Коммутатор сетей АТМ LightStream: эволюция распределенных сетей

  СЕТИ АТМ

    АТМ и новая парадигма распределенных сетей

Сети АТМ (Asynchronous Transfer Mode) обеспечивают множество значительных усовершенствований, включая возможность регулирования полосы пропускания, создания виртуальных сетей, поддержку различных видов трафика. Высокоскоростные сети АТМ потребуются там, где приложениям, подобным обработке изображений, видеоконференциям, коммутируемым локальным сетям, необходима широкая полоса пропускания. Технология АТМ ориентирована на соединения и имеет возможность самостоятельной маршрутизации, что обеспечивает высокую скорость коммутации.

Основа распределенных коммутируемых сетей, построенных на базе АТМ-технологии,  -  магистральный АТМ-коммутатор, который соединяет многоуровневые коммутаторы локальных сетей. Такие устройства коммутируют пакеты на уровнях 2 или 3 архитектуры CiscoFusion и обеспечивают поддержку протоколов локальных сетей по АТМ-магистрали, предоставляя сетям предприятия большие гибкость и возможности управления, чем в сетях с конкурентным доступом к среде. Кроме того, по сети АТМ можно передавать голос, видео и данные, что дает АТМ-магистралям значительные преимущества по сравнению с магистральными коммутаторами, построенными по другой технологии.

Для построения распределенных сетей предприятия на базе сетей АТМ компания Cisco Systems предлагает коммутатор модели АТМ LightStream 100, который обеспечивает полную поддержку стандарта комитета АТМ Forum UNI v3.1. Модель 100  -  первая из запланированных моделей семейства продуктов LightStream, предназначенных для предоставления общего высокоскоростного доступа к ресурсам сети членам рабочих групп, удаленным пользователям и пользователям центральной сети.

В комбинации с интерфейсным процессором сети АТМ (А1Р  -  АТМ Interface Processor) компании Cisco 16-портовый коммутатор LightStream прозрачно интегрируется с семейством высокопроизводительных маршрутизаторов серии 7000 этой же компании, предоставляя пользователям обычных сетей Ethernet возможность включения в высокопроизводительные коммутируемые сети.

LightStream представляет собой ключевой элемент архитектуры CiscoFusion  -  стратеги-ии, обеспечивающей переход от сегодняшних локальных сетей к коммутируемым сетям завтрашнего дня. Коммутатор LightStream был разработан совместными усилиями компаний

Cisco и NEC, которые годами накапливали опыт и знания в области межсетевого взаимодействия и коммутации в сетях АТМ.

Компания Cisco перенесла часть своей операционной системы IOS в продукт Light-Stream: это система кодов сигнализации в сетях АТМ, работающая также с модулем А1Р, что гарантирует четкое взаимодействие между этими двумя устройствами.

СЕТЕВАЯ АРХИТЕКТУРА НА БАЗЕ LIGHTSTREAM

Коммутатор LightStream специально разработан для конструирования магистральных сетей АТМ, соединяющих множество АТМ-маршрутизаторов, многоуровневых коммутаторов, высокопроизводительных серверов в единый кластер маршрутизаторов. Маршрутизаторы АТМ, такие как Cisco 7000 с модулем А1Р, позволяют соединять посредством АТМ-магистрали существующие локальные сети, создавая в то же самое время мост к новым приложениям, например к виртуальным сетям. Модуль А1Р для маршрутизаторов семейства 7000 компании Cisco  -  первый из набора АТМ-интерфейсов, который будет поддерживаться всем семейством маршрутизаторов компании Cisco.

Кластер маршрутизаторов может масштабироваться до суммарной пропускной способности в несколько гигабитов и миллионов пакетов в секунду. В то время как AIP-модуль предназначен для обеспечения прозрачного межсетевого взаимодействия современных протоколов локальных и глобальных сетей с магистралью АТМ, высокоскоростные серверы могут быть непосредственно подключены к коммутатору UghtStream, связываясь с клиентами, подсоединенными к многоуровневым коммутаторам посредством протоколов виртуальных сетей.

С ростом размера сетевой магистрали коммутаторы могут объединяться. Протоколы маршрутизации в сетях АТМ, например Private Network-to-Node Interface (PNNI), разработанный форумом АТМ (АТМ Forum), будут использоваться для упрощения создания больших магистральных сетей АТМ.

При использовании отказоустойчивых соединений коммутатора LightStream возможно создание надежных резервных соединений. Маршрутизаторы АТМ могут также поддерживать соединения с различными концентраторами (dual-homing) и производить маршрутизацию в обход неработоспособных соединений, обеспечивая таким образом такой же уровень отказоустойчивости магистралей АТМ, как и тот, что доступен с использованием магистралей на базе маршрутизаторов.

ХАРАКТЕРИСТИКИ КОММУТАТОРА

LightStream поддерживает до 16 АТМ-портов и характеризуется суммарной пропускной способностью 2,4 Гбит/с. Каждый порт может функционировать со скоростью 155 Мбит/с. LightStream использует комбинацию буферов ввода-вывода, подсоединенных к коммутационной матрице. Функции передачи множеству абонентов и широковещательные посылки встроены в коммутационную матрицу и реализуются без задержки трафика. Кроме того, LightStream имеет встроенную поддержку передачи сигналов в сетях АТМ, что исключает необходимость специального сигнального сервера в сети.

LightStream поддерживает любые комбинации от 1 до 16 АТМ-интерфейсов, позволяя пользователям легко и экономично размещать необходимое количество модулей различных типов. Интерфейсные карты (модули) могут добавляться и изменяться при необходимости. Это особенно важно в географически распределенных глобальных сетях.

ПОДДЕРЖКА ИНТЕРФЕЙСОВ

LightStream поддерживает широкий диапазон интерфейсов локальных и глобальных сетей, в частности АТМ Forum, ETSI, TIS1.5, ITU-T.

Так как коммутатор LightStream был специально разработан как магистральный концентратор, он может поддерживать глобальные соединения типа DS3/E3 и SONET/SDH с одномодовым оптоволоконным соединением. Данная возможность позволяет прозрачно соединять между собой центральную АТМ-магистраль предприятия и общие (или) частные сети АТМ посредством глобальных коммуникаций. Кроме того, LightStream можно использовать в среде рабочих групп для поддержки высокопроизводительных вычислений с возможностью прямого соединения настольных систем с сетью АТМ. Для того чтобы обеспечить подобные функции, LightStream поддерживает стандарт АТМ Forum на соединение по медной витой паре категории 5.

УПРАВЛЕНИЕ КОММУТАТОРОМ

Конфигурация коммутатора LightStream задается программой локального консольного управления при подключении через последовательный порт. Для удаленного наблюдения и задания параметров коммутатора по сети могут использоваться средства доступа на базе протокола SNMP и Telnet. Индикаторы на передней панели служат для быстрого обнаружения неисправностей и диагностики.

ПОДДЕРЖКА СОЕДИНЕНИЙ

Коммутатор LightStream поддерживает соединения посредством виртуальных каналов (VCC  -  Virtual Channel Connections) и путей (VPC  -  Virtual Path Connections). Оба типа соединения могут быть настроены на режим "точка-точка" или "точка-много точек". Каждый порт поддерживает до 4096 соединений "точка-точка", а сам коммутатор может устанавливать до 1024 соединений "точка-много точек". Для соединений типа VPC поддерживаются все 8 или 12 бит (для ячеек типа UNI соответственно) поля VPI.

Каждое соединение посредством Light-Stream может быть названо высокоприоритетным (т. е. с малым временем задержки при передаче ячеек) либо низкоприоритетным (время задержки при передаче не критично). Высокоприоритетные соединения обычно используются для передачи голосовых данных и видео, низкоприоритетные  -  для передачи данных. Устанавливаемые виртуальные соединения могут быть постоянными (PVC) или коммутируемыми (SVC). PVC-coединения устанавливаются через последовательный порт, и параметры соединения сохраняются в энергонезависимой памяти. Соединения SVC устанавливаются с помощью присоединенного АТМ-оборудования (например, рабочих станций), которое использует протокол сигнализации для взаимодействия с коммутатором.

СИГНАЛИЗАЦИЯ

В СЕТЯХ АТМ Коммутатор Light-Stream поддерживает протоколы сигнализации, которые соответствуют спецификации стандарта UNI версии 3.1 комитета АТМ Forum. Функции сигнализации поддерживают установку соединений "точка-точка" с использованием форматов адресов, определенных АТМ Forum, включая адресацию Е.164 и NSAP. Встроенные функции сегментации и повторной сборки (SAR  -  Segmentation And Reassembly) поддерживают сигналы сети АТМ и сетевое управление. Для передачи сигнальных запросов могут использоваться уровни AAL5 или AAL3/4.

Кроме схемы сигнализации UNI коммутатор LightStream поддерживает функции NNI, предоставляя тем самым возможность перенаправлять сигнальные запросы в многоком-

мутируемую сеть. В первом варианте коммутатор поддерживает статический (с префиксами) протокол маршрутизации. После завершения разработки стандарт PNNI будет поддерживаться платформой Cisco IOS. Поскольку в коммутаторе предусмотрена встроенная поддержка функций сигнализации, отдельной системы управления соединениями не требуется. Это уменьшает общую стоимость системы и повышает ее надежность.

УПРАВЛЕНИЕ ТРАФИКОМ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ

LightStream поддерживает два типа приоритетов: для уровня потерянных ячеек и для уровня задержки передачи ячеек (jitter). Каждое соединение может быть помечено либо высоким, либо низким приоритетом в зависимости от вариаций времени задержки передачи ячейки. Коммутационная матрица поддерживает отдельные логические очереди для каждого класса приоритетов и гарантирует, что очереди с более высоким приоритетом будут обслуживаться в первую очередь, уменьшая задержки при передаче ячеек. Данная возможность особенно важна, если трафик чувствителен к временным задержкам (голос, видео).

Приоритет уровня потери ячеек регулируется битом CLP (Cell Loss Priority) в заголовке ячейки. В случае полного заполнения буфера ячейки с установленным битом CLP приниматься не будут. Коммутатор поддерживает виртуальную память буфера вывода с емкостью как минимум 1000 ячеек на один порт, что гарантирует малые потери ячеек при интенсивном трафике. Интерфейсные карты также имеют механизм "лицензирования" (policing) трафика для отслеживания пиковых нагрузок во время соединения; при превышении пикового значения карта перестает воспринимать ячейки, предотвращая захват полосы пропускания. Благодаря этому задержка распространения ячейки от порта входа коммутатора до его выхода составляет от 5 до 20 мс в зависимости от интенсивности трафика. Ячейки с высоким приоритетом имеют меньшую задержку, чем ячейки с низким приоритетом.

Андрей Зюзин  -  директор по продажам компании Stins Coman -  Unitech. С ним можно связаться по телефону: (095) 965-3457.

АНДРЕЙ ЗЮЗИН