(Puhelin)verkkokomponentit. Kytkentäiset verkot. Piirikytkentä. Kytkentäkenttä

Transkriptio

1 Kytkentäiset verkot (Puhelin)verkkokomponentit Yleensä laaja-alaiset verkot Verkon sisäiset ja reunasolmut Solmujen väliset linkit multipleksattuja Ei suoria linkkejä kaikkien solmujen välillä vaihtoehtoiset reitit parantavat luotettavuutta A B LEGEND = End station = Communication network node C 7 D E F Tilaaja- ja verkkoliitännät analoginen, ISDN, PDH, SDH Kytkentäkenttä välittää liikenteen tilakytkentä, aikakytkentä Ohjaustietokone yhteyksien hallinta aputoiminnot..998 (c) Markus Peuhkuri..998 (c) Markus Peuhkuri Piirikytkentä Kytkentäkenttä Käytössä puhelinverkossa Yhteyden luominen reititys: vapaan kapasiteetin etsintä resussien varaus Tiedonsiirto kiinteä kapasiteetti käytössä Yhteyden purku resurssien vapautus Tilakytkentä täysin kytketty: N*M kytkentäelementtiä useampivaiheinen => estoa (todennäköisyys) Aikakytkentä yhteys kytketään 7 vuorollaan linjalle 8 muistin tai väylän nopeus9 rajoittaa 0 Tila-aika-tila aikavälien järjestely ennen ja jälkeen optimointi First Stage Second Stage Third Stage switch switch switch switch switch switch (c) Markus Peuhkuri..998 (c) Markus Peuhkuri

2 Reititys Kuormitus vaihtelee eri aikoina kiiretunti (BHCA) Hierrarkinen reititys Staattinen vaihtoehtoinen reititys reittejä kokeillaan järjestyksesä Sopeutuva reititys paras reitti verkon kuormituksen mukaan kuormitustiedon vaihtoa solumujen välillä Sanoman vaiheet Name of Signal Calling Station Originating Intermediate Terminating Called Station End Office Exchange(s) End Office Connect Disconnect Answer (off-hook) Hang-up (on-hook) Delay-dial (delay pulsing) Wink-start Start dial (start pulsing) Dial tone Stop Go Called station identity DTMF pulsing Dial pulsing Multifrequency pulsing Calling station identity Verbal Operator identification MF pulsed digits Automatic identification Line busy Reorder circuit Ringing Audible ringing Ringing start Recorder warning tone Announcements te: A broken line indicates repetition of a signal at each office, whereas a solid line indicates direct transmittal through intermediate offices (c) Markus Peuhkuri..998 (c) Markus Peuhkuri 7 Merkinanto Yhteyden luominen ja purku, velotus Kanavamerkinanto puhekanavassa (sama tai eri taajuusalue) hallintakanava (PCM aikaväli ) Yhteiskanavamerkinanto useat yhteydet jakavat samaa kapasitettia sanomapohjainen, tilastollinen kanavointi (a) Associated (b) nassociated..998 (c) Markus Peuhkuri LEGEND LEGEND Speech Signaling links Switching points Speech network Signaling network Switching points (speech) Switching points (signal transfer points) Pakettikytkentä Erityisesti dataverkoissa käyttökelpoinen datalähetystä vain pieni osa ajasta eri nopeukseien sovitus esto korvautuu viiveen kasvulla liikenteen prioritisointi Sähkepohjainen reititys jokainen käsitellään erikseen sopeutuu verkon muutoksiin, epäjärjestys Virtuaalipiiripohjainen yhteys luodaan ennen siirtoa (viive!) järjestys säilyy Pakettikoko vaikuttaa viiveen vaihteluihin..998 (c) Markus Peuhkuri 8

3 Sisäinen ja ulkoinen näkemys B Reititysstrategiat A A VC # VC # (c) Internal virtual circuit. A route for packets between two stations is defined and labeled. All packets for that virtual circuit follow the same route and arrive in sequence. B C C Tulvareititys luotettava, huono hyötysuhde Satunnainen Sopeutuva reititys jononpituusvektori linkkiviivevektori ei liian nopeita muutoksia ei kuormituksen huomiointia pienillä kuormituksilla 9,kbps sat 9,kbps maa kbps sat kbps maa (d) Internal datagram. Each packet is treated independently by the network. Packets are labeled with a destination address and may arrive at the destination node out of sequence (c) Markus Peuhkuri (c) Markus Peuhkuri Reititys Reititys käytännössä Oikea, yksinkertainen, vakaa, stabiili, reilu, optimaalinen, tehokas Suoristuskyky hyppyjen määrä, kustannus, viive, läpäisy Päätösaika (paketti/yhteys) Päätöspaikka (jokainen solmu, keskussolmu, lähde) Verkkotiedon lähde ei, paikallinen, naapurit, reitin solmut, kaikki solmut Päivitystiheys jatkuva, jaksollinen, suuret kuormitusmuutokset, topologian muutokset..998 (c) Markus Peuhkuri 0 A c h d g e f i B..998 (c) Markus Peuhkuri

4 Ruuhkanhallinta Tilastollisen aikajaon tärkein ongelma liikennettä tarjotaan enemmän kuin voidaan välittää Purskeet voidaan puskuroida viive ja muistin tarve kasvaa Päätelaitteiden tai verkon reunan hallittava sopeutuminen verkon kuormitukseen Throughput (packets delivered).0 Ideal Overhead Controlled Uncontrolled Average packet delay Uncontrolled Ideal Controlled Kehysvälitys X. ei vastaa nopean datasiirron tarpeita merkinanto datakanavapaketeissa» erilinen kanava datapaketeille virtuaalipiirien multiplexaus tasolla» tasolla, yksi kerros vähemmän prosessoitavana vuonohjaus sekä virheenkorjaussa tasoilla sekä että» ei toteuteta verkossa (päätelaitteiden tehtävä)»verkot nykyään luotettavia => bittivirheitä harvoin Offered load (packets sent) Offered load (packets sent) (a) Throughput..998 (c) Markus Peuhkuri (b) Delay..998 (c) Markus Peuhkuri X.-pakettivälitys FR arkkitehtuuri X. Frame Relay ITU-T suositus 97 (80, 8, 88, 9 ja 9 uudistettu) Fyysinen kerros: X. Linkkikerros: LAP-B Pakettikerros Virtuaalipiirikytkentä kiinteä virtuaalipiiri virtuaalikutsu 09 yhteyttä» ryhmää» kanavaa (e) Control packet for virtual calls..998 (c) Markus Peuhkuri with 7-bit sequence numbers User process Packet Link access Physical DTE Q D 0 Group # P(R) M P(S) 0 User Data (a) Data packet with -bit sequence numbers Q D 0 Group # P(S) 0 P(R) M User Data (d) Data packet with 7-bit sequence numbers Multi-channel logical interface Lap-B link-level logical interface X. physical interface Packet Link access Physical To remote user process DCE Group # Group # Packet type P(R) Packet type (c) RR, RNR, and REJ packets Additional Information with -bit sequence numbers (b) Control packet for virtual calls with -bit sequence numbers Group # Packet type Additional Information Group # Packet type P(R) 0 (f) RR, RNR, and REJ packets with 7-bit sequence numbers Control Plane User Plane User Plane Control Plane Valid frame? Valid frame? Q.9/Q.9 F0., F0. Q.9/Q.9 Information User-selectable* Discard Discard frame? TE functions LAPF control Rcvd valid n-information Known (Q.9) ACK? frame processing DLCI? LAPD LAPD (Q.9) (Q.9) Rotate LAPF core LAPF core Discard window (Q.9) (Q.9) All frames ACKed? I.0/I. I.0/I. Stop Restart timer timer User (TE) Network (NT) Next expected sequence #? * Additional functions to support flow and error control may be provided. LAPF control is one protocol that may be used. Send L ACK; Within Strip L fields window? Discard; request retransmission Level Data Level n-data packet? packet processing Active connection? Rcvd valid ACKs? Next expected sequence #?..998 Send L ACK; (c) Markus Peuhkuri Strip L header 7 8

5 FR-kehys LAPD-kehystys lippu osoitekenttä datakenttä tarkistussumma lippu 00 bittiä -00 oktettia bittiä 00 alkueroitin osoitekenttä »osoite(DLCI)»käsky/vastaus» lisäosoitebitti» ruuhkailmaisu eteenja taakse»hylkäysprioriteetti datakenttä tarkiste loppueroitin Osoite CR EA Osoite FECN BECN DE EA Verkon toiminta Määritelty rajapinta verkon sisäinen toteutus voi olla erilainen paikallinen hallinta (DLCI=0) Solmussa tarvittaessa hylkääminen ei muutosta käyttäjädataan muutetaan DLCI:t DLCI Käyttö 0 LMI: paikallinen hallinta (linjan testaus & kutsut) - tulevaisuutta varten -99 virtuaaliyhteyksien käytössä kerroksen hallinta tulevaisuutta varten 0 hallintaa varten (ylemmät kerrokset)..998 (c) Markus Peuhkuri (c) Markus Peuhkuri 9 Liikenne verkossa Solmut välittävät DLCI-arvojen perusteella paikallisia Kehys on vioittunut ei alku- tai loppueroitinta tai alle oktettia välissä ei tasamäärää oktetteja (bittejä 8*N) tarkistevirhe osoitekenttä virheellinen tai arvoa ei tueta koko liian suuri (sopimukseen nähden) Vioittunut kehys hylätään ei indikaatiota lähettäjälle / vastaanottajalle Liikenteen sääntely Solmut voivat ruuhkatilanteissa hukata kehyksiä ensin DE-bitillä varustetut Ilmoitus myös päätelaitteelle FECN: tässä suunnassa ruuhkaa» esimerkiksi hidasta kuittausta BECN: vastasuunnassa ruuhkaa» vähennä lähetysnopeutta ei velvoita päätelaitetta..998 (c) Markus Peuhkuri (c) Markus Peuhkuri 0 9 0

6 0 Ruuhkan hallinta Liikennesopimus CIR <= linjanopeus [bit/s] CIR = B c / T c B c + B e = sallittava purske»b c :n ylittävät kehykset merkitään DE»B c + B e :n ylittävät: hylätään tai DE T c..998 (c) Markus Peuhkuri tavumäärä 0,9 0,8 0,7 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 0, hylätään? DE= linjanopeus 0, 0, 0, 0, aika 0, 0,7 0,8 0,9 B e B c Yhteydet ATM-verkossa Virtuaalikanavat (VC) Virtuaalipolut (VP) ryhmä samaa reittiä kulkevia VC:tä yksinkertaistaa arkkitehtuuria parempi suorituskyky» vähemmän käsiteltäviä yhteyksiä verkossa nopeampi yhteyden luominen erilaiset verkkopalvelut Virtual channels Request for VCC originates Virtual path Transmission path..998 (c) Markus Peuhkuri VPC exists? Establish a new VPC Can quality of service be satisfied? Block VCC or request more capacity Request granted? Reject VCC request Make connection Asynkroninen siirtomuoto (ATM) Yhteydet Soluvälitteinen siirtotekniikka kiinteä, lyhyt tehokas käsitellä Tarkoitettu laajakaistaiseen ISDN-verkkoon gigabittinopeuksille minimaalinen virheenkorjaus ja vuonohjaus Sovituskerros (AAL) ylemmille protokollakerroksille ITU-T, ATM Forum Management plane Control plane User plane Higher layer ATM adaptation layer (AAL) ATM layer Physical layer Layer management Plane management Käyttö datasiirtoon merkinantoon» päätelaite-verkkolaite-verkkolaite-päätelaite Luonti pysyvät virtuaaliyhteydet/polut»määritellyt, esimerkiksi merkinantoon» verkonhallinnalla luodut valintaiset virtuaaliyhteydet/polut..998 (c) Markus Peuhkuri..998 (c) Markus Peuhkuri

7 LEGEND ATM-solu ATM sovituskerros Kiinteämittainen ja lyhyt käsittely toteutettavissa raudalla viiveiden vaihtelu pienempää Virheen havaitseminen ja korjaus vain otsikossa Generic flow control Virtual path identifier Virtual path identifier Virtual channel identifier -octet header Payload type CLP Header error control Information field (8 octets) -octet cell Virtual path identifier Virtual channel identifier Payload type CLP Header error control Information field (8 octets) 8 tavua vähän useille protokollille Joukko soluja + otsikoita muodostaa kehyksen AAL: puheen välittäminen (isokroninen) AAL/: dataliikenne AAL: dataliikenne, merkinanto tärkein CPCS-PDU payload Pad CPCS-PDU trailer AAU 0 SAR-PDU payload Higher layer PDU CPCS-PDU payload Pad CPCS-T CPCS-PDU SAR-PDU Multibit error detected (cell discarded) AAU 0 SAR-PDU payload SAR-PDU error detected (no action) error detected Correction (no action) Detection Mode Mode (a) User-network interface (b) Network-network interface detected (cell discarded) Single-bit error detected (correction)..998 (c) Markus Peuhkuri CPCS- CPI Length CRC UU AAU 0 SAR-PDU payload SAR-PDU LEGEND CPCS-UU = CPCS user-to-user indication ( octet) CPI = Common-part indicator ( octet) Length = Length of CPCS-PDU payload ( octets) CRC = Cyclic redundancy check ( octets) CPCS = Common-part convergence sublayer SAR = Segmentation and reassembly PDU = Protocol data unit CPCS-T = CPCS trailer ATM-H = ATM header AAU = ATM-user-to-ATM-user indication bit AAU SAR-PDU payload SAR-PDU ATM-H ATM-cell payload ATM cell..998 (c) Markus Peuhkuri 7 Solujen siirto Monipalveluliikenteen ongelmia Solumuodossa solut peräkkäin, tyhjiä soluja tarvittaissa synkronointi otsikon tarkistusteen perusteella SDH-konteissa H-osoitin osoittaa ensimmäisen kokonaisen solun alkuun solu voi lomittua konttien väliin Path overhead J B C G Bit by bit HUNT α consecutive incorrect HEC SYNC octets Correct HEC Incorrect HEC δ consecutive correct HEC 0 columns PRESYNC Cell by cell Tarkasteltaessa erilaisten liikennelähteiden vaatimuksia ja verkkosuunnittelun lähtökohtaa - suurta hyötysuhdetta, päädytään yhtälöön, jota on mahdoton ratkaista. Liikenne ATM-verkossa on siis kompromissi eri osatekijöiden välillä. Purskeisuus Pieni viive ~ U BR nrt-vbr ABR Suuri hyötysuhde F H Z 9 rows rt-vb R CBR Z Z..998 (c) Markus Peuhkuri..998 Markus Peuhkuri / AEL C0TPieni soluhukka 8

8 Tilastollinen kanavointi Keskiarvo Tilastollisen kanavoinnin vaikutus liikenteen keskiarvoon Lähteitä CLR,0E-0,7E-0 9,7E-0,E-0,7E-0,7E-0, 0,8 Linkki 0, 0 0, , , Aika (solua)..998 Markus Peuhkuri / AEL C0T 9 Parametrivalvonta ATM-yhteyksiä mallinnetaan yhteysparametreilla, joita ovat: Huippunopeus (PCR) Keskinopeus (SCR) Maksimipurskekoko (MBS) Siirtoviiveen vaihtelun toleranssi (CDVT) Parametrivalvonta suoritetaan laskentaalgoritmilla, jota usein mallinnetaan vuotavilla ämpäreillä Markus Peuhkuri / AEL C0T Liikennemäärittelyt Attribute ATM Layer Service Categories CBR rt-vbr nrt-vbr UBR ABR UBR+ PCR and CDVT Määritelty Määritelty Määritelty Määritelty SCR, MBS, CDVT n/a Määritelty n/a MCR n/a n/a Määritelty Määritelty peak-to-peak CDV Määritelty Määritelty Ei Ei määritelty Ei määritelty Ei määritelty määritelty MeanCTD Ei Ei Määritelty Ei määritelty Ei määritelty Ei määritelty määritelty määritelty maximum CTD Määritelty Määritelty Ei Ei määritelty Ei määritelty Ei määritelty määritelty CLR Määritelty Ei määritelty Määritelty Määritelty (MCR:lle) Feedback Ei määritelty Ei määritelty Määritelty Ei määritelty Taatut palvelut Best-Effort palvelut..998 Markus Peuhkuri / AEL C0T 0 Liikenteenhallinnan aikatasot UPC solukarsinta CAC rakentaminen puskurointi SDH-väylötys µs ms s h a vuonhallinta Verkko / operaattori käyttäjän sopeutuminen Päätelaite / käyttäjä operattorin valinta..998 Markus Peuhkuri / AEL C0T