Анализ гидроакустических сетей (стр. 6 из 13)

В протокольной модели Ш-ЦСИО имеются два уровня, относящихся к АТМ [6]:

уровень АТМ, который является общим для всех видов сервиса и обеспечивает возможность передачи отдельных ячеек;

адаптационный уровень (AAL), зависящий от вида сервиса.

Потоки данных (в том числе и речевая информация, представленная в цифровом виде) различных классов поступают на уровень адаптации АТМ, где подвергаются обработке в соответствии с двумя функциями:

совмещения потоков данных (Convergence Subfunction – CS);

сегментации или сборки сегментов данных при поступлении их с уровня АТМ (Segmentation and Reassemble – SAR).

На уровне АТМ осуществляются генерация (изъятие) заголовка ячейки, модификация в заголовке ячейки ИВП и ИВК, мультиплексирование и демультиплексирование.

На физическом уровне реализуются следующие основные функции:

вставка и изъятие пустых ячеек для согласования скорости передачи;

проверка наличия ошибок в заголовке;

синхронизация битов при передаче по физической среде;

определяет протокол размещения ячеек для передачи через физическую среду в кадрах различных цифровых систем передачи.

Таким образом, благодаря технологии АТМ все коммутационное оборудование становится однородным, решающим для всех видов информации одну и ту же задачу быстрой коммутации фиксированных пакетов, получивших название ячеек, и асинхронного временного разделения ресурсов, при котором множество виртуальных соединений с различными скоростями асинхронно мультиплексируются в едином физическом канале связи – цифровом тракте.

4 Быстрая коммутация пакетов

Организация связи в распределенных сетях базируется на принципах коммутации и реализуется в узлах, соединяющих два или несколько входящих и исходящих каналов в требуемых направлениях [5]. Классификация видов коммутации приведена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Классификация видов коммутации

На рисунке два основных вида коммутации: непосредственное соединение и соединение с накоплением информации. При непосредственном соединении осуществляется физическое соединение входящих в узел коммутации каналов с соответствующими адресу исходящими каналами. При соединении с накоплением сообщений сигналы из входящих в узел коммутации каналов сначала записываются в буферное запоминающее устройство (БЗУ), а оттуда через определенный промежуток времени поступают в исходящие каналы.

При непосредственном соединении канал предоставляется пользователю на время сеанса связи с момента установления соединения до момента завершения работы и разъединения. Коммутация каналов – процедура далеко не гибкая, так как продолжительность временного интервала однозначно определяет скорость передачи в канале связи. Если в качестве основной принимать самую высокую скорость (которая способна обеспечить потребности любой службы), то в этом случае служба, которой необходима значительно меньшая скорость, будет занимать канал с высокой скоростью на все время соединения, а это приводит к очень низкой эффективности использования сетевых ресурсов. Поэтому обычная коммутация каналов не используется в Ш-ЦСИО.

Коммутация сообщений и коммутация пакетов относятся к соединению с накоплением информации. В случае коммутации сообщений все сообщение помещается в БЗУ, а через некоторый промежуток времени считывается в исходящие каналы в выбранном направлении. При коммутации пакетов все сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами (при использовании АТМ – на ячейки длинной 53 байта) и затем эти пакеты передаются из одного узла сети в другой.

Существует два режима передачи пакетов: режим датаграмм и режим виртуальных каналов [5]. При датаграмном режиме каждый пакет информации содержит заголовок, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения. Пакеты перемещаются в сети совершенно независимо друг от друга, при этом коммутатор может изменить маршрут какого-либо пакета в зависимости от состояния сети - работоспособности каналов и других коммутаторов, длины очередей пакетов в соседних коммутаторах и так далее. Метод датаграмм удобен тем, что не требует предварительного установления соединения, так как маршрут выбирается в процессе передачи каждого пакета, поэтому не возникает задержки перед передачей данных. Это особенно удобно для передачи небольшого объема данных, когда время установления соединения соизмерим со временем передачи данных.

Метод быстрой коммутации пакетов, который используется в Ш-ЦСИО, относится к режиму передачи пакетов по виртуальному каналу. В этом случае перед началом передачи данных получателю направляется служебный пакет, обеспечивающий виртуальное соединение [5]. При этом маршрут определяется по таблице маршрутизации, а фиксация маршрута осуществляется в таблицах коммутации, которые содержат информацию вида: пакеты k-го виртуального соединения, пришедшие из i-го канала, следует направлять в j-й канал. В памяти управляющего компьютера существует виртуальное (условное) соединение. Дойдя до абонента-получаетеля, служебный пакет запрашивает у него разрешение на передачу, сообщив, какой объем памяти понадобится для приема. Если компьютер располагает такой памятью и свободен, то посылается согласие обоненту-отправителю (также в виде специального служебного пакета) на передачу сообщения. Получив подтверждение, абонент-отправитель приступает к передаче сообщения обычными пакетами.

При быстрой коммутации пакетов ячейка, поступившая на вход коммутационной системы, характеризуется номером входного виртуального тракта и номером виртуального канала (поля ИВТ и ИВК в заголовке). Быстрая коммутация пакетов (БКП) состоит в выполнении следующих действий:

системы принятие входящей ячейки;

чтение заголовка ячейки (определение ИВТ и ИВК);

изменение ИВТ и ИВК в заголовке за счет обращения к таблице коммутации, информация в которую записана на этапе определения маршрута;

добавление к ячейке информации о маршрутировании в коммутационной системе, которая называется заголовок быстрого пакета; таким образом получают пакет быстрой коммутации, который поступает на один из входов коммутационной;

заголовок быстрого пакета самомаршрутизирует пакет быстрой коммутации через коммутационную систему и, следовательно, быстрый пакет поступает на требуемый исходящий виртуальный тракт и исходящий виртуальный канал (согласно таблице коммутации);

в выходном контроллере заголовок быстрого пакета изымается и, таким образом, быстрый пакет обратно преобразуется в ячейку.

Коммутаторы пакетной сети имеют буферное запоминающее устройство для временного хранения пакетов. Это связано с необходимостью разнесения во времени быстрых пакетов, одновременно поступивших на различные входы и требующих передачу на один и тот же выход.

Таким образом, при использовании БКП время, затраченное на установление виртуального канала, компенсируется быстрой последующей передачей всего потока пакетов. Пакеты беспрепятственно проходят друг за другом по виртуальному каналу (в каждом узле их ждет инструкция, которая обрабатывается управляющим компьютером) и в том же порядке попадают абоненту-получателю.

5 Маршрутизация. Основные определения

5.1 Общая классификация методов маршрутизации

Маршрут – это список узлов коммутации от узла-источника до узла-получателя. Маршрутизация – это набор процедур, позволяющих определить оптимальный маршрут по заданным параметрам на сети связи между парой узлов коммутации [9].

На рисунке 5.1 приведена общая классификация методов маршрутизации.

Маршрутизация делится на [2]:

централизованную, когда решающие функции закреплены за одним узлом, который посылает соответствующие команды основным узлам;

децентрализованную, когда каждый узел самостоятельно выбирает маршрут передачи (или ее направление) на основе собственной информации.

В зависимости от способа формирования таблиц маршрутизации алгоритмы маршрутизации делятся на три класса [2]:

алгоритмы фиксированной или статической маршрутизации;

алгоритмы простой маршрутизации;

алгоритмы адаптивной маршрутизации.

В алгоритмах фиксированной маршрутизации все записи в ТМ являются статическими. Все записи о том, какой маршрут выбран для передачи пакетов с теми или иными адресами, заносятся вручную самим администратором сети. если в таблицу требуется внести изменения, например, при отказе в какого-либо маршрутизатора в сети и возложении его функций на другой маршрутизатор, то они делаются вручную. Различают одномаршрутные таблицы, в которых для каждого адресата задан один маршрут, и многомаршрутные таблицы, определяющие несколько альтернативных путей для каждого адресата. В многомаршрутных таблицах должно быть задано правило выбора одного из маршрутов. Как правило, один путь является основным, а остальные резервные. Такой алгоритм маршрутизации применим только в небольших сетях с простой топологией, или для работы на магистральных крупных сетях, так как сама магистраль может иметь простую структуру с очевидными наилучшими путями следования пакетов в подсети, присоединенные к магистрали.

В алгоритмах простой маршрутизации таблицы маршрутизации(ТМ) или не используется, или строится без участия протоколов маршрутизации.

Существует три типа простой маршрутизации:

случайная маршрутизация, когда прибывший пакет посылается в первом попавшемся случайном направлении, кроме исходного;

лавинная маршрутизация, когда пакет широковещательно посылается по всем возможным направлениям, кроме исходного;