Канальный уровень

т -шт

йОТизический уровень f 408 OSI i

Конвергенция CS

Сегментация с восстановление (SAR)

Физический

Рис. 3.21. Стек протоколов ATM

, Уровень адаптации ATM (AAL)

Все приложения используют один и тот же подуровень SAR, но ка-)кдый тип приложений реализует свой собственный специфический подуровень CS.

После краткого рассмотрения подуровней AAL перейдем к их более полному описанию.

Подуровень конвергенции (CS) отвечает за получение протокольного модуля данных (Protocol Data Unit, PDU) от вышележащих уровней и их адаптацию, обычно за счет добавления служебной информации для дальнейшего представления уровню SAR. Так как каждый тип трафика требует специфической обработки, различают четыре типа уровней адаптации AAL [4].

Задачей подуровня SAR является формирование модулей длиной 48 октетов, которые становятся полезной нагрузкой ячеек ATM. Правило функционирования подуровня SAR заключается в том, что ничто не покидает подуровень, если его длина не равняется 48 октетам. В некоторых случаях в подуровне SAR могут добавляться свои собственные данные к модулю PDU подуровня CS, в других - он просто нарезает модули PDU подуровня CS в модули по 48 октетов и передает их вниз на уровень ATM.

Уровень ATM соответствует нижней части канального уровня модели OSI. Его основной задачей является коммутация ячеек способом, подходящим для осуществления их передачи между отправителем и получателем. Основным модулем на уровне ATM является ячейка. Как упоминалось выше, длина ячейки составляет 53 октета, из которых 48 предназначены для переноса полезной нагрузки, оставшиеся 5 октетов - для служебной информации уровня ATM, т. е. заголовка ячейки ATM [1].

Сети ATM на физическом уровне обычно используются SDH.

На рис. 3.22 представлена обобщенная структура операций, осуществляемых на различных уровнях ATM. Здесь Н - означает заголовок (Head), Т - концевик (Trailer).

PDU сервисного уровня

CSPDU

1..,

ненмд

Физический уровень

Рис. 3.22. Операции протокола ATM

Модуль PDU протокола вышележащего уровня (например, IP-пакет) поступает на подуровень CS уровня адаптации. Там путем добавления служебной информации к модулю PDU вышележащего уровня формируется модуль CS-PDU. Каждый тип AAL имеет свой специфический подход к формированию этой служебной информации [9]. После того как модуль CS-PDU сформирован, он передается подуровню SAR. Основная задача подуровня SAR заключается в сегментации модуля CS-PDU на блоки длиной 48 октетов. На уровне ATM к ним добавляется 5 октетов заголовка ячейки. Затем ячейки преобразуются в формат соответствующего протокола физического уровня. На принимающей стороне процесс, показанный на рис. 3.22, происходит в обратном порядке.

Классы обслуживания AAL (рис. 3.23). Различают четыре класса обслуживания, охватывающие определенные типы трафика, которые, по мнению создателей ATM, встречаются в настоящее время или могут появиться в будущем. Услуга класса А является сервисом с установлением соединения. Он поддерживает трафик с постоянной скоростью битов, который требует сквозной синхронизации. Этот класс услуг обычно используется для передачи потоковых речевых и видеосигналов без сжатия.

Услуга класса В является сервисом с установлением соединения и отличается от сервиса класса А только поддержкой сигналов с переменной скоростью передачи битов. Для трафика, который использует сервис класса В, также требуется синхронизация. Сигналы, которым необходима услуга класса В, включают сжатые и разбитые на пакеты речевые и видеоданные.

Рис. 3.23. Классы обслуживания AAL

Услуга класса С является услугой с установлением соединений и предназначена для поддержки трафика с переменной скоростью передачи данных, не требующих поддержки синхронизации. Трафик, который использует услугу класса С, может включать, но не ограничен данными, предполагающими установление соединений, такими как кадры Frame Relay.

Услуга класса D поддерживает трафик данных, ориентированный на отсутствие соединений. Такой трафик характеризуется изменчивостью скорости передачи битов и отсутствием требований к сквозной синхронизации. Примером такого трафика являются пакеты протокола IP.

Четырем типам класса обслуживания первоначально соответствовали четыре типа протоколов адаптации ATM. Впоследствии протоколы AAL3 и AAL4 были заменены протоколом AAL3/4, который оказался неэффективным. Это привело к разработке нового протокола, получившего название SEAL (Simple Efficient Adaptation Layer - простой эффективный протокол адаптации). ATM-форум после принятия этого протокола дал ему название AAL5. Будущее, по-видимому, принадлежит AAL5 [2].

% 3.5.3. Технология Ethernet

Сегодня более 85% локальных сетей выполнены по технологии канального уровня Ethernet. Отличительной особенностью канального уровня Ethernet является его разбиение на два подуровня: управления доступом к среде (Media Access Control, MAC) и управления логическим каналом (Logical Linl< Control, LLC). Подуровень MAC определяет алгоритм доступа к среде, адресацию рабочих станций в сети, а также поддерживает функции совместного использования физической среды. Подуровень LLC поддерживает следующие службы: .в ;

- обслуживания без установления соединения и без подтверждения;

- обслуживания, ориентированного на соединение;

- обслуживания с подтверждением без установления соединения. Главным недостатком технологии является конкурентный доступ к

среде. В то же время это является и достоинством, позволяющим существенно уменьшить стоимость оборудования. При этом ограничения по дальности, традиционно относящие Ethernet к технологии локальных сетей, в случае использования ОВ снимаются: Ethernet становится технологией городских и глобальных сетей.

10 Мбит/с Волоконно-оптический сегмент

100 Мбит/с Волоконно-оптический сегмент

1000 Мбит/с Волоконно-оптический сегмент

Ethernet 10 Мбит/с Электрическая шина

/Дуплексный ( режим передачи, \! коммутация

Fast Ethernet 100 Мбит/с Электрическая шина

Дуплексный режим передачи, коммутация

Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с Электрическая шина

Дуплексный режим передачи, коммутация

10 Мбит/с Коммутатор

Ethernet

100 Мбит/с Коммутатор

Fast Ethernet

1000 Мбит/с Коммутатор

Gigabit Ethernet

Рис. 3.24. Эволюция технолоши Ethemet

в своем развитии технология Ethernet прошла ряд эволюционных этапов (рис. 3.24) и из простой шинной архитектуры (10 Мбит/с Ethernet) превратилась в технологию реализации сегментов с увеличением скорости до 10 Гбит/с и более. При этом следует заметить, что пропускная способность Ethernet каждые 5-7 лет увеличивается в 10 раз. В настоящее время десятигигабитный Ethernet (Gigabit Ethernet, GE) использует технологию DWDM на физическом уровне.

В настоящеебремя GE прочно вошел в перечень базовых сетевых технологий для современных цифровых сетей. Технология GE прошла этап первичной стандартизации и представлена на рынке новейшей аппаратурой - маршрутизаторами/коммутаторами GE, выпускаемыми ведущими производителями ЦСП, и уже находит применение при построении современных высокоскоростных сетей передачи данных.

Интерфейс маршрутизаторов/коммутаторов GE 10OOBase-X-осно-вывается на стандарте физического уровня Fibre Channel (FC) - технологии взаимодействия рабочих станций, суперкомпьютеров, устройств хранения и периферийных узлов, имеющей 4-уровневую архитектуру. Два нижних уровня FC-0 (интерфейсы и среда) и FC-1 (кодирование/декодирование) перенесены в GE, что значительно сократило время на разработку оригинального стандарта Gigabit Ethernet. В модели BOC/OSI стандарту GE соответствуют канальный и физический уровни.

Оборудование Ethernet всех поколений совместимо друг с другом и использует открытые стандарты. Поверх Ethernet возможна передача голоса, данных, видео. Технология многоадресной рассылки позволяет доводить до каждого пользователя неограниченное количество телевизионных и телефонных каналов, а скорость среды передачи данных дает возможность обеспечивать доступ пользователей к услугам на скоростях в сотни мегабит и гигабит в секунду уже сегодня.

Как отмечалось выше, большинство традиционных операторов используют в своих транспортных сетях технологию SDH. Отсюда вытекает вывод о целесообразности разворачивания мультисервисных сетей поверх существующих сетей SDH. Идея демонтировать SDH и перейти напрямую на ОВ с использованием WDM вряд ли кому то придет в голову, хотя бы из экономических соображений. Однако по своей идеологии мультисервисная сеть отличается от сети SDH, в первую очередь, по набору ориентированных на область применения функциональных свойств.

В данном случае наиболее проблемным является участок доступа. Развитие транспортной сети на этом участке обеспечивает задел для развития сети в будущем [21].

Операторам телематических служб, которые предоставляют в основном услуги широкополосной передачи данных и только начинают

строить собственные транспортные сети, следует обратить внимание на технологии GE/10GE. В отличие от традиционных операторов, компании, реализующие телематические услуги, обычно не имеют собственной инфраструктуры SDH, но располагают хорошо развитым участком доступа.

Рассмотрим далее отдельные вопросы, представление о которых необходимо иметь при выборе оборудования Ethernet поверх SDH (Ethernet over SDH) [21].

Инкапсуляция Ethernet. Основная проблема инкапсуляции трафика Ethernet заключается в том, что блоки данных (контейнеры) SDH передаются безостановочно, независимо от наличия или отсутствия полезной нагрузки, в то время как кадры Ethernet передаются только при наличии нагрузки. Существует несколько процедур инкапсуляции трафика Ethernet в контейнеры SDH.

Стандартизованы процедуры GFP (Generic Framing Procedure -общая процедура кадрирования) и Х.86 (известна как LAPS - протокол доступа к каналу SDH). Какая из них лучше? Обе инкапсулируют трафик Ethernet в контейнеры SDH, но по-разному. Процедура GFP выполняет инкапсуляцию более эффективно и, в отличие от LAPS, является детерминированной. Данные процедуры подробно описаны в стандартах ITU-T Х.86 (LAPS) и ITU-T G.7041 (GFP). Отметим, что некоторые производители до сих пор используют свои собственные разработки.

Сцепка виртуальных контейнеров. Основной проблемой при передаче трафика Ethernet в сетях SDH является несогласованность скорости передачи кадров Ethernet с размерами контейнеров SDH. Решить эту проблему помогает сцепка (concatenation) виртуальных контейнеров. Различают два вида сцепок: смежные (contiguous) и виртуальные (virtual). Виртуальная сцепка позволяет увеличивать пропускную способность сцепки виртуальных контейнеров с шагом VC-12 (2,176 Мбит/с), в то время как смежная сцепка может быть применена только начиная с уровня VC-4 (149,76 Мбит/с). Типы смежных и виртуальных сцепок представлены в табл. 3.8.

Нужно отметить, что при использовании виртуальных сцепок нет необходимости проводить какие-либо изменения в транзитных узлах существующей сети SDH, в то время как применение смежных сцепок требует замены оборудования всех транзитных узлов. Виртуальные сцепки имеют и другие достоинства, которые станут ясны, когда мы рассмотрим вопросы защиты трафика SDH. Все это позволяет утверждать, что следует использовать виртуальные сцепки контейнеров SDH. Процедура виртуальной сцепки описана в ITU-T Н.707.

Регулирование емкости соединения. Функция автоматической защиты каналов SDH, описанная в документе ITU-T G.841, определяет три типа каналов: