Prace z informatyki

Prace dyplomowe z informatyki

Klasy usług w sieci ATM

Oceń tę pracę

Architektura sieci ATM pozwala na jednoczesną transmisję ruchu składającego się z głosu, video i danych. W celu zapewnienia określonej jakości obsługi ruchu w sieci, zdefiniowano pięć klas usług biorąc pod uwagę następujące parametry:

  • uzależnienie czasowe między nadawcą a odbiorcą (wymagane lub nie)
  • szybkość transmisji (stała lub zmienna)
  • tryb transmisji (połączeniowy lub bezpołączeniowy)

Klasy określają charakterystykę ruchu,  wymaganą jakość obsługi i definiują także takie funkcje jak routing, kontrolę zgłoszenia, alokację zasobów i kontrolę ruchu. Nie przewidziano wszystkich kombinacji powyższych parametrów, lecz wyróżniono jedynie cztery podstawowe klasy usług. Zestawiono oraz scharakteryzowano je krótko w tabeli.

  Klasa A Klasa B Klasa C Klasa D
Relacje czasowe dla transmisji danych  

wymagane

 

  

nie wymagana
Przepływność   bitowa stała zmienna
Tryb   połączenia połączeniowy bezpołączeniowy
Zastosowanie
(przykład)		 Emulacja   obwodów synchronicznych Transmisja głosu i obrazu (po kompresji) Przesyłanie   danych z/do sieci Frame-Realay Przesyłanie   danych z/do sieci LAN
Rodzaj   połączenia w sieci ATM CBR rt-VBR nrt-VBR ABR

Tabela 1. Klasy usług

Klasy A, B, C oraz D oznaczane są niekiedy odpowiednio jako klasy 1, 2, 3 oraz 4. W literaturze spotyka się również pojęcie tzw. Klasy 0. Terminem tym określa się rodzaj obwodów w sieciach ATM, dla których nie zdefiniowane są usługi QOS, czyli nie zapewnia się dla nich kontroli przepływu komórek.

Klasa A

W obrębie tej klasy zdefiniowano połączenie typu CBR (Constant Bit Rate), dla którego należy zagwarantować stałe pasmo przepustowe dla całego czasu trwania połączenia, niezależnie od faktycznego jego wykorzystania. Połączenie typu CBR charakteryzują parametry:

  • PCR (Peak Cell Ratio) –określa gwarantowane stałe pasmo przepustowe podczas transmisji komórek w danym połączeniu;
  • CDV (Cell Delay Variation) –określa zmienność (dopuszczalny zakres zmian) opóźnienia podczas transmisji poszczególnych komórek w danym połączeniu;
  • Max CTD (Maximum Cell Transfer Delay) –określa maksymalne opóźnienie podczas transmisji poszczególnych komórek w danym połączeniu;
  • CLR (Cell Loss Ratio) –współczynnik określający bieżący stosunek liczby komórek straconych do łącznej liczby komórek przetransmitowanych w danym połączeniu.

W praktyce należy dążyć do tego, aby parametry CDV i CLR były bliskie zeru. W przypadku, gdy w danym momencie strumień danych w połączeniu typu CBR przekroczy dopuszczalną prędkość PCR, komórki zostaną odrzucone przez węzeł, w którym zjawisko to zostało wykryte. Połączenia tego typu stosuje się do emulacji obwodów synchronicznych (np. łączenie central telefonicznych), przesyłania głosu, video (np. video konferencje).

Klasa B i C

Początkowo dla obu tych klas zdefiniowano jeden typ połączeń –VBR (Variable Bit Rate), dla którego należy zagwarantować stałe pasmo przepustowe z możliwością jego chwilowego zwiększenia. Dalsze standaryzacja tych klas doprowadziła do wyróżnienia dwóch podklasy: rt-VBR (real time VBR) oraz nrt-VBR (non-real time VBR). Dla połączeń typy nrt-VBR definiuje się parametry:

  • PCR (Peak Cell Ratio) –określa maksymalne pasmo przepustowe podczas transmisji komórek w danym połączeniu;
  • SCR (Sustained Cell Ratio) –określa gwarantowane stałe pasmo przepustowe w danym połączeniu;
  • mean CTD (Mean Cell Transfer Delay) –określa średnie opóźnienie podczas transmisji poszczególnych komórek w danym połączeniu;
  • CLR (Cell Loss Ratio) –współczynnik określający bieżący stosunek liczby komórek straconych do łącznej liczby komórek przetransmitowanych w danym połączeniu.
  • MBS (Maximum Burst Size) –określa maksymalny czas, w którym strumień komórek może przekroczyć parametr SCR, nie przekraczając jednak PCR

W praktyce należy dążyć do tego, aby parametr CLR był bliski zeru. W przypadku, gdy w danym momencie strumień danych w połączeniu typu VBR przekroczy dopuszczalną prędkość PCR, komórki zostaną odrzucone przez węzeł, w którym zjawisko to zostało wykryte.  Natomiast w przypadku przekroczenia tylko parametru SCR, przepływ komórek nie będzie blokowany przez czas określony parametrem MBS. Węzeł sieci może zablokować transmisję komórek, jeżeli zostaną jednocześnie przekroczone parametry PCR i MBS.

Połączenie typu rt-VBR musi dodatkowo zapewnić izochroniczność transmisji, zdefiniowano więc dodatkowo dwa parametry: CVD i Max CTD (znaczenie tych parametrów jak w połączeni CBR). Dla połączenie rt-VBR nie określa się parametru Mean CTD.

Połączenia typu nrt-VBR stosuje się przeważnie do przesyłania danych pomiędzy sieciami Frame-Relay lub X.25 w obrębi sieci ATM. Natomiast przykładem usługi rt-VBR jest transmisja skompresowanego obrazu video.

Klasa D

W obrębie której zdefiniowano połączenie typu ABR (Avaiable Variable Bit Rate), dla którego należy zapewnić możliwie jak największe pasmo przepustowe, ale przy założeniu, że nie nastąpi odrzucenie komórek wskutek przeciążenia tych połączeń. Realizacja połączeń typu ABR w sieci ATM możliwa jest tylko wtedy, gdy w węzłach sieci istnieją odpowiednie mechanizmy kontroli przeciążenia. Mechanizmy te zostaną omówione w dalszej części pracy.  Dla połączeń typu ABR, ATM Forum zdefiniowało dwa podstawowe parametry:

  • PCR (Peak Cell Ratio) –określa maksymalne pasmo przepustowe podczas transmisji komórek w danym połączeniu;
  • MCR  (Minimum Cell Rate) –określa minimalne pasmo przepustowe podczas transmisji komórek w danym połączeniu;

Klasa 0

W klasie tej zdefiniowano połączenie typu UBR (Unspecified Bit Rate) nie gwarantujące żadnych parametrów jakościowych. Usługa ta wykorzystuje pozostałe pasmo transmisji w sieci ATM i w sytuacji natłoku komórki należące do tego rodzaju połączenia są odrzucane w pierwszej kolejność. Kontrolą przepływu, niezawodnością transmisji zajmują się wyższe warstwy transmisji takie jak. TCP. Połączenia typu UBR stosuje się przeważnie do przesyłania danych takich jak: poczta, transfer plików.

Kanał wirtualny

5/5 - (1 vote)

Komórki należące do jednego połączenia tworzą kanał wirtualny (Virtual Channel). Kanał wirtualny realizuje jednokierunkową transmisję danych w sieci ATM. Wiele kanałów wirtualnych może jednocześnie korzystać z tych samych łączy fizycznych, kanały te są rozróżniane na podstawie VCI i VPI zawartych w nagłówku komórki ATM.

Ponieważ komórki ATM mogą być wysyłane z dowolną (ustaloną na etapie zestawienia połączenia) szybkością transmisji i innymi ustalonymi parametrami, kanał wirtualny musi cechować się dowolnie dużym pasmem przepustowym. Jest to jedna z cech sieci ATM, umożliwiająca na realizację idei sieci szerokopasmowej, umożliwiającej zestawienie połączenia dla każdej aplikacji w elastyczny sposób.

W sieci ATM jest realizowane połączenie typu kanał wirtualny (VCC –Virtual Channel Connection), które oznacza zestawienie pewnej liczby łączy typu kanał wirtualny w celu utworzenia trasy pomiędzy punktami dostępu do sieci ATM dla przezroczystej transmisji danych. Połączenie VCC jest połączeniem jednokierunkowym. W celu zestawienia połączenia dwukierunkowego konieczne jest zestawienia pary połączeń typu VCC, po jednym w każdym kierunku. Połączenia VCC mogą mieć także strukturę wielopunktową, wykorzystywaną na przykład w przypadku usług konferencyjnych. Zgodnie z rekomendacjami ITU-T możliwe jest utworzenie kanału wirtualnego na jeden z wymienionych sposobów:

  • bez wykorzystania procedur sygnalizacyjnych, na podstawie subskrypcji usługi;
  • wykorzystując procedury metasygnalizacji –w taki sposób są tworzone specjalne kanały sygnalizacyjne;
  • wykorzystując specjalne kanały sygnalizacyjne (signaling VCC) –w taki sposób są tworzone „klasyczne” kanały wirtualne w chwili nadejścia nowego zgłoszenia;
  • wykorzystując procedury sygnalizacyjne typu użytkownik-użytkownik, np. tworzenie odrębnego kanału sygnalizacyjnego na bazie już istniejącego połączenia typu ścieżki wirtualnej.

Pewna grupa kanałów wirtualnych tworzy ścieżkę wirtualną, która ma przypisane pasmo wirtualne, możliwe do rezerwacji i egzekwowania.

Koncepcja ścieżki wirtualnej i kanałów  polega na przeprowadzaniu połączeń w sieci tą samą trasą, razem zgrupowanych i mogących być częściowo obsługiwanych wspólnie. Przykładowo, zmiana przebiegu trasy ścieżki wirtualnej na wskutek uszkodzenia, powoduje automatyczną zmianę przebiegu wszystkich związanych z nią kanałów wirtualnych. Komórki ATM należące do danej ścieżki wirtualnej identyfikowane są na podstawie pole VPI (Virtual Path Identfier) znajdującego się w nagłówku danej komórki. Głównymi zaletami wprowadzenia koncepcji ścieżki wirtualnej są:

  • zlikwidowanie konieczności translacji nagłówka w przypadku połączeń typu ścieżka wirtualna pomiędzy węzłami sieci, uproszczony dobór trasy;
  • zwiększone możliwości kontroli i sterowania w sieci;
  • zwiększona elastyczność sieci ATM;

Multipleksacja jest operacją łączenia wielu strumieni danych w jednym elemencie komutacyjnym lub transmisyjnym. W sieciach ATM stosuje się technikę multipleksacji etykietowanej LM (Label Multiplex) interpretującej na bieżąco zawartość odpowiednich pół identyfikatorów VPI i VCI w komórkach nadchodzących asynchronicznie z wielu źródeł. W przypadku spiętrzeń (burstiness) strumieni cyfrowych ponad deklarowaną średnią przepływność sieć (przełącznik ATM) jest przygotowana na chwilowy wzrost aktywności przez poszerzenie istniejącego pasma.

Architektura protokołu ATM

Oceń tę pracę

Dla pełnego omówienia standardu ATM niezbędne jest umieszczenie go w uniwersalnej strukturze OSI (Open System Interconnection).

Chociaż standard ATM definiuje trzy warstwy, nie jest słuszne przypuszczenie, że odpowiadają one trzem dolnym warstwom modelu odniesienia ISO OSI. Właściwsze jest traktowanie warstwy fizycznej ATM oraz warstwy ATM jako odpowiednika warstwy fizycznej w modelu OSI, natomiast warstwy adaptacji (ang. AAL) jako odpowiednika warstwy łącza danych wg OSI. Wskazuje na to porównanie usług podstawowych realizowanych przez odpowiednie warstwy. Łącze wirtualne oferowane przez warstwę ATM odpowiada warstwie fizycznej. Udostępnia ono usługę transmisji bajtów informacji w konfiguracji punkt-punkt lub punkt-wielopunkt z określoną prędkością. Jeśli chodzi o warstwę AAL, to oferuje ona usługi dotyczące dostępu do łącza, przydzielania pasma, nie zapewnia natomiast procedur typowych dla warstwy sieciowej, związanych z routingiem czy adresacją końcówek sieci. Według ITU-T te dodatkowe funkcje powinny rezydować w warstwie powyżej AAL.

Zasadniczą funkcją warstwy fizycznej jest poprawna transmisja komórek w medium fizycznym pomiędzy różnymi elementami sieci ATM. Warstwa ta dzieli się na dwie podwarstwy:

  • podwarstwę medium fizycznego (Physical Medium Sublayer), której zadaniem jest transmisja bitów i fizyczny dostęp do medium. Podstawowe operacje związane są taktowaniem bitów, kodowaniem i konwersją do postaci sygnałów optycznych lub elektrycznych w zależności od stosowanego medium.
  • podwarstwę zbieżności transmisji (Physical Transmission Convergence Sublayer), której rolą ogólnie jest zamiana ciągu komórek na ciąg bitów i vice versa. W warstwie tej możemy wyróżnić następujące funkcje:

a)     Cell Rate Decoupling -wstawianie (oraz usuwanie po drugiej stronie łącza) pustych komórek. Ponieważ strumień danych niekoniecznie wypełnia całą przepływność łącza, niezbędne jest dodawanie pustych komórek tak, aby zapewnić ciągłość ich strumienia i zgodność z przepływnością bitów w medium;

b)     HEC Generation (Verification) –obliczanie i sprawdzanie nadmiaru kodowego dla każdej komórki i umieszczanie go w polu HEC nagłówka;

c)     Cell Delineation –wydzielanie komórki z ramki, polegające na wskazaniu początku i końca poprawnego pakietu;

d)     Transmission Frame Generation (Recorvery) And Adaptation. –umieszczanie (wydzielanie) komórki z ramki transmisyjnej. Sieć ATM może korzystać z sieci transmisyjnej , o strukturze ramkowanej i wówczas trzeba dostosować strumień pakietów do ramki, np. do ramki SDH lub G.703.

Warstwa ATM jest zespołem funkcji niezależnych od  medium transmisyjnego, dostarczających możliwości przezroczystego transferu informacji użytkownika. Warstwa definiuje budowę komórki ATM i związane z tym sposoby jej transportu przez sieć, zarządzania ruchem, ustalania jakości połączeń. Podstawowymi funkcjami warstwy ATM są:

  • tworzenie i rozpakowywanie nagłówka
  • multipleksacja i demultipleksacja komórek
  • realizacja doboru trasy dla komórek
  • realizacja translacji VCI lub/i VPI
  • realizacja procedur sterowania przepływem

Aby sieć ATM przenosiła szeroka gamę usług o różnych charakterystykach ruchu oraz różnych wymaganiach systemowych, uzależnieniach czasowych itp., niezbędna jest adaptacja różnych klas aplikacji do jednolitej warstwy ATM. Funkcje te wypełnia Warstwa Adaptacji ATM (AAL – ATM Adaptation Layer).

Zdefiniowano cztery protokoły warstwy adaptacji ATM:

  • AAL1 – wspomaga usługi połączeniowe. wymagające stałej prędkości transmisji (ang. CBR -Constant Bit Rate), charakteryzujące się uzależnieniem czasowym pomiędzy nadawcą a odbiorcą (taktowanie i opóźnienie). Realizuje następujące funkcje:

–         Segmentacja i desegmentacja jednostek informacyjnych,

–         Zmniejszanie wpływu zmiennego opóźnienia komórek,

–         Reakcja na stratę komórek lub zmianę ich kolejności,

–         Odtwarzanie w odbiorniku częstotliwości  zegara nadajnika,

–         Monitorowanie i obsługa błędów pola kontrolnego AAL.

  • AAL2 -wspomaga usługi połączeniowe, wymagające zmiennej (przydzielanej dynamicznie) prędkości transmisji (ang. VBR – Variable Bit Rate). Realizuje następujące funkcje:

–         Segmentacja i desegmentacja jednostek informacyjnych,

–         Korekcja błędów dla usług audio i video,

–         Synchronizacja terminali poprzez przesyłanie znaczników czasu,

–         Obsługa zagubionych i niesekwencyjnych komórek.

  • AAL3/4 – wspomaga usługi o zmiennym zapotrzebowaniu na przepustowość, zarówno połączeniowe, jak tez bezpołączeniowe (klasy usług „C” i „D”). Początkowo istniały dwa oddzielne protokoły AAL3 oraz AAL4 odpowiednio dla usług połączeniowych i bezpołączeniowych. Spełnia następujące funkcje, które są aktywne w zależności od trybu pracy:

–         Segmentacja i desegmentacja jednostek informacyjnych,

–         Reakcja na błędy,

–         Wskazywanie typu informacji,

–         Określanie maksymalnej wielkości buforów po stronie odbiorczej potrzebnych do skompletowania przesyłanej wiadomości.

  • AAL5 – wspomaga usługi połączeniowe o zmiennym zapotrzebowaniu na przepustowość. W stosunku do AAL3/4 jest on wersją znacznie odchudzoną m.in. poprzez uproszczenie korekcji błędów. Dzięki temu większe pole w komórce ATM przeznaczone jest na informacje użytkownika (warstwy wyższej). Upraszcza się także obróbka komórki oraz implementacja protokołu. Zakwalifikowano go jako wspomagającego klasę usług „C”, chociaż istnieją projekty wykorzystania go do transportu usług bezpołączeniowych (projekt ATM Forum – „LAN-emulation” oraz specyfikacja IETF dotycząca transportu protokołu IP przez sieć ATM).

Charakterystyka sieci ATM

5/5 - (1 vote)

Współcześnie tworzone sieci ATM osiągają bardzo duże rozmiary zarówno ze względu na rozpiętość geograficzną, jak i też liczbę podłączonych do niej urządzeń końcowych. ATM staje się obecnie najbardziej rozpowszechnianą technologią szkieletową dla złożonych sieci korporacyjnych, miejskich i regionalnych, zaczyna także powoli wkraczać do sieci lokalnych.

Technologia ATM (Asynchronous Transfer Mode) powstała w wyniku kompromisu między dwoma już funkcjonującymi technikami cyfrowej transmisji szerokopasmowej: STM (Synchronous Transfer Mode) i PTM (Packet Transfer Mode), łącząc zalety istniejących technologii przy jednoczesnej eliminacji większości wad tych systemów. Technika STM jest stosowana w sieciach ISDN, PTM zaś w lokalnych sieciach komputerowych. Wywodząca się z telekomunikacji technologia ATM jest coraz częściej postrzegana jako technika łącząca standard przekazów telekomunikacyjnych sieci SDH (Synchronous Digital Hierarchy) na poziomie warstwy fizycznej z różnymi sieciami komputerowymi.

Informacja w standardzie ATM jest przesyłana w postaci krótkich komórek o stałej długości (48 bajtów informacji + 5 bajtów nagłówka). Nagłówek jest niezbędny w celu zrealizowania przezroczystego transportu informacji użytkownika przez sieć ATM bez zakłóceń, straty czy też nadmiernego opóźnienia.

Standard ATM jest techniką telekomunikacyjną typu połączeniowego, co oznacza, że faza przesyłania informacji właściwej jest poprzedzona fazą zestawiania połączenia. W tej fazie wstępnej następuje negocjowanie kontraktu pomiędzy „klientem” sieci a „administracją” sieci. Na podstawie parametrów deklarowanych przez użytkownika (typ usługi, przewidywana przepływność), sieć decyduje, czy można zagwarantować odpowiedni poziom jakości obsługi dla nowopojawiającego się zgłoszenia i dla wszystkich innych aktualnie realizowanych. Zadeklarowane w fazie wstępnej parametry zgłoszenia mogą podlegać renegocjacji. Transmisja w sieci ATM odbywa się poprzez zestawienie łącza logicznego (kanał wirtualny, ścieżki wirtualne).

Sieci oparte o technologie ATM są konfigurowane jako gwiazda lub hierarchiczna gwiazda (w przypadku połączeń miedzy przełącznikami) z przełącznikiem ATM w centrum. Wyróżnia się dwa typy interfejsów:

  • UNI (User Network Interface), który łączy sprzęt użytkownika (Customer Premises Equipment) z siecią ATM, czyli odpowiada za styk użytkownik-sieć publiczna. Interfejs UNI powinien zapewnić użytkownikowi podłączenie do publicznej sieci urzadzenia typu: terminal, urządzenie sieci LAN/MAN, przełącznik.
  • NNI (Network Node Interface), styk sieciowy umieszczony pomiędzy węzłami ATM. Interfejs łączący tylko porty przełączników ATM – tzn. za ich pośrednictwem łączone są sieci i podsieci ATM. (styk sieć publiczna-sieć publiczna).
  • Sieć ATM do przesyłania danych wykorzystuje pakiety o jednakowej długości 53 bajtów (48 bajtów informacji i 5 bajtów nagłówku). Stała długość pakiety upraszcza sterowanie ruchem i zarządzanie zasobami sieci.  W dalszej części pracy przedstawię budowę komórki ATM i rodzaje występujących komórek.GFC (Generic Flow Control) – cztery bity kontroli przepływu stosowane w przypadku interfejsu UNI kiedy z jednego interfejs korzysta kilka przyłączonych stacji. W przypadku nie wykorzystywania funkcji kontroli przepływu pole to zawiera same zera. Pole GFC może być wykorzystane przez użytkownika w celu wydzielenia w ramach jego prywatnej sieci wielu klas usług z realizacją różnych wartości QOS.

    VPI/VCI (Virtual Path Identifier / Virtual Channel Identifier) – bity identyfikacji wirtualnej ścieżki (VPI) i kanału (VCI) tworzące tzw. routing field – pole decydujące o routingu-transmisji komórki w sieci, miedzy węzłami ATM. Jak wcześniej pokazałem., sieć ATM jest protokółem wymagającym fazy nawiązania połączenia dla ustanowienia wirtualnego połączenia na fizycznych łączach ( uaktualnienia tablic w punktach komutacyjnych). VPI/VCI służą do identyfikacji danej komórki z konkretnym połączeniem i są wykorzystywane do multipleksowania, demultipleksowania i komutacji komórek w węzłach sieci ATM, przyporządkowuje się je danemu połączeniu na czas transmisji  i obowiązują na odcinku miedzy węzłami sieci. Ze względu na małe rozmiary komórek stosowanie pełnych adresów byłoby bardzo nieekonomiczne, dlatego stosuje się właśnie takie etykiety unikalne tylko w obrębie interfejsu. Ogólnie rzecz biorąc w węzłach sieci odbywa się wymiana wartości VPI/VCI na inne – ważne na odcinku do następnego węzła. Używając takiego mechanizmu warstwa ATM może asynchronicznie przeplatać w jednym fizycznym medium komórki z wielu połączeń.

    PT (Payload Type) – 3-bitowe pole służące do identyfikacji typu informacji jaka niesie komórka. Pozwala ono na odróżnienie danych użytkownika od informacji kontrolnych – związanych z serwisem i zarządzaniem zasobami sieci.

    CLP (Cell Loss Priority) – bit określający porządek, w jakim sieć będzie odrzucała komórki w przypadku jej zatłoczenia – kiedy istnieje niebezpieczeństwo przepełnienia bufora w węźle. Komórki z ustawionym bitem CLP (CLP=1) w pierwszej kolejności zostaną odrzucone, dając możliwość obsłużenia komórek o wyższym priorytecie (w sytuacji awaryjnej).

    HEC (Header Error Control) – pole kontrolne informacji przenoszonej przez nagłówek. Pojedyncze błędy mogą być korygowane a większa liczba błędów tylko wykrywana.

    Standard ATM wyróżnia kilka typów komórek, mogących pojawić się w sieci:

    • komórki „puste” (idle cells), komórki nie przenoszące żadnej informacji a jedynie mają za cel dostosowanie szybkości przepływu pomiędzy warstwą ATM a warstwą fizyczną. Komórki te są generowane i usuwane przez warstwę fizyczną;
    • komórki „poprawne” (valid cells) –przesyłane w warstwie fizycznej, które mają prawidłowy nagłówek lub których nagłówek został zmodyfikowany przez proces weryfikacji;
    • komórki „niepoprawne” (invalid cells), których nagłówek zawiera błędy nie usunięte przez proces weryfikacji, komórki tego typu są usuwane przez warstwę fizyczną;
    • komórki „przydzielone” (assigned cells), występujące w warstwie ATM i dostarczające usługi dla aplikacji;
    • komórki nieprzydzielone (unassigned cells), czyli wszystkie komórki warstwy ATM, które nie są „przydzielone”.

Sieci w standardzie ATM powinny zapewnić użytkownikom wydajność, efektywność i zagwarantować wynegocjonowane  parametry jakościowe przez cały czas połączenia.

Technologia ATM, aby sprostać stawianym jej wymaganiom, potrzebuje odpowiednich algorytmów sterowania ruchem i kontroli przeciążeniem.

Kontrola przeciążenia jest odpowiedzialna za efektywną, wydajną i bezbłędną transmisję danych. Kontrola ta jest jednym z najbardziej istotnych zagadnień we wszystkich szybkich sieciach komputerowych.

Przyczynami powstawania przeciążenia są: fluktuacja strumieni pakietów, niezgodność przepustowości łącz, „wybuchowość” ruchu w sieci a także awarie wewnątrz sieci. Przykładowo transmisja skompresowanego obrazu video może być przyczyną fluktuacji strumieni pakietów. Niezgodność przepustowości łącz spowodowana jest m.in. koniecznością współpracy bardzo szybkich nowoczesnych łącz wraz ze starych wolnymi łączami, które nie znikną z chwilą wprowadzenia szybkich łączy i będą jeszcze długo używane. Rozpiętość przepustowości łącz ciągle się zwiększa. Dzisiaj istnieją sieci o łączach od prędkości 9,6 kbps do 1Gbps, jutro będziemy mieli sieci składające się z łączy od prędkości 9,6 kbps do kilku Gbps. Wzrastająca niejednorodność potęguje  problem przeciążenia.

Aby zapewnić efektywność sieci i zapobiec stratom danych na skutek w/w przyczyn, potrzebujemy efektywnych metod badających stan sieci i podejmujących odpowiednie reakcje w celu uniknięcia przeciążenia. Algorytmy sterowania przeciążeniem, którymi się zająłem w niniejszej pracy, są takimi metodami.

W pracy krótko opisałem technologie ATM: architekturę protokołu, format komórki ATM i rodzaje połączeń. Następnie przedstawiłem problem przeciążenia, przyczyny powstawania i próby jego rozwiązania. W dalszej części pracy sklasyfikowałem i powiązałem poszczególne metody kontroli przeciążenia z rodzajami ruchu w sieci ATM. W rozdziale 11 opisałem zasadę działania najbardziej  znanych algorytmów kontroli przeciążenia. W następnych rozdziałach bazując na dostępnych symulacjach dokonałem porównania, analizy algorytmów kontroli przeciążenia.

Bramki

Oceń tę pracę

Bramki badają pole adresowe sieci i określają najlepszą trasę pakietu. Mają one dużą zaletę, ponieważ normalnie wspomagane są przez wiele protokołów warstwy sieciowej.

Bramki przeznaczone do wzajemnego komunikowania się mogą wymieniać informacje o trasie. Większość systemów operacyjnych sieci, posiada integralnie włączony protokół trasowania, który realizuje transfer informacji o marszrucie. Typowymi protokołami marszrutowymi używanymi w Internecie są:

–  Graniczny protokół śluzowy BGD (Border Gateway Protocol).

–  Zewnętrzny protokół śluzowy EGP (Exterior Gateway Protocol).

–  Protokół najkrótszej drogi SPF (Open Shortest Path Way).

–  Protokół informacji marszrutowej RIP (Routing Information Protocol).

Modemy są stosowane do łącznia sieci (lub indywidualnych komputerów) poprzez publiczną komutowaną sieć telekomunikacyjną PSTN (Public Switched Telecommunications Network). Zwykle linie telefoniczne są nieprzydatne do transmisji cyfrowych, gdyż mają ograniczone pasmo częstotliwości do przedziału zawartego między 400 a 3400 Hz. Trzeba więc stosować urządzenia nazywane modemami do konwersji informacji cyfrowej w postać analogową i w tej postaci transmitować poprzez linie telefoniczne.

Metoda łączności cyfrowej poprzez sieć telekomunikacyjną ISDN umożliwia transmisję danych cyfrowych w całej sieci światowej. Transmitowane dane zawierają cyfrową postać obrazów, mowy jak również dane komputerowe. Ponieważ sterowanie i transmisja jest realizowana cyfrowo, możliwy jest krótki czas dostępu i stosunkowo duża mierzona bitowo szybkość transmisji. Typowa szybkość transmisji wynosi 64 kbps. Wszystkie połączenia do ISDN wymagają odpowiedniego sprzętu (NTE – Network Termination Equipment).

Bramki (ang. gateways) to urządzenia sieciowe, które umożliwiają komunikację pomiędzy różnymi systemami lub sieciami o różnych protokołach, architekturach lub topologiach. W zależności od kontekstu, bramki mogą pełnić różne funkcje, ale ogólnie rzecz biorąc, są one punktem połączenia, który pozwala na przepływ danych między różnymi środowiskami sieciowymi.

Bramka sieciowa łączy dwie sieci o różnych protokołach, np. sieć lokalną opartą na protokole TCP/IP z siecią, która może wykorzystywać inne protokoły (np. SNA, IPX). Jej zadaniem jest konwersja między różnymi protokołami, umożliwiając komunikację pomiędzy systemami, które normalnie nie byłyby w stanie się ze sobą porozumiewać. W takim przypadku bramka analizuje dane przychodzące z jednej sieci, przekształca je na format odpowiedni dla drugiej sieci, a następnie przekazuje je dalej.

Bramki VoIP to urządzenia, które pozwalają na łączenie tradycyjnych systemów telefonicznych (analogowych lub cyfrowych) z nowoczesnymi sieciami opartymi na protokole IP, np. Internetem. Dzięki bramkom VoIP, możliwe jest przekazywanie rozmów telefonicznych przez sieci IP (np. Internet), co znacząco obniża koszty komunikacji, zwłaszcza na długie odległości. Takie bramki tłumaczą sygnały analogowe lub cyfrowe na dane cyfrowe przesyłane przez IP i odwrotnie.

Bramki e-mail to urządzenia lub oprogramowanie, które zarządzają przesyłaniem wiadomości e-mail między różnymi systemami pocztowymi. Bramki takie mogą np. przekładać wiadomości wysyłane w jednym formacie na inny, umożliwiając wymianę e-maili pomiędzy użytkownikami korzystającymi z różnych dostawców poczty lub systemów. Może to obejmować również integrację między systemami lokalnymi a chmurowymi usługami poczty elektronicznej.

Bramki bezpieczeństwa w kontekście sieci komputerowych pełnią funkcję monitorowania i filtrowania ruchu przychodzącego i wychodzącego z sieci. Takie bramki są często częścią zapór ogniowych (firewall), a ich zadaniem jest zapobieganie nieautoryzowanemu dostępowi do zasobów sieciowych. Bramki te mogą również zajmować się konwersją protokołów, szyfrowaniem danych czy tłumaczeniem adresów IP (NAT).

Bramki w systemach multimedialnych to urządzenia, które umożliwiają połączenie różnych typów urządzeń multimedialnych, takich jak telewizory, odtwarzacze audio, systemy komputerowe czy urządzenia mobilne. Takie bramki mogą konwertować różne formaty sygnałów audio-wideo, umożliwiając ich transmisję między urządzeniami, które korzystają z różnych standardów, np. HDMI, VGA, Bluetooth, Wi-Fi czy Ethernet.

Bramki są wszechstronnymi urządzeniami, które pełnią funkcję mostów łączących różne technologie i protokoły, umożliwiając ich współpracę. Są one niezbędne w wielu systemach, od sieci komputerowych, przez telekomunikację, aż po systemy multimedialne, zapewniając bezproblemową wymianę danych i komunikację między różnymi platformami.