Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Вопрос 8.Технологии цифровых первичных сетей. PDH. SDH. ATM.
Определение, назначение сетей АТМ, особенности сетей АТМ.
Технология асинхронного режима передачи (Asynchronous Transfer Mode, ATM) разработана как единый универсальный транспорт для но вого поколения сетей с интеграцией услуг, которые называются широкополос ными сетями ISDN (Broadband-ISDN, B-ISDN).
По планам разработчиков единообразие, обеспечиваемое ATM, будет состоять в том, что одна транспортная технология сможет обеспечить несколько перечис ленных ниже возможностей.
-Передачу в рамках одной транспортной системы компьютерного и мультиме дийного (голос, видео) трафика, чувствительного к задержкам, причем для каждого вида трафика качество обслуживания будет соответствовать его по требностям.
-Иерархию скоростей передачи данных, от десятков мегабит до нескольких ги-габит в секунду с гарантированной пропускной способностью для ответствен ных приложений.
-Общие транспортные протоколы для локальных и глобальных сетей.
-Сохранение имеющейся инфраструктуры физических каналов или физиче ских протоколов: Т1/Е1, ТЗ/ЕЗ, SDH STM-n, FDDI.
-Взаимодействие с унаследованными протоколами локальных и глобальных сетей: IP, SNA, Ethernet, ISDN.
Основ ной разрабатываемой технологией тогда была технология TDM с синхронными методами коммутации, основанными на порядковом номере байта в объединен ном кадре. Главный недостаток технологии TDM, заключается в невозможности перераспределять пропускную способность объединенного ка нала между подканалами. В те периоды времени, когда по подканалу не переда ются пользовательские данные, объединенный канал все равно передает байты этого подканала, заполненные нулями.
Технология ATM совмещает в себе подходы двух технологий — коммутации па кетов и коммутации каналов. От первой она взяла на вооружение передачу дан ных в виде адресуемых пакетов, а от второй — технику виртуальных каналов и использование пакетов небольшого фиксированного размера, в результате чего задержки в сети становятся более предсказуемыми. С помощью техники вирту альных каналов, предварительного заказа параметров качества обслуживания ка нала и приоритетного обслуживания виртуальных каналов с разным качеством обслуживания удается добиться передачи в одной сети разных типов трафика без дискриминации.
Высокие скорости техно логии ATM создают гораздо больше возможностей для служб верхнего уровня, которые не могли быть реализованы сетями ISDN — например, для передачи цветного телевизионного изображения необходима полоса пропускания в рай оне 30 Мбит/с. Технология ISDN такую скорость поддержать не может, а для ATM она не составляет больших проблем.
Разработку стандартов ATM осуществляет группа организаций под названием ATM Forum под эгидой специального комитета IEEE, а также комитеты ITU-T и ANSI.
Основные принципы технологии ATM
Особенности технологии ATM лежат в области качественного об служивания разнородного трафика и объясняются стремлением решить задачу совмещения в одних и тех же каналах связи и в одном и том же коммуникацион ном оборудовании компьютерного и мультимедийного трафика таким образом, чтобы каждый тип трафика получил требуемый уровень обслуживания и не рас сматривался как «второстепенный».
Сложность совмещения компьютерного и мультимедийного трафиков с диамет рально противоположными характеристиками хорошо видна на рис. 17.14.
Рис. 17.14. Два типа трафика: а — компьютерный; 6 — мультимедийный
На возможности совмещения этих двух видов трафика большое влияние оказы вает размер компьютерных пакетов. Если размер пакета может меняться в широ ком диапазоне (например, от 29 до 4500 байт, как в технологии FDDI), то даже при придании голосовым пакетам высшего приоритета обслуживания в комму таторах время ожидания компьютерного пакета может оказаться недопустимо высоким.
Подход, реализованный в технологии ATM, состоит в передаче любого вида тра фика — компьютерного, телефонного или видео — пакетами фиксированной и очень маленькой длины в 53 байта. Пакеты ATM называют ячейками (cell). Поле данных ячейки занимает 48 байт, а заголовок — 5 байт.
В технологии ATM применен стандартный для глобальных вычислительных сетей прием — переда ча ячеек в соответствии с техникой виртуальных каналов с длиной номера вир туального канала размером в 24 бит, что вполне достаточно для обслуживания большого количества виртуальных соединений каждым портом коммутатора глобальной (может быть, всемирной) сети ATM.
Размер ячейки ATM является результатом компромисса между телефонистами и компьютерщиками — первые настаивали на размере поля данных в 32 байта, а вторые — в 64 байта.
Однако на выбор размера ячейки большее влияние оказала не величина ожида ния передачи ячейки, а задержка пакетизации. Задержка пакетизации — это вре мя, в течение которого первый замер голоса ждет момента окончательного фор мирования пакета и отправки его по сети.
Синхронная цифровая иерархия SDH
По мере объединения сетей различных операторов связи остро встает проблема глобальной синхронизации узлов. Плюс к этому, усложнение топологии вызвало трудности при извлечении из потока составляющих каналов. Технические особенности независимой синхронизации разных узлов (наличие выравнивающих бит) делали это невозможным. То есть, чтобы извлечь из потока Е4 поток Е1, необходимо демультиплексировать Е4 на четыре Е3, затем один из Е3 на четыре Е2, и только после этого получить нужный Е1.
Такой метод существенно увеличивал сложность (особенно высокоскоростных систем), усложнял эксплуатацию и повышал стоимость. В этой ситуации удачным решением стала разработанная в 80-х годах синхронная оптическая сеть SONET, и синхронная цифровая иерархия SDH, которые часто рассматриваются как единая технология SONET/SDH. Преобразование и передача данных в этой системе достаточно сложны, и механизм выходит далеко за рамки этой книги. Нужно отметить лишь несколько моментов. В качестве минимальной "транспортной" единицы используется контейнер, размер полезной нагрузки которого составляет 1890 байтов, а служебной части - 540 байтов.
Для безболезненного внедрения на рынок эта технология должна была быть совместимой с имеющимся оборудованием и потоками PDH. Это условие было соблюдено, и сегодня SDH составляют основу подавляющего большинства транспортных сетей во всем мире. Упрощенно, их можно рассматривать как некоторое количество каналов Т1/Е1, объединенных (мультиплексированных) в один Sonet/SDH канал. При этом какая либо связь между потоками, или их изменение, не предусматривается (если не считать появившихся позже и сравнительно малораспространенных кросс-коннекторов).
Можно видеть, что такая схема создавалась строго под нужды телефонии. Действительно, мультиплексоры (MUX) обычно устанавливаются на АТС, где потоки Е1 (собранные с других мультиплексоров) переводятся в медные аналоговые линии. Оптимизация пропускной способности сети (иначе говоря, межстанционных соединений) достигается подбором соотношения количества абонентских линий и используемых потоков. Способ не слишком экономичный, зато простой и понятный. Так как скорости в сети используются вполне приличные (уровень STM-1 - 155 Мегабит, STM-4 - 622 Мегабита, STM-16 - 2,4 Гигабита), то даже использование низкоскоростных кодеков и подавления пауз не получило особого распространения. Но для передачи данных статическая структура точка-точка, мягко говоря, не слишком удобна. Плюс принципиально не решенный вопрос последней мили: Наверно поэтому SDH очень редко используется для передачи данных напрямую. Это стало задачей протоколов, использующих SDH в качестве магистрального транспорта.
Плезиохронная иерархия цифровых потоков E1
Первый цифровой поток установила в 1957 г. компания Bell System. В дальнейшем технология была стандартизована, и теперь известна как Т1. Сделано это было для удовлетворения все возрастающих потребностей операторов связи. Местная телефония на родине технологии, в США, на тот момент была сравнительно хорошо развита. Изменений на клиентской сети, состоящей из медных пар, не предвиделось (и не произошло до сих пор). Поэтому основные усилия операторов сосредоточились на построении магистральных (транспортных) сетей и их эффективного использования для передачи голоса. Естественно, о передаче данных в те времена даже не шло и речи. Разработанные системы использовали принцип импульсно-кодовой модуляции и методы мультиплексирования (суммирования) с временным разделением каналов (Time Division Multiplexing, сокращенно TDM) для передачи нескольких голосовых каналов, иначе называемых тайм-слотами, в одном потоке данных.
В США, Канаде и Японии за основу был принят поток T1, который со скоростью 1,536 кбит/с передавал 24 тайм-слота, а в Европе (и немного позже в Советском Союзе) - поток Е1, имеющий скорость 2,048кбит/с, и позволяющий передавать 30 каналов передачи данных со скоростью 64 кбит/с, плюс канал сигнализации (16 тайм слот) и синхронизации (нулевой тайм-слот). Это без преувеличения казалось вершиной прогресса.
Дальнейшее развитие привело к появлению ещё ряда стандартизированных потоков E2 - E3 - E4 - E5 скоростями передачи данных соответственно 8448 - 34368 - 139264 - 564992 кбит/с. Они получили название плезиохронной цифровой иерархии - PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), которая до сих пор часто используется как для телефонии, так и для передачи данных. Более современные технологии практически полностью вытеснили PDH с оптических коммуникаций, но на устаревших медных кабелях ее позиции до сих пор непоколебимы.
В каждом устройстве есть свой тактовый генератор, который работает с небольшими отличиями от других. В паре приемопередатчиков ведущий узел задает свою синхронизацию (Sync 1-2), а ведомый подстраивается под него. Единая синхронизация для большой сети отсутствует. Поэтому плезиохронная в данном случае означает "почти" синхронная. Это удобно для строительства отдельных каналов, но вызывает лишние сложности при создании глобальных сетей.
Вопрос.9 . Модели транспортных сетей. SDH. ATM. Оптоволоконная сеть.
1.SDH.Уровни.
1.1.Физический.
Уровень секций регенерации и мультиплексирования..
1.2.Тракт.
Уровни виртуальных контейнеров VC-4; VC-3; VC-12.
1.3.Канальный.
Используются потоки E1, E3, E4.
2.ATM.Уровни.
2.1.Физический.
Уровень регенерации и мультиплексирования. На этом уровне реализуется цифровой тракт.
2.2.ATM-уровень.
Виртуальный тракт. Уровень транспортной сети.
2.3.Канальный.
SDN и ATM совместимые.
3.Оптоволоконная сеть.
|
Канальный |
||
|
Тракт |
Другие виртуальные тракты |
Виртуальный тракт SDN |
|
Виртуальный тракт |
||
|
Физический |
Оптический MUX Оптический регенератор Оптический кабель |
ЗГ – задающий генератор. Его точность определена в диапазоне от +10-11 до -10-11 Гц.
SRS – транзитный генератор с точностью до 10-6Гц.
Общая схема задающих частот в структуре связи.
Применяется BITS – интегральная схема, которая подстраивает тактовые импульсы.