IT_420 Komunikační technologie a služby

KIT VŠE v Praze

IT_420 Komunikační technologie a služby Téma 5: Rozlehlé komunikační sítě WAN

Verze 1.1

© Jandoš, Matuška

Obsah

Rozlehlé komunikační sítě (WAN)

PDH SDH Telefonní síť (PSTN) X.25 Frame Relay (FR) Integrated Services Digital Network (ISDN) Asynchronous Transfer Mode (ATM) Switched Multimegabit Data Service (SMDS)

Veřejné datové sítě (VDS) IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

2

WAN sítě

WAN – Wide Area Network (komunikace na velkou vzdálenost s použitím okruhů, které nejsou ve vlastnictví uživatele) A/Komunikační podsystém

Komunikační spoje (média) Komunikační uzly (směrovače, přepínací uzly apod.)

Hraniční směrovače = body přítomnosti – Points of Presence (PoP) Koncová zařízení sítě - DCE

B/Uživatelská zařízení – DTE (Data Terminal Equipment): počítače, telefony, televize, rádia…

Většinou WAN mívá nepravidelnou topologii IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

3

Trendy rozvoje WAN

Nárůst přenosových rychlostí I nedatové přenosy (hlas, multimedia) Rychlé sítě s přepínáním paketů

Pevná dálka (ATM, SMDS) Proměnná délka (Frame Relay)

Bezpečnost, kvalita služby (zejména ve vztahu k Internetu)

IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

4

Způsoby přenosu ve WAN

Přenos se spojením

Virtuální přenosový okruh (virtual circuit - VC) Data prochází po okruhu stanovenou cestou a ve správném pořadí Jde o složení dílčích fyzických spojů a kanálů (např. multiplexovaných spojů) po přenosové cestě do jednoho virtuálního okruhu

PVC – Permanent VC (pevně nastavený správcem) SVC – Switched VC (sestavovaný dynamicky před začátkem spojení)

DTE A

DTE C Fyzický spoj Dílčí (logické) kanály

DTE B Koncové zařízení

Aktivní prvek (přepínač, případně směrovač)

Na aktivních prvcích jsou vazby určující které kanály tvoří virtuální okruh


5

Způsoby přenosu ve WAN

Přenos bez spojení - datagramový

Nevytváří se spojení ani okruh Každý datagram musí mít adresní údaje

Srovnání

Datagramy

Virtuální okruhy

Ustavení spojení

Není zapotřebí

Ano

Adresování

Každý datagram obsahuje adresy odesílatele i příjemce

Datová jednotka obsahuje pouze číslo virtuálního okruhu

Směrování/přepínání

Každý datagram je směrován samostatně

Okruh se vytvoří při začátku spojení, jím se přenáší všechna data

Vliv poruchy přepínače

Ztratí se pouze přímo zasažené datagramy (malý vliv)

Zruší se všechny okruhy na přepínači (velký vliv)


6

Transportní síť

Jde o rozsáhlou telekomunikační síť WAN, typicky na území státu či větším

Typicky s vysokou přenosovou rychlostí Provozovanou telekomunikačním operátorem nebo mezinárodním konsorciem Vzhledem k náročnosti provozování je operátor obvykle dominantní (Telecom)

Příklad: Jednotná Telekomunikační Síť (JTS) v České republice IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

7

Transportní síť

Tato telekomunikační síť slouží pro vytvoření různých zákaznických sítí (telefonní, datové) Telekomunikační operátor provozující transportní síť nabízí využití své sítě jako prostředek pro realizaci sítí zákaznických Zákazníci si od provozovatele pronajmou určité okruhy (dvou či vícebodové spoje) a dle konkrétních parametrů po nich provozují své síťové aplikace a služby Využívají se typicky digitální přenosové systémy (DPS): SDH a PDH Veřejná telefonní síť

Sítě pronajatých okruhů

Datové sítě: Sítě ATM X.25, Frame Relay

Transportní síť SDH IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

8

Digitální přenosové systémy - PDH

Pleisochronious Digital Hierarchy Přenos v rámcích se standardní strukturou Původně pro hlasové přenosy, data se dají přenášet také E1 = 30 datových (hlasových) kanálů, 2 řídící, každý po 64 kbit/s (viz přednáška o PCM modulaci=1 telefonní hovor) 256 bitů/125 mikrosekund Služební informace 1 Časový úsek 1 (8 bit)

2

31

32

Časový úsek 2 (8 bit)




9

Digitální přenosové systémy - PDH

Využívá TDM – synchronní časový multiplex Synchronizace přenosu funguje pouze v rámci podsítě (ne v celé síti) E – Evropa, T – USA Vyšší rychlosti

Nejsou exaktním násobkem rychlosti nižší Vytvoří se multiplexováním několika nižších skupin

Přenos po metalických spojích IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

10

PDH hierarchie Označení okruhu

Rychlost (Mbit/s)

Počet kanálů

USA

T1

1,54

24

USA

T2

6,31

96

USA

T3

44,74

672

USA

T4

274,18

4032

Evropa

E0

0,06

1

Evropa

E1

2,05

30

Evropa

E2

8,45

120

Evropa

E3

34,37

480

Evropa

E4

139,26

1920

Evropa

E5

565,15

7680


11

Digitální přenosové systémy - SDH

Synchronous Digital Hierarchy Využívá TDM – synchronní časový multiplex Úrovně hierarchie jsou přesným násobkem datové rychlosti nižší úrovně STM-1 = 155 Mbit/s Řada formátů pro informační obsah rámce (hlasové služby, ATM, BISDN) Kompatibilita v mezinárodním měřítku (Sonet v USA, SDH v Evropě a jinde) Přenos po optických spojích IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

12

SDH hierarchie SONET

SDH

OC-1

Celková rychlost (Mbit/s)

Uživatelská rychlost (Mbit/s)

51,84

49,536

OC-3

STM-1

155,52

148,608

OC-9

STM-3

466,56

445,824

OC-12

STM-4

622,08

594,432

OC-18

STM-6

933,12

891,648

OC-24

STM-8

1244,16

1188,894

OC-36

STM-12

1866,24

1783,296

OC-48

STM-16

2488,32

2377,728

OC-192

STM-64

10 Gbit/s

<10 Gbit/s


13

Telefonní síť (PSTN)

Public Switched Telephone Network Nejrozšířenější a nejstarší komunikační síť Původně analogová, primárně orientovaná na přenos hlasu Vývoj: Digitalizace, i jiné informace než hlas V ČR Jednotná Telekomunikační Síť (JTS)

100% digitalizace transportní sítě (ústředny a spoje mezi nimi jsou plně digitální včetně signalizace – např. SS7) Řada účastnických přípojek zůstává analogových (plně digitální je až ISDN) IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

14


Účastník je propojen místní smyčkou (local-loop) k přístupovému bodu (PoP) – telefonní ústředně Ústředny, telefonní obvody

Místní (MU, MTO) do cca 5 km Uzlová (UU, UTO) do cca 30 km Tranzitní (TU, TTO) do cca 200 km Uzlová ústředna Digitální přenosový systém

Místní ústředna

Místní ústředna

Místní smyčky – local loops

Uživatel

Uživatel

Uživatel IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

15

Telefonní síť – místní přípojka

Analogové přístroje (i v plně digitální transportní síti) připojené dvojdrátem Přenos analogovým signálem ve frekvenčním pásmu 0,3-3,4 kHz Převodníky A/D a D/A v ústředně (codec) př

Analogový přenos

ev

od n

ík

Digitální ústředna A/D

Analogový telefon (nebo PC+modem) IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

16


Ústředny jsou propojeny metalickými a optickými (převážně) spoji využívající synchronní TDM ke sdružování více hlasových kanálů (PCM modulovaných – 1 kanál=64 kbit/s) Pro multiplexování a demultiplexování dílčích kanálů se používají technologie PDH a SDH – viz. transportní síť. Standardy PDH a SDH jsou pouze pro určité rychlosti – viz. hierarchie použitelných rychlostí Např. metalický spoj E1 (dle technologie PDH) multiplexuje 32 kanálů v jednom spoji = celkem 2048 kbit/s. Jednotlivým kanálům jsou pevně přiděleny časové úseky bez ohledu na to, zdali se v daném kanálu právě vysílá IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

17


Komutované připojení: Před zahájením komunikace je nutno sestavit přenosový okruh, který je účastníkům vyhrazen po celou dobu komunikace Spojení koncových účastníků se provede přepojováním a vyhrazením dílčích spojů (kanálů) mezi ústřednami. Není důležité z čeho byl signál odvozen (z jakého druhu informace – hlas, data,…) vždy se přenáší digitální data Změna dnešního pohledu na telefonní síť:

Veřejná telekomunikační síť zajišťující telefonní služby. Infrastrukturou této sítě je digitální přenosový systém (např. transportní síť SDH), který je chápán jako základna i pro další datové služby (nejen hlasové)

Některé spoje si mohou od správce infrastruktury pronajmout pro vlastní využití i jiné subjekty (tzv. pevná linka – „leased line“). IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

18

X.25

X.25 je standard ITU, který určuje, jak je připojeno koncové uživatelské zařízení DTE (např. terminál, počítač) k ukončovacímu zařízení sítě s přepínáním paketů označenému DCE. Jeden z nejstarších standardů, vznikl v roce 1974, jedne ze vzorů pro nejnižší 3 vrstvy RM OSI Velký důraz na zajištění spolehlivosti (dříve byly sítě chybové více než dnes) => potvrzovací a kontrolní mechanismy => velká režie přenosu. Původně určená pro připojování vzdálených terminálů (nízké přenosové rychlosti – 64 kbit/s, později 2 Mbit/s) Koncept paketové sítě se spojením využívající virtuální okruhy Definuje 1.-3. vrstvu dle modelu OSI IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

19

X.25

X.25 definuje následující vrstvy (dle RM OSI)

1. přenos bitů mezi DTE a DCE (protokol V.21) 2. zajištění bezchybné komunikace mezi DTE a DCE (protokol LAPB), rámec 128-4096 bajtů 3. protokol X.25 PLP (Packet Link Protocol) pracující se spojením komunikujících uzlů (PVC, SVC)

Statistický TDM pro tvorbu kanálů na jednom fyzickém spoji PVC – permanentní, pevný okruh, pro velké objemy dat SVC – komutovaný okruh, standardní způsob přenosu FS (Fast Select) – nenavazuje spojení, pouze pro krátké dotazy Stejné pořadí dodání paketů Číslování paketů nutné pouze pro detekci ztráty paktu a řízní toku IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

20

X.25 Aplikační protokol

7. Aplikační

7. Aplikační

rozhraní Prezentační protokol

6. Prezentační

6. Prezentační

Relační protokol

5. Relační

5. Relační

Transportní protokol

4. Transportní

4. Transportní

3. Síťová

3

X.25 vrstva 3

3

X.25 vrstva 3

3

3. Síťová

2. Spojová

2

X.25 vrstva 2

2

X.25 vrstva 2

2

2. Spojová

1. Fyzická

1

X.25 vrstva 1

1

X.25 vrstva 1

1

1. Fyzická

DTE – koncové zařízení

DCE-hraniční směrovač

DSE-směrovač DCE-hraniční směrovač


DTE – koncové zařízení 21

X.25

X.25 nedefinuje

Vnitřní práci sítě (např. směrování) Vrstvy 4-7 dle OSI, ty se uplatní pouze v DTE (uživatelských koncových zařízeních)

DTE se k DCE připojuje buď pevně nebo přes komutovaný okruh Použití:

Veřejná datová síť Nextel (býv. Eurotel v ČR) X.75 protokol pro spojování více X.25 sítí (např. v mezinárodním měřítku) Bankomaty, platební místa, banky České dráhy (provozní IS, ARES) IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

22

X.25

Řídící informace se přenáší stejným okruhem jako data (tzv. „in-band“ signalizace) Doplňkové služby X.25

E-mail (např. na bázi X.400) Closed User Group – skupina pevně propojených účastníků (nelze komunikovat mimo skupinu) Virtual Private Network (VPN)

V každém uzlu se provádí rozsáhlá detekce a korekce chyb a potvrzování příjmu paketu Směrování probíhá na 3. vrstvě OSI Časově náročné zpracování

Nízké přenosové rychlosti Velká zpoždění při přenosu


23

X.25 Výhody

Nevýhody

Nejstarší ověřená paketová síť Poplatky za navázaná spojení Vysoká spolehlivost

Nízká rychlost, vysoké zpoždění Není vhodné pro přenos hlasových a multimediálních informací Odlišností sítí podle různých verzí doporučení


24

Frame Relay

Paketová síť se spojením využívající virtuální okruhy s proměnnou délkou rámce (až 8 kbyte) Původně součást ISDN – D kanál Typická přenosová rychlost 64 kbit/s – 2 Mbit/s (výjimečně vyšší) Změny oproti X.25

Komunikační architektura je značně spolehlivá Spolehlivost není nutné zajistit pro všechny (na nižších vrstvách) Jednodušší a efektivnější než X.25 Přepínání pouze na 2. vrstvě (přepínání rámců, nikoliv paketů), protokol LAPF

Před přenosem je potřeba vytvořit virtuální okruh Pro řídící signály využívá jeden vyhrazený VC (tzv. signalizace „out of band“). IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

25

Frame Relay

V síti jsou FR přepínače (ne směrovače), mají implementovány jen OSI vrstvy 1-2, oproti X.25 je kratší doba odezvy a až o řád vyšší výkonnost Nedochází ke směrování – menší odolnost na poruchy v síti 7

7

6

6

5

5

4

4

3

3

2 LAPF

2 LAPF

2 LAPF

1 I420/431

1 I420/431

1 I420/431

Koncové zařízení

Přepínací uzel

Koncové zařízení


26

Frame Relay

Provádí pouze jednoduché ověření, zdali je rámce v pořádku a pokud není, pak ho zruší (neposílá znovu) Nespolehlivá přenosová služba – detekuje ztrátu nebo poškození rámce a oznámí to vyšší vrstvě, která se sama musí postarat o nové vyslání Lépe se integruje s protokoly 3. vrstvy (např. IP) než X.25 Statistické časové multiplexování fyzických spojů: virtuálního okruh = DLCI (Data Link Connection Identifier) Flag

Hlavička

DATA

FCS

DLCI upper DLCI lower

FECN

BECN

C/R

0

DE

1

Flag

FECN, BECN – nástroje pro řízení toku (oznámení o přetížení)


27

Frame Relay

Použití Frame Relay k propojení LAN


28

Frame Relay

V praxi se používá:

Využití FR

Propojení geograficky vzdálených LAN sítí FR PVC jako alternativa k pronajatým okruhům CIR (Commited Information Rate) je zaručená přenosová rychlost, je garantovaná i při maximálním využití sítě a na jejím základě je služba zpoplatněna V nevytížené síti lze dosáhnout i rychlosti vyšší Jako levnější alternativa k dálkovým pronajatým okruhům Levný prostředek pro přenos dat s nízkou přístupovou rychlostí Lze přistupovat k různým veřejným datovým sítím (prostřednictvím routeru)

FR Fórum – organizace podporující další rozvoj služeb

Voice over Frame Relay (VoFR) Služby se zaručenou kvalitou (QoS), zejména zpožděním IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

29

Frame Relay Výhody

Nevýhody

Nízká režie přenosu Nepodporuje přenos informací citlivých na Cenová politika u veřejných sítí (dle rychlosti zpoždění (například hlas) bez ohledu na vzdálenost) Zajištění QoS (CIR)


30

ISDN

Integrated Services Digital Network (digitální síť integrovaných služeb) Integrované – v jedné síti a přes jeden spoj je možno využívat různé služby: hlasové, datové Digitální – využívá se po celé trase digitální přenosový signál a digitální přepínání (včetně „poslední míle“ z ústředny k uživateli) Pro uživatele funguje na stejném médiu, jako předchozí analogový telefon Vzniká spolu s rozvojem (digitalizací) telefonní sítě IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

31

ISDN

Podmínky realizace ISDN

Plná digitalizace telefonní sítě V telefonní síti je implementována signalizace SS7 (separátním okruhem – „out of band“) Uživatel je na místní ústřednu připojen dvoudrátem využívaným pro digitální přenos

Digitální ústředna Digitální přenos Digitální telefon (nebo PC) IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

32

ISDN

Signalizace: přenos řídících informací sloužících pro podporu vlastního datového toku (adresaci, směrování, řízení toku, informaci o některých atributech)

In-band: součást toku přenášené informace (např. v X.25) Out-band: mimo kanál vlastní informace (např. v SS7)

Digitální kanál od koncového uživatele k ústředně

Lze jej rozdělit na několik dílčích kanálů pomocí synchronního TDM bitového proudu Charakteristiky celkového i dílčích kanálů specifikují standardy ITU B kanál: 64 kbit/s – přenosový D kanál: 16-64 kbit/s – řídící (ale i částečně přenosový) H kanál: pro vyšší přenosové rychlosti

H11: 1,536 Mbit/s (24xB kanál, ekvivalentní T1 z PDH) H12: 1,92 Mbit/s (30xB kanál, ekvivalentní E1 z PDH) IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

33

ISDN

Uživatelům se nabízí určitá seskupení dílčích kanálů

Základní přístup (Basic Rate Interface, BRI): 2xB kanál + 1xD (16 kbit/s) kanál Primární přístup (Primary Rate Interface, PRI): 30xB kanál + 1xD kanál (64 kbit/s)

Využití D kanálu:

Řídící údaje (signalizace) k určení režimu přenosu a k navazování spojení na kanálech B Vlastní informace, kterým stačí malá rychlost (čidla, notifikace, teletext) 3 logické podkanály: signalizace, telematická čidla, datový přenos malou rychlostí IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

34

ISDN

BRI

Celková rychlost 192 kbit/s (2x64 + 16 + synchronizace), uživatelsky využitelných je 144 kbit/s Na BRI se zařízení připojují pomocí sběrnice (až 8 zařízení) Lze ji považovat za technologicky vyspělejší náhradu analogové telefonní linky (oproti ní navíc digitální přenos, garantovanou rychlost a možnost fungování více služeb najednou) Rychlost B kanálů již dnes nevyhovuje požadavkům na přenosy (datové, multimediální)

PRI (evropská verze, 30 B kanálů)

Celková rychlost 2048 kbit/s (30x64 + 64 + synchronizace), uživatelsky využitelných je 1984 kbit/s, v USA pouze 23 B kanálů K připojování pobočkových ústředen nebo uzlů vyžadujících větší přenosové pásmo než BRI Sdružování kanálů (tzv. bonding) umožňuje přiřadit jednomu přenosu i více než 1 kanál (64 kbit/s) – např. pro běžnou úroveň videokonference se sdružuje 6 kanálů do celkového toku 384 kbit/s IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

35

ISDN

Připojení uživatele:

Zařízení NT1, NT2: Network Termination – ukončení sítě v prostorách uživatele (1jednoduchý panel, 2-složitější koncentrátor) Zařízení TE1, TE2: Terminal Equipment – koncové zařízení, které lze připojit na rozhraní ISDN (1-přímo, 2-přes TA adaptér) Rozhraní T,S,R: Terminal (odděluje zařízení uživatele a provozovatele), System (mezi koncentrátorem a zařízeními), Rate (mezi TA adaptérem a zařízením) IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

36

ISDN

ISDN ISDN telefon terminál Vybavení zákazníka

ISDN čidlo

NT1

TA

Do sítě poskytovatele

Vybavení poskytovatele Umístěno u zákazníka

Vybavení zákazníka

ISDN Exchange

Vybavení poskytovatele

Do LAN sítě zákazníka

NT2 ISDN PBX

Umístěno u poskytovatele

NT1

ISDN Exchange


Do sítě poskytovatele

37

ISDN

V Evropě: implementace ISDN standardem EuroISDN (vychází z normy ETSI)

Cílem vybudovat interoperabilní síť v celé Evropě Definuje i doplňkové služby, např.:

Předání čísla volajícího Přiřazení samostatných telefonních čísel až 8 zařízením na telefonní přípojce Vytvoření uzavřených uživatelských skupin

Stav využívání ISDN

Dlouhá doba zavádění technologie Nepříliš výhodná cenová politika operátorů Videokonferenční aplikace, případně připojení k Internetu IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

38

ISDN

Architektura

Transparentní síť odpovídající 1.vrstvě OSI Užití:

Přístupová síť k jiné síti (protokoly B kanálů nad 1. vrstvou musí odpovídat protokolům jiné sítě) Přímá komunikační síť

B (informační) kanál pracuje se spojením (vlastní přenos hlasu, dat, videa…). Funguje pouze na 1. vrstvě dle RM OSI IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

39

ISDN

D (signalizační) kanál pracuje bez i se spojením (řízení toku dat, sestavení spojení pro B kanál, doplňkové služby apod.). Funguje na vrstvách 1-3 RM OSI

Na 1. vrstvě (společná pro B i D kanály) se pro členění na dílčí kanály používá synchronní TDM (tj. i když B nebo D kanál nepracuje, stále je pro něj rezervován časový prostor) Na 2. vrstvě se používá protokol LAPD (z rodiny HDLC) Na 3. vrstvě fungují podle doporučení Q.931,2 řídící zprávy (sestavení spojení, požadavky na další služby sítě)

Pro jakoukoli službu je potřeba předem sestavit virtuální okruh. Využívají se D kanály a signalizační systémy, například SS7 (Signalling System 7) IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

40

ISDN Výhody

Nevýhody

Služby paketové i komutované Koncová digitální spojení Vysoká kvalita přenosu hlasu, dat a statických obrazů Vhodné pro vytáčené nebo záložní spojení Využití stávající kabeláže Rychlé sestavení spojení

Nedostatečná šířka pásma pro video Nedostupné všude Vysoká cena (nevhodné pro stálý přenos dat)


41

B-ISDN

Broadband ISDN

Řeší největší nedostatek ISDN – nízkou přenosovou rychlost – nyní až stovky Mbit/s Služby:

Digitální video HDTV (televize s vysokým rozlišením) Kvalitní videokonference citlivé na zpoždění


42

B-ISDN

Přenosová infrastruktura již nebude jako pro stávající ISDN, ale technologie ATM (viz dále)

Připojení uživatele na ústřednu optickým vláknem Ústředny tvořené ATM přepínači Propojení těchto ústředen optickými spoji schopnými multiplexovat vysokorychlostní okruhy

Na rozdíl od ISDN bude používat statistický TDM (tj. uvede se jen celková přenosová rychlost, ne rychlost dílčích kanálů) Realizace náročná, bude trvat dlouho (pokud vůbec). Časově a finančně nákladný upgrade telefonní/ISDN sítě.


43

ATM

Vysokorychlostní přenosová technologie pracující se spojením Vyvinutí v rámci vývoje B-ISDN a osamostatnění Přenos buněk (cel) o pevné délce 53 bajtů 5 bytů záhlaví, 48 datový obsah Zajištění kvality služby (QoS)

Vhodné pro přenos hlasu, dat, videa a dalšího Garantování parametrů spoje

Použití v LAN i WAN Před navázáním spojení se potřeba sestavit virtuální okruh (pomocí signalizačních protokolů) V ATM síti jsou přepínače, které udržují informaci o přes ně procházejících virtuálních okruzích IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

44

ATM

Délka buňky: kompromis mezi

nízkým zpožděním (ideální co nejmenší cely, např. pro přenos zvuku) a vysokým přenosovým výkonem (ideální co největší cely, např. pro datové přenosy)

Konstantní délka buňky má výhody:

Dosažení vyšší efektivnosti přenosu Snažší předpovídání zpoždění v síti Snažší tvorba rychlých přepínačů (řešeno hardwarovými obvody) IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

45

ATM

Hlavička cely (buňky)

VPI/VCI – Identifikátory virtuální cesty/okruhu PTI – Určení obsahu cely CLP – Možnost zahodit buňku v případě zahlcení sítě HEC – Kontrolní součet hlavičky Žádné adresy zařízení ! GFC/VPI

VPI

VPI

VCI

5 bajtů

VCI VCI

PTI

CLP

HEC 8 bitů IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

46

ATM

Statistické časové multiplexování (proto ATM asynchronous) stejně jako X.25 a FR, ale na rozdíl od nich používá ATM konstantní délku buňky. Dva základní druhy spojení:

Bod-bod (1:1) – všechna fyzická spojení jsou tohoto typu Bod-vícebod (1:M) – ATM je síť typu NBMA (NonBroadcast Multiple Access). Vyslání jednoho paketu více uzlům je nutno realizovat postupně jako soubor dvoubodových přenosů. Tj. neexistuje možnost šířit a přijímat informace mezi všemi uzly po „sdíleném médiu“ jako v některých LAN technologiích. IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

47

ATM

Síťová rozhraní (všechna typu bod-bod)

UNI (User to network interface):

Mezi koncovým zařízením (uživatelem) a ATM přepínačem Definuje třídu služby (viz. dále)

NNI (Network to network interface)

Mezi dvěma ATM přepínači Řídící a signalizační informace v NNI jsou složitější než v UNI


48

ATM Rozhraní v ATM síti


49

ATM

PVC – Permanent virtual circuit

SVC – Switched virtual circuit

Pevný okruh Nastaví ručně administrátor sítě na přepínačích v síti a je trvale platný Ve větších sítích obtížně zvládnutelné Sestavovaný dynamicky na základě požadavku Vyžaduje jednotnou adresaci zařízení (koncových uzlů i ATM přepínačů uvnitř sítě) Signalizační protokoly UNI, PNNI Dynamické ověření dostupné kapacity, rezervace a vytvoření okruhu na přepínačích

Spojení v ATM je jednosměrné, takže pro duplexní spojení jsou potřeba dva VC IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

50

ATM

Cesta mezi koncovými zařízeními se určí pouze při sestavování VC a promítne se do tabulek ATM přepínačů po trase, není zvlášť vyhodnocována pro každou buňku Buňka obsahuje pouze čísla VPI/VCI, které určují okruh, po kterém se mají buňky přenášet Přepínač nesmí změnit pořadí buněk a musí přepínat co nejrychleji Přepínače neprovádí opravu chyb (provádí ji tzv. adaptivní vrstva AAL) IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

51

ATM

Po příchodu buňky přepínač pozná podle původních VPI/VCI v hlavičce, kam ji má dále poslat (podle své přepínací tabulky najde pokračování okruhu). Přepínač pak nahradí VPI/VCI v hlavičce buňky novými hodnotami a pošle ji dále. VPI/VCI se v průběhu cesty buňky mění – tj. jeden virtuální okruh se skládá z řady dílčích kanálů určených dvojicemi VPI/VCI 1 ATM přepínač 2

3

Vstupní port

Vstupní VPI

Výstupní Výstupní port VPI

1

1

2

3

1

2

3

4

2

3

1

5

2

7

3

5


52

ATM

Třídy služby ATM – zajištění QoS v kategoriích

CBR (Constant Bit Rate)

VBR-RT (Variable Bit Rate, Real Time)

Trvale a pevně určená rychlost, zpoždění, rozptyl zpoždění a ztrátovost Pro toky audio a video v reálném čase Funkčnost jako u telekomunikačních spojů (vyhrazené okruhy)

Trvale a pevně určené zpoždění, jeho rozptyl a ztrátovost Rychlost (přenosová kapacita) určena jako minimální, maximální a průměrná garantovaná Pro datové toky s měnící se náročností (např. komprimované MPEG video – celý obraz je velká datová zátěž, odchylky oproti předchozímu snímku jen malá)

VRB-NRT (Variable Bit Rate, Non-Real Time)

Jako předchozí kategorie, ovšem nejsou tak důležité parametry zpoždění IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

53

ATM

Třídy služby ATM (pokračování)

ABR (Available Bit Rate)

UBR (Unspecified Bit Rate)

Zaručuje minimální přenosovou rychlost, bez záruky je ji možno překročit, pokud je v síti volná kapacita Pokud je síť těsně před zahlcením, může ABR snižovat rychlost (zpětná vazba ze sítě) Využití pro datové služby s malým zpožděním (např. propojování LAN sítí) Negarantuje žádnou rychlost, snaží se o maximální využití (best-effort) zbylé přenosové kapacity Vhodné pro datové přenosy, kde nepožadujeme striktní parametry (např. e-mail)

ABR/UBR byly doplněny až později (pro datové přenosy) IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

54

ATM Garance Garance Řízené datové zpoždění přetížení Třída průchodnosti buněk (zpětná vazba) CBR VBR

Ano Ano

Ano Ano

Příklad

Ne

Video v reálném čase bez komprese

Ne

Videokonference (interektivní s kompresí)

UBR

Ne

Ne

Ne

E-Mail, přenos souborů

ABR

Ano

Ne

Ano

Propojení LAN, WWW browsing


55

ATMCBR

Parametr CLR CTD a CDV PCR a CDVT

SCR a BT

ano

RT-VBR NRT-VBR

ABR

UBR

Typ

ano

ano

ne

QoS

Pouze průměrné CTD

ne

ne

QoS

ano

ano

ano

ano

Provoz

ano

ano

ano

CDV a CDV a maximální maximální CTD CTD

ano

MCR řízení

Provoz

ano ne

ne

ano


Provoz

ne 56

ATM CIR

Parametr služby

Význam

Cell Insertion Rate

Počet vložených buněk do sítě za periodu

PCR Peak Cell Rate SCR Sustainable Cell Rate MCR Minimum Cell Rate CER Cell Error Ratio CLR Cell Loss Ratio CTD Cell Transfer Delay

Maximální přenosová rychlost

CDV

Rozptyl zpoždění přenosu vůči CTD

Cell Delay Variation

Průměrná přenosová rychlost Nejnižší přenosová rychlost Procento poškozených buněk Procento ztracených buněk Průměrné zpoždění buňky


57

ATM

Architektura ATM: 3 vrstvy

AAL vrstva ATM vrstva Fyzická vrstva

Adaptační vrstva AAL: Rozdělení dat z/do vyšší vrstvy do bloků dlouhých 48 byte (vnitřních částí buněk). Oprava některých chyb v přenosu. Na přepínačích není realizována. ATM vrstva: V koncovém zařízení přidává/odstraňuje hlavičky k buňkám a předává buňky k přenosu do fyzické vrstvy. Datovou část buňky předává/přijímá od vrstvy AAL. V přepínači zajišťuje přepínaní buněk podle VPI/VCI ve správném pořadí. Fyzická vrstva: Rozděluje/spojuje buňky na jednotlivé bity, přenáší bity po médiu (více druhů, např. SDH 155 a 622 Mbit/s)

Vztah ATM k OSI: celá technologie se tváří jako přenosová zahrnující 1. a 2.vrstvu IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

58

ATM

Vlastnosti - shrnutí:

Vysoké rychlosti, krátké zpoždění Pevná délka buňky, efektivní přepínání v síti Dobře multiplexuje datové přenosy a přenosy citlivé na zpoždění (hlas, video) Nemá broadcast režim (=vysílání všem uzlům v síti) pro využití v LAN Původně zamýšleno univerzální užití (LAN, MAN, WAN), ovšem rozšířilo se spíše ve WAN IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

59

ATM

Využití:

LAN – v páteřní i přístupové oblasti (ovšem silná konkurence technologie Ethernet) WAN – privátní podnikové sítě, přenosové trasy pohyblivého obrazu (Česká televize), náročné ad-hoc videokonference (lékařské přenosy), telekomunikační operátoři pro služby se zajištěnou kvalitou, telefonní a televizní sítě Pomalé zavádění ATM z důvodu finanční náročnosti (pokud nepotřebujeme specifické služby ATM, stačí lacinější ekvivalent) IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

60

ATM

Integrace ATM do sítí a aplikací - 2 přístupy:

CLIP (Classical IP), MPOA (Multiprotocol over ATM): Aplikace a koncové stanice se přizpůsobí specifikům ATM sítě LANE (LAN Emulation): ATM síť se aplikacím a stanicím tváří jako běžná LAN (Ethernet, TokenRing apod.)

Ne vždy je integrace bezproblémová a je potřeba oželet část výhod nebo funkčnosti ATM nebo původní technologie

Například relativně větší režie při přenosu IP paketů proměnné délky buňkami pevné délky IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

61

ATM

Schéma integrace ATM + existující LAN


62

ATM

Standardizace v ATM fóru a ITU Trend

ATM spíše na ústupu Použití pouze ve specifických oblastech (potřeba garantované QoS už na 2. vrstvě) Silná konkurence od Fast/Giga/10G Ethernetu Výhody rychlého přepínání využívá technologie MPLS, je tendence řešit QoS až na 3. vrstvě OSI (což jde proti ATM řešící QoS již na 2. vrstvě). IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

63

ATM Výhody

Nevýhody

Šířka pásma na přání Složitá technologie Vysoká úroveň zajištění Vysoké náklady QoS Pouze střední odolnost Pružnost a schopnost vůči chybám rozvoje (scalability), 622 Obtížná adaptace pro Mbit/s není technologickým LAN (LANE) omezením přenosové rychlosti Podpora všech typů informací (data, hlas, …)


64

SMDS

Switched Multimegabit Data Service

Veřejná služba s přepínáním paketů bez spojení Vysoké přenosové rychlosti – typicky 34 nebo 45 Mbit/s Propojování vzdálených LAN (krátkodobé vysokorychlostní přenosy) namísto použití pronajatých spojů Snažší propojování sítí – krátkým spojem na nejbližší bod přítomnosti (PoP) sítě SMDS Nízká chybovost, malé zpoždění Pokud průměrná přenosová rychlost nepřekročí určitou mez, lze krátkodobě přenášet i velmi rychle (tzv. burst)


65

SMDS Schéma propojení LAN pomocí SMDS


66

SMDS

Specifikace

Přístupové spoje k SMDS

SMDS Interface Protocol (2. vrstva) je definován protokolem IEEE 802.6 (DQDB) a určuje rozhraní pro připojení do sítě Služba využívá typicky přenosovou technologii ATM (přenos po celách o velikosti 53 bajtů) Datagram: adresa příjemce a odesílatele + až 9188 bytů uživatelských dat (rozdělují se do ATM cel po 53 bajtech) Každý propojovací bod SMDS sítě provádí i směrování, takže přenos není tak rychlý jako čisté ATM (to pouze přepíná) Frame Relay 56/64 kbit/s PDH T1/E1 1,5/2 Mbit/s

Populární více v USA, méně již v Evropě (jako CBDS) Konsorcium SMDS Interest Group IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

67

SMDS Výhody

Nevýhody

Vysoká přenosová rychlost Společné prvky s ATM Cena služby nezávisí na vzdálenosti komunikace

Málo rozšířená


68

Charakteristika

X.25

FR

SMDS

ATM

ISDN

Norma/ Specifikace

ITU/ISO 1976-88

ITU/ANSI firemní

Bellcore ETSI

ITU-T ATM Forum

ITU/ETSI

Přenosová rychlost

do 2 Mbit/s

do 2 Mbit/s (nově 45 Mbit/s)

1-45 Mbit/s

1,5-622 Mbit/s

BRI 128 kbit/s PRI 2048 kbit/s

Velikost přenášené jednotky (byte)

max 4096

max 4096

max 9188

53

1500 (použití PPP)

Adresa

X.121 DNIC 1214 číslic

DLCI 10 bitů

E.164 1015 číslic

VPI/VCI 24 bitů

E.164 10-15 číslic

Druh TDM pro virtuální okruhy

statistický

statistický

statistický

statistický

synchronní

Se spojením/bez spojení

Se spojením

Se spojením

Bez spojení

Se spojením

Se spojením (B), bez spojení (D)

PVC/SVC

PVC/SVC

PVC/SVC

-

PVC/SVC

PVC/SVC

Oprava chyb na spojové vrstvě

ano

ne

ne

ne

ne

Srovnání WAN technologií


69

Veřejné datové sítě (VDS)

Jedná se o sítě WAN určené pro datové přenosy, které jsou budovány zejména od devadesátých let. Po nástupu Internetu se tyto sítě stávají součástí Internetu - jsou provozovány příslušným ISP. Jsou pak charakterizovány mj.:

Způsobem a přenosovou rychlostí jejich připojení na další části Internetu (zejména zahraniční). U českých sítí, pak i způsobem a rychlostí připojení na NIX.CZ (které zajišťuje propojení na ostatní tuzemské Internetové poskytovatele). IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

70

Veřejné datové sítě (VDS)

Tyto sítě jsou charakterizovány přístupovými body (PoP), které jsou u českých provozovatelů sítě (a ISP) rozmístěny na území ČR U silných mezinárodních provozovatelů sítě (a ISP – např. GTS, Telia, Telenor) rozmístěny v mnoha státech. Pokud jsou všechny lokality uživatele/podniku připojeny na PoP jediného provozovatele sítě (i v případě „připojení k Internetu“), lze typicky dosáhnout vyšší kvality služby (SLA) než v případě, že jsou na sítích různých ISP. IT_420 Komunikační technologie a služby – téma 5

71

IT_420 Komunikační technologie a služby

Recommend Documents