Лекция 12. Модели сетей

NGN.
4. Модель ATM.

строил сети по своему разумению и, поэтому, эти сети невозможно

было сопрягать и результаты, полученные в одной из них, невозможно было использовать в другой.
Одним из путей раз­решения этой проблемы в то время виделся всеобщий переход на единый, общий для всех систем стек протоколов, созданный с учетом недостатков уже сущест­вующих стеков.
В 1978 году Международный комитет по стандартизации (ISO) разработал стандарт архитектуры ISO 7498, для объединения различных сетей. В разработке участвовало 7 комитетов, каждому из них был отведён свой уровень. В 1980 году IEEE опубликовал спецификацию 802, детально описавшую механизмы взаимодействия физических устройств на канальном и физическом уровнях модели OSI. В 1984 году спецификация модели OSI была пересмотрена и принята как международный стандарт для сетевых коммуникаций.

– сетевая модель стека (магазина)сетевых протоколов OSI/ISO (ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1-99). Посредством

данной модели различные сетевые устройства могут взаимодействовать друг с другом. Модель определяет различные уровни взаимодействия систем. Каждый уровень выполняет определённые функции при таком взаимодействии.
Сетевая модель OSI представляет собой схему работы (или план действий по обмену данными) для сетевых устройств. Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи.

соединения. На рисунке представлена структура базовой модели. Каждый уровень модели

OSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель является основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых обслуживает различные части процесса области взаимодействия открытых систем.
Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей.

на рисунке:
- горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм

взаимодействия программ и процессов на различных машинах;
- вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине.

– это единица информации, передаваемая между станциями сети. При отправке

данных пакет проходит последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к пакету добавляется управляющая информация данного уровня (заголовок), которая необходима для успешной передачи данных по сети, как это показано на рис. 3, где Заг – заголовок пакета, Кон – конец пакета.
На принимающей стороне пакет проходит через все уровни в обратном порядке. На каждом уровне протокол этого уровня читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную к пакету на этом же уровне отправляющей стороной, и передает пакет следующему уровню. Когда пакет дойдет до Прикладного уровня, вся управляющая информация будет удалена из пакета, и данные примут свой первоначальный вид.

для выполнения конкретных функций. Один уровень, к примеру, отвечает за

обеспечение преобразования данных из ASCII в EBCDIC и содержит программы необходимые для выполнения этой задачи.
Семиуровневая модель OSI является теоретической, и содержит ряд недоработок. Были попытки строить сети в точном соответствии с моделью OSI, но созданные таким образом сети были дорогими, ненадёжными и неудобными в эксплуатации.
Реальные сетевые протоколы, используемые в существующих сетях, вынуждены отклоняться от неё, обеспечивая непредусмотренные возможности, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является несколько условной: некоторые протоколы занимают несколько уровней модели OSI, функции обеспечения надёжности реализованы на нескольких уровнях модели OSI.

1. Несвоевременность. Модель OSI появилась тогда, когда уже получили широкое

распространение конкурирующие с ними протоколы TCP/IP.
2. Неудачная технология. Выбор семиуровневой структуры стал больше политическим решением, чем техническим.
3. Неудачная реализация. Учитывая огромную сложность модели и протоколов, громоздкость и медлительность первых реализаций не стали неожиданностью.
4. Неудачная политика внедрения.
Поскольку наиболее востребованными и практически используемыми стали протоколы (например TCP/IP), разработанные с использованием других моделей сетевого взаимодействия, появилась необходимость другого описания сетей. Им явилась модель TCP/IP.

в университетах по телефонным линиям связи соединения «точка-точка». Но когда

появились новые технологии, широковещательные (Ethernet) и спутниковые, возникла необходимость адаптировать TCP/IP, что оказалось непростой задачей. Именно поэтому наряду с OSI появилась модель TCP/IP.
Через модель описывается, как необходимо строить сети на базе различных технологий, чтобы в них работал стек протоколов TCP/IP.

Wi-Fi и т. д.). Это объединение функций канального и физического

уровней OSI.
Уровень интернет стоит выше, и по задачам перекликается с сетевым уровнем модели OSI. Он обеспечивает поиск оптимального маршрута, включая выявление неполадок в сети. Именно на этом уровне работает маршрутизатор.
Транспортный отвечает за связь между процессами на разных компьютерах, а также за доставку переданной информации без дублирования, потерь и ошибок, в необходимой последовательности.
Прикладной объединил в себе 3 уровня модели OSI: сеансовый, представления и прикладной. То есть он выполняет такие функции, как поддержка сеанса связи, преобразование протоколов и информации, а также взаимодействие пользователя и сети.

универсальной.
3. Хост – сетевой уровень скорее интерфейс между сеть и

уровнями передачи данных.
4. Не различается физический уровень и уровень передачи данных.
5. Плохо продуманные протоколы. В модели TCP/IP, в отличие от модели OS/I, физический уровень никак не описывается.

сетей связи, обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг с гибкими возможностями

по их управлению, персонализации и созданию новых услуг за счет унификации сетевых решений. В состав NGN входит универсальная транспортная платформа с распределенной коммутацией.
Согласно Рекомендации Y.2001 МСЭ-Т, NGN (Next Generation Network) – это сеть с пакетной коммутацией, пригодная для предоставления услуг электросвязи и использования нескольких широкополосных технологий транспортирования с включенной функцией QoS, в которой связанные с обслуживанием функции не зависят от лежащих в основе технологий, ответственных за транспортировку. Она позволяет осуществлять беспрепятственный доступ пользователей к сетям и конкурирующим поставщикам услуг и/или к выбираемым ими услугам и поддерживает универсальную подвижность, обеспечивающую постоянное и повсеместное предоставление услуг пользователям. 

в обслуживании, также этим термином в области компьютерных сетей называют вероятность

того, что сеть связи соответствует заданному соглашению о трафике, или же, в ряде случаев, неформальное обозначение вероятности прохождения пакета между двумя точками сети.

ITU выделяет три категории объектов: функции, сервисы, ресурсы. Сервисы реализуются

различными функциями с помощью доступных ресурсов. Один и тот же сервис может реализовываться разным набором функций и наоборот, одна функция может использоваться для реализации различных сервисов. Их взаимосвязь показана на рис. 1. Функции NGN показаны на рис. 2.

Рис. 1

Рис. 2

сети. Создание единой конвергентной сетистало возможно при развитии инфокоммуникаций и

проникновении электронно-вычислительной техники в классическую телефонную среду.
2. Снижение эксплуатационных расходов.
3. Эффективное управление сетью.
4. Применение NGN упрощает создание корпоративных сетей.
5. Возможность организации распределённых контакт-центров.
6. Поддержка разнородных услуг.
7. Поддержка информационной экономики.
Недостатки NGN.
Отсутствие чёткой нормативной базы.
2. Взаимодействие оборудования разных поставщиков. При отсутствии чёткой нормативной базы часто возникает проблема взаимодействия оборудования разных поставщиков.
3. Недостаточные надёжность и живучесть.
4. Проблема качества обслуживания.
5. Недостаточная квалификация персонала.
6. Проблема контента.
7. Риски инвестиций.

технологической необходимости в настоящее время используется каждая из этих моделей.

по сети различные типы трафика - голос, видео и данные,

- обеспечивая при этом достаточную пропускную способность для каждого из них и гарантируя своевременную доставку восприимчивой к задержкам информации. Технология ATM может использоваться как для построения высокоскоростных локальных сетей, так и магистралей, объединяющих традиционные локальные сети. Кроме того, организации по стандартизации ATM уже разработали много стандартов на совместимость ATM, дающих возможность производителям создавать коммутаторы, которые могут взаимодействовать с коммутаторами других производителей, а также с традиционным оборудованием локальной сети.

в трех утверждениях:
- сети ATM - это сети с трансляцией

ячеек (cell-relay);
- сети ATM - это сети с установлением соединения (connection-oriented);
- сети ATM - это коммутируемые сети.
ATM – это пакетная технология коммутации, мультиплексирования и передачи, использующая пакеты малой и фиксированной длины, которые называются ячейками АТМ. В ячейке постоянной длины 53 байта (октета) информация пользователя помещается в 48 байт, а заголовок ячейки, 5 байт, содержит информацию для передачи, мультиплексирования и коммутации в сети. Ячейки, передаваемые очень большими скоростями, например, 155Мбит/с или 622 Мбит/с, обеспечивают сети гибкость и эффективность использования ресурсов.

соединение, то есть до передачи ячеек с данными между двумя

оконечными узлами должно быть установление соединения. Для этого пользователь информирует сеть с помощью сигнальной системы о требованиях в отношении качества услуг (пиковое или среднее значение скорости передачи или ширины полосы частот).
Сеть ATM не только ориентирована на соединения, она может поддерживать передачу данных без установления соединения, то есть дейтаграммный режим. В случае если в сеть ATM не поступает нагрузки, по ней передается непрерывный поток пустых ячеек, которые могут заполнять пространство и между информационными ячейками.
Последовательность принимаемых ячеек в точке назначения одинакова последовательности ячеек, посылаемых от источника. В других пакетных сетях это условие необязательно.

(или категории А) и предоставляются пользователю сети с постоянной скоростью

(CBR). По всей линии передачи характеристики передачи данных определены, и время доставки данных строго ограничено.
Функции, реализуемые в ААL, заключены в следующем:
- сегментации и восстановлении информации пользователя;
- управление отклонением времени задержки ячейки;
- управление искажениями и неверно введенными ячейками;
- восстановление источника синхронизации;
- наблюдение за ошибками байтов и управление этими ошибками;
- генерация и обнаружение структурного указателя.

отображение циклов Е1 в ячейках АТМ на рис. 4.
Рис. 3
Рис.

4

через AAL-1.
На уровне AAL-1 обрабатываются сигналы реального времени, чувствительные к

задержкам передачи (например, речевые сообщения). Для поддержки услуг самого высокого класса (категории А) требуется выполнение условий синхронизации источника и получателя сигнала. Сеть АТМ, являясь транспортной средой, как правило, имеет собственный высокостабильный синхронизм. Однако источник и приемник информационных сигналов не всегда имеют общий синхронизм с АТМ. По этой причине может возникать большое расхождение тактовых механизмов источника и приемника сигналов.
Поскольку сеть АТМ основана на передаче ячеек, то характеристика частоты источника синхронизма на приемной стороне может зависеть от сегментации ячеек и задержки возможных случайных смешиваний. Маршрут извлечения источника синхронизма принадлежит пользовательскому соединению типа «точка-точка», построенному по принципу буферизации FIFO в выходном буфере, например, для Е1 с регулировкой частоты записи-считывания. Частота считывания не может быстро меняться и подстраиваться под дрожание фазы приходящих импульсов (под джиттер). При этом может быть нарушено требование по стабильности синхронизма, например, для Е1 согласно рекомендации ITU-T G.703 требование стабильности составляет +-50*10–6 (или 50 ppm, part per million).

частоты. Рекомендацией ITU-T I.363.1 определен метод введения SRTS (Synchronous Resid-ual

Time Stamps) – синхронной остаточной временной метки. Эта метка вводится в сегмент AAL-1 в виде p-бита CSI.

Метка вычисляется на передаче как разность частот сигнала (например, Е1) и тактовой частоты АТМ сети, которая вычисляется делением:

где х выбирается таким образом, чтобы переносимая частота была выше частоты тактов компонентного сигнала. Для Е1 значение х = 6 и частота тактирования в АТМ будет 2,43 МГц. Для Е3 х = 4, fАТМ = 38,88 МГц.
При этом частота Е1 делится на число N = 3008 (общее число битов данных в восьми сегментах) и используется как затвор 4х бит (p-бит) счетчика для частоты 2,43 МГц

SRTS передающей стороны. Разность двух SRTS кодов используется для выравнивания

локальной частоты синхронизации, с которой информационные данные из сети АТМ поставляются в сеть потребителя