Δίκτυα ATM Εισαγωγή Εικονικά κυκλώματα Πακέτα και κελιά Δρομολόγηση και προώθηση Ιεραρχία πρωτοκόλλων Επίπεδα προσαρμογής Ποιότητα υπηρεσίας Υποστήριξη IP Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-1
Εισαγωγή Δίκτυα ασύγχρονου τρόπου μεταφοράς (ATM) Σχεδιάστηκαν από τις εταιρείες τηλεφωνίας Αναφέρονται και ως ευρυζωνικά ISDN Φωνή και δεδομένα σε πολύ υψηλές ταχύτητες Μεταβλητός ρυθμός δεδομένων σε κάθε κλήση Πιο κατάλληλα για εφαρμογές πέρα από την τηλεφωνία Γιατί μελετάμε τα δίκτυα ATM; Αρκετά διαφορετική φιλοσοφία από το IP Εικονικά κυκλώματα, μικρά πακέτα Παροχή εγγυημένης ποιότητας υπηρεσιών Κατάλληλα και για τηλεφωνία ή βίντεο Σχετικά περιορισμένη διάδοση Δίκτυα κορμού τηλεφωνίας και δεδομένων Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-2
Εικονικά κυκλώματα Επικοινωνία με εικονικά κυκλώματα (VC) Εγκαθίδρυση εικονικού κυκλώματος ανά κλήση Επιλογή διαδρομής και δέσμευση πόρων Χωριστό κύκλωμα ανά κατεύθυνση Όλα τα πακέτα της κλήσης ακολουθούν την ίδια διαδρομή Το κύκλωμα δεν είναι αποκλειστικής χρήσης Το κύκλωμα απελευθερώνεται στο τέλος της κλήσης Αναγνωριστικά εικονικών κυκλωμάτων (VCI) Κάθε κύκλωμα έχει έναν μοναδικό αριθμό ανά ζεύξη Ο αριθμός συνήθως μεταβάλλεται σε κάθε ζεύξη Οι αριθμοί αποδίδονται κατά την εγκαθίδρυση Εικονικές διαδρομές (VP) Ομάδες εικονικών κυκλωμάτων με την ίδια δρομολόγηση Χρησιμοποιούν το ίδιο αναγνωριστικό (VPI) Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-3
Εικονικά κυκλώματα VPI VCI1 C1 VCI2 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C2 C4 VCI3 C3 C5 C6 Συνδυασμός VPI/VCI Πρώτο μέρος: VPI, χρησιμοποιείται στο κέντρο του δικτύου Δεύτερο μέρος: VCI, χρησιμοποιείται στα άκρα του δικτύου Μόνιμα εικονικά κυκλώματα (PVC) Εγκαθιδρύονται κατά την εκκίνηση των συσκευών Χρησιμοποιούνται για τη βασική σηματοδοσία Προσωρινά εικονικά κυκλώματα (SVC) Εγκαθιδρύονται από τις εφαρμογές Χρήση των PVC για τη σηματοδοσία εγκαθίδρυσης Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-4
Πακέτα και κελιά 4 Bit 1 Byte VPI VPI VPI VCI VCI VCI PT LP Κελί (cell): πακέτο σταθερού μεγέθους 48 byte ωφέλιμου φορτίου και 5 byte κεφαλίδας Δυνατότητα επεξεργασίας σε πολύ μεγάλη ταχύτητα Μεγάλη επιβάρυνση κεφαλίδας (5/53 = 9,5%) Μικρή καθυστέρηση δημιουργίας πακέτων 48x8 bit / 64 Kbps = 6 ms για ένα κελί φωνής PCM HEC Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-5
Πακέτα και κελιά Κεφαλίδα κελιών: κατάλληλη για γρήγορη επεξεργασία VPI: 12 bit, VCI: 16 bit Γενικά αλλάζει από ζεύξη σε ζεύξη PT: τύπος περιεχομένου 1 bit: δεδομένα χρήστη ή πληροφορίες ελέγχου 1 bit: το κελί έχει συναντήσει συμφόρηση 1 bit: σηματοδοσία υψηλότερου επιπέδου LP: 1 bit Το κελί προτιμάται για απόρριψη Τίθεται από την εφαρμογή ή από το δίκτυο HEC: 8 bit Διόρθωση σφαλμάτων κεφαλίδας (μόνο!) Υπολογίζεται σε κάθε ζεύξη λόγω αλλαγής VPI/VCI Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-6
Δρομολόγηση και προώθηση Δρομολόγηση: επιλογή διαδρομής για κάθε κλήση Η διαδρομή πρέπει να υποστηρίζει και εγγυήσεις ποιότητας Πολύ πιο δύσκολο από τη συντομότερη διαδρομή Τα πρωτόκολλα δρομολόγησης δεν είναι τυποποιημένα Προώθηση: μεταγωγή κελιών της κλήσης Κάθε μεταγωγέας έχει έναν πίνακα δρομολόγησης Κάθε VC αντιστοιχεί σε μία καταχώριση Είσοδος: ζεύξη εισόδου και VCI κελιού Έξοδος: ζεύξη εξόδου και νέο VCI κελιού Ενημέρωση κατά την εγκαθίδρυση και απελευθέρωση VC Εισαγωγή και διαγραφή καταχωρίσεων Επιλογή ενός διαθέσιμου VCI κατά την εγκαθίδρυση Μπορεί να διαφέρει από αυτό της προηγούμενης ζεύξης Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-7
Δρομολόγηση και προώθηση T1 T3 b e T2 a S1 c d S2 f T4 a 1 c 1 c 1 a 1 b 1 c 2 d 1 f 1 f 1 d 1 d 2 e 1 Παράδειγμα πινάκων δρομολόγησης 1. Κλήση από το T2 προς το T4 2. Κλήση από το T4 προς το T2 3. Κλήση από το T1 προς το T3 Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-8
Δρομολόγηση και προώθηση 1 c 1 2 b 1 3 b 2 b......... a S1 c Ενιαίος πίνακας δρομολόγησης Υλοποιείται με κατακερματισμό Αλλιώς θα είχε πάρα πολλές καταχωρίσεις Χωριστοί πίνακες δρομολόγησης Χωριστός πίνακας ανά ζεύξη εισόδου Χρήση του VCI κελιού ως δείκτη στον πίνακα Γρήγορη αναζήτηση αλλά αρκετές κενές γραμμές Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-9
Ιεραρχία πρωτοκόλλων Ελέγχου Χρήστη Διαχείρισης Διαχείρισης Χρήστη Ελέγχου AAL AAL ATM ATM ATM Φυσικό Φυσικό Φυσικό Φυσικό Φυσικό επίπεδο Μετάδοση κελιών ανάμεσα σε γειτονικές συσκευές Διαφορετικό φυσικό επίπεδο ανά τεχνολογία Επίπεδο ATM Μετάδοση κελιών από άκρο σε άκρο Επίπεδο προσαρμογής ATM Τεμαχισμός και ανασυναρμολόγηση δεδομένων Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-10
Ιεραρχία πρωτοκόλλων Κατακόρυφα επίπεδα (planes) Ομαδοποίηση πρωτοκόλλων υψηλότερου επιπέδου Επίπεδο χρήστη: πρωτόκολλα εφαρμογών Επίπεδο ελέγχου: πρωτόκολλα σηματοδοσίας Επίπεδο διαχείρισης: πρωτόκολλα διαχείρισης δικτύου Επίπεδα προσαρμογής Αποτελούνται από δύο υποεπίπεδα Υποεπίπεδο σύγκλισης (CS) Παραλαμβάνει δεδομένα από τις εφαρμογές Προσθήκη κατάλληλης κεφαλίδας Υποεπίπεδο τεμαχισμού και συναρμολόγησης (SAR) Τεμαχισμός πακέτων CS σε κελιά στον αποστολέα Ανασυναρμολόγηση πακέτων CS στον παραλήπτη Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-11
Επίπεδα προσαρμογής Κατηγοριοποίηση AAL Δύο ορθογώνιες κατηγοριοποιήσεις Σταθερός η μεταβλητός ρυθμός μετάδοσης Απαιτήσεις πραγματικού χρόνου ή όχι Τέσσερις δυνατοί συνδυασμοί AAL-1: σταθερός ρυθμός μετάδοσης σε πραγματικό χρόνο Φωνητική τηλεφωνία AAL-2: μεταβλητός ρυθμός μετάδοσης σε πραγματικό χρόνο Ζωντανή διανομή βίντεο AAL-3: σταθερός ρυθμός μετάδοσης σε μη πραγματικό χρόνο AAL-4: μεταβλητός ρυθμός μετάδοσης σε μη πραγματικό χρόνο AAL-5: αντικαθιστά τα AAL-3/4 Μετάδοση πακέτων IP πάνω από ATM Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-12
Επίπεδα προσαρμογής CS Data (47 bytes) SAR C SN SNP Data (47 bytes) Παράδειγμα: AAL-1 Το υποεπίπεδο CS απλά δημιουργεί τμήματα 47 byte Το υποεπίπεδο SAR προσθέτει μία κεφαλίδα 1 byte C: 1 bit για δεδομένα ελέγχου SN: 3 bit για αριθμό σειράς SNP: 4 bit για προστασία αριθμού σειράς Τα τμήματα των 48 byte μπαίνουν σε κελιά για μετάδοση Παράδειγμα: AAL-5 Το υποεπίπεδο CS δέχεται πακέτα ως 64 Kbyte Προσθήκη ορισμένων πεδίων στο τέλος Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-13
Επίπεδα προσαρμογής CS Data PAD UU CPI LEN CRC SAR Cell 1 Cell 2 Cell 3... Cell n Παράδειγμα: AAL-5 Επίμετρο υποεπιπέδου CS UU: 1 byte για πολύπλεξη ροών CPI: 1 byte για ανταλλαγή δεδομένων ελέγχου LEN: 2 byte για μέγεθος δεδομένων πακέτου CRC: 4 byte για κώδικα εντοπισμού σφαλμάτων PAD: τόσα byte ώστε το σύνολο να είναι n x 48 byte Υποεπίπεδο SAR: απλός τεμαχισμός Το τελευταίο κελί ATM σημειώνεται κατάλληλα Χρήση του τρίτου bit του πεδίου PT Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-14
Ποιότητα υπηρεσίας Κατηγορίες ποιότητας υπηρεσίας Παρέχονται πέντε διαφορετικές κατηγορίες Κάθε κλήση επιλέγει μία κατηγορία ποιότητας Καθορισμός ιδιοτήτων ποιότητα ανάλογα με την κατηγορία Σταθερού ρυθμού (CBR) Συγκεκριμένος ρυθμός μετάδοσης Μεταβλητού ρυθμού πραγματικού χρόνου (VBR-RT) Μέσος και μέγιστος ρυθμός μετάδοσης Μεταβλητού ρυθμού όχι πραγματικού χρόνου (VBR-NRT) Χωρίς όρια καθυστέρησης Διαθέσιμου ρυθμού (ABR) Εγγύηση μόνο ελάχιστου ρυθμού μετάδοσης Απροσδιόριστου ρυθμού (UBR) Δεν παρέχει καμία εγγύηση Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-15
Ποιότητα υπηρεσίας Γενικός αλγόριθμος ρυθμού μετάδοσης κελιών (GCRA) Χρησιμοποιείται από CBR, VBR-RT, VBR-NRT Τέσσερις βασικές ιδιότητες Μέγιστος ρυθμός μετάδοσης κελιών (PCR) Μέσος ρυθμός μετάδοσης κελιών (SCR) Ανοχή διακύμανσης καθυστέρησης κελιών (CDVT) Ανοχή ριπής (BT) Χρήση δύο ουρών σταθερού μεγέθους Κάθε κελί αντιγράφεται και στις δύο ουρές Κάθε κατηγορία τις χρησιμοποιεί διαφορετικά Άνω ουρά: αδειάζει με το μέγιστο ρυθμό (PCR) Μικρή ανοχή διακύμανσης: χωρητικότητα 1 + CDVT x PCR Κάτω ουρά: αδειάζει με τον μέσο ρυθμό (SCR) Μεγάλη ανοχή διακύμανσης: χωρητικότητα BT x SCR Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-16
Ποιότητα υπηρεσίας 1+CDVTxPCR PCR κελιά/s Κελί BTxSCR SCR κελιά/s Κατηγορία CBR: χρήση μόνο άνω ουράς Ρυθμός PCR με απόκλιση CDVT Αν υπερχειλίσει η ουρά έχουμε υπέρβαση Κατηγορίες VBR-RT και VBR-NRT: χρήση δύο ουρών Η άνω ουρά διαγράφει κελιά με ρυθμό PCR Περιορισμός του μέγιστου ρυθμού μετάδοσης Η κάτω ουρά μεταδίδει κελιά με ρυθμό SCR Μετάδοση με το μέσο ρυθμό Αποθήκευση μέχρι BT κελιών Περιορισμός της διάρκειας των ριπών Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-17
Ποιότητα υπηρεσίας Τρόποι χρήσης GCRA Μορφοποίηση κίνησης στον αποστολέα Συμμόρφωση κίνησης με συγκεκριμένο προφίλ Παρακολούθηση κίνησης στους μεταγωγείς Άμεση απόρριψη κελιών Σήμανση κελιών για απόρριψη αν χρειαστεί Άλλες ιδιότητες ποιότητας υπηρεσίας Ποσοστό απώλειας κελιών (CLR) Καθυστέρηση μετάδοσης κελιών (CTD) Μέγιστη και μέση CTD Διακύμανση καθυστέρησης κελιών (CDV) Ελάχιστος ρυθμός μετάδοσης κελιών (MCR) Δεν εφαρμόζονται σε όλες τις κατηγορίες υπηρεσίας Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-18
Ποιότητα υπηρεσίας Ιδιότητες ποιότητας υπηρεσίας Παράμετροι GCRA CLR CDV Μέγ. CTD Μέση CTD MCR PCR CDVT SCR BT CBR X X X X X X VBR-RT X X X X X X X X VBR-NRT X X X X X ABR X UBR Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-19
Υποστήριξη IP LAN1 R1 ATM R2 LAN2 T1 T2 R3 LAN3 Τεχνική IP πάνω από ATM (IPOA) Διασύνδεση δικτύων IP μέσω ενός δικτύου κορμού ATM Χρήση δρομολογητών ATM και IP (δύο κάρτες) Εγκαθίδρυση PVC ανάμεσα σε κάθε ζεύγος δρομολογητών Απαιτεί Ο(ν 2 ) ζεύξεις για ν δρομολογητές Χρήση AAL-5 για τη μεταφορά των πακέτων Δεν απαιτεί καμία αλλαγή στους πελάτες Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-20
Υποστήριξη IP User LANE AAL-5 ATM PHY ATM Server LANE AAL-5 ATM User LANE AAL-5 ATM PHY Τεχνική προσομοίωσης LAN (LANE) Διασύνδεση τερματικών σε ένα τοπικό δίκτυο Απαιτεί λογισμικό LANE στα τερματικά και εξυπηρετητή LANE Κατά την εκκίνηση τα τερματικά εγγράφονται στον εξυπηρετητή Η δημιουργία κυκλωμάτων γίνεται ρωτώντας τον εξυπηρετητή Ουσιαστικά αντικαθιστά το ARP Εγκαθίδρυση κυκλωμάτων μόνο όταν χρειάζονται Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 21-21 PHY