Реально, в сетях Frame Relay, наряду с CIR используется усредненная за определенный промежуток времени Tc (скажем, за одну секунду) скорость, которую сеть "обязуется" поддерживать по соединению PVC или SVC.

Усреднение по времени играет здесь важную роль. Предположим, что через линию доступа с пропускной способностью 64 Кбит/с пользователь определяет одно виртуальное соединение с CIR, равной 32 Кбит/с. Это значит, что приняв, например, в первые полсекунды 32 Кбит, коммутатор вправе отвергнуть все остальные биты, пришедшие за остальные полсекунды. Поэтому вводится понятие согласованного импульсного объема передаваемой информации (Committed Burst Size - Bc) - максимального объема данных, который сеть "обязуется" передавать за время Tc. Это время вычисляют следующим образом: Tc=Bc/CIR, а по своей сути оно пропорционально неравномерности трафика.

Если кадры не укладываются в рамки, задаваемые параметрами CIR и Bc, то они передаются с установленным битом DE. При этом часто используют еще один параметр - избыточный импульсный объем передаваемой информации (Excess Burst Size - Be). Он определяет максимальный объем данных сверх Bc (избыточные данные), который коммутатор попытается передать в течение времени Тс.Вероятность доставки данных Ве, передающихся с установленным флагом DE, очевидно, ниже вероятности доставки данных Bc. Все данные, превышающие объем Ве, коммутатор отбраковывает. Пропускная способность линии доступа делится на три зоны:

· согласованные данные, с гарантированной передачей;

· избыточные данные (с установленным битом DE), которые передаются в зависимости от доступных сети ресурсов;

· все данные сверх избыточных, которые коммутатор автоматически отбрасывает.

Реализация этих правил может существенно различаться как в оборудовании Frame Relay различных производителей, так и в сетях компаний - поставщиков услуг Frame Relay. Широко используется случай предоставления пользователю выбора только одного параметра соединения - скорости CIR. При этом граница избыточных данных передвигается "вверх" и приравнивается скорости порта доступа. Таким образом устраняется "мертвая зона", при попадании в которую данные автоматически сбрасываются.

Концепция согласованной скорости передачи - это механизм согласования со стандартом Frame Relay (предлагающим регламентированную пропускную способность), предназначенный для разрешения заторов в сети, посредством определения класса сервиса для Frame Relay DTE и контроля доступа оборудования пользователя к пропускной способности сети. Для этого, при конфигурировании соединения PVC определяются следующие параметры CIR:

Bc (Committed Burst Size) - объем данных, передаваемый гарантированно за время Tc;

Be (Excess Burst Size) - объем данных над Bc, передаваемый в случае достаточности ресурсов полосы пропускания;

DE (Discard Eligibility) - флаг разрешения на отбраковку;

Tc (sampling interval) временной интервал для измерения Bc и Be, равный Bc/CIR.

2.3.6 Интеграция речи

Как уже было отмечено, технология Frame Relay позволяет использовать для передачи чувствительного к задержкам трафика (речь и т.п.) механизм резервирования полосы канала, близкий к тому, который применяется при временном разделении каналов, а для обычных данных - статистическое приоритетное мультиплексирование. Все это в совокупности с некоторыми другими механизмами позволяет обеспечить постоянный темп передачи речевых пакетов.

Современное оборудование Frame Relay, помимо компрессии речи (в 10-15 раз), обычно реализует ряд специальных алгоритмов ее обработки, которые позволяют в еще большей степени использовать особенности трансляции кадров.

Одним из механизмов является подавление пауз. Как правило, телефонные собеседники говорят по очереди. При разговоре по обычному телефону с `молчащей' стороны передается специальный шумовой сигнал. Кроме того, существуют паузы между словами и предложениями. По статистике во время телефонных переговоров более 60% полосы пропускания канала используется на передачу тишины. При автоматическом определении отсутствия полезного сигнала всю полосу канала можно использовать для передачи данных. На приемной стороне в это время генерируется `розовый' шум, для того чтобы у пользователя не создавалось впечатления `мертвой' линии.

Еще одним интересным механизмом является `переменная скорость оцифровки'. Определяется наименьшая (базовая) скорость оцифровки, которая обеспечивает минимально приемлемое качество передачи речи, и формируется поток `базовых' кадров, а при наличии свободной полосы канала - `дополнительные' пакеты, улучшающие качество речи. Такой алгоритм обработки телефонного трафика легко реализуется (подробно рассмотренными выше) средствами Frame Relay (использование флага DE в кадрах, передающих `дополнительную' информацию, что дает возможность сети сбросить эти кадры в случае перегрузки).

2.3.7 Средства защиты от сбоев

Осуществление соединения по глобальной сети связано с некоторой неопределенностью, т.к вы не владеете этой сетью и, таким образом, не имеете контроля над трактами. В подобных ситуациях соединения по глобальной сети, должны быть чрезвычайно отказоустойчивы. Frame Relay отвечает этому требованию благодаря обеспечению динамической ремаршрутизации в случае отказа PVC.

Физически сети Frame Relay образуют ячеистую структуру коммутаторов. Одно из преимуществ такой ячеистой конфигурации состоит в том, что она обеспечивает определенную степень отказоустойчивости. Если из-за выхода из строя какого либо узла PVC становится недоступным, то соседний коммутатор перенаправит соединение по альтернативному информационному каналу. В результате характеристики передачи лишь несколько ухудшатся. Кроме того, благодаря такой ячеистой конфигурации коммутаторы могут направлять кадры в обход других коммутаторов, если те испытывают значительную перегрузку.

Для защиты от сбоев на уровне узла операторы или администраторы Frame Relay предлагают две опции: запасные и резервные PVC. В случае запасного соединения (standby PVC) PVC устанавливается и активизируется в запасном узле; этот канал имеет существенно меньшую скорость CIR, чем основное PVC. Если вдруг узел пострадает от землетрясения или пожара, то запасное PVC будет активизировано практически немедленно.

В случае резервного соединения (backup PVC) PVC устанавливается на запасной площадке, но не активизируется. Если функционирование основного узла невозможно, PVC будет активизировано. Запасное PVC подходит для наиважнейших приложений благодаря тому, что его емкость может быть временно увеличена для предоставления более высокой пропускной способности; администратору сети достаточно только программного вмешательства в конфигурацию сети и будет предоставлена дополнительная пропускная способность до тех пор, пока основной канал не будет восстановлен.

3. Оценка преимуществ и недостатков сетей X.25 и Frame Relay

Метод коммутации пакетов, лежащий в основе сетей X.25, определяет основные преимущества таких сетей, или другими словами, их область применения. Рассматриваемые сети позволяют в режиме реального времени разделять один и тот же физический канал нескольким абонентам в отличие например от случая использования пары модемов, соединенных через канал того или иного типа. Благодаря реализованному в сетях X.25 механизму разделения канала одновременно между несколькими пользователями во многих случаях оказывается экономически выгодней для передачи данных пользоваться сетью X.25, производя оплату за каждый байт переданной или полученной информации, а не оплачивать время использования телефонной линии. Особенно ощутимо это преимущество может быть для международных соединений.[1,4-5]

Метод разделения физического канала между абонентами в сетях X.25 называют еще мультиплексированием канала, точнее "логическим" или "статистическим" мультиплексированием, изображенные на рисунке 9. Термин "логическое" мультиплексирование" вводится, чтобы отличить этот метод от временного разделения канала, например. При временном разделении канала каждому из разделяющих его абонентов выделятся в рамках каждой секунды строго определенное количество миллисекунд для передачи его информации. При статистическом разделении канала нет строго регламентированной степени загрузки каждым из абонентов канала в каждый определенный момент времени. Эффективность использования статистического мультиплексирования зависит от статистических или вероятностных характеристик мультиплексируемого потока информации. Известно, что использование сети X.25 эффективно для широкого спектра задач передачи данных. Среди них и обмен сообщениями между пользователями, и обращение большого количества пользователей к удаленной базе данных, а также к удаленному хосту электронной почты, связь локальных сетей (при скоростях обмена не более 512 Кбит/с), объединение удаленных кассовых аппаратов и банкоматов. Другими словами, все приложения, в которых трафик в сети не является равномерным во времени.

Рисунок 9 - Метод разделения физического канала между абонентами

Одно из самых важных достоинств сетей построенных на протоколах, описанных в рекомендации X.25, состоит в том что они позволяют передавать оптимальным образом данные по каналам телефонной сети общего пользования (выделенным и коммутируемым). Под "оптимальностью" имеется в виду достижение максимально возможных на указанных каналах скорости и достоверности передачи данных.

При улучшении качества каналов становится возможным переход к сетям, базирующимся на других протоколах. Чтобы лучше понять это, можно рассмотреть пример протоколов, являющихся в определенном смысле дальнейшим развитием протоколов X.25, а именно протоколе Frame Relay.

Протокол Frame Relay рассчитан на каналы существенно более высокого качества, поэтому в них меньшее внимание уделяется защите от ошибок при передаче. Переповтор искаженных пакетов происходит только на всем участке: точка входа в сеть - точка выхода из сети. Если же искаженный кадр обнаруживается при приеме кадра на одном из внутренних участках сети, то этот кадр просто стирается без запроса его повторной передачи. Ясно, что в том случае, когда ошибок много, такой протокол обеспечит более низкие скорости передачи, чем протоколы X.25.

Большинство фирм, выпускающих сегодня оборудование сетей X.25, выпускает также и оборудование сетей Frame Relay. Часто в одном и том же изделии часть каналов может работать по стандарту X.25, а часть - по стандарту Frame Relay. Это очень удобно при создании магистральной сети, работающей скажем на оптоволоконных или спутниковых каналах связи и сопряжении ее с периферийной сетью, базирующейся на обычных телефонных каналах.

Эффективным механизмом оптимизации процесса передачи информации через сети X.25 является механизм альтернативной маршрутизации. Возможность задания помимо основного маршрута альтернативных, т.е. резервных, имеется в оборудовании X.25, производимом практически всеми фирмами. Различные образцы оборудования отличаются по алгоритму перехода к альтернативному маршруту, а также по количеству альтернативных маршрутов. В некоторых типах оборудования например переход к альтернативному маршруту происходит только в случае полного отказа одного из звеньев основного маршрута. В других переход от одного маршрута к другому происходит динамически в зависимости от загруженности маршрутов и решение принимается на основании многопараметрической формулы. За счет альтернативной маршрутизации могут быть значительно увеличена надежность работы сети. Однако это означает, что между любыми двумя точками подключения пользователя к сети должно быть по крайней мере два различных маршрута. В связи с этим построение сети по звездообразной схеме можно считать вырожденным случаем. К сожалению, такая топология сети еще достаточно часто используется в тех городах, в которых есть только один узел сети X.25, установленный в рамках той или иной сети общего пользования.

Когда X.25 создавался, преобладали аналоговые системы передачи данных и медные линии связи. Стремясь нивелировать невысокое качество каналов того времени, стандарт использует систему обнаружения и коррекции ошибок, что существенно повышает надежность связи, но зато замедляет общую скорость передачи данных. Кроме того, каждый коммутатор, через который проходит пакет информации, выполняет анализ его содержимого, что также требует времени и больших процессорных мощностей. С появлением оптоволоконных сетей столь высокие требования надежности, реализуемые X.25, стали излишними - достоинство протокола превратилось в его недостаток. Скорость передачи по протоколу Х.25 не превышает 64 Кб/с.

Можно сделать вывод, что основным недостатком сетей X.25 являются значительные задержки передачи пакетов, поэтому ее невозможно использовать для передачи голоса и видеоинформации.[11]

Протоколом, призванным исправить недостатки X.25, стал Frame Relay. Он использует тот же принцип виртуальных каналов, однако анализ ошибок осуществляется только на пограничных точках сети, что привело к существенному увеличению скорости (в настоящее время - до 45 Мб/с). Существенным достоинством протокола стала возможность приоритезации разнородного трафика (включая данные, голос и видео), то есть пакетам различных приложений могут предоставляться различные классы обслуживания, благодаря чему пакеты с более высоким приоритетом доставляются "вне очереди". Основными недостатками технологии Frame Relay являются:

- высокая стоимость качественных каналов связи;

- не обеспечивается достоверность доставки кадров.

4. Решение задачи анализа и синтеза сети передачи данных

Структурная схема сети передачи данных:

Задача анализа сети состоит в расчете параметров сети в целом или отдельных ее фрагментов с целью определения степени соответствия характеристик сети заданным нормативам:

1) построим матрицу смежности V12?12 = {vij};

2) показатель связности сети определим по формуле:

б =

где R = ||V|| = 36;

3) рассчитаем диаметр структуры и нагрузку сети d = extri,j dij:

;

;

Аналогично находим:

zmax = max[z1, z2, z3, z4,…, z65,z66]

z1= = 43,90;

Аналогично находим:

zmax = z17 = 102,10;

1. индекс центральности структуры рассчитаем по формуле:

в= = 1,09.

2. показатель сложности структуры определим по формуле:

с=

Задача синтеза сети состоит в выборе структуры, алгоритмики и разработке технических комплексов сети ПД, обеспечивающих выполнение за-данных нормативов к обмену сообщениями между абонентами сети и оптимизирующих некоторую целевую функцию. Воспользуемся алгоритмом алгоритмом Гомори-Ху:

1) строим дерево доминирующих потоков T. Для построения дерева доминирующих потоков Т используем алгоритм Краскала, при условии, что в графе веса ребер берем с противоположными знаками.

2) Производим последовательно разложение дерева доминирующих потоков Т на деревья с равномерными потоками:

1) Синтез циклов. Каждое поддерево заменяется циклом, проходящим через его вершины.

2) Построение результирующей сети G. Результирующая сеть синтезируется с помощью геометрического положения всех циклов, при этом веса ребер графа равны сумме весов соответствующих ребер в циклах:

Можно показать, что полученная сеть, синтезированная таким образом, удовлетворяет требованиям по обмену сообщениями и имеет минимальную пропускную способность.

Заключение

По результатам выполнения данной курсовой работы можно сделать следующие выводы:

1) Техника виртуальных каналов, лежащая в основе построения сетей X.25 и Frame Relay заключается в разделении операций маршрутизации и коммутации пакетов. Первый пакет таких сетей содержит адрес вызываемого абонента и прокладывает виртуальный путь в сети, настраивая промежуточные коммутаторы. Остальные пакеты проходят по виртуальному каналу в режиме коммутации на основании номера виртуального канала, который является локальным адресом для каждого порта каждого коммутатора. Преимуществами являются: ускоренная коммутация пакетов по номеру виртуального канала, а также сокращение адресной части пакета, а значит, и избыточности заголовка. К недостаткам следует отнести невозможность распараллеливания потока данных между двумя абонентами по параллельным путям, а также неэффективность установления виртуального пути для кратковременных потоков данных.[1]

2) Сети Х.25 относятся к одной из наиболее старых и отработанных технологий глобальных сетей. Трехуровневый стек протоколов сетей Х.25 хорошо работает на ненадежных зашумленных каналах связи, исправляя ошибки и управляя потоком данных на канальном и пакетном уровнях.

3) Сети Х.25 поддерживают групповое подключение к сети простых алфавитно-цифровых терминалов за счет включения в сеть специальных устройств PAD, каждое из которых представляет собой особый вид терминального сервера.

4) На надежных волоконно-оптических каналах технология Х.25 становится избыточной и неэффективной, так как значительная часть работы ее протоколов ведется «вхолостую».

5) Сети Frame Relay работают на основе весьма упрощенной, по сравнению с сетями Х.25, технологией, которая передает кадры только по протоколу канального уровня - протоколу LAP-F. Кадры при передаче через коммутатор не подвергаются преобразованиям, из-за чего технология и получила свое название.

6) Важной особенностью технологии Frame Relay является концепция резервирования пропускной способности при прокладке в сети виртуального канала. Сети Frame Relay создавались специально для передачи пульсирующего компьютерного трафика, поэтому при резервировании пропускной способности указывается средняя скорость трафика CIR и согласованный объем пульсаций Вс.

7) Сеть Frame Relay гарантирует поддержку заказанных параметров качества обслуживания за счет предварительного расчета возможностей каждого коммутатора, а также отбрасывания кадров, которые нарушают соглашение о трафике, то есть посылаются в сеть слишком интенсивно.

8) Большинство первых сетей Frame Relay поддерживали только службу постоянных виртуальных каналов, а служба коммутируемых виртуальных каналов стала применяться на практике только сравнительно недавно.

Список используемых источников

1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети: Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов изд. 2-е. Спб.: Питер, 2005. 864 с.

2. Брейман А.Д. Сети ЭВМ и телекоммуникации. Глобальные сети. Учебное пособие. М.: МГУПИ, 2006. 116 с.

3. Савостицкий Ю.А. История развития глобальных компьютерных сетей. Учебное пособие. М.: МИС, 2006. 512 с.

4. Шакин В.Н., Лившиц В.М. Принципы построения глобальных сетей и анализ их характеристик: Учебное пособие для слушателей ФПКП. М.: МИС, 2006. 375 с.

5. Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. М.: Техносфера, 2003. 219 с.

6. Платонов В. Глобальная информационная сеть. - М.: Проспект, 2006

7. Бройдо, Владимир Львович. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. СПб.: Питер, 2003. 688 с.

8. Репкин Д.Е. Глобальные сети как средство человеческого общения. - М.: АНО «ИТО», 2007. 75 с.

9. Зингеренко Ю.А. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. Спб.: СпбГУ ИТМО, 2005. 143 с.

10. Мур М., Притеки Т., Риггс К., Сауфвик П. Телекоммуникации. Руководство для начинающих. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 624 с.

11. Глобальные сети // lectures.net.ru: сервер технологий сетей ЭВМ и телекоммуникаций. 2009. URL: http://lectures.net.ru/wan/(дата обращения: 5.11.2009)

12. ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-1. Информационная технология. Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель. Часть 1. Базовая модель. M., 2000. 62 c.

13. Семенов Ю.А. Телекоммуникационные технологии // book.itep.ru: сервер телекоммуникационных технологий. 2008. URL: http://book.itep.ru (дата обращения 15.11.2009)

14. Компьютерные сети и телекоммуникации. Онлайн учебник // lessons-tva.info: сервер дистанционного обучения. 2009. URL: http://lessons-tva.info/edu/telecom.html (дата обращения 15.11.2009)

15. Голден Телеком: Услуги передачи данных: Учебное пособие для слушателей ФПКП. М.: МИС, 2007. 200 с.

16. Медведовский И.Д. Локальные и глобальные сети. - СПб.: «Мир и семья-95», 2007. 115 с.

17. Ибе О. Сети и удаленный доступ. Протоколы, проблемы, решения. М.: ДМК Пресс, 2002. 224 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4