Алексей Шереметьев, Алексей Любимов, Сергей Шишнин

 

Для передачи информации по цифровым магистральным линиям связи в настоящее время применяется три основных метода: временное уплотнение, коммутация пакетов и коммутация ячеек. Оставив пока в стороне первые два, поговорим подробнее о последнем.

Этот метод подразумевает использование небольших, фиксированной длины пакетов данных, так называемых ячеек, которые содержат адрес (идентификаторы) и полезную информацию. Благодаря общему формату пакетов при транспортировке всего сетевого трафика упрощаются выбор маршрута и мультиплексирование. Сети с коммутацией ячеек, как правило, основаны на быстродействующих цифровых линиях связи для соединения узлов сети и характеризуются высокой пропускной способностью, короткими задержками и очень низким коэффициентом ошибок, обеспечивая пользователя высоконадежными транспортными услугами и не требуя при этом создания мощной протокольной системы контроля и исправления ошибок.

В отличие от технологии временного уплотнения коммутация ячеек использует полосу пропускания сети только в том случае, если информация для передачи действительно существует. При отсутствии данных, а также в режиме ожидания (Idle) ячейки не передаются. В связи с этим сконфигурированные постоянные соединения (PVC) являются виртуальными, поскольку они не используют полосу пропускания физического канала при отсутствии данных для передачи.

Когда по соединению PVC должна быть передана информация, данные сегментируются в ячейки, которые и передаются по соответствующему каналу с доступной шириной полосы пропускания. Такая технология для большинства приложений передачи голоса и данных позволяет значительно снизить загрузку полосы пропускания сети. Следовательно, статистическое разделение канала сети способно увеличить передаваемый трафик.

Коммутация ячеек наиболее эффективна для ЛВС, характеризующихся, как правило, неравномерным распределением передачи по времени  -  периодами “пиков” и “затишья” между “пиками”. Соединения с коммутацией ячеек обеспечивают приложениям необходимую ширину полосы пропускания при “пиковой” загрузке, позволяя динамически перераспределять неиспользованную полосу пропускания в периоды “затишья”.

Одна из разновидностей технологии коммутации ячеек, известная как АТМ, получает все большее применение благодаря способности интегрировать различные типы трафика (голос, видео, данные), предоставляя им единый транспортный механизм и обеспечивая высокоскоростную передачу с необходимым качеством, что существенно для передачи чувствительной к задержкам мультимедийной информации.

Аналог технологии АТМ для низкоскоростных каналов, разработанный компанией StrataCom (приобретенной Cisco Systems), который, кстати, появился задолго до АТМ и frame relay, по сути является прародителем этих современных технологий передачи. Он называется FastPacket и использует фиксированные 24-байтовые ячейки для передачи трафика по узкополосным сетям со скоростью от 56 кбит/с до 2 Мбит/с. (Стандартная асинхронная система передачи использует 53-байтовые ячейки.) И та и другая технологии представляют собой коммутацию ячеек и технику мультиплексирования, с помощью которой информация пользователя помещается в пакеты фиксированной длины.

Современные сети frame relay уже давно доказали свою надежность и рентабельность при передаче данных ЛВС. Их совместная реализация с FastPacket способна повысить эффективность использования узкополосных каналов. Динамическое распределение полосы пропускания, поддержка разнотипного трафика, возможность построения полносвязной сети на основе соединений PVC без привлечения дополнительных физических каналов, а также легкость перехода к широкополосным АТМ-сетям обеспечивают преимущества использования FastPacket по сравнению с традиционными сетями frame relay.

В отличие от сетей X.25, использующих низкоскоростные средства передачи данных, сети IGX FastPacket предназначены для внедрения широкодоступных быстродействующих каналов T1 и E1. Фиксированная длина (24 байта) ячеек IGX FastPacket была специально разработана так, чтобы они могли вписаться в поле данных с 192 битами пакета T1.

Благодаря использованию коротких, фиксированных по длине ячеек удалось свести к минимуму задержки передачи данных по сети. Это, в свою очередь, позволяет поддерживать чувствительные к задержке приложения, такие, как голос и трафик SNA.

Поскольку FastPacket-сети базируются на цифровом оборудовании компании Cisco Systems (IGX, AXIS), передающем информацию с низким уровнем ошибок, проверку на ошибки можно проводить только в пунктах назначения, исключая промежуточные узлы сети FastPacket. Использование упрощенного протокола для передачи данных позволяет применять аппаратно реализованные матрицы FastPacket, обеспечивающие высокую скорость коммутации данных.

Таким образом, сети FastPacket имеют очень высокую пропускную способность и малые задержки. Их можно использовать для всех видов трафика: речевого, синхронной передачи данных, видеосигналов и данных низкоскоростных сетей пакетной коммутации.    

Узкополосные cети FastPacket

Узкополосные сети на основе коммутаторов IGX позволяют использовать каналы T1, E1 или часть полосы пропускания, поддерживают интеграцию голоса и данных, цифровой доступ и кросс-соединения, автоматическое изменение маршрутов, избыточность оборудования и полный контроль администратора над всеми элементами сети и аспектами их поведения.

Устройства IGX работают с различными узкополосными интерфейсами сети:

- цифровые линии связи T1 (1,544 Мбит/с);

- частичное использование линии связи T1;

- CEPT E1 (2,048 Мбит/с);

- линии связи (256 кбит/с  -  1,920 Мбит/с) с интерфейсами X. 21/v. 11;

- японский стандарт Y1 (1,544 Мбит/с).

Все пакеты FastPacket независимо от типа информации имеют одну и ту же длину и общую структуру пакета.

В общем случае пакет FastPacket состоит из двухбайтового поля “Адрес” (16 битов); однобайтового поля “Управление” (8 битов), где 3 бита определяют тип пакета, а 5 битов содержат код CRC обнаружения ошибок; 21-байтового поля (168 битов) с информацией пользователя.

Пакеты FastPacket классифицируются по шести основным типам (идентифицируются тремя битами кода типа пакета поля “Управление”).

- Высокого приоритета (High Priority )  -  cистемные данные и первые два пакета передачи речи.

- Данные без временных меток (Non Time Stamped Data)  -  данные со скоростью, превышающей 56 кбит/с.

- Данные с временными метками (Time Stamped Data)  -  данные со скоростью, меньшей или равной 56 кбит/с.

- Голос, ИКМ и АДИКМ  -  для передачи речи.

- Трафик frame relay без предсказания (Bursty Data without ForeSight)  -  для передачи данных frame relay.

- Трафик frame relay с предсказанием (Bursty Data with ForeSight)  -  для передачи frame relay.

На рис. 1 представлена простая сеть с тремя узлами. Здесь линии соединяют локальные источники цифровых данных и IGX. Источники цифровых сигналов могут состоять из цифровых FastPAD, офисных АТС, цифрового каналообразующего оборудования для передачи голоса и оконечного оборудования передачи данных , а также мостов, маршрутизаторов, устройств сжатия видеосигнала или устройств обработки данных (AT&T Data Service) для их передачи.

Рис. 1. Сеть передачи различных трафиков на основе IGX

IGX-узлы соединяют локальные источники данных с цифровыми линиями передачи, выполненными на основе наземных линий связи, волоконной оптики, цифровых систем радиосвязи или линий спутниковых каналов.

Одно из основных предназначений IGX  -  уплотнение данных и повышение эффективности их передачи. Это достигается разбиением поступающих пакетов.    

Передача FastPacket по линиям T1

T1-линии передают информацию со скоростью 1,544 млн. битов в секунду (DS1). Для передачи и приема данных устройства на каждом конце линии должны быть синхронизированы  -  с этой целью в поток данных периодически вставляется бит формирования кадра, легко обнаруживаемый оконечным оборудованием. По линии T1 в секунду передается 8000 кадров, состоящих из 193 битов (192 битов данных и одного бита формирования кадра).

Однако при передаче пакетов FastPacket по линии T1 эти 192 бита кадра используются по-иному: FastPacket заполняет группу из 192 битов в соответствии со своим форматом.

Частичное использование полосы пропускания T1 (fractional T1) в качестве узкополосного канала позволяет вместо полного T1- или E1-канала применять только необходимое число 64 кбит/с каналов (DS0).

В этом случае FastPacket-сеть независимо от числа используемых кадров состоит из 24 последовательных каналов. Например, информация пользователя может быть представлена двенадцатью из 24 байтов в каждом кадре. Тогда для передачи полного FastPacket-трафика требуется два кадра. Часть линии T1 применяется в случае ограниченной пропускной способности между некоторыми узлами сети.    

Линии связи E1

Для построения каналов передачи данных распространены цифровые линии передачи E1, несущие 30, 31 или 32 канала при скорости передачи 2,048 Мбит/с. Каналы обычно нумеруются от 0 до 31, причем нулевой канал резервируется для синхронизации и кода CRC проверки ошибок. Канал 16 используется для сигнальной информации во многих (но не всех) приложениях, для передачи же данных клиента применять его, как правило, нельзя. Однако остальные каналы (1 - 15 и 17 - 31) могут служить для информации пользователя. Длина кадра E1 составляет 8 битх32 байта = 256 битов.

Поскольку формат кадра E1 отличается от T1, то и границы пакетов FastPacket не совпадают с E1, как и с T1.

Структуру 24-байтового пакета FastPacket изменить нельзя, но 192 бита могут транспортироваться во всем доступном диапазоне E1. Для определения начала и конца FastPacket используется технология синхронизации, просматривающая все биты информации для поиска достоверного FastPacket CRC-кода. Обнаружив положение CRC-кода, IGX может определить начало пакета FastPacket.

Как правило, на линиях E1 для FastPackets доступно 30 каналов. Эти линии определяются как E1/30. Таким образом, возможна передача данных FastPacket со скоростью 1,920 Мбит/с по сравнению с 1,536 Мбит/с, доступных в T1. Если для передачи сигналов (E1/31) 16-й канал не используется, то доступная скорость для передачи данных возрастает до 1,984 Мбит/с. На не поддерживающей пакетов линии E1 (unframed E1), т. е. (E1/32), данные FastPackets могут передаваться на скорости до 2,048 Мбит/с (рис. 2).

Рис. 2. Передача FastPacket ПО различныМ линиям Е1

Устройства FastPacket передают всю информацию по цифровым линиям связи с использованием единого формата ячеек для всех типов трафика (голос, данные, видеосигнал, сигнализация), и все пакеты транспортируются через сеть с применением технологий коммутации и обработки очередей независимо от типа соединений или требований к ширине полосы пропускания.

Используя технологию коммутации ячеек, FastPacket-сети могут иметь ширину полосы пропускания до 2 Мбит/с. При этом они позволяют быстро и почти безболезненно перейти к широкополосным АТМ-сетям.

С авторами, специалистами фирмы Plus Communications, можно связаться по телефону: (095) 238-3711.