ιαδίκτυα & Ενδοδίκτυα Η/Υ

Transcript

1 ιαδίκτυα & Ενδοδίκτυα Η/Υ ΑΤΜ ΚΑΙ FRAME RELAY (Kεφ. 11) ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟΥ ATM ΛΟΓΙΚΕΣ ΖΕΥΞΕΙΣ ΑΤΜ ΚΕΛΙΑ ΑΤΜ ΜΕΤΑ ΟΣΗ ΚΕΛΙΩΝ ΑΤΜ Βιβλίο Μαθήµατος: Επικοινωνίες Υπολογιστών & εδοµένων, William Stallings, 6/e, ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 1

2 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟΥ ATM Οµοιότητες µεταξύ ΑΤΜ και µεταγωγής πακέτου Μεταφορά δεδοµένων σε ξεχωριστά µπλοκ Πολλαπλές λογικές συνδέσεις σε µία φυσική διεπαφή Η ροή της πληροφορίας σε κάθε λογική σύνδεση γίνεται µε πακέτα σταθερού µεγέθους που ονοµάζονται κελιά Έχει ελάχιστες δυνατότητας ελέγχου ροής και σφαλµάτων Αυτό µειώνει την επικεφαλίδα (overhead) των κελιών Οι ρυθµοί δεδοµένων που καθορίζονται στο φυσικό στρώµα ποικίλουν από 25,6 Mbps έως 622,08 Mbps ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 2

3 Τα στρώµατα του µοντέλου αναφοράς ΑΤΜ Στρώµα χρήστη Είναι υπεύθυνο για τη µεταφορά πληροφορίας χρήστη Στρώµα ελέγχου Εκτελεί τον έλεγχο κλήσης και τις λειτουργίες ελέγχου σύνδεσης Στρώµα διαχείρισης ιαχείριση επιπέδων (Plane management) Λειτουργίες και συντονισµός ολόκληρου του συστήµατος ιαχείριση στρωµάτων (Layer management) Λειτουργίες και διαχείριση πόρων που βρίσκονται στις οντότητες των πρωτοκόλλων ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 3

4 Αρχιτεκτονική Πρωτοκόλλου ΑΤΜ ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 4

5 ΛΟΓΙΚΕΣ ΖΕΥΞΕΙΣ ΑΤΜ Συνδέσεις νοητού καναλιού (virtual channel connections - VCC) Ένα VCC είναι ανάλογο µε ένα νοητό κύκλωµα του Χ.25 Ένα VCC είναι η βασική µονάδα µεταγωγής (σύνδεσης) σε ένα δίκτυο ΑΤΜ Ένα VCC αποκαθίσταται ανάµεσα σε δύο τερµατικούς χρήστες Ανταλλάσσονται κελιά µεταβλητού ρυθµού, αµφίδροµης ροής και σταθερού µεγέθους Τα VCC χρησιµοποιούνται επίσης και για ανταλλαγή ανάµεσα στο χρήστη και το δίκτυο (σηµατοδοσία ελέγχου) και ανταλλαγή ανάµεσα στα δίκτυα (διαχείριση δικτύου και δροµολόγηση) Σύνδεση νοητού µονοπατιού (virtual path connection-vpc) Είναι µία δέσµη VCC που έχουν τα ίδια τερµατικά σηµεία Έτσι, όλα τα κελιά που ρέουν από όλα τα VCC ενός VPC µετάγονται µαζί ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 5

6 Σχέσεις Συνδέσεων ΑΤΜ ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 6

7 Πλεονεκτήµατα νοητών µονοπατιών Απλοποιηµένη αρχιτεκτονική δικτύου Οι λειτουργίες µεταφοράς δικτύου διακρίνονται σε αυτές για µία ανεξάρτητη λογική σύνδεση (VC) και σε αυτές για µία οµάδα από λογικές συνδέσεις (VP) Αυξηµένη απόδοση και αξιοπιστία δικτύου Το δίκτυο ασχολείται µε λιγότερες, συναθροισµένες οντότητες Μειωµένη επεξεργασία Η περισσότερη δουλειά γίνεται όταν αποκαθίσταται το νοητό µονοπάτι Σύντοµος χρόνος αποκατάστασης σύνδεσης Η προσθήκη νέων νοητών καναλιών σε ένα υπάρχον νοητό µονοπάτι περιλαµβάνει ελάχιστη επεξεργασία Βελτιωµένες υπηρεσίες δικτύου Το νοητό µονοπάτι χρησιµοποιείται εσωτερικά στο δίκτυο αλλά είναι επίσης ορατό και στον τελικό χρήστη. Έτσι, ο χρήστης µπορεί να καθορίσει κλειστές οµάδες χρηστών ή κλειστά δίκτυα από δέσµες νοητών καναλιών ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 7

8 Αποκατάσταση Κλήσης Χρησιµοποιώντας Νοητά Μονοπάτια ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 8

9 Χρήσεις Νοητών Καναλιών Ανάµεσα σε τελικούς χρήστες Μεταφέρει δεδοµένα χρήστη από άκρο σε άκρο Μεταφέρει σηµατοδοσία ελέγχου Ένα VPC ανάµεσα σε τελικούς χρήστες παρέχει µια συνολική χωρητικότητα Η οργάνωση VPC σε VCC είναι ευθύνη των δύο τελικών χρηστών Ανάµεσα σε έναν τελικό χρήστη και µία οντότητα δικτύου Χρησιµοποιείται για σηµατοδοσία ελέγχου Ανάµεσα σε δύο οντότητες δικτύου ιαχείριση της κίνησης του δικτύου Λειτουργίες δροµολόγησης ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 9

10 Χαρακτηριστικά Νοητού Μονοπατιού και Νοητού Καναλιού Ποιότητα υπηρεσίας Συνδέσεις µεταγωγής και ηµιµόνιµων νοητών καναλιών Ακεραιότητα ακολουθίας κελιών ιαπραγµάτευση παραµέτρων κίνησης και παρακολούθηση χρήσης Για τα VPC µόνο Περιορισµός αναγνωριστή νοητού καναλιού εσωτερικά σε ένα VPC ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 10

11 Σηµατοδοσία Ελέγχου -VCC Εκτελείται σε ξεχωριστές συνδέσεις Ηµιµόνιµα VCC Χρησιµοποιούνται για ανταλλαγή χρήστη-χρήστη εν απαιτείται σηµατοδοσία ελέγχου Κανάλι µετα-σηµατοδοσίας Χρησιµοποιείται ως µόνιµο κανάλι σηµατοδοσίας ελέγχου Νοητό κανάλι σηµατοδοσίας χρήστη-δικτύου Για σηµατοδοσία ελέγχου Χρησιµοποιείται για να αποκαταστήσει VCC για τη µεταφορά δεδοµένων χρήστη Νοητό κανάλι σηµατοδοσίας χρήστη-χρήστη Εγκαθίσταται µέσα σε ένα προεγκατεστηµένο VPC Επιτρέπει στους δύο τελικούς χρήστες, χωρίς την επέµβαση του δικτύου, να εγκαθιστούν και να τερµατίζουν VCC χρήστη-χρήστη για τη µεταφορά δεδοµένων ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 11

12 Σηµατοδοσία Ελέγχου -VPC Ένα VPC µπορεί να εγκατασταθεί σε µία ηµιµόνιµη βάση εν απαιτείται σηµατοδοσία ελέγχου Η εγκατάσταση ή ο τερµατισµός ενός VPC µπορεί να ελέγχεται από τον πελάτη Ο πελάτης χρησιµοποιεί ένα VCC σηµατοδοσίας για να ζητήσει το VPC από το δίκτυο Η εγκατάσταση ή ο τερµατισµός ενός VPC µπορεί να ελέγχεται από το δίκτυο Το δίκτυο εγκαθιστά ένα VPC για τη δική του ευκολία ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 12

13 ΚΕΛΙΑ ΑΤΜ Κελιά σταθερού µεγέθους Έπικεφαλίδα 5 οκτάδων Πεδίο πληροφορίας 48 οκτάδων Η χρήση µικρών κελιών µειώνει την καθυστέρηση στην ουρά για ένα κελί υψηλής προτεραιότητας Κελιά σταθερού και µικρού µεγέθους µπορούν να µετάγονται πιο αποδοτικά Με κελιά σταθερού µεγέθους είναι ευκολότερο να υλοποιηθεί ο µηχανισµός µεταγωγής σε υλικό (hardware) ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 13

14 Μορφή Κελιού ΑΤΜ ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 14

15 Μορφή Επικεφαλίδας Γενικός ελέγχου ροής (GFC) Εµφανίζεται µόνο στη διεπαφή χρήστη-δικτύου Κάνει έλεγχο ροής των κελιών στην τοπική διεπαφή χρήστη-δικτύου Αναγνωριστής νοητού µονοπατιού (VPI) Αναγνωριστής νοητού καναλιού (VCI) Πεδίο τύπου ωφέλιµου φορτίου (PT) π.χ. αν πρόκειται για πληροφορία χρήστη ή πληροφορία διαχείρισης ή συντήρησης δικτύου Προτεραιότητα απώλειας κελιού (CLP) Το 0 δηλώνει ότι ένα κελί έχει υψηλότερη προτεραιότητα Το 1 δηλώνει ότι αυτό το κελί µπορεί να απορριφθεί Έλεγχος σφαλµάτων επικεφαλίδας ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 15

16 Γενικός Έλεγχος Ροής (GFC) Κάνει έλεγχο ροής κίνησης στη διεπαφή χρήστη-δικτύου (UNI) µε σκοπό να προλαµβάνει καταστάσεις συµφόρησης µικρής διάρκειας Χρησιµοποιούνται δύο οµάδες διαδικασιών Μη ελεγχόµενη µετάδοση Ελεγχόµενη µετάδοση Κάθε σύνδεση καθορίζεται από το κατά πόσο θα υπόκειται σε έλεγχο ροής ή όχι Συνδέσεις που υπόκεινται σε έλεγχο ροής Μπορεί να υπάρχει µία οµάδα (Α) ελεγχόµενων συνδέσεων (default) Μπορεί να υπάρχουν δύο οµάδες (Α και Β) ελεγχόµενων συνδέσεων Ο έλεγχος ροής ασκείται στην κατεύθυνση από τον συνδροµητή προς το δίκτυο Ελέγχεται από την πλευρά του δικτύου ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 16

17 Μία µόνο οµάδα ελεγχόµενων συνδέσεων(1) Οτερµατικός εξοπλισµός (TE), αρχικοποιεί δύο µεταβλητές Η TRANSMIT είναι µία ένδειξη (flag) αρχικοποιηµένη στο 1 Η GO_CNTR, η οποία είναι ένας µετρητής καταχώρισης, είναι αρχικοποιηµένη στο 0 Αν TRANSMIT = 1, τα κελιά των µη ελεγχόµενων συνδέσεων µπορούν να σταλούν οποιαδήποτε στιγµή Αν TRANSMIT = 0, δεν µπορούν να σταλούν κελιά, είτε από ελεγχόµενες, είτε από µη ελεγχόµενες συνδέσεις Αν ληφθεί ένα σήµα HALT από το ΤΕ, η TRANSMIT παίρνει την τιµή 0 και παραµένει στο µηδέν µέχρι να ληφθεί ένα σήµα NO_HALT, όπου τότε η TRANSMIT παίρνει την τιµή 1 ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 17

18 Μία µόνο οµάδα ελεγχόµενων συνδέσεων(2) Αν TRANSMIT = 1 και δεν υπάρχει κελί να µεταδοθεί σε καµία από τις ελεγχόµενες συνδέσεις, τότε: Αν GO_CNTR > 0, τότε ο ΤΕ µπορεί να στείλει ένα κελί σε µία ελεγχόµενη σύνδεση Ο ΤΕ σηµατοδοτεί αυτό το κελί ως κελί ελεγχόµενης σύνδεσης Ο ΤΕ µειώνει τον GO_CNTR Αν GO_CNTR = 0, τότε ο ΤΕ µπορεί να µη στείλει ένα κελί σε µια ελεγχόµενη σύνδεση Ο ΤΕ θέτει το GO_CNTR στο GO_VALUE όταν λαµβάνει ένα σήµα SET. Ένα κενό σήµα δεν έχει αποτέλεσµα πάνω στο GO_CNTR ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 18

19 Χρήση σήµατος HALT Περιορίζει τον αποτελεσµατικό ρυθµό δεδοµένων ΑΤΜ Θα πρέπει να είναι κυκλικό Να µειώσει το ρυθµό δεδοµένων σε µία σύνδεση στο µισό Η εντολή HALT δίνεται από το ΤΕ έτσι ώστε να είναι ενεργή για το 50% του χρόνου Γίνεται µε προβλέψιµο και µεθοδικό τρόπο κατά τη διάρκεια ζωής µιας φυσικής σύνδεσης ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 19

20 Μοντέλο µε 2 ουρές Υπάρχουν δύο µετρητές GO_CNTR_A, GO_VALUE_A, GO_CNTR_B, GO_VALUE_B Αυτό επιτρέπει στο ΝΤ2 να ελέγχει δύο ξεχωριστές οµάδες συνδέσεων ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 20

21 Έλεγχος Σφαλµάτων Επικεφαλίδας Πεδίο ελέγχου σφαλµάτων επικεφαλίδας (HEC) των 8 bit Υπολογίζεται µε βάση τα υπόλοιπα 32 bit της επικεφαλίδας Χρησιµοποιείται για την ανίχνευση σφαλµάτων και σε µερικές περιπτώσεις για την ουσιαστική διόρθωση σφαλµάτων ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 21

22 Λειτουργία HEC στον έκτη ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 22

23 Αποτέλεσµα Σφάλµατος σε µία Επικεφαλίδα Κελιού ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 23

24 Επίδραση Τυχαίων Εσφαλµένων Bit στην Απόδοση του HEC ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 24

25 Μετάδοση Κελιών ΑΤΜ ΗΣύσταση Ι.432 καθορίζει ότι τα κελιά ΑΤΜ µπορούν να µεταδοθούν σε έναν από αυτούς τους ρυθµούς Mbps Mbps 51.84Mbps 25.6Mbps ύο προσεγγίσεις καθορίζονται στην Ι.432 Φυσικό στρώµα µε κελιά Φυσικό στρώµα µε SDH ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 25

26 Φυσικό Στρώµα Κελιών εν απαιτείται καµία επιπλέον πλαισίωση Η διεπαφή αποτελείται από µία συνεχή ροή κελιών των 53 οκτάδων Η οριοθέτηση των κελιών επιτυγχάνεται µε βάση το πεδίο ελέγχου σφαλµάτων της επικεφαλίδας (HEC) του κελιού ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 26

27 ιάγραµµα Καταστάσεων για την Οριοθέτηση των Κελιών ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 27

28 Επίδραση των Τυχαίων Εσφαλµένων Bit στην Απόδοση Οριοθέτησης Κελιών ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 28

29 Χρόνος ιατήρησης έναντι Πιθανότητας Εσφαλµένου Bit ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 29

30 Φυσικό Στρώµα SDH Eπιβάλλει µία συγκεκριµένη δοµή στη ροή των ΑΤΜ κελιών π.χ Mbps Επιβάλλεται πλαισίωση χρησιµοποιώντας το πλαίσιο STM-1 (STS-3) STM-1 (ITU-T) ή STS-3 (SONET) ή OC-3 (SONET) = Mbps Τα πλεονεκτήµατα της προσέγγισης µε SDH είναι Μπορεί να µεταφέρει ωφέλιµα φορτία που βασίζονται, είτε σε ΑΤΜ, είτε σε STM Κάποιες συγκεκριµένες συνδέσεις µπορεί να είναι µεταγωγής κυκλώµατος χρησιµοποιώντας ένα κανάλι SDH Με τεχνικές σύγχρονης πολυπλεξίας SDH, αρκετές ακολουθίες ΑΤΜ µπορούν να συνδυαστούν για τη δηµιουργία διεπαφών µε υψηλότερους ρυθµούς bit από αυτούς που υποστηρίζει ένα στρώµα ΑΤΜ ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 30

31 Ωφέλιµο Φορτίο STM-1 για SDH Μετάδοση Κελιών ΑΤΜ ΕΥ - κεφ.11 (1/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 31