторых случаях он допускал неоднозначность толкования или был противоречивым, то есть в целом все эти спецификации на то время были «сырыми2 и требовали доработки. В результате, хотя оборудование ISDN и начало появляться с середины 80-х годов, оно часто было несовместимым, особенно если производилось в разных странах. В 1988 году рекомендации серии I были пересмотрены и приобрели более детальный и законченный вид, хотя некоторые неоднозначности сохранились. Не так давно – в 1992 и 1993 годах – стандарты ISDN были еще раз пересмотрены и дополнены.

Само внедрение данной технологии началось в конце 80-х годов, однако высокая технологическая сложность пользовательского интерфейса, отсутствие единых стандартов на многие жизненно важные функции, а также необходимость крупных капиталовложений для переоборудования телефонных АТС и каналов связи привели к тому, что процесс развития данной технологии затянулся на многие годы, и даже сейчас, когда прошло уже более 15 лет, распространенность сетей ISDN в нашей стране оставляет желать лучшего. Дольше всего в национальном масштабе эти сети работают в таких странах, как Германия и Франция.

Если судить о тех или иных типах глобальных сетей по коммуникационному оборудованию для корпоративных сетей, то может сложиться ложное впечатление, что технология ISDN появилась где-то в 1994-95 годах, так как именно в эти годы начали появляться первые маршрутизаторы, поддерживающие технологию ISDN.

Архитектура сети ISDN предусматривает несколько видов служб:

· n некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы);

· n коммутируемая телефонная сеть общего пользования;

· n сеть передачи данных с коммутацией каналов;

· n сеть передачи данных с коммутацией пакетов;

· n сеть передачи данных с трансляцией кадров;

· n средства контроля и управления работой сети.

Как видно из приведенного списка, транспортные службы сетей ISDN действительно поддерживают очень широкий спектр услуг, включая популярные услуги frame relay. Кроме того, большое внимание уделено средствам контроля сети, которые позволяют маршрутизировать вызовы для установления соединения с абонентом сети, а также осуществлять мониторинг и управление сетью. Управляемость сети обеспечивается интеллектуальностью коммутаторов и конечных узлов сети, поддерживающих стек протоколов, в том числе и специальных протоколов управления.

· Заметка

T1 — это системы (каналы), которые имеют пропускную способность, соответствующую 24 аналоговым каналам с полосой 0-3.3 кГц (американская версия стандарта). Частота бит в канале Т1 составляет 193*8000=1,554 Мбит/с (это стандарт США). Его европейский аналог — Е1 имеет 32 канала (30B+D+H) и пропускную способность 2048 кбит/c. В ISDN каналы 1,544 и 2,048 Мбит/с, форматы которых здесь описаны, называются первичными. вСкорости передачи 1,544 (кодирование B8ZS) и 2,048 Мбит/с (HDB3) называются первичными скоростями.

Относительно молодая технология АТМ, в отличие от традиционных сетевых технологий, ориентирована на соединение. Поэтому перед тем, как передать информацию между пользователями, организуется виртуальный канал, который действует до момента окончания передачи. Это несколько напоминает телефонную сеть, то есть для каждой взаимодействующей пары пользователей организуется выделенная полоса пропускания с заранее заказанными характеристиками (ширина полосы пропускания, максимальные задержки при передаче и т.д. — такая опция называется QoS (Quality of Service) и описана ниже). При этом весь разнородный трафик «перемалывается» в 48-байтовые ячейки, к которым добавляются 5-байтовые заголовки.

В настоящий момент поддерживаются скорости передачи в опорной сети 155 Мбит/с и 622 Мбит/с, но существует и оборудование, рассчитанное на передачу 2,4 Гбит/с. Появление более высокоскоростных устройств затрудняется сложностью технологии; кроме того, стоимость такого порта на порядки выше порта DWDM мультиплексора, что делает подобную систему нерентабельной.

В отличие от технологий, где применяется временное мультиплексирование (TDM), технология АТМ позволяет динамически изменять полосу пропускания, используемую под определенный поток, что дает возможность эффективно использовать имеющиеся каналы связи. К тому же, предусмотрен развитый механизм предоставления качественного обслуживания.

Обеспечение режима QoS на 2-3-м уровне модели OSI является коренным отличием технологии АТМ от таких сетевых технологий, которые, независимо от ширины полосы пропускания, в принципе не могут предоставлять столь развитые возможности QoS. Это означает, что сегодня АТМ является единственной технологией, позволяющей полноценно передавать интегральный трафик (голос, видео, данные), одновременно удовлетворяя совершенно несовместимым требованиям к условиям передачи и жестким условиям в плане загрузки канала связи. Так, например, при передаче голоса или видео в реальном режиме времени очень актуальным становится обеспечение гарантированной полосы пропускания и минимальных временных задержек и потерь ячеек при передаче.

Основными устройствами сети АТМ являются АТМ-коммутаторы, отвечающие за установление соединения между пользователями и за предоставление им при этом QoS.

Как уже отмечалось выше, организация полноценного АТМ-соединения, кроме организации физического канала (например, в 155 Мбит/с), предусматривает еще и выполнение некоторых крайне важных функций, в частности обеспечение QoS.

А теперь перечислим типы QoS, принятые сегодня.

CBR (Constant Bit Rate) — выделение канала с фиксированной пропускной способностью и другими параметрами (предельно допустимая задержка при передаче данных, и т.д.), заказанными пользователем. Такой вид QoS лучше всего подходит для передачи голоса.

RT-VBR (Real Time Variable Bit Rate) — выделение канала с пропускной способностью в пределах коридора (минимум-максимум) и другими параметрами (максимальная задержка при передаче, и т.д.), запрошенными пользователем. RT-VBR идеально подходит для передачи видео и голоса. Имеет жесткие требования к задержке при передаче (поскольку предназначается для передачи трафика в режиме реального времени).

NRT-VBR (Non Real Time Variable Bit Rate) — VBR с ослабленными требованиями к задержке передачи. NRT-VBR может применяться для передачи видео и голоса, не требующих режима реального времени.

ABR (Available Bit Rate) — предоставление пользователю части физического канала, оставшейся невостребованной; причем при установлении соединения пользователь задает максимальную и минимальную скорости передачи. Поскольку ABR не контролирует величину задержек передачи, этот режим рекомендуется применять при передаче данных (то есть для трафика, не чувствительного к задержке передачи).

UBR (Unspecified Bit Rate) — самый низкоприоритетный тип трафика. Не предусматривает гарантированного предоставления пользователю какой-либо полосы пропускания. Все зависит от того, имеется ли возможность предоставления пользователю какого-либо канала. UBR можно описать так: «Послал и молись, чтобы дошло».

UBR+ — модифицированный UBR, дополненный функцией Intelligent Packet Discard. Это очень существенное дополнение позволяет при потере ячейки (например, при перегрузке) не передавать оставашиеся ячейки из этого же пакета (кроме последней ячейки пакета), так как пакет уже не подлежит восстановлению. Данная операция особенно важна при использовании такого низкопроиритетного режима, как UBR. Следовательно, применение UBR+ позволяет разгрузить физические каналы АТМ.

Основные преимущества технологии АТМ:

- динамическое управление полосой пропускания каналов связи;

- предоставление QoS для различных типов трафика;

- возможности резервирования каналов связи и оборудования;

- возможность интегрирования самых различных типов трафика, включая голос, данные, видео;

- возможность экономии полосы пропускания за счет специальных технологий обработки голосового трафика;

- возможность эмуляции «прозрачных» каналов связи;

- совместимость с технологией FR и предоставление сервисов пользователям FR. - используя технологию MPLS (Tag Switching), сервис-провайдер, имеющий опорную сеть АТМ, может динамически коммутировать трафик IP по опорной сети АТМ в реальном масштабе времени. При этом появляется возможность предоставлять необходимый QoS, соотнося уровни приоритезации IP И АТМ.

Недостатки технологии АТМ:

- сложность технологии;

- относительно высокие цены оборудования;

- недостаточная совместимость оборудования от различных производителей;

- в специфических задачах (например, при частой передаче небольших объемов трафика) применение технологии АТМ может привести к неоправданно большим задержкам при установлении соединений и к довольно высокому проценту служебной информации, загружающей канал связи.

Использование технологии АТМ при построении опорной сети можно рекомендовать в следующих случаях:

- загрузка каналов близка к предельной;

- требуется передавать разнородный трафик с предоставлением различных классов обслуживания (голос, данные, видео);

- доля голосового трафика в общей загрузке канала является существенной;

- возможны требования по предоставлению «прозрачных» каналов связи, например для соединения выносов АТС.

Дата добавления: 2014-01-06