Раздел: Документация
0 ... 26 27 28 29 30 31 32 ... 55 ситуации, когда сеть объединяет два ISDN-терминала. Однако в ситуации, когда ISDN-каналы используются для объединения ЛВС, необходимо принять во внимание неравномерный характер трафика последних. Относительно низкая пропускная способность каналов ISDN в такой ситуации приведет к появлению дополнительной задержки передачи, часто весьма значительной. Простые оценки дают представление о величине таких задержек (таблица 4.1). Таблица 4.1
В соответствие с ограничением допустимой величины задержки, оговоренной выше, можно констатировать, что при объединении 6-8-ми В-каналов величина пакета ЛВС не должна превышать одного килобайта, а для канала PRI - четырех килобайт. С учетом неизбежных накладных расходов эти цифры должны быть еще меньше. Так, для канала BRI величина пакета не должна превышать 128 байт. Это обстоятельство может создавать проблемы с производительностью станций в ЛВС и межсетевых шлюзов. Вместе с этим отметим, что задержка формирования пакетов и задержка передачи их по сети являются величинами постоянными и, следовательно, не вызывают необходимости дополнительной буферизации потоков. В целом, сеть ISDN с позиций передачи мультимедиа-трафика обладает рядом неоспоримых преимуществ перед другими типами территориальных сетей, а именно: -масштабируемой пропускной способностью (от 2 до 30 В-каналов) -способностью поддержки изохронности трафика - возможностью передачи как потокового, так и пакетного трафика. К перечисленному следует добавить и достаточно привлекательные экономические показатели использования сервиса этих сетей (особенно при сеансовом доступе) в сравнении с арендой выделенных линий. Недостатком этой сетевой технологии является отсутствие службы многоадресной передачи, что ограничивает ее использование для организации связи типа «точка-многоточка». Проблема многоточечных соединений в этих сетях решается посредством использования дополнительного сетевого оборудования. В целом же сети ISDN в настоящее время являются, по существу, единственным вариантом построения систем ВКС с гарантированными качественными и с экономическими показателями, позволяющими говорить о возможности использования видеоконференцсвязи в образовании и бизнесе. Широкополосная ISDN. ATM-технология. Технология коммутации ячеек (информационная единица, в определенной степени аналогичная кадру и пакету) малого и фиксированного размера составила основу нового, перспективного подхода к построению физического и канального уровней сетей передачи данных. ITU определил технологию ATM как основу для построения широкополосной сети ISDN (B-ISDN), позволяющей передавать даже сигналы цифрового телевидения. В свою очередь, АТМ-Форум (объединение ведущих производителей сетевого оборудования и сетевых операторов) принял эту технологию в качестве базовой для создания локальных и территориальных сетей передачи данных. Таким образом, технология ATM становится общей платформой для всех типов сетей. Протокольная модель ATM, принятая ITU для B-ISDN, охватывает физический и канальный уровни модели OSI (рис. 4.1). В качестве физической среды передачи стандартом определены каналы с пропускной способностью 155 Мбит/с и 622 Мбит/с на волоконно-оптических линиях и 25 Мбит/с - на медном кабеле «витая пара». Рассматриваются спецификации канала 2.4 Гбит/с. Следующий уровень (уровень ATM) определяет механизм коммутации и мультиплексирования ячеек. Он фиксирует и структуру последней: 48 байт для полезной информации и 5 байт - для служебной. Коммутация ячеек осуществляется на основе меток, определяющих принадлежность каждой ячейки к определенному виртуальному каналу (VC) и виртуальному пути (VP). Значения двух этих параметров определяются в ходе процедуры установления соединения между взаимодействующими станциями. Фиксированный и небольшой размер ячейки и ее заголовка позволяют создавать высокоскоростные коммутаторы, обеспечивающие малые и почти неизменные времена задержки передачи сообщений. Протокольная модель ATM Однако эти принципиально присущие ATM преимущества реализованы пока далеко не в полной мере. Технологии буферизации ячеек в коммутаторе, минимизирующие задержку, равно как и собственно структура коммутатора, являются предметом активных исследований и дискуссий [68,70]. Не вполне решена и задача построения моделей трафика ATM-сетей в условиях их высокой загрузки, что необходимо для эффективного управления трафиком [67,69]. Уровень приложений Транспортный уровень Уровень адаптации ATM Уровень ATM Физический уровень Задачи совместимости ATM-каналов с существующими сетями и приложениями решают протоколы уровня адаптации ATM, являющиеся определенным аналогом протоколов сетевого уровня модели OSI. Организацией ITU определены 4 класса сервиса для сети B-ISDN (табл.4.2). Таблица 4.2
Класс A (Constant Bit Rate) должен обеспечить передачу синхронного битового потока, имеющего постоянную интенсивность и требующего сохранения строгих временных соотношений между ячейками (например, трафик N-ISDN). Класс В ориентирован на обслуживание потоков, имеющих варьируемую интенсивность битового потока (Variable Bit Rate). Такой поток характерен для передачи подвижных изображений и аудио данных. Классы С (Available Bit Rate) и D (Unspecified Bite Rate) должны обеспечить обычный телекоммуникационный сервис передачи данных. Для поддержки всех перечисленных классов сервиса ITU определил три подуровня адаптации ATM - AAL1, AAL2 и AAL3/4 (объединение ранее существовавших AAL3 и AAL4). В свою очередь, ATM-Форум предложил еще два подуровня AAL5 и AAL6. Подуровень AAL1, осуществляя преобразование «пакет-ячейка» и «ячейка-пакет», гарантирует синхронизацию битового потока между взаимодействующими системами и контроль постоянства задержки передачи. Выделенный виртуальный канал обслуживает только одно такое соединение вне зависимости от текущей интенсивности трафика. Таким образом, именно протоколы подуровня AAL1 должны обеспечивать передачу «пикового» видео-трафика кодеров Н.261 и синхронизованного с ним аудиопотока при взаимодействии B-ISDN-терминалов и АТМ-сети. Реализация служб подуровня AAL2 весьма проблематична, ибо изменяющаяся скорость битового потока, с одной стороны, и требования сохранения временных соотношений между ячейками сообщения, с другой, приводят к необходимости сложных алгоритмов динамического изменения полосы пропускания выделенного канала. В настоящее время эта задача еще не нашла своего удовлетворительного решения. Уровни адаптации AAL3/4 и AAL5 (последний является упрощенной реализацией уровня AAL3/4) с позиций построения систем КВКС представляют весьма ограниченный интерес и поэтому здесь не рассматриваются. Вместе с тем следует отметить, что для производителей сетевого оборудования простота реализации часто важнее функциональности, и в выпускаемом оборудовании для сетей ATM наиболее полно реализованы функции подуровня AAL5. Система сигнализации в ATM, как и в ISDN-сетях, является внеканальной и позволяет пользовательским системам общаться с системой управления коммутатора. Это обеспечивает возможность резервирования необходимых (доступных) ресурсов и установления соответствующего маршрута передачи ячеек трафика конкретных приложений. Существующие протоколы сигнализации (Q.9313 и Q.2931) обеспечивают в этих сетях режимы как двухточечных, так и многоточечных соединений. Суммируя это краткое рассмотрение свойств ATM-технологии, можно отметить следующее: высокая пропускная способность каналов, малый уровень задержки передачи, возможность поддержки сервиса класса А делают ATM хорошей платформой построения мультимедиа сетей вообще и систем КВКС в частности. Однако все эти свойства реализуются в «чистой» АТМ-сети, построение которой остается пока довольно дорогим мероприятием. Несмотря на это, на рынке уже предлагаются комплексные АТМ-системы КВКС масштаба предприятия, в которых предусматривается также и возможность соединения их с сетью N-ISDN. Такая сетевая архитектура может быть полезной в ряде случаев, которые будут рассмотрены далее. Frame Relay*). Технология ретрансляции кадров (Frame Relay, FR) является технологией территориальных сетей передачи данных с коммутацией пакетов. Она создавалась как альтернатива сетям. Х.25 и арендованным линиям и обеспечивает, в первую очередь, взаимодействие удаленных локальных вычислительных сетей. В отличие от арендованных линий, выделяющих фиксированную полосу пропускания, сеть Frame Relay, предоставляя пользователю виртуальные каналы, реализует разделяемое использование ресурсов линий, что дает определенный экономический выигрыш. Кроме того, Frame Relay позволяет организовать несколько виртуальных соединений через один порт устройства доступа к сети (Frame Relay Access Device - FRAD) или порт маршрутизатора. Это позволяет закреплять отдельные виртуальные каналы за критически важными приложениями, функционирующими в связываемых ЛВС, либо организовать связь с несколькими удаленными сетями, используя общие аппаратные средства доступа к сети. К числу достоинств сетей FR, делающих их перспективной средой для систем КВКС, необходимо отнести малое время задержки доставки, простой формат кадров, содержащий минимум управляющей информации, и независимость от протоколов верхних уровней модели OSI. При описании технологии FR авторы использовали материалы, любезно предоставленные фирмой InComa Frame Relay, являясь, по существу, бит-ориентированным синхронным протоколом второго (канального) уровня модели OSI, использует «кадр» в качестве основного информационного элемента. В этом смысле он очень похож на протокол HDLC (High Level Data Link Control). Однако FR обеспечивает не все функции последнего. Одним из основных отличий является то, что протокол FR не предусматривает передачу сообщений, управляющих потоками. Для передачи служебной информации им используется специально выделенный канал сигнализации. Другое важное отличие - отсутствие нумерации последовательно передаваемых кадров, поскольку в этом протоколе не реализована коррекция ошибок, которая предполагает повторную передачу искаженных кадров. Процедура коррекции ошибок повышает достоверность передачи данных, но значительно увеличивает время обработки данных и задержку их передачи в сети Отсутствие механизмов коррекции ошибок в протоколе Frame Relay позволяет минимизировать задержку доставки кадров, что особенно важно для мультимедийного трафика. При этом контроль правильности доставки данных возлагается на протоколы транспортного и приложенческого уровней. Протокол FR является весьма простым и включает в себя небольшой набор процедур организации информационного обмена. Основная процедура состоит в том, что, если кадр получен без искажений, он должен быть направлен далее по соответствующему маршруту. При возникновении проблем, связанных с перегрузкой, узлам сети FR разрешено уничтожать кадры, не уведомляя об этом пользователя. Скорость пересылки данных по сети Frame Relay определяется следующими параметрами. Каждое виртуальное соединение характеризуется согласованной информационной скоростью (Committed Information Rate, CIR) , т.е. усредненной за определенный промежуток времени (обычно, за одну секунду) минимальной скоростью передачи данных, которую сеть (точнее, ее оператор) «обязуется» поддерживать по этому соединению. Ее величина может варьироваться в диапазоне от 16 кбит/с до 44,8 Мбит/с. Для предотвращения «сброса» большого количества кадров в периоды кратковременных скачков интенсивности трафика предусмотрен механизм ограничения импульсного объема передаваемой информации Committed Burst Size, определяеого параметром Be - максимальным объемом данных, который есть «обязуется» передавать за время, определяемое отношением Bc/CIR. Этот параметр отражает прогноз неравномерности трафика, направляемого в сеть. К сожалению, параметр Вс пока крайне редко поддерживается существующими сетями FR. Возможность снижения значения CIR, а следовательно и экономия средств, зависит от правил об работки избыточных данных, принятых в сети поставщика услуг, и от типа трафика. Гак, если опера юр сети строго ограничивает передачу потоков, интенсивность которых превосходит значение OR, то последняя устанавливается практически равной максимальной интенсивности трафика. Аналогично, для трафика, «чувствительного» к временной задержке, следует назначить более высокое значение CIR. Если же сеть ограничивает передачу избыточных данных только в периоды своей максимальной загрузки, го разумно арендовать несколько виртуальных соединений с разными значениями CIR и закрепить их за приложениями в соответствии с их критичностью и периодами наиболее интенсивной работы. Как уже отмечалось, технология Frame Relay создавалась в первую очередь для передачи данных ЛВС. Однако, отмеченные выше особенности сделали ее достаточно приемлемой альтернативой сетям ISDN в части передачи голосового трафика и трафика видеоконференций. Среди проблем, связанных с передачей мультимедийного трафика в сетях пакетной коммутации, первостепенной является необходимость обеспечения постоянной скорости передачи. ITU-T принял рекомендации G.764 [109], которые определяют механизм сегментирования оцифрованного речевого сигнала (важнейшй компоненты конференции) и формирования соответствующих пакетов. Однако этот стандарт не решает многих проблем, в этой области. В частности, он не предусматривает возможности детектирования шума (подавления речевых пауз) с целью снижения объема входного трафика, нумерации серий пакетов для обеспечения доставки последних в их естественной последовательности, а также передачи синхронизирующих сигналов для определения начала и окончания речевых и «неречевых» последовательностей. С рекомендациями G.764 тесно связаны рекомендации G.727 [110], в которых определяются процедуры обработки речевого сигнала в соответствии с алгоритмом адаптивной дифференциальной ИКМ (АДИКМ - см. Главу 2) и вводятся понятия «информационных» и «дополнительных служебных» бит. Рекомендации G.727 устанавливают механизм разделения «речевого» пакета на составные части, в одной из которых размещаются информационные биты, а в другой - дополнительные служебные биты. Целью такого разделения является обеспечение возможности уничтожения (при необходимости) дополнительных служебных бит при доставке «речевых» пакетов,что, в свою очередь, способствует снижению сетевой нагрузки. Форум Frame Relay принял только один стандарт для FR-сетей, специализирующихся на передаче речевого трафика. В нем была предпринята попытка перенесения требований рекомендаций G.764 в механизмы протоколов FR, т.е. преобразования пакета G.764 в кадр FR. Пакет G.764 может быть «вложен» в два кадра FR, один из которых включает в себя заголовок кадра и информационные биты, а другой - заголовок кадра и служебные биты. Заголовок последнего кадра содержит бит, указывающий на то, что при необходимости данный кадр может уничтожатьс абонентским оборудованием в точке доступа к сети. Следовательно, такие кадры будут восприниматься как не требующие выделения дополнительного ресурса пропускной способности. Протоколы FR обеспечивают поддержку механизмов установления приритета для трафика, являю щихся основным средством обеспечения передачи видео по FR-сети. Чувствительный к задержке трафик должен иметь наивысший приоритет, и при его передаче аппаратура канала дачных должна приостанпм 0 ... 26 27 28 29 30 31 32 ... 55
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
