ιαδίκτυα & Ενδοδίκτυα Η/Υ ΑΤΜ ΚΑΙ FRAME RELAY (Kεφ. 11) ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΑΤΜ ΣΤΡΩΜΑ ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗΣ ΑΤΜ (AAL) FRAME RELAY ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ επί του κεφ. 11 Βιβλίο Μαθήµατος: Επικοινωνίες Υπολογιστών & εδοµένων, William Stallings, 6/e, 2000. ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 1
ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΑΤΜ Υπηρεσία πραγµατικού χρόνου Σταθερός ρυθµός bit (constant bit rate - CBR) Μεταβλητός ρυθµός bit πραγµατικού χρόνου [real time variable bit rate (rt-vbr)] Non-real time Μεταβλητός ρυθµός bit µη πραγµατικού χρόνου [non real time variable bit rate (nrt-vbr)] ιαθέσιµος ρυθµός bit (available bit rate - ABR) Ακαθόριστος ρυθµός bit (unspecified bit rate - UBR) ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 2
Υπηρεσίες Πραγµατικού Χρόνου Ηπιο σηµαντική διαφορά ανάµεσα στις εφαρµογές αφορά µέγεθος της καθυστέρησης διακύµανση της καθυστέρησης (jitter) ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 3
Σταθερός Ρυθµός εδοµένων (CBR) Χρησιµοποιείται από εφαρµογές που απαιτούν ένα σταθερό ρυθµό για µετάδοση δεδοµένων κατά τη διάρκεια µιας σύνδεσης ένα σχετικά αυστηρό άνω όριο καθυστέρησης µεταφοράς της πληροφορίας Η CBR χρησιµοποιείται συνήθως για ασυµπίεστη πληροφορία βίντεο και ήχου Τηλεσυνδιάσκεψη ιαλογικός ήχος (π.χ. τηλεφωνία) ιανοµή ήχου/εικόνας (π.χ. τηλεόραση, εξ αποστάσεως εκπαίδευση, pay-per-view) Ανάκτηση ήχου/εικόνας (π.χ. βίντεο κατά απαίτηση, βιβλιοθήκη ακουστικών αρχείων) ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 4
Μεταβλητός Ρυθµός Bit Πραγµατικού Χρόνου (rt-vbr) Για εφαρµογές ευαίσθητες στο χρόνου Απαιτούν αυστηρά περιορισµένη καθυστέρηση και διακύµανση καθυστέρησης Οι εφαρµογές rt-vbr µεταδίδουν σε ρυθµό που µεταβάλλεται µε το χρόνο e.g. Συµπίεση βίντεο σήµατος Έχει ως αποτέλεσµα µία ακολουθία από πλαίσια εικόνων διαφορετικών µεγεθών Αρχικά (uncompressed) τα πλαίσια έχουν σταθερό ρυθµό Μετά από συµπίεση ο ρυθµός µετάδοσης ποικίλει Η υπηρεσία rt-vbr δίνει στο δίκτυο µεγαλύτερη ευκαµψία από το CBR Το δίκτυο είναι ικανό να πολυπλέκει στατιστικά έναν αριθµό από συνδέσεις στη ίδια αφιερωµένη χωρητικότητα και ταυτόχρονα να παρέχει την απαιτούµενη υπηρεσία σε κάθε σύνδεση ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 5
Μεταβλητός Ρυθµός Bit µη Πραγµατικού Χρόνου (nrt-vbr) Σε κάποιες εφαρµογές µη πραγµατικού χρόνου είναι πιθανό να χαρακτηριστεί η αναµενόµενη ροή κίνησης Έτσι το δίκτυο να µπορεί να παρέχει βελτιωµένη ποιότητα υπηρεσίας (QoS) σε περιοχές που παρουσιάζουν απώλειες και καθυστερήσεις Το τερµατικό σύστηµα καθορίζει: ένα µέγιστο ρυθµό κελιών έναν ανεκτό ή µέσο ρυθµό κελιών ένα κριτήριο κατά πόσο τα κελιά µπορούν να έχουν καταιγιστικό ρυθµό ή να συσσωρεύονται µαζί π.χ. κρατήσεις αεροπορικών εταιριών, τραπεζικές συναλλαγές ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 6
Ακαθόριστος Ρυθµός Bit (UBR) Μία συγκεκριµένη χωρητικότητα ενός ΑΤΜ δικτύου δίνεται για κίνηση CBR και κίνηση των δύο τύπων VBR. Μπορεί να υπάρχει επιπλέον διαθέσιµη χωρητικότητα είτε για CBR είτε για VBR εν έχουν δεσµευθεί όλοι οι πόροι Εξαιτίας της VBR κίνησης, κάποιες στιγµές χρησιµοποιείται λιγότερη από τη δεσµευµένη χωρητικότητα UBR ταιριάζει σε εφαρµογές που µπορούν να ανεχτούν µεταβλητές καθυστερήσεις και κάποιες απώλειες κελιών Π.χ. για κίνηση TCP Τα κελιά προωθούνται µε τεχνική FIFO εν γίνεται αρχικά κάποια δέσµευση µε µία πηγή UBR και δεν παρέχεται καµία ανάδραση η οποία να αφορά στη συµφόρηση ( Υπηρεσία καλύτερης προσπάθειας - Best effort service) Παραδείγµατα εφαρµογών UBR: Μεταφορά κειµένου/δεδοµένων/εικόνας, µηνύµατα, διανοµή, ανάκτηση Χειρισµός αποµακρυσµένου τερµατικού (π.χ. telecommuting) ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 7
ιαθέσιµος Ρυθµός Bit (ABR) Μία εφαρµογή που χρησιµοποιεί ABR καθορίζει ένα µέγιστο ρυθµό κελιού (PCR) και έναν απαιτούµενο ελάχιστο ρυθµό κελιού (MCR) Το δίκτυο δίνει πόρους έτσι ώστε οι εφαρµογές ABR να λαµβάνουν τουλάχιστον τη χωρητικότητα MCR Κάθε αχρησιµοποίητη χωρητικότητα µοιράζεται µε δίκαιο και ελεγχόµενο τρόπο ανάµεσα σε όλες τις πηγές ABR π.χ. ιασύνδεση LAN ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 8
ΑΤΜ Υπηρεσίες ιαφορετικού Ρυθµού Βit ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 9
ΣΤΡΩΜΑ ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗΣ ΑΤΜ (AAL) Χρησιµοποιείται για την υποστήριξη µη ΑΤΜ πρωτοκόλλων µεταφοράς πληροφορίας PCM (φωνή) IP Τα PCM bit οργανώνονται σε κελιά Τα bit στον δέκτη οργανώνονται ξανά σε µία οµαλή, συνεχή ροή Τα πακέτα IP αντιστοιχίζονται σε κελιά ΑΤΜ Ένα πακέτο IP τεµαχίζεται σε έναν αριθµό κελιών Η χρήση LAPF πάνω από ATM επιτρέπει τη διατήρηση όλης της υπάρχουσας υποδοµής IP ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 10
Υπηρεσίες AAL ιαχείριση σφαλµάτων µετάδοσης Τεµαχισµός και επανασυναρµολόγηση Αντιµετώπιση χαµένων και άλλων παρεµβαλλόµενων κελιών Έλεγχος ροής και χρονισµού ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 11
Πρωτόκολλα AAL Το στρώµα AAL είναι οργανωµένο σε δύο λογικά υποστρώµατα Υπόστρωµα σύγκλισης (convergence sublayer- CS) Παρέχει λειτουργίες που απαιτούνται για την υποστήριξη συγκεκριµένων εφαρµογών Κάθε χρήστης συνδέεται στο στρώµα AAL µε ένα σηµείο πρόσβασης υπηρεσίας (SAP) το οποίο είναι απλώς η διεύθυνση της εφαρµογής Το υπόστρωµα σύγκλισης είναι εποµένως ανεξάρτητο της υπηρεσίας Υπόστρωµα τεµαχισµού και επανασυναρµολόγησης (Segmentation and re-assembly sublayer - SAR) Είναι υπεύθυνο για το πακετάρισµα της πληροφορίας που λαµβάνεται από το CS σε κελιά για µετάδοση και το αντίθετο Η ITU-T καθόρισε τέσσερις τύπους πρωτοκόλλων AAL Τύπος 1 Τύπος 2 Τύπος 3/4 Τύπος 5 ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 12
Πρωτόκολλα και Υπηρεσίες AAL AAL 1 CBR rt-vbr nrt-vbr ABR UBR Εξοµοίωση κυκλώµατος, ISDN, φωνή πάνω από ΑΤΜ AAL 2 Φωνή και βίντεο VBR AAL 3/4 Γενικές υπηρεσίες δεδοµένων AAL 5 Εξοµοίωση LAN Φωνή κατά απαίτηση, εξοµοίωση LAN Frame Relay, ATM, εξοµοίωση LAN Εξοµοίωση LAN ΙΡ πάνω από ΑΤΜ ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 13
AAL Πρωτόκολλα και PDU ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 14
Μονάδες εδοµένων Πρωτοκόλλου (PDU) Τεµαχισµού και Επανασυναρµολόγησης ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 15
AAL Τύπος 1 Για πηγές σταθερού ρυθµού bit Τ πρωτόκολλο SAR είναι υπεύθυνο να πακετάρει τα bit σε κελιά για µετάδοση και να τα ξεπακετάρει όταν τα λάβει Κάθε µπλοκ συνοδεύεται από έναν αριθµό ακολουθίας (sequence number-sn) ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 16
AAL Τύπος 2 Για πηγές µε πληροφορία µεταβλητού ρυθµού bit Προορίζεται για αναλογικές εφαρµογές, όπως βίντεο και ήχος, που απαιτούν µόνο πληροφορία χρονισµού και όχι ένα συνεχή ρυθµό bit ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 17
AAL Τύπος 3/4 Για υπηρεσίες µε σύνδεση ή χωρίς σύνδεση Η υπηρεσία µπορεί να είναι τύπου µηνυµάτων ή ροής δεδοµένων Η υπηρεσία µηνυµάτων µεταφέρει δεδοµένα σε πλαίσια. Η υπηρεσία ροής δεδοµένων υποστηρίζει τη µεταφορά συνεχών δεδοµένων χαµηλής ταχύτητας µε απαιτήσεις µικρής καθυστέρησης. Τα δεδοµένα παρουσιάζονται στο AAL σε µπλοκ σταθερού µεγέθους που µπορεί να είναι τόσο µικρά όσο µια οκτάδα, µεταφέρεται ένα µπλοκ ανά κελί. ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 18
AAL Τύπου 5 Παρέχει βελτιωµένη υποδοµή µεταφοράς για πρωτόκολλα υψηλότερου στρώµατος τα οποία λειτουργούν µε σύνδεση Μειώνει την επιβάρυνση (overhead) επεξεργασίας πρωτοκόλλου Μειώνει την επικεφαλίδα µετάδοσης Εξασφαλίζει προσαρµοστικότητα σε υπάρχοντα πρωτόκολλα µεταφοράς ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 19
CPCS PDUs ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 20
Παράδειγµα Μετάδοσης AAL 5 ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 21
Frame Relay Σχεδιάστηκε έτσι ώστε να αποτελεί ένα πιο αποδοτικό σχήµα µετάδοσης από το Χ.25 Αναπτύχθηκε πριν από το ΑΤΜ Εποµένως, υπάρχουν περισσότερα εγκατεστηµένα προϊόντα Frame Relay παρά ΑΤΜ Σήµερα το ενδιαφέρον έχει στραφεί στο ΑΤΜ για δικτύωση δεδοµένων υψηλών ταχυτήτων ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 22
Σηµαντικά Χαρακτηριστικά του Χ.25 Πακέτα ελέγχου κλήσης, χρησιµοποιείται σηµατοδοσία εντός ζώνης Η πολυπλεξία των νοητών κυκλωµάτων γίνεται στο στρώµα 3 Το στρώµα 2 όσο και το στρώµα 3 περιλαµβάνουν µηχανισµούς ελέγχου ροής και ελέγχου σφαλµάτων Το Χ.25 έχει αξιοσηµείωτη επιβάρυνση Όλη αυτή η επιβάρυνση δικαιολογείται όταν υπάρχει σηµαντική πιθανότητα σφάλµατος Έτσι, αυτή η προσέγγιση δεν είναι η καταλληλότερη για µοντέρνες εγκαταστάσεις ψηφιακών επικοινωνιών ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 23
Βασικές ιαφορές Frame Relay και Χ.25 Ησηµατοδοσία ελέγχου κλήσης µεταφέρεται σε διαφορετική λογική σύνδεση από τα δεδοµένα του χρήστη Η πολυπλεξία και η µεταγωγή λογικών συνδέσεων γίνεται στο στρώµα 2 αντί για το στρώµα 3 Αφαιρώντας έτσι ένα ολόκληρο στρώµα επεξεργασίας εν υπάρχει έλεγχος ροής και έλεγχος σφαλµάτων από άλµα-σεάλµα Η χρήση έλεγχου ροής και έλεγχου σφαλµάτων () από άκρο σε άκρο είναι ευθύνη ενός υψηλότερου στρώµατος Ένα πλαίσιο δεδοµένων χρήστη στέλνεται από την πηγή στον προορισµό και µία επιβεβαίωση, η οποία δηµιουργείται σε ένα υψηλότερο στρώµα, στέλνεται πίσω σε ένα πλαίσιο. εν υπάρχουν ανταλλαγές πλαισίων δεδοµένων και επιβεβαιώσεων απόάλµα-σε-άλµα. ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 24
Πλεονεκτήµατα και Μειονεκτήµατα εν υπάρχει η ικανότητα να εκτελούµε έλεγχο ροής και σφαλµάτων από-σύνδεση-σε-σύνδεση Αυτό παρέχεται εύκολα σε υψηλότερο στρώµα Με την αυξανόµενη αξιοπιστία των εξοπλισµών µετάδοσης και µεταγωγής, αυτό δεν θεωρείται σοβαρό µειονέκτηµα Η λειτουργικότητα πρωτοκόλλου που απαιτούσε η διεπαφή χρήστη-δικτύου στο Χ.25 µειώνεται Μικρότερη καθυστέρηση Μεγαλύτερη διαµετακοµιστική ικανότητα Η ITU-T Σύσταση I.233 δηλώνει ότι το Frame Relay καλό θα είναι να χρησιµοποιείται σε ταχύτητες πρόσβασης µέχρι 2 Mbps ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 25
Αρχιτεκτονική Πρωτοκόλλου Frame Relay ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 26
Επίπεδο Ελέγχου Μεταξύ συνδροµητή και δικτύου Χρησιµοποιείται ξεχωριστό λογικό κανάλι για την πληροφορία ελέγχου Παρόµοιο µε αυτό της σηµατοδοσίας κοινού καναλιού για υπηρεσίες µεταγωγής κυκλώµατος Στρώµα ζεύξης δεδοµένων LAPD (Q.921) αξιόπιστη υπηρεσία ελέγχου ζεύξης δεδοµένων Έλεγχος σφαλµάτων και έλεγχος ροής Ανάµεσα στον χρήστη (ΤΕ) και στο δίκτυο (ΝΤ) µέσω του καναλιού D Χρησιµοποιείται για την ανταλλαγή µηνυµάτων σηµατοδοσίας ελέγχου Q.933 ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 27
Επίπεδο Χρήστη Λειτουργιά µεταξύ τελικών χρηστών (σηµείου προς σηµείου) Μεταφορά πληροφορίας ανάµεσα σε τελικούς χρήστες LAPF (Link Access Procedure for Frame Mode Bearer Services) Q.922 Οριοθέτηση, παράταξη και διαπερατότητα πλαισίων Πολυπλεξία/αποπολυπλεξία πλαισίων χρησιµοποιώντας το πεδίο διεύθυνσης Εξέταση του πλαισίου για να επιβεβαιωθεί ότι αποτελείται από έναν ολοκληρωµένο αριθµό οκτάδων πριν την εισαγωγή του µηδενικού bit ή µετά την εξαγωγή του µηδενικού bit Εξέταση του πλαισίου για να εξασφαλιστεί ότι δεν είναι ούτε πολύ µεγάλο ούτε πολύ µικρό Ανίχνευση σφαλµάτων µετάδοσης Λειτουργίες ελέγχου συµφόρησης ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 28
Μορφές Πυρήνα LAPF ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 29
Μεταφορά εδοµένων Χρήστη Υπάρχει µόνο ένα τύπος πλαισίου που χρησιµοποιείται Για τη µεταφορά δεδοµένων χρήστη εν υπάρχουν πλαίσια ελέγχου εν είναι δυνατό να χρησιµοποιηθεί σηµατοδοσία εντός ζώνης Μία λογική σύνδεση µπορεί να µεταφέρει µόνο δεδοµένα χρήστη εν υπάρχουν αριθµοί ακολουθίας εν εκτελούνται έλεγχος ροής και έλεγχος σφαλµάτων ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 30
Stallings κεφ. 11 ATM Forum Web site Frame Relay forum ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΥ - κεφ.11 (2/2) ρ Παύλος Θεοδώρου 31