3.6. Стандартизація режимів перенесення

Введений МСЕ-Т термін режим переносу (РП) означає правила передачі інформації від одного абонента до іншого. Поняття режиму переносу включає в себе взаємодію методів комутації, мультиплексування і пакетування інформації. Розрізняють такі режими перенесення: канальний, пакетний, кадровий і осередковий, всі вони стандартизовані МСЕ-Т і все відповідають першому - третьому рівням ВОС. Класифікація режимів перенесення заснована на методі розділення інформації на блоки для передачі по мережі (див. рис. 3.6).

Ц е або окремі біти, або пакети, або кадри різної довжини, або комірки, які мають фіксовану довжину, що перевищує розмір пакета. Пакет складається з декількох байтів (груп з 8 бітів). Мінімальний пакет містить 16 байт, а максимальний - 1024 байта. Крім адресної інформації,

пакет може містити керуючу інформацію, інформацію з усунення помилок і ретрансляційну. Цією інформацією розташовують перший - третій рівні моделі ВОС.

Метод комутації каналів, при якому комутація заснована на розташуванні тимчасових інтервалів в кадрі (рис. 3.7), використовується при передачі мовних повідомлень. Комутація каналів з ​​постійним з'єднанням означає, що комунікаційної фазі передує фаза встановлення з'єднання, при якій здійснюється сигнальний обмін. Традиційно для визначення цієї технології передачі використовувався термін «комутація каналів», але термін «канальний режим» є більш коректним, беручи до уваги, що повинен враховуватися і метод мультиплексування. Цей термін МСЕ-Т запропонований в Рекомендації 1.231 «Категорії платформ надання послуг канального режиму».

Спочатку інформація передавалася як тривалий сигнал на всьому шляху від одного телефонного абонента до іншого. Коли в 1960-х роках почала розвиватися цифрова технологія передачі, з'явилися системи імпульсно-кодової модуляції (ІКМ), створені для канального режиму і для передачі з інтервалами часу (слотами). Поділ на слоти вимагає поділу інформації на блоки такої ж довжини, як і слот. За основу береться блок телефонного походження, але він може містити й текстові повідомлення, телекса, аварійні сигнали і т. п. При канальному режимі немає необхідності вводити в передану інформацію додаткові біти. Блок передається за адресою, вказаною в сигнальному повідомленні.

Основою загальнодоступного канального режиму є бітова швидкість 64 кбіт / с в кожному каналі, оскільки технологія розвивалася для мовних служб. Мультиплексування потоків швидкістю 64 кбіт / с здійснюється поетапно.

Як правило, канальний режим використовується і для відеопередачі, при цьому смуга пропускання перевищує 64 кбіт / с, що визначає комутовану смугу частот понад 2 Мбіт / с.

Оскільки канальний режим розроблений для мовної служби, то при його використанні для ПД має бути адаптована комп'ютерна технологія зв'язку.

Передачу даних з КК описують рекомендації МСЕ-Т \ Л24 і Х.21 для мереж ПД загального користування з комутацією каналів.

Пакетний і кадровий режим означають, що інформація ділиться на пакети різної довжини, забезпечені заголовком, визначальним шлях передачі по мережі. Мітки, що відносяться до заголовків і трейлерам (додатковим вказівниками наприкінці пакета), використовуються для мультиплексування, комутації, виявлення несправності і т. д. Системи з пакетним режимом оптимізовані для часто уривається передачі даних. Тип повідомлення ПД залежить від його призначення і підрозділяється на інтерактивні прикладні програми («питання - відповідь») і пакети прикладних програм (передача великих файлів даних). Інтерактивна програма вимагає малого часу відгуку. Для передачі повідомлень групи прикладних програм був створений пакетний режим з метою надання можливості користувачеві займати канал тільки протягом процесу передачі.У цьому випадку кожному користувачеві окремий канал не надається, передача інформації займає необхідну смугу частот. Рекомендації для пакетного режиму описують протоколи I.232 і Х.25.

Кадровий режим розроблений для оптимального використання смуги частот і усунення затримок в мережі. Ретрансляція кадрів (Frame Relay) використовує більш високошвидкісну технологію, ніж технологія, використовувана при пакетному режимі протоколу Х.25. Frame Relayвикористовує віртуальний режим із змінною довжиною пакетів подібно пакетному режиму. Пакети піддаються мінімальному контролю на своєму шляху через мережу. Для реалізації кадрового режиму необхідні високоякісні канали - інакше ретрансляція з кінця в кінець призведе до тривалої передачі і тривалого часу відгуку. Кадровий режим, головним чином, використовується для взаємозв'язку локальних мереж.

Рекомендації ITU для кадрового режиму: I.233 і I.122 - «Кадровий режим надання послуг».

Осередковий режим - це компроміс між канальним і пакетним режимами, розроблений з метою створення універсального режиму передачі. Осередки мають фіксовану довжину, так само як і інтервали часу в канальному режимі, однак довжина осередку набагато більше, ніж слот.Так само як і пакети в пакетному режимі, кожна клітинка має заголовок, але через фіксованої довжини осередку немає необхідності в трейлері.

Меточного мультиплексування (рис. 3.8, a) використовується при пакетному, кадровому і осередковому режимах. При меточного мультиплексировании наявна пропускна здатність передачі може бути розділена між кількома сполуками без наявності у будь-якого з них зарезервованої пропускної здатності. Мітка, 'що належить кожному пакету інформації, ідентифікує з'єднання, тому зникає необхідність знаходити осередки або пакети, що належать одному і тому ж з'єднанню, через однакові інтервали. Найбільш істотною характерною рисою всіх режимів меточного мультиплексування є їх здатність ефективно використовувати смугу частот. У меточного мультиплексировании смуга частот доступна в міру необхідності. При пакетному, кадровому і осередковому режимах маршрут через станцію вибирається за допомогою мітки. Інформаційні пакети рухаються від вхідного буфера до вихідного.

При канальному режимі використовується позиційне мультиплексування (рис. 3.8, б), в якому відсутні мітки, тому з'єднання повинно ідентифікуватися по-іншому. З'єднання як би прив'язується до певного часового інтервалу в системі передачі. Співвідношення між з'єднанням і кількістю тимчасових інтервалів регулюється системою сигналізації.

Позиційне мультиплексування вимагає великих ресурсів, ніж меточного, оскільки тимчасові інтервали резервуються на весь час, необхідний для кожного з'єднання. При канальному режимі з'єднання ідентифікується його позицією в системі передачі - часовий інтервал на вході з'єднується з тимчасовим інтервалом на виході. Номер, що набирається абонентом і переданий системою сигналізації, визначає маршрут для виклику. Кожен часовий слот повторюється через однакові інтервали протягом усього виклику, і в ті ж самі інтервали з'єднання повинно бути встановлено на станції. У проміжках між тимчасовими слотами з'єднання не встановлюються.

У кадровому режимі, так само як і при застосуванні передачі по протоколу Х.25, мережеві ресурси використовуються користувачами спільно, а дані поділяються на великі пакети. Оскільки протокол Х.25 розроблений в той час, коли якість надіс по каналах було поганим, він передбачає визначення всіх помилок і здійснення поточних контрольних функцій. Наприклад, вузол посилає чотири пакети і чекає досягнення ними приймального вузла, перш ніж послати інші чотири пакети. Ця процедура пояснює, чому передача даних згідно з протоколом Х.25 займає багато часу.

Для пояснення основних відмінностей між Х.25 і Frame Relay скористаємося моделлю ВОС. Протокол Х.25 охоплює перший - третій рівні моделі ВОС. Третій рівень описує, як несколькоогіческіх каналів організовуються в одному фізичному з'єднанні і яким способом утворюються і руйнуються віртуальні з'єднання. Другий рівень описує, як дані формуються в пакет *, як ці пакети формуються в кадри і яким чином помилкові біти виправляються при ретранснляціі. Обидва ці рівня (другий і третій) містять процедури для поточного контролю, розпізнавав ня та перевірки правильності порядку доставки кадрів і пакетів. Перший рівень описує фізичні з'єднання.

Ретрансляція кадрів в даний час використовує тільки перший рівень і спрощений другий! рівень. Замість складного протоколу для виявлення та виправлення помилок використовується тільки проста процедура виявлення помилок для того, щоб дати гарантію, що помилкові дані будуть отброшенш За будь-яку ретрансляцію відповідають вищі рівні термінального обладнання. Причина неиспольз <м вання третього рівня полягає в тому, що з'єднання здійснюються мережевим оператором і немає необхідності у функціях щодо встановлення та роз'єднання індивідуальних віртуальних трактів (третій рівень), як в Х.25. Потрібен тільки другий, адресний рівень. Недоліком такого методу є ретрансляція на будь-якому шляху через всю мережу, а не тільки через канал, де може статися помилка. При поганій якості каналу необхідно велике число ретрансляцій, а отже, небажана затримок, тому ретрансляція кадрів повинна використовуватися тільки при високій перешкодозахищеності каналів і низькому коефіцієнті помилок. Значення коефіцієнта помилок менш Ю ^-6 часто згадує як гранична величина, де Frame Relay починає перевершувати Х.25. Поточний контроль в Г га ті Рек простіше, ніж в Х.25. Замість використання процедури розпізнавання для підтвердження правильна прийнятої інформації користувач припускає, що передача даних здійснюється правильно. Якщо мережа перевантажена, вузолFrame Relay може послати сигнал попередження, внаслідок чого внешнгo трафік буде обмежений.

На рис. 3.9 показаний формат кадру, що несе навантаження при використанні Frame Relay. Кадр содеpжит як дані користувача, так і адресу, званий ідентифікатором з'єднання каналу даних д. (data link connection identifier - DLCI). Адреса визначає, який поточний кадр в яку локальну посів буде переданий. Кінцева адресація певної робочої станції в локальній мережі здійснюєте допомогою даних користувача. Позначаючи різні кадри різними значеннями DLCI, можна створити одночасно кілька віртуальних з'єднань в одній фізичній лінії. Так як DLCI має тільки локальне значення (для з'єднання між двома вузлами), необхідно його змінювати в процесу проходження через мережу.

Кадр обмежується Двома прапорами F (спеціальними бітами). Між цими прапорами находс; адреса, біти для поточного контролю, дані користувача і контрольна послідовність бітів (Frame check sequence - FCS ), призначена для визначення помилкових бітів. Як і в Х.25, поле даних користувача в кадрі Frame Relay має змінну довжину, тому затримка через вузли передбачувана: вона може змінюватися від одного кадру до іншого. Це означає, що Frame Relay не дуже добре підходить для синхронних служб (таких як телефонія), що вимагають мінімальної і, головного постійної затримки. В даний час технологія Frame Relay стандартизована тільки для постійних віртуальних з'єднань. Це означає, що віртуальні з'єднання постійно існують (встановлений *; між двома мережами. Ці сполуки здійснює оператор. Користувачі в пов'язаних мережах не можуть »контролювати встановлення і роз'єднання з'єднань. За допомогою сигналізації користувач можуть встановити так зване коммутируемое віртуальне з'єднання з іншим користувачем.

Рекомендації для секційного режиму. осередковою режим охоплює асинхронну технологію передачі АТМ і використання подвійної шини з розподіленою чергою (DQDB). У мережах загального користування передбачається впровадження технології АТМ, і незабаром буде можливим надання різних видів послуг в одній широкосмугової мережі незалежно від того , як посилається інформація - тривало або пакетами. Технологія АТМ цілком може бути першим режимом передачі, здатним надавати платформу всім службам. Це означає можливість здійснення передачі мови так само добре, як даних і відеоінформації в осередках фіксованої довжини. З використанням ячеечного режиму можна передавати повідомлення, створені при використанні будь-якого іншого режиму переносу (рис. 3.10).

При передачі інформації по мережі все більше буде зростати необхідність у зміні режиму передачі, що вимагає перепакетування.

Основа технології АТМ - осередок. Мережа А ТМ складається з вузлів і каналів АТМ. Постійний потік осередків АТМ, що несуть інформацію відповідних служб, передається в кожному каналі. Невикористовуване простір в потоці осередків містить порожні клітинки, звані вільними.Інтенсивність осередків, переданих по мережі АТМ, залежить від миттєвої потреби в смузі частот (рис. 3.11).

Інформаційний потік з різними і мінливими бітовими швидкостями організовується з осередків, що складаються з 5 байт заголовка і 48 байт користувача частини - всього 53 байта. При використанні АТМ затримки в мережі можуть бути мінімальні, оскільки осередки мають фіксовану довжину. Тема осередку розділений на кілька полів. Найбільш важливе поле - поле адреси, яке у вигляді номера логічного каналу (virtual path identifier - VPI або virtual circuit identifier - VCI) ідентифікує з'єднання і забезпечує адресою канал між двома мережевими вузлами (рис. 3.12).

Ідентифікатор контролю помилкового заголовка (header error control, НІС) містить перевірочне значення, яке використовується вузлами в мережі і на приймальному кінці для виявлення будь-якого спотворення заголовка (бітова помилка). Ідентифікатор пріоритету (cell loss priority, CLP )визначає пріоритетний рівень осередку, якщо немає простору, достатнього для передачі всіх осередків. Ідентифікатор типу корисного навантаження ( payload type identifier, PTI) визначає зміст осередку - чи містить осередок інформацію користувача або інформацію, що використовується самою мережею, наприклад, для маршрутизації та управління. В інтерфейсі між користувачем і мережею ( user network interface, UNI) 4 біта поля VPI замінюються полем загального контролю потоку (депеп'с Ноу / СОМГ /, С ГС), застосовуваним для контролю використавши мережевий пропускної здатності між терміналом і мережею в інтерфейсі мережевого вузла (network node interface, INN).

ITU-T стандартизував протокол моделі АТМ, подібної з моделлю ВОС, три рівня якої описують функціонування протоколів ATM перший рівень - фізичний, другий - рівень АТМ і третій. адаптаційний - рівень AAL (рис. 3.13). Для того щоб можна було передавати як дані, та інформацію синхронних служб, інформація повинна різними способами адаптуватися до мережі.

При застосуванні АТМ попі адреси розділене на поле VCI (ідентифікатор візуального з'єднання! і поле VPI (ідентифікатор віртуального шляху), що дає можливість розділити потік осередків на два] рівня - рівні VC і VР. Групи каналів з ​​однаковим значенням УР1, але різним значеннямУСщ маршрутізіруются через одні й ті ж вузли в мережі.

Рекомендації ячеечного режиму: I.150 - «B-ISDN, ATM - функціональні характеристики» I.361-I.363 - «B-ISDN, АТМ - специфіка рівнів ».