Скачать

Разработка широкополосной сети доступа с технологией АТМ

В данной дипломной работе производится разработка широкополосной сети доступа с технологией АТМ с использованием SDH кольца г. Иркутска.

Разрабатывается схема организации связи на проектируемой сети.

Разрабатываются показатели эффективности применения данного оборудования.

Введение

Телекоммуникация - одна из наиболее стремительно развивающихся сегодня отраслей, во многом определяющая лицо современного мира в целом и отдельной страны в частности.

Создание высокоэффективной телекоммуникационной среды является важнейшей национальной проблемой. Без ее решения проблематично построение информационного общества и внедрение в сферы производства, бизнеса, науки, образования, медицины, культуры и развлечений новейших информационных и телекоммуникационных технологий.

Однако существующие телекоммуникационные сети России обладают целым рядом недостатков, из которых основными являются их узкая специализация, отсутствие гибкости и адаптации к изменению требований пользователей, а также низкая эффективность использования сетевых ресурсов (2)

В настоящее время на первый план выходит задача предоставления современных услуг связи в соответствии с Концепцией развития связи в Российской Федерации до 2010 года (1), а также создания нормативной базы для внедрения новых услуг.

Сегодня к телекоммуникационным сетям предъявляются повышенные требования. Все больше пользователей стремятся получить увеличение их мощности и разнообразные услуги. Расширение видов сервиса требует более гибких методов передачи. Увеличение количества линий приводит к увеличению объема техобслуживания и повышению накладных расходов.

Развитие современных сетевых технологий, успехи в создании волоконно-оптических линий связи и сверхбольших интегральных схем с большой памятью и огромным быстродействием привели к разработке нового способа транспортирования информации, получившего наименование асинхронного режима переноса (Asynchronous Transfer Mode, ATM). Появилась возможность на базе технологии АТМ создать единую телекоммуникационную систему – широкополосную цифровую сеть интегрального обслуживания (Ш-ЦСИО) (2).

1. Причины создания Ш-ЦСИО

Анализ мирового опыта развития сетей связи показывает, что основными этапами перехода от аналоговых не интегрированных сетей к цифровым сетям с интеграцией служб является:

- развертывание цифровой сети;

- создание узкополосной цифровой сети интегрального обслуживания с коммутацией каналов для службы телефонии и с коммутацией пакетов для телематических служб на базе единого 64 кбит/с цифрового канала;

- построение широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания.

Преимущества цифровых сетей связи настолько очевидны, что замена аналоговых сетей цифровыми и создание интегральной цифровой сети осуществляется практически во всех странах мира. На этом этапе также сохраняются выделенные сети передачи данных, построенные как на принципах коммутации каналов, так и на принципах коммутации пакетов.

На следующем этапы развития продолжают функционировать узкополосные цифровые сети интегрального обслуживания (УЦСИО), которые объединяют телефонную сеть и сети передачи данных с использованием основных цифровых каналов. На этом же этапе планировалось обеспечение передачи речи на абонентских соединительных линиях в цифровой форме.

На третьем этапе осуществляется переход ко второму поколению цифровых сетей интегрального обслуживания – широкополосным цифровым сетям (Ш-ЦСИО) (2)

Широкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания, как ее еще называют в литературе (B-ISDN) – это попытка предоставить одну, универсальную, широко распространенную и высокоскоростную сеть вместо множества сложных неоднородных существующих сетей. Эта новая сеть должна, с одной стороны выполнять все функции, возлагаемые на нынешние сети по передаче голоса, данных и телевизионных сигналов, а с другой стороны, обладать возможностью поддерживать будущие коммуникационные технологии.

B-ISDN – это высокоскоростная технология, использующая АТМ в качестве транспортного механизма. Она служит для объединения нескольких локальных сетей. В настоящее время технология B-ISDN привлекает к себе все большее внимание, так как она обеспечивает максимальную технико-экономическую эффективность. Это достигается за счет интеграции услуг, предоставляемых различными службами, например обычной узкополосной (факсы, терминалы и т.д.), так и высокоскоростной в реальном времени (телевидение, видеотелефоны и т.д.).

1.1 Математическая модель формирования Ш-ЦСИО

Представим анализируемую модель в виде графа G(A,L) с множеством вершин

A={a₁…a _i…a _s} = {a _i},i =,

которые соответствуют узлам коммутации, либо коммутаторам виртуальных каналов, и с множеством ребер

L ={l _i,j}, i,j =, i¹j которые соответствуют ТПС.

В трактах передачи сообщений (ТПС) l_i,j имеется k _i,j виртуальных каналов, которые можно представить матрицей каналов

, i, j=, i¹j

Структуру сети можно представить:

матрицей тяготений

, r-вид сервиса,

матрицей скоростей

Поиск маршрута между исходящим и входящим коммутаторами местных виртуальных каналов (КМВК) для r-ого сервиса осуществляется методом маршрутизации M_r.

Считаем, что ПРИ для каждого r-ого вида сервиса может быть свой, заданный в виде набора векторов:

,

,

;

где n - текущее значение H,

H – количество исходящих ТПС из j-ого узла.

1.2 Общие принципы технологии АТМ

Сущность режима АТМ состоит в транспортировании всех видов информации пакетами фиксированной длины (ячейками), когда потоки ячеек от различных пользователей асинхронно мультиплексируются в едином цифровом потоке. Применение коротких пакетов (53 октета), минимизация функций, выполняемых при коммутации и использовании элементной базы на технологиях КМОП и БИКМОП, позволили уже сегодня достичь производительности коммутаторов АТМ 0 Губит/с и более. Основными, положительными сторонами метода АТМ является возможности транспортирования по сети информации любой службы независимо от скорости передачи, требований к семантической и временной прозрачности сети и качественности трафика ячеек. Эти причины и определили решение СС МСЭ, что именно АТМ является режимом транспортирования информации ШЦСИО.

Основное достоинство АТМ – это последовательная реализация метода асинхронно-адресной системы передачи и коммутации, позволяющая объединять различные типы трафика в единый поток и тем самым обеспечивать высокую эффективность использования пропускной способности канала. При этом в АТМ отработаны механизмы управления – система мер по снижению тех недостатков, которые присущи статистическому мультиплексированию.

Технология АТМ предоставляет операторам сетей уникальные возможности по обеспечению высокой гибкости и адаптируемости сети к изменению уровня требований пользователей к качеству обслуживания, так и появлению новых служб, требования которых к семантической и временной прозрачности сети еще четко не определены. Повышает эффективность использования сетевых ресурсов, а также снижает затраты на проектирование, строительство и эксплуатацию сети, и на разработку сетевого оборудования, так как создается и эксплуатируется одна сеть вместо множества вторичных сетей.

Гибкость технологии подтверждается тем, что АТМ, задуманная изначально как самодостаточная, в короткие сроки адаптировалась к широкому спектру транспортных технологий доступа, интерфейсы АТМ позволяют поддерживать значительную часть услуг передачи данных канального уровня с различными не АТМ-протоколами (Frame Relay, X.25,xDSL), а также трафик протоколов IP, IPX внутри единой инфраструктуры.

Технология АТМ наиболее эффективна при переходе от TDM-сетей к пакетным мультисервисным сетям, и дает возможность оптимально реализовать универсальные транспортные узлы в точках перехода от корпоративных сетей к уровню сетей общего пользования и в точках объединения нескольких сетей общего пользования (5).

Мультисервисные сети на базе технологии АТМ обладают рядом преимуществ – пачечная природа трафика, концепция гибкой полосы пропускания, обеспечение требуемого качества обслуживания, что делает их наиболее экономически эффективным решением для построения крупномасштабных корпоративных сетей и в перспективе позволяет заменить существующие базовые сети с различными протоколами единой широкополосной сетью.

Благодаря технологии АТМ все коммутационное оборудование становится однородным, решающим для всех видов информации одну задачу – задачу быстрой коммутации фиксированных пакетов, получивших название ячеек, и асинхронного временного разделения ресурсов, при котором множество виртуальных соединений с различными скоростями асинхронно мультиплексируются в едином физическом канале связи – цифровом тракте.

1.3 Модель ШЦСИО

Модель Ш-ЦСИО включает в свой состав три плоскости: плоскость пользователя, плоскость управления и плоскость менеджмента. Плоскость пользователя (U-plan) ответственной за транспортировку всех видов информации в соответствии с соответствующими механизмами защиты от ошибок, контроля и управления. Плоскость пользователя имеет уровневую структуру.

Плоскость управления (C-plane) определяет протоколы установления контроля и разъединение. Плоскость менеджмента (m-plan) обеспечивает функции менеджмента (управления) плоскостями обеспечивают координацию в ШЦСИО, связывая ее в единое целое. Функции управления уровнями решают задачи распределения сетевых ресурсов, согласования их с параметрами трафика, обработки информации, эксплуатации технического обслуживания и управления сетью. Управление уровнями имеет уровневую структуру.

Рекомендациями ССЭ МСЭ 1.321 и 1.413 определены уровни эталонной модели протоколов ШЦСИО. Физический уровень АТМ соответствует 1-му уровню эталонной модели ВОС. Уровень АТМ и часть уровня адаптации АТМ соответствует сетевому уровню и выше. Что позволяет возможным построение двух основных типов сетей на технологии АТМ:

- сети, состоящие из оконечных (терминальных) и промежуточных устройств только на технологии АТМ ("чистые АТМ");

- сети, использующие транспортную сеть, построенную на технологии АТМ, и терминальное оборудование различных современных телекоммуникационных технологий.

2.1 Характеристика существующей телефонной сети

Город Иркутск является крупнейшим областным, промышленным и научно-техническим центром Восточной Сибири. По данным статистики в городе проживает 590500 жителей, из них количество семей – 173578. Климат Иркутска резко континентальный, характеризующийся сильными ветрами и туманами. Сейсмичность на территории города достигает 8 баллов.

В городе имеется развитая сеть всех видов подземных сооружений. Почти все улицы имеют твердое покрытие и зеленые насаждения. Основными видами городского транспорта являются автобус, троллейбус, трамвай. Основными транспортными магистралями являются ул. Карла Маркса, Ленина, Р. Люксембург, Пролетарская, Маяковского, Лермонтова, Байкальская.

Иркутск обслуживается местной телефонной связью от сети общего пользования и от ряда учрежденческо-производственных телефонных станций различной ведомственной принадлежности (УПАТС), включенных в телефонную сеть общего пользования через шесть узлов ведомственной телефонной связи (УВТС). Техническое состояние оборудования всех действующих АТС обеспечивает возможность его дальнейшей эксплуатации.

При этом на сети, действует несколько операторов: ОАО «Электросвязь», ЗАО «АТС-42», ОАО «Сибтелеком», УМП «Иртел», корпорация «Северная Корона», ЗАО «Байкалвестком», - что (из-за наличия конкурентной борьбы) создает определенные сложности в согласовании проектных решений, основывающихся на требовании Госкомсвязи РФ по созданию взаимоувязанной сети связи (ВСС).

Местная телефонная связь города Иркутска строится на условиях взаимоувязанной сети связи (ВСС), характеризуется наличием на ней тридцати десятитысяченомерных индексов, выделенных под РАТС (24 кода), и под УВТС (6 кодов) а так же стотысяченомерного индекса, занятого под УСП – при шестизначной системе нумерации.

Межстанционная связь РАТС на ИГТС построена по принципу «с узлами входящего сообщения» (УВС) при шестизначной системе нумерации абонентских линий, для чего на телефонной сети Иркутска сформировано 4 стотысяченомерных телефонных района с организацией четырех УВМСЭ. Схема г. Иркутска с телекоммуникационными узлами представлена на ри.1.

Для связи с сельскими АТС на ГТС г. Иркутска организован узел сельскопригородной связи с занятием стотысячного индекса «1» (УСП-1).

Связь РАТС г. Иркутска с АМТС типа AXE-10 организуется по пучкам заказно-соединительных (ЗСЛ) и соединительных линий (СЛМ).

Связь с экстренными и заказно-справочными службами осуществляется по 2-х и 3-х значной системе нумерации через узел спецслужб (УСС), с использованием оборудования АХЕ-10.

Абонентские сети ГТС построены по шкафной системе с применением элементов прямого питания, выполненные кабелем различных марок.

АМТС типа AXE-10 имеет выход на магистральную цифровую сеть, что позволяет обеспечить внедрение интегрированных услуг. Также, в данное время, в Иркутске идет интенсивное строительство Интегрированной сети передачи данных на оборудовании компании Cisco Systems. Для организации коммутируемого доступа предусматривается через цифровые модемные пулы, которые подключаются к опорной АТС потоками Е1, с интерфейсом ISDN PRI. Организация коммутируемого доступа осуществляется по существующей телефонной сети общего пользования к сети передачи данных. А, также используя существующую кабельную инфраструктуру, организован доступ к СПД по выделенным линиям.

2.2 Краткая характеристика существующей сети SDH

Организовать устойчивую и надежную связь, между всеми обслуживаемыми точками сети и удовлетворило потребности в передаче речевого трафика.

2.3 Передача ячеек АТМ через сети SDH

Существующая SDH сеть используется как транспортная сеть для АТМ трафика, учитывая, что виртуальные контейнеры VC-n могут нести в упакованном виде поток АТМ ячеек в качестве полезной нагрузки. В настоящее время стандартизованы процедуры такой упаковки (инкапсуляции) АТМ ячеек в виртуальные контейнеры VC-4 и VC-4Xc, используемые в схемах мультиплексирования SDH (рекомендации ITU-T G.709).

Для сопряжения SDH и АТМ сетей (рассматриваемых как сети доступа) предусматривается коммутаторы доступа АТМ, осуществляющие упаковку ячеек АТМ в виртуальные контейнеры SDH.

Существующая синхронная SDH сеть г. Иркутска - это синхронная цифровая транспортная сеть на базе оборудования SDH производства фирмы ESI, которая охватывает весь город. Синхронные цифровые мультиплексоры узлов сети установлены в зданиях АТС ИГТУС и связаны друг с другом магистральными волоконно-оптическими кабелями.. Транспортная SDH-сеть построена как двунаправленное самовосстанавливающееся кольцо, так как именно этот режим работы позволяет обеспечить достаточную пропускную способность сети SDH для передачи трафика со 100%-м резервированием в случае аварийного режима.

Сеть SDH кольцевой структуры уровня STM-16 построена с четырьмя сетевыми узлами при шестизначной системе нумерации. Схема существующей сети SDH приведена на рис. №2.

Производительность сетевых структур SDH составляет 2500, 622 и 155 Мбит/с. Все сетевые элементы управляются из единого центра управления, что позволило

2.4 Комплексная сеть SDH+ATM

Топологически сеть SDH состоит из первичного кольца со скоростью передачи 2,488 Гбит/с (STM-16) и периферийных колец со скоростью передачи155,5 Мбит/с и 622 Мбит/с (STM-4).

Кольцевая структура и резервирование магистральных оптоволоконных линий обеспечивает связность сети при авариях на магистралях и бесперебойность передачи данных.

Проектируемая сеть обеспечивает предоставление абонентам широкого спектра услуг по передаче различных видов цифровой информации (в единой технологии передается речь, видео, данные), базирующаяся на технологии АТМ.

Сочетание технологии АТМ и СЦИ и является основой для построения ШЦСИО, на такой сети виртуальными становятся не только транзитные соединения, но и сами каналы и тракты (пути). Кроме того, нельзя не отметить еще одну явную тенденцию интеграции аппаратуры транспортных сетей и сетей доступа: в одной и той же аппаратуре имеются порты для подключения различных абонентских терминалов, локальных и городских вычислительных сетей, автоматических телефонных станций и т.д. наряду с портами для сигналов синхронных модулей СЦИ.

По данным статистики (1),что среднегодовые темпы прироста емкости телефонных сетей составляют 4...5%, сетей передачи данных – 20...25%, факсимиле – 40...50%, локальных сетей 50% и более. Рекордсменом является глобальная вычислительная сеть Интернет, трафик которой увеличивается на 20...25% каждый месяц.

Развитие современных научно-практических достижений в области телекоммуникационных сетей идет в настоящее время в направлении создания ШЦСИО. По результатам научных исследований, подкрепленными научными результатами, наиболее эффективно реализует услуги ШЦСИО технология базирующаяся на новом способе транспортирования информации, получившего наименование асинхронного режима переноса (Asunchronous Transfer Mode – АТМ) (1,3)

3.1 Технология АТМ

Технология АТМ обеспечивает:

- транспортирование всех видов информации (речи, музыки, подвижных и неподвижных изображений, данных) в виде пакетов фиксированной длины – ячеек;

- выделение пользователю в каждый момент времени только того ресурса пропускной способности сети, который ему необходим;

- поддержку интерактивных (диалоговых) служб и служб распределения информации, а также служб с установлением и без установления соединения;

- передачу как непрерывного, так и пачечного трафика, что за счет мультиплексирования позволяет эффективно использовать сетевые ресурсы.

3.1.1 Мультипротокольный режим передачи через АТМ

Мультипротокольный (MPOA – Multiprotokol Over ATM) режим передачи через АТМ дает возможность осуществлять маршрутизацию протоколов IP (Internet Protokol –межсетевой протокол). Подобно классическому межсетевому протоколу через АТМ и эмуляции локальных вычислительных сетей (1,2) мультипротокольный режим работы через АТМ обеспечивает мостовое соединение канального уровня ВОС по виртуальной подсети. Фактически мультипротокольный режим передачи через АТМ использует технологию эмуляции локальныой вычислительной сети для обеспечения соединения мостового типа, но в отличие от классического межсетевого протокола через АТМ и эмуляции ЛВС при мультипртокольном режиме передачи через АТМ между виртуальными подсетями осуществляется маршрутизация без использования традиционных маршрутов.

Мультипротокольный режим передачи через АТМ состоит из двух компонентов: серверов маршрутизации (Route Servers), которые в технической литературе также принято называть серверами МРОА;

оконечных устройств (Edge Devices), которые также называют клиентами МРОА.

В качестве оконечных устройств могут выступать:

- граничные коммутаторы, отправляющие пакеты и ячейки АТМ между ЛВС или сетями АТМ;

- сетевые интерфейсные платы, передающие пакеты и ячейки АТМ между подключенными к АТМ устройствами и сетями.

Серверы маршрутизации выполняют следующие основные функции:

- поддерживают таблицы маршрутизации;

- вычисляют маршруты для оконечных устройств;

- обеспечивают взаимодействие с традиционными маршрутизаторами и другими серверами маршрутизации.

Серверы маршрутизации могут не представлять собой отдельные устройства. Функции серверов маршрутизации в совокупности образуют систему распределенной маршрутизации, определяют куда необходимо отсылать ячейки, а оконечные устройства их передают по сети АТМ. На рис.3.1.1.1 изображен мультипротокольный режим передачи через АТМ.

Рис.3.1.1.1 Схема работы мультипротокольного режима работы через АТМ рабочей станции традиционной ЛВС с рабочей станцией АТМ с установлением виртуального соединения

Рабочие станции, локальные вычислительные сети и серверы подключены к оконечным устройствам (элементам MPOA), которые в свою очередь соединены с сетью АТМ и могут соединяться друг с другом с помощью постоянных или коммутируемых виртуальных соединений (4)

Если рабочей станции локальной вычислительной сети, необходимо связаться с подключенным к АТМ устройству, под которым может пониматься рабочая станция ЛВС АТМ, сервер АТМ или любое другое стандартное широкополосное терминальное устройство, рабочая станция ЛВС посылает пакет оконечному устройству, которое проверяет МАС – адрес получателя (или адрес пакета сетевого уровня), а затем ищет соответствующий ему адрес АТМ. Если оконечное устройство (клиент МРОА) не найдет адрес АТМ, то запрашивает его у сервера маршрутизации.

Если сервер маршрутизации знает АТМ-адрес, то он сообщает его клиенту МРОА. В противном случае, используя тот или иной протокол маршрутизации (RIP – Routing Information Protocol, OSPF – Open Shortest Path First, NHRP – Next Hop Routing Protocol, IPNNI – Integrated Private Network Interface), сервер маршрутизации связывается с другими маршрутизаторами

Узнав АТМ-адрес, оконечное устройство (клиент MPOA) устанавливает виртуальное соединение со станцией получателя даже в случае, если станция назначения находится в другой подсети. Это виртуальное соединение устанавливается напрямую, а не через сервер маршрутизации. Такой процесс принято называть однопролетной маршрутизацией (One – Hop Routing).

Такая однопролетная маршрутизация дает возможность пользователям взаимодействовать на максимально допустимой скорости, так как исключает из процесса передачи сервер маршрутизации.

Однако при передаче одиночных пакетов или сообщений с малым объемом данных процесс установления виртуального соединения может занять более длительный интервал времени, чем сама передача. Предоставление услуг без установления соединения находится, как говорилось ранее, выше уровня АТМ. Использование так называемой последовательной маршрутизации (Hop-by-Hop Routing) позволяет обойтись без установления соединений. Ячейки оконечным устройствам передаются серверу MPOA, а он передает их оконечному устройству, к которому подключен адресат.

Таким образом, можно отметить, что мультипротокольный режим передачи через АТМ предоставляет пользователям намного больше возможностей чем классический межсетевой протокол через АТМ является, технологией сетевого уровня согласно эталонной модели протоколов взаимодействия открытых систем, то он имеет доступ к такой информации сетевого уровня как характеристики трафика и качество обслуживания. При установлении виртуального соединения эта информация может использоваться для определения оптимального маршрута между оконечными устройствами (клиентами MPOA) в зависимости от требуемого качества обслуживания, которое запрашивает терминал источника информации.

Мультипротокольный режим передачи через АТМ дает возможность ныне существующим локальным вычислительным сетям взаимодействовать друг с другом, используя, с одной стороны, все выгоды, которые предоставляет маршрутизация, а с другой стороны, получить скорости обмена, которые могут предоставить только широкополосные цифровые сети интегрального обслуживания на технологии АТМ.

Стандарты MPOA рассчитаны на максимальное использование преимуществ АТМ, в том числе на возможность динамического изменения полосы пропускания сети с использованием прямых коммутируемых виртуальных каналов и гарантированного качества обслуживания (QoS) (2). Кроме того, стандарты MPOA, обеспечивающие совместимость с протоколами сетевого уровня, позволят прикладным программам взаимодействовать между собой через существующие ЛВС и через сети АТМ. Спецификация многопротокольной передачи данных поверх (или) через АТМ, определяет стандартный подход к поддержке таких протоколов как IP и IPX на магистралях АТМ. Благодаря тому, что протоколы MPOA позволяют создавать виртуальные маршрутизаторы над коммуникационной средой АТМ, открываются возможности для разработки нового поколения архитектур интерсетей, в которых маршрутные функции будут реализованы гораздо эффективнее и дешевле, чем с помощью сегодняшних пакетных маршрутизаторов. Передача пакетов в MPOA передача пакетов осуществляется коммутаторами со стороны сети (пограничными устройствами), в то время как вычисление маршрута производится на отдельном сервере. Специальные протоколы обеспечивают синхронизацию коммутаторов и сервера маршрутизации. Такие устройства в сочетании с коммутаторами АТМ и средствами прямого соединения на сетевом уровне через инфраструктуру АТМ обеспечивают гибкую реконфигурацию аппаратных средств (добавление, перемещение, изменение), упрощенное управление структурой сети, повышенную степень безопасности. Таким образом, суть распределенной маршрутизации состоит в том, чтобы осуществить ее ближе к пользователям, на выходе из локальной сети. Ее функции возлагаются на недорогие многоуровневые коммутаторы и устройства доступа, соединяющие локальные сети с магистралью АТМ.

3.1.2 Возможности с распределенной маршрутизации

Сеть с распределенной маршрутизацией имеет практически неограниченные возможности для дальнейшего расширения. Каждый новый маршрутизатор, добавляемый к такой сети одновременно с новыми рабочими станциями, пропорционально увеличивает ее "интелект" и отказоустойчивость. Именно это свойство технологии АТМ позволяет создавать на ее основе крупнейшие вычислительные сети, отдельные из них объединяют до нескольких тысяч рабочих станций. При этом такая сеть чрезвычайно проста по своей структуре и протокольно независима, не говоря уже о возможностях по передаче других типов трафика (помимо компьютерных данных).

3.2 Технология мультимедиа

В настоящее время с возрастающей потребностью и спросом на мультимедийные услуги назрел вопрос строительства мультисервисной сети в г. Иркутске. В следствии чего организуется ядро сети с использованием технологии АТМ пропускной способностью 155 Мбит/с, а в качестве транспортной сети используется существующая сеть SDH. Естественно одним ядром и магистралью не обойтись с внедрением широкополосного мультисервисного ядра и появлением все новых сервисов Интернет, спросом на рынке новых услуг таких как организация выделенных защищенных корпоративных сетей (VPN), подключение УПАТС, интегрированные на IP услуги телефонии и видеоконференций, а в дальнейшем при достижении критической массы пользователей мультисервисной сети и развитию контенпровайдеров услуги ТВ, радио (мультикастинг), видео по запросу. Все это требует наличия скоростного канала от клиента до ближайшего узла мультисервисной сети.

3.2.1 Краткое описание преимуществ технологии АТМ

Основное достоинство АТМ – это последовательная реализация метода асинхронно-адресной системы передачи и коммутации, позволяющая объединять различные типы трафика в единый поток и тем самым обеспечивать высокую эффективность использования пропускной способности канала. При этом в АТМ отработаны механизмы управления – система мер по снижению тех недостатков, которые присущи статистическому мультиплексированию.

Технология АТМ предоставляет операторам сетей уникальные возможности по обеспечению высокой гибкости и адаптируемости сети к изменению уровня требований пользователей к качеству обслуживания, так и появлению новых служб, требования которых к семантической и временной прозрачности сети еще четко не определены. Повышает эффективность использования сетевых ресурсов, а также снижает затраты на проектирование, строительство и эксплуатацию сети, и на разработку сетевого оборудования, так как создается и эксплуатируется одна сеть вместо множества вторичных сетей.

Гибкость технологии подтверждается тем, что АТМ, задуманная изначально как самодостаточная, в короткие сроки адаптировалась к широкому спектру транспортных технологий доступа, интерфейсы АТМ позволяют поддерживать значительную часть услуг передачи данных канального уровня с различными не АТМ-протоколами (Frame Relay, X.25,xDSL), а также трафик протоколов IP, IPX внутри единой инфраструктуры.

Технология АТМ наиболее эффективна при переходе от TDM-сетей к пакетным мультисервисным сетям, и дает возможность оптимально реализовать универсальные транспортные узлы в точках перехода от корпоративных сетей к уровню сетей общего пользования и в точках объединения нескольких сетей общего пользования (5)

Мультисервисные сети на базе технологии АТМ обладают рядом преимуществ – пачечная природа трафика, концепция гибкой полосы пропускания, обеспечение требуемого качества обслуживания, что делает их наиболее экономически эффективным решением для построения крупномасштабных корпоративных сетей и в перспективе позволяет заменить существующие базовые сети с различными протоколами единой широкополосной сетью.

Благодаря технологии АТМ все коммутационное оборудование становится однородным, решающим для всех видов информации одну задачу – задачу быстрой коммутации фиксированных пакетов, получивших название ячеек, и асинхронного временного разделения ресурсов, при котором множество виртуальных соединений с различными скоростями асинхронно мультиплексируются в едином физическом канале связи – цифровом тракте.

В настоящее врем, с возрастающей потребностью и спросом на мультимедийные услуги назрел вопрос строительства мультисервисной сети в г. Иркутске. Сейчас, на данном этапе, в Иркутске развивается и идет строительство магистральной мультисервисной мультипротокольной, многофункциональной сети. Организуется ядро сети с использованием технологии АТМ и пропускной способностью 155 Мбит/с, а в качестве транспортной системы используется существующая сеть SDH. Естественно одним ядром и магистралью не обойтись, с внедрением широкополосного мультисервисного ядра и появлением все новых сервисов Интернет, спросом на рынке новых услуг таких как организация выделенных защищенных корпоративных сетей (VPN), подключение УПАТС, интегрированные на IP услуги телефонии и видеоконференций, а в дальнейшем при достижении критической массы пользователей мультисервисной сети и развитию контентпровайдеров услуги ТВ, радио (мультикастинг), видео по запросу. Все это требует наличие скоростного канала от клиента до ближайшего узла мультисервисной сети.

Однако технология мультимедиа накладывает ряд существенных ограничений на использование телекоммуникационных систем:

- использование обычной аналоговой телефонной сети общего пользования и современных модемов практически невозможно, так как они не обеспечивают необходимого качества видеоизображения и звука;

- узкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания обеспечивает только передачу звука среднего качества, неподвижного изображения (монохромного или с очень ограниченной цветовой палитрой) и низкокачественного подвижного изображения, представляющего собой низкоскоростную последовательность неподвижных кадров;

- при реализации мультимедиа нельзя получить высококачественное изображение стерео вещания.

Поэтому с развитием ядра необходимо развивать и широкополосную сеть доступа (2).

Все это позволяет сделать вывод, что АТМ – это наиболее перспективная высокоскоростная технология для построения широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания, на основе которой могут строиться как сети доступа, так и транспортные сети.

Оборудование АТМ внедряется, прежде всего, в транспортные и оборудование доступа (граничные коммутаторы) и должны обеспечивать поддержку как существующих, так и появляющихся служб. Большим преимуществом сетей на технологии АТМ является их гибкость, позволяющая поддерживать как все существующие, так и перспективные службы. Хотя технология АТМ и ориентирована на соединения, она обладает достаточно гибкими возможностями переноса информации всех служб, включая и службы, не ориентированные на соединение (службы CL – Connectionless).

3.3 Качество обслуживания в сетях АТМ

Технология АТМ позволяет пользователям указывать полный набор запрашиваемых параметров качества обслуживания. Коммутаторы АТМ и сетевые адаптеры предоставляют пользователям доступ к различным классам обслуживания, которые определяются совокупностью параметров качества обслуживания. С появлением пользовательского интерфейса UNI 4.0 появилась возможность прямой установки значения каждого параметра. Эта версии позволяет пользователям указывать конкретные значения параметров качества обслуживания в рамках каждого класса. Отличие в том, что уже не нужно выбирать определенный класс обслуживания с предопределенными сетевым администратором параметрами качества обслуживания. Это снимает проблемы совместимости между различными провайдерами услуг АТМ, так как администраторам разных сетей не придется согласовывать параметры качества обслуживания. Эта задача будет возлагаться на конкретные приложения.

3.3.1 Параметры качества обслуживания

Форум АТМ определил три параметра, которые должны быть согласованы при установлении соединения. К ним относятся:

- время задержки при передаче ячеек (Cell Transfer Delay – CTD) – максимальное время передачи ячейки от одного узла к другому. Э тот параметр зависит от задержек при передаче и времени нахождения ячеек в очередях коммутаторов АТМ;

- вариация задержки (Cell Delay Variation – CDV) отражает разницу между максимальным и минимальным временем передачи ячейки между узлами. Эта величина зависит от числа виртуальных соединений, мультиплексируемых в один физический канал. Кроме того, на нее влияет изменение времени задержки ячеек в очередях коммутаторов;

- процент потерянных ячеек (Cell Loss Ratio –CLR) зависит от качества конкретного физического канала и алгоритма, заложенного в коммутатор для устранения перегрузок.

Форум АТМ определил четыре класса качества обслуживания:

- первый класс обеспечивает выполнение требований служб класса А. Этот класс обслуживания, должен предоставлять характеристики, сопоставимые с параметрами цифровых каналов;

- второй класс, обеспечивает выполнение требований служб класса В. Предназначен для мультимедийных приложений и предоставляет произвольную скорость передачи;

- третий класс обеспечивает выполнение требований служб класса С. Предназначен для технологий, ориентированных на соединения;

- четвертый класс обеспечивает выполнение требований служб класса D. Предназначен для технологий. Работающих без установления соединения.

Для уменьшения количества протоколов уровня адаптации АТМ выделено три признака, по которым проведена классификация приведенных служб: существует ли временная зависимость между абонентами, постоянная или изменяющаяся скорость передачи используется, необходимо ли устанавливать соединение или мо