Retele de arie larga - WAN

Retele de arie larga - WAN

Clientul are astazi posibilitatea de a alege intre 4 tipuri de servicii comutate:

pana la 30 de circuite de 64 kbiti/s pentru ISDN in Euopa.

Circuite virtuale pana la 2048 kbiti/s pe retele de tip X25.

Legaturi virtuale la debite inalte.

Datagrame de 2048 pana la 155520 kbiti/s pe MAN-uri.

Inainte de a se optimiza utilizarea suporturilor de transmisie trebuie subliniat ca transportul informatiei implica doua procese: gruparea de circuite sau multiplexarea si transportul acestor grupe de circuite. De fiecare data cand este necesar a se transmite semnale provenind de la un mare numar de surse catre un echipament indepartat, acestea se grupeaza sau se multiplexeaza pe o frecventa purtatoare. Cantitatea de informatie transmisa este proportionala cu explorarea frecventei sau cu partajarea timpului. Exista doua tehnici de multiplexare utilizate in mod curent:

multiplexare in frecventa, FDM - Frequency Division Multiplexing, care asociaza o banda de frecventa la fiecare semnal transportat (fig. 1).

multiplexare in timp, TDM - Time Division Multiplexing, care asociaza un interval de timp fiecarui semnal transportat (fig. 2).

Fig. 1 Multiplexare in frecventa MRF

Fig. 2 Multiplexarea in timp MRT

In tehnologia MRF unitatea de transport este un circuit avand o capacitate compatibila cu transmisia vocala care constituie informatia cea mai prezenta pe retelele de telecomunicatii. Transmisia vocala in mod analogic se bazeaza pe principiul conversiei vibratiilor de aer produse in semnale electrice in banda 300 - 3400 Hz. Intr-un multiplexor in frecventa un grup de 12 circuite moduleaza o purtatoare, semnalul compus rezultant ocupa 48 KHz (de 12 oi 4 KHz). Aceasta operatie constituie primul nivel al ierarhiei muliplexarii in frecventa (fig. 3).

Fig. 3 Ierarhie pentru MRF

Pentru cresterea capacitatii de transport se grupeaza 5 semnale compuse de 48 KHz care moduleaza la randul lor o purtatoare de frecventa mult mai ridicata. Se obtine astfel un al doilea nivel de multiplexare care ocupa 240 KHz pornind de la 312 KHz si transporta 60 de circuite de 4 KHz (fig. 3). Dupa acelasi principiu se formeaza si urmatoarele nivele din fig. 3.

Acelasi principiu de grupare a fost conservat si inr-un mediu temporal unde numai unitatea de baza de transport a fost modificata. De la 3400 KHz, capacitatea circuitului pentru voce, a ajuns la 64000 biti pe secunda, care provin de la dubla operatie de esantionare si codare a vocii care necesita 8000 de esantioane de un octet pe secunda sau de 1 octet la fiecare 125 microsecunde. Un circuit pentru voce este deci echivalent in numeric, temporal, cu un octet la fiecare 125 microsecunde. 32 de circuite numerice sunt regrupate pentru ca sa formeze primul nivel al ierarhiei numerice (fig. 4), 2048 kbiti/s sau 32 de octeti la fiecare 125 microsecunde. Patru grupe de 32 de circuite formeaza nivelul al doilea, 8192 kbiti/s. Dupa acelasi principiu se formeaza si urmatoarele nivele din fig. 4.

Fig. 4 Ierarhia europeana pentru TDM

Tehnica de grupare nu face nici o ipoteza asupra tramei sau continutului semnalului, trecerea de un nivel dat la un nivel superior efectuandu-se din considerente de compresie. Aceasta implica insa operatii de decompresie si de demultiplexare la toate nivelele intermediare. S-a definit un trame numeric pentru fiecare nivel, ciclurile de trame fiind independente unele de altele, ierarhia numerica fiind denumita pleziocrona. Normalizarea este data de catre CCITT prin avizul G.702 pentru ierarhie si avizul G.703 pentru codare. G.702 este la originea numerizarii retelelor, obiectivul principal fiind reutilizarea cablelor coaxiale si amplasarea generatoarelor de semnale analogice utilizate anterior.

Problematica este insa deosebit de complexa, pe langa normalizarea europeana prezentata in fig. 3 si 4 existand inca doua norme, cea japoneza si cea americana (fig. 5).

Fig. 5 Ierarhie americana si japoneza pentru TDM

Diferentele de structura in ierarhia debitelor numerice complica problemele interfunctionale intre retele.

Toate nodurile unei retele utilizand ierarhia numerica sincrona sunt sincronizate cu ceasuri de referinta cu o precizie intrinseca specificata de 10^-11. Semnalele care sosesc in aceste noduri pot avea o faza oarecare datorita diferentelor de timpi de propagare. Aceasta faza este deasemenea variabila datorita diferentelor de frecventa intre diferitele ceasuri. Originalitatea noii tehnologii numerice sincrone se bazeaza in principal pe o tehnica a pointerelor care permite compensarea problemelor de variatie a fazei semnalului.

Un pointer participant la supradebit este asociat cu sarcina utila a tramei. Valoarea sa nu se schimba atata timp cat pozitia relativa a sarcinii utile nu variaza in cadrul tramei. Debutul poate fi in avans sau intarziat in raport cu valoarea initiala dupa cum sarcina utila poate oscila in spatiul care ii este alocat in interiorul tramei. Valoarea pointerului se poate modifica pentru a reflecta un avans sau o intarziere. In situatia unui avans, deoarece ceasul local are o frecventa superioara celei a nodului de origine al semnalului transportat, se poate recurge la un octet rezervat acestui efect pentru a se transmite debitul suplimentar corespunzator avansului asociindu-se pointerului o indicatie de justificare negativa. Pentru transmisia tramei urmatoare valoarea pointerului se decrementeaza cu o unitate pentru a se pastra faza. In caz de intarziere, un octet de compresie este inserat in sarcina utila si este asociata pointerului o indicatie justificare pozitiva. In trame-ul urmator valoarea pointerului va fi incrementata cu o unitate.

Dupa cum se observa in fig. 6 acesti pointeri, asociati unei tehnici de justificare pozitiva, nula sau negativa permit conservarea vizibilitatii si integritatii semnalelor in prezenta variatiilor de faza autorizand accesul acestora. Se ilustreaza in fig. 6 rolul pointerului prin traducerea unui avans printr-o deplasare catre stanga si a unei intarzieri printr-o deplasare catre dreapta, unitatea de deplasare fiind octetul.

Un trame de baza este constituit din 2430 de octeti emisi la fiecare 125 microsecunde, ceea ce corespunde unui debit global de 155,520 Mbit/s.

Acest trame de nivel 1 este denumit STM-1 (Synchronous Transport Module) si este organizat in 9 nivele de 270 de octeti a caror transmisie se efectueaza de la stanga la dreapta si de sus in jos. Structura unui trame de baza este prezentata in fig. 3.50 si comporta doua zone: o zona, denumita supradebit de sectiune SOH - Section OverHead), afectata pentru supradebit (debit de varf) constituita din 9 nivele de cate 9 octeti (5,184
Mbit/s) si o alta zona, denumita unitate administrativa AU -

Administrative Unit, afectata sarcinii utile si constituita din 9 nivele de 261 de octeti (150,336 Mbit/s).

Fig. 6 Principiul utilizarii unui pointer

Zona de supradebit (debit de varf) este divizata in trei parti:

supradebitul pentru sectiunile de regenerare - RSOH;

supradebitul pentru sectiunile de multiplexare - MSOH;

pointerul unitatii administrative.

Intr-un trame STM-1, informatiile sunt plasate in containere care pot fi vazute ca o structura ierarhizata de grupuri. Fiecare nivel dispune de sarcina utila, de pointerul asociat si de supradebit, POH - Path OverHead, afectat pentru gestiunea subnivelelor de grupare. Semnalele sunt transportate in reteaua numerica sincrona fiind in prealabil impachetate intr-un container adaptat debitului. Containerul impreuna cu supradebitul sau formeaza un container virtual - VC - Virtual Container. Se pot obtine debite de transmisie mult mai ridicate prin multiplexarea a N trame STM-1 astfel incat sa se formeze un trame STM-N, unde N poate lua valorile 1, 4, 16, valori normalizate care conduc la urmatoarele trame:

Fig. 7 Trame de baza STM 1

STM-1 la 155,520 MHbit/s;

STM-4 la 622,080 Mbit/s;

STM-16 la 2488,320 Mbit/s.

Pentru luarea in considerare a unor debite inferioare, sunt normalizate in afara de VC-4 inca trei containere virtuale care se pot multiplexa intr-un VC-4: VC-1, VC-2 si VC-3. Deoarece un VC de ordin inferior are asociat un pointer propriu pentru a putea gestiona eventualele variatii de faza se formeaza astfel o unitate de afluenta TU - Tributary Unit. Pozitia unui VC de ordin inferior intr-un trame rezultant STM-N este reperata prin doi pointeri in cascada. De aici apar in mod clasic trei nivele de grupare:

TU-3, compus dintr-un pointer si un VC-3, utilizabil pentru transportul semnalelor pleziocrone de la 34,368 pana la 44,736 Mbit/s.

TU-2, compus dintr-un pointer si un VC-2.

TU-1, compus dintr-un pointer si un VC-1, utilizabil pentru transportul semnalelor pleziocrone de 1,544 Mbit/s si 2,048 Mbit/s.

Concatenarea de VC-uri simbolizata prin VC-Nc conduce la asigurarea de debite utile cand semnalele de transmis nu corespund capacitatii oferite de un C. In fig. 8 se prezinta debitele corespunzatoare nivelelor de multiplexare ale ierarhiei numerice sincrone.

Supradebitul (debitul de varf) de sectiune SOH contine pe linga pointerul unitatii administrative si informatiile necesare rutarii, multiplexarii si demultiplexarii tramelor sincrone STM-N precum si canale de comunicatie utilizate pentru securitatea legaturilor si gestiunea echipamentelor de transmisie (DCC - Data Communication Channel).

DDC este format din doua canale distincte, unul utilizat pentru supravegherea sectiunii de regenerare, octetii D1-D3, iar celalalt pentru sectiunea de multiplexare, octetii D4-D12. Fiecarui nivel de supraveghere ii este asociat un control de paritate BIP - Bit Interleaved Parity.

Fig.8 Multiplexarea debitelor inferioare intr-un trame STM-1

Se remarca abundenta relativa de canale de comunicatie integrate (fig. 9) diferitele nivele de transmisie intr-o retea care utilizeaza ierarhia numerica sincrona, ceea ce conduce la o gestionare deosebit de supla si la o fiabilitate ridicata.

Fig. 9 Canale de comunicatie integrate

Aceasta structura este definita de catre CCITT prin avizele G.707, G.708, G.709. Protocolul de gestiune a liniilor care circula in canalele de comunicatie integrate supradebitului de sectiune se numeste Qx si este definit prin avizul G.773.

Trame-ul de baza al acestei ierarhii numerice sincrone a avut ca punct de plecare programul american SONET - Synchronous Optical Network. O comparatie intre SONET si SDH este prezentata in fig. 10.

Fig. 10 SDH si SONET

Capacitatea functionala a ierarhiei numerice sincrone conduce la dezvoltarea a 5 categorii de echipamente de transmisie:

echipamente de linie pentru transportul tramelor sincrone, STM-N.

repartitoare electronice, regrupand mai multe VC-4 si constituind o noua clasa de echipamente de transmisie.

multiplexoare de acces, care grupeaza unitatile de afluenta pentru a se constituirea de VC-4.

ramuri de acces care asigura reglarea intre trame sincrone.

gestionarul de retea care actioneaza in functie de informatiile colectate pe canalele de supraveghere vehiculate de varful de debit SOH si de POH (fig. 11).

Fig. 11 Componentele varfurilor de debite de sectiune si de dirijare

Unde:

A1-A2, inchiderea tramei

B1, controlul de paritate pentru sectiunea de regenerare

B2, controlul de paritate pentru sectiunea de multiplexare

C1, identificarea pozitiei tramei STM-1

D1-D3, DCC pentru sectiunea de regenerare

D4-D12, DCC pentru sectiunea de multiplexare

E1-E2, indicatori de multiplexare

F1, canal de comunicatie utilizator

K1-K2, canal de securitate automat

Z1-Z2, rezervate

B3, control de paritate pentru dirijare, transport

C2, indicator pentru tipul sarcinii utile.

F2, canal de comunicatie utilizator

J1, verificarea continuitatii transportului

G1, indicator pentru alrme distante

H4, indicator pentru trame multiple

Z3-Z5, rezervate

Ierarhia numerica sincrona asigura o suplete deosebita datorita capacitatii sale de modificare rapida a configuratiei retelei de transmisie in functie de un centru de gestiune, ceea ce amelioreaza utilizarea resurselor, disponibilitatea si faciliteaza mentenanta. In acelasi timp ierarhia numerica sincrona contribuie la cresterea capacitatii retelei dorsale de transmisie (backbone network) a operatorilor publici de telecomunicatii, ceea ce se traduce printr-o disponibilitate ridicata a serviciilor existente (legaturi specializate la debite medii si mari, servicii in reteaua comutata, etc.).

1. Comutatia

Vocea, chiar si sub forma numerica, se preteaza mai putin la decuparea in pachete deoarece conversia numerica - analogica necesara restituirii semnalului vocal la destinatar impune respectarea unei restrictii de timp. Semnalul vocal numerizat la debitul de 64 kocteti/s este echivalent unui esantion de un octet la fiecare 125 ms. Se pot deci transporta n octeti in n x 125 ms cu conditia de se dispune de o memorie tampon, insa ritmul de 8000 esantioane pe secunda nu se poate modifica. Aceasta este diferenta care caracterizeaza semnalul izocron din punct de vedere al semnalului vocal in raport cu semnalele de date. In ceea ce priveste datele debitul nu influenteaza decat timpul de raspuns perceput de catre utilizator.

O alta diferenta intre cele doua tipuri de semnale provine si din faptul ca datele sunt afectate de erori, un singur bit de eroare facand ca pachetul de informatie schimbat intre doua calculatoare sa nu aiba nici un sens. Pentru semnalul vocal un bit eronat implica un grad de gravitate mult mai relativ traducandu-se printr-o deformatie cu atat mai sensibila cu cat rangul bitului in octet este mai ridicat. Semnalele vocale sunt deci sensibile la timpul de transmisie care trebuie respectat cu strictete dar mai putin sensibile la erori bine inteles pana la o anumita limita.

Prin comparatie datele sunt puternic sensibile la erori insa timpul de transport este mai putin important si nu afecteaza raspunsul global. De aici se desprinde ideia ca datele se preteaza mai bine la decuparea in pachete de lungime variabila pentru exploatarea mai buna a resurselor de transport, in timp ce semnalul vocal necesita resurse alocate de o maniera mult mai rigida.

1.1. Comutatia de circuite

Atribuirea unei capacitati fixe pentru o durata determinata rezolva problema timpilor variabili. Aceasta tehnica denumita comutatia de circuite este foarte bine adaptata fluxului de semnale vocale dar nu este foarte eficace pentru transmisia de date unde transmisiile de date nu sunt regulate, ritmul de transmisie corespunzand naturii fiecarei aplicatii informatice.

Comutatia de circuite ofera o capacitate de transport constanta intre un emitator si un receptor. Reteaua cu comutatie de circuite (fig. 12) este conceputa pentru a se stabili un drum intre abonati la debutul comunicatiei si a se rezerva aceasta legatura pana la sfarsitul comunicatiei. Cu aceasta tehnica utilizata in telefonie, fiecare nod al retelei este echipat cu un comutator care stabileste un circuit intre abonatul care apeleaza si abonatul apelat.

Fig. 12 Principiul unei retele cu comutatie de circuite

Retele cu comunicatie de circuite nu sunt bine adaptate pentru traficul teleinformatic deoarece timpul de stabilire a comunicatiei care poate fi de ordinul secundei este exagerat de mare in raport cu durata mesajelor ce se doresc schimbate. In plus acest tip de retea prezinta probleme de partajare a traficului intre linii. Transmisia de date poate ajunge la cereri instantanee care pot necesita utilizarea intregii benzi de trecere disponibile. Spre exemplu pentru a se transmite 1 milion de biti, trecerea prin canalele la debit constant de 64 Kbit/s poate efectua transferul in aproximativ 1 secunda. Sunt insa necesare 15 s pentru a se efectua transferul a 1 milion de biti intre cele doua sisteme. Pentru a ameliora acest timp de raspuns, o solutie este de utiliza 12 circuite de 64 kbit/s astfel incat transferul sa se efectueze in aproximativ o secunda. Problema este ca nu exista o tehnologie care sa permita a se creste sau a se descreste numarul de circuite necesare.

Interfata normalizata X.21 a CCITT defineste protocolul de utilizare a unei jonctiuni numerice sincrone, bazat pe un numar redus de semnale, si permitand conexiunea statiilor de date ETTD (Echipament Terminal pentru Transmisia Datelor) intr-o retea numerica cu comutatie de circuite. Protocolul X.21 este inspirat de procedurile de semnalizare telefonica, principalele semnale fiind:

T, transmisie: permite emisia bitilor de informatie de catre un WS.

R, receptie: permite receptia bitilor de informatie de catre WS.

I, indicator.

C, comanda.

S - ceas.

Emisia si receptia simultana a bitilor de informatie intre doua statii de lucru in ritmul impus de catre comutatorul de racordare este disponibila pe semnalul S nu este posibila decat dupa stabilirea unui circuit. Emitatorul activeaza semnalul C pentru a indica o cerere de conexiune iar daca receptorul accepta conexiunea, apelantul este anuntat si prin semnalul I activat se demareaza stabilirea conexiunii.

Pe baza X.21 au fost construite retele specifice pentru transmisia de date prin comutatia de circuite, retele caracterizate printr-un timp scurt de stabilire a legaturii de ordinul a 100 ms si cu debit binar de maxim 64 kbit/s.

Pe retele telefonice comutate analogice procedurile de semnalizare sunt greoaie. Reteaua numerica cu integrare de servicii - ISDN imbogateste semnalizarile si le face disponibile in orice moment prin alocarea unui canal D pentru semnalizare, canal independent de canalele de comunicatie de tip B (fig. 13).

Fig. 13 Principiul ISDN de stabilire a legaturii

Imbunatatirea semnalizarii utilizator retea s-a impus din necesitatea integrarii serviciilor. ISDN inglobeaza 4 concepte principale:

o conexiune numerica de 64 kbit/s care trece prin numerizarea stabilirii legaturii utilizator - retea.

posibilitatea controlului acestui canal numeric prin intermediul unui sistem de semnalizare vehiculat pe un canal separat, puternic, rapid si intotdeauna disponibil.

interfete normalizate.

servicii integrate disponibile.

ISDN imprumuta linia de legatura utilizator - retea utilizata astazi pentru serviciul telefonic in varianta analogica, ceea ce se numeste interfata de acces de baza. De o parte si de cealalta a acestei linii se regasesc functiile de conversie a semnalelor (fig. 14):

catre abonat, echipamentul terminal de retea NT1 - Network Termination 1 care permite legarea la linie a instalatiei de abonat.

catre centrala, echipamentul terminal de linie LT - Line Termination care conecteaza comutatorul ET - Exchange Termination la linia de legatura.

Echipamentul terminal de linie NT1 permite conectarea intr-un punct de referinta T a unui terminal ISDN, denumit TE - Terminal Equipment, sau a unui cablu de racordare pe care 8 terminale se pot lega intr-o configuratie multipunct sau de tip bus pasiv.

Fig. 14 Principiul de racordare multipunct al ISDN

Principalele caracteristici ale interfetei ISDN din punctul T sunt:

Un debit util de 144 kbit/s corespunzand a trei canale, doua de 64 kbit/s (canal B servind ca suport pentru conexiunile numerice) si unul de 16 kbit/s (canal D pentru sistemul de semnalizare DSS -1, Digital Signalling System 1).

Un debit real de 192 kbit/s, diferenta de 48 kbit s fiind utilizata pentru gestiunea bus-ului pasiv si pentru multiplexarea in timp a celor 3 canale, 2B+D.

Un conector normalizat, ISO 8877.

Un cablu normalizat intre terminale si echipamentul de terminal de linie NT1 care comporta conductoare cu diametru de cel putin 0,6 mm.

O interfata pe 4 fire formata dintr-o pereche pentru emisie si o pereche pentru receptie cu posibilitatea de a alimenta terminale concurente de 400 mW, energie suficienta pentru functionarea unui telefon.

Un echipament NT2 - Network Termination 2, terminalul numeric de abonat, se poate deasemenea conecta la NT1 (fig. 15). Acesta poate fi un comutator privat PBX - Private Branch Exchange sau un grup de abonati jucand rolul de pasarela intre terminalele de abonat si ISDN. Tipul de acces depinde de numarul de terminale si anume unul sau mai multe accese de baza pentru pana la 10 terminale sau un acces la debitul primar pentru peste 50 de echipamente.

Fig. 15 Racordare ISDN la terminalul de abonat

Interfata de acces la debitul primar este destinata autocomutatoarelor private si controlerelor frontale ale sistemelor informatice, oferind 30 de canale de tip B la 64 kbit/s si un canal D la 64 kbit/s pentru sistemul de semnalizare

Sistemul de semnalizare pe un canal separat, canalul D, fata de canalele de informatie de tip B, ofera prin aceasta separatie urmatoarele avantaje:

decuplarea vitezelor, cu evitarea functionarii semnalizarilor la viteza transferului de date, aspect deosebit de important pentru debite ridicate deoarece semnalizarea nu necesita mai mult de 2 kbit/s pentru fiecare cale.

Disponibilitatea sistemului de semnalizare pe perioada fazei de transfer de date pentru dezvoltarea de servicii multimedia.

Semnalizarea de abonat DSS-1 pe canal separat denumita si semnalizare semafor se prelungeste pentru retea dupa sistemul de semnalizare CCITT no.7, care permite functionarea in mod fara conexiune si utilizarea unei retele specifice denumita retea de semnalizare sau retea semafor (fig. 16).

Fig. 16 Sistemul de semnalizare ISDN

Datele de semnalizare sunt schimbate intre utilizator si retea pe canalul D in mod pachet dupa protocoale apropiate de norma X.25. DSS-1 este divizat pe doua nivele functionale: un nivel de legatura de tip HDLC si un nivel de retea oferind un numar foarte mare de optiuni. Protocolul de legatura LAP-D (fig. 17) este apropiat de protocolul LAP-B al X.25 permitand transportul mai multor tipuri de informatii prin utilizarea efectiva a campului de adrese HDLC ceea il diferentiaza de LAP-B. Diferitele fluxuri se pot multiplexa statistic in timp fiind identificate printr-un identificator SAPI - Service Access Point Identifier. Campul de adresa contine inca un identificator denumit TEI - Terminal End-point Identifier care conduce la identificarea fiecarui echipament terminal pe bus-ul pasiv.

Fig. 17 Trame LAP-D si mesajul de semnalizare DSS-1

Protocolul de semnalizare nivel retea vehiculat in trame LAP-D, SAPI=0, permite controlul stabilirii si eliberarii legaturii canalelor B asociate, fiind normalizat de CCITT in avizul Q.931. Mesajele utilizate sunt mesaje relative la stabilirea conexiunii, mesaje relative la faza de transfer a informatiei dupa ce conexiunea a fost stabilita si mesaje relative la eliberarea conexiunii. Scenariul de stabilire a unei conexiuni se prezinta in fig. 18. Mesajele de semnalizare sosesc de la terminalul TE la comutatorul ET si sunt transparente pentru echipamentele terminale de linie NT si LT.

Fig. 18 Etapele de stabilire a comunicatiei

1.2. Comutatia de pachete

Comutatia de pachete se utilizeaza atat pentru retele locale cat si pentru retelele de mare distanta. Norma cea mai utilizata in retele publice cu comutatie de pachete este X.25, informatiile fiind structurate in pachete, fiecare pachet fiind delimitat printr-un antet care contine un identificator logic care permite distribuirea informatiei catre destinatar. Nivelul retea, Path Control al arhitecturii SNA a IBM face apel la principii similare cu X.25.

Reteaua cu comutatie de pachete (fig. 19) functioneaza dupa principiul retelelor cu comutatie de mesaje, insa mesajele sunt aici fragmentate in mai multe pachete de mici dimensiuni la intrarea in retea fiind apoi rutate de o maniera independenta in retea pentru ca apoi sa fie reasamblate la iesire pentru a se reconsitui mesajul. Reteaua cu comutatie de pachete conserva deci avantajele retelelor cu comutatie de mesaje in ceea ce priveste partajarea eficienta a resurselor.

In acest tip de retea un rol important il joaca talia pachetelor, cu cat acestea sunt mai mari cu atat timpul de trecere prin comutatoare este mai important.

Fig. 19 Principiul de functionare al retelelor cu comutatie de mesaje si de pachete

Acest lucru se datoreaza faptului ca retransmisia unui pachet nu poate incepe decat daca acesta a fost receptionat integral. La o capacitate egala, un pachet de 8000 de biti va fi transportat de 10 ori mai putin rapid decat decat 10 blocuri de 800 de biti (fig.20). Utilizarea de pachete de lungime variabila prezinta si un alt inconvenient: daca talia acestora variaza puternic in timp instabilitatile pot aparea in gestiunea firelor de asteptare ale comutatoarelor.

Aceste considerente impun marimi relativ mici pentru pachete de 128 de octeti spre exemplu in retelele X.25.

Prin comparatie cu transmisia, timpul de prelucrare al unui bloc este practic independent de marimea acestuia. Aceasta implica ca din partea programelor din statii si comutatoare se prefera pachetele de talie mare. Influenta lungimii pachetelor de informatie este insa relativa deoarece factorul determinant ramane debitul binar sau capacitatea de transmisie. 1000 de octeti reprezinta 6,6s la 1200 bit/s, 125 ms la 64kbit/s si respectiv 2 ms la 4 Mbit/s.

Pe retele cu debit limitat la 48kbit/s sau 64 kbit/s riscul de acumulare de intarzieri militeaza in favoarea pachetelor mici in detrimentul puterii de calcul necesare la extremitati si in comutatoare.

Fig. 20 Influenta marirmii pachetelor asupra comutatiei

Pe o retea de mare distanta cu comutatie de pachete conform avizului X.25 resursele necesare unei conexiuni sunt determinate intr-o faza care precede schimbul de informatie, ceea ce permite calibrarea resurselor si securizarea si regularizarea transferului de date prin mecanisme stabilite ad hoc. Serviciul este orientat conexiune.

Intr-o retea locala fiecare unitate de date este considerata din punct de vedere al comutatiei ca o entitate independenta sau o datagrama, acompaniata de adresele sursei si destinatiei. Datele se transmit la destinatia indicata fara ca ruta sa fie stabilita sau determinata imprealabil. Absenta stabilirii initiale a rutei nu permite punerea in practica in retea a unor resurse capabile sa previna pierderea sau duplicarea unitatilor de date sau asigurarea retransmisiei in caz de eroare. Aceste functii se realizeaza la nivelul statiilor prin intermediul controlului legaturii logice LLC 2. Notiunea de conexiune nu exista in acest caz de unde si numele de mod fara conexiune.

Comutatia de pachete X.25

Datele transmise sunt decupate in blocuri de lungime limitata, 128 de octeti in general, denumite NSDU - Network Service Data Units, precedate de un antet de 3 octeti denumit NPCI - Network Protocol Control Information pe care reteaua il utilizeaza pentru rutarea catre destinatia aleasa. Ansamblu format este denumit pachet (fig. 21) sau NPDU - Network Protocol Data Unit:

Fig. 21 Formatul unui pachet de date X.25

Q, permite distinctia intre mesajele de date si mesajele de comanda.

D - Delivery, ofera confirmarea de primire: Cand este 0, indica ca confirmarea de receptie a pachetelor de date emise de un ETTD prin retea este locala; cand este 1 indica ca este confirmare de la un capat la celalalt.

XX, indica daca pachetele sunt numerotate modulo 8 sau 128.

NVL, identifica extremitatea unui circuit virtual, pe o legatura de acces a unui ETTD putand exista pana la 4095 de circuite virtuale simultane .

M - More Data, bit ce indica ca un pachet face parte dintr-o secventa de pachete formand un mesaj complet.

P(R), P(S), numerele de pachet se utilizeaza pentru controlul fluxului si a reluarii transmisiei in caz de eroare.

Serviciul de baza oferit de catre o retea cu comutatie de pachete este transportul datelor pe un circuit virtual, care reprezinta o relatie logica stabilita prin retea intre doi abonati. Fiecare circuit virtual este identificat printr-un numar de drum logic (fig. 22). Doua aplicatii A1 si A2 partajeaza aceiasi linie de legatura si dispun fiecare de o ruta logica dinamica, apel dupa apel, ceea ce semnifica un circuit virtual comutat, sau de o maniera fixa intre doi corespondenti, ceea ce implica un circuit virtual permanent.

Fig. 22 Legatura de acces si rutele logice

Circuitul virtual comutat se stabileste si se elibereaza la cererea unuia dintre abonati de aceiasi maniera cu canalul de transmisie sau circuitul real din cazul comutatiei de circuite. Acest tip introduce pachete particulare de apel si de eliberare a conexiunii.

Circuitul virtual permanent este stabilit intre doi abonati de catre gestionarul de retea. In comutatia de pachete circuitul virtual permanent este echivalent cu legaturile specializate in comutatia de circuite.

Controlul fluxului se realizeaza astfel: cand un circuit virtual este activat, emitatorul nu poate transmite decat un numar limitat de pachete si trebuie sa astepte o confirmare de receptie. Receptorul emite un pachet RNR - Receive Not Ready indicand ca nu mai poate receptiona pachete de date, mecanismul de transmisie deblocandu-se in momentul cand va trimite pachetul RR - Receive Ready. Mecanismul permite receptorului sa adapteze emisia de pachete la capacitatea sa de receptie.

Avizul X.25 normalizeaza inca din 1976 accesul direct la reteaua de terminale sincrone prin intermediul unei legaturi specializate exploatate in mod duplex. Norma cuprinde 3 nivele:

un nivel fizic care asigura transportul bitilor intr-un ritm fix, definit de catre debitul legaturii.

un nivel legatura logica, care controleaza schimbul de date pe legatura de acces.

un nivel retea, care gireaza circuitele virtuale pe care abonatul le stabileste cu diversi parteneri.

O serie de alte avize completeaza norma de baza:

X.3, X.28, X.,29 care permit accesul terminalelor asincrone functionand in mod caracter.

X.31, X.32, care permit accesul indirect la reteaua cu comutatie de pachete prin intermediul unui circuit comutat, atat sub forma analogica (RTC - Reteaua Telefonica Comutata) cat si sub forma numerica, ISDN.

In domeniul comutatiei de pachete se intreprind doua tipuri de lucrari: cresterea performantelor si posibilitatea de a se transfera informatiile, chiar si vocale, care necesita un serviciu izocron. Cresterea performantelor pe reteaua cu comutatie de pachete se bazeaza pe ameliorarea debitului disponibil la interfata utilizator-retea pe de o parte, si pe simplificarea protocolului pe de alta parte.

Accesul indirect via ISDN a contribuit deja la cresterea debitului de acces.

Simplificarea protocolului conduce deja catre noi proceduri:

Frame Relay sau releele (comutatia) de trame

Cell Relay, releele de celule sau comutarea de celule, care ofera posibilitatea de servicii izocrone.

1.3. Comutatia de frame (Frame Relay)

FR - Frame Relay reprezinta o evolutie simplificata a comutatiei de pachete X.25. Ideia de debut a constat in faptul ca o retea, bazata pe comutatia de pachete si oferind un serviciu orientat conexiune, asigura 3 functii de baza: rutarea pachetelor, integritatea informatiilor continute in pachete asigurata prin detectia de pachete cu eroare si retransmisia acestora, precum si controlul permanent al fluxului de informatie pentru a se evita strangularea sau blocarea retelei. FR utilizeaza principii identice pentru rutare dar fara a asigura integritatea datelor si controlul permanent al fluxului de informatie. Prin comparatie cu X.25 ale carui pachete de nivel 3 sunt transportate dintr-un nod in altul prin trame de nivel 2, FR nu utilizeaza decat tramele de nivel 2. Comutatia de pachete si FR sunt doua tehnologii care pun in joc obiecte similare, pachetele si tramele fiind in fapt blocuri de date de lungime variabila delimitate printr-un antet. Reluarea transmisiei in caz de eroare intr-o retea X.25 poate afecta functiile nivelului 3 si respectiv 2 (reluarea pe tronsoane), efect defavorabil asupra performantelor si izocronismului. FR se bazeaza pe un protocol de comunicatie apartinand nivelului 2 din modelul OSI, datele fiind transferate in trame de tip HDLC (fig. 23).

Fig. 23 Principiul FR - comutatia de trame

Functiile acestui nivel se divizaza in doua subnivele:

EOP - Elements Of Procedure nu este implicat decat in echipamentele terminale. EOP poate sau nu poate sa inteleaga functiile de rutare, de control al fluxului, etc. Protocolul EOP depinde de utilizator.

Procedura de transfer, limitata la un nucleu de functii denumit si Core Aspects, implementat in echipamentele terminale si in comutatoarele de trame; timpul de prelucrare in comutatoare este evident puternic redus ceea ce conduce la performante superioare celor oferite de comutatia de pachete.

Marimea unei trame este un parametru al retelei. Lungimile maximale autorizate pentru FR sunt de 4096 de octeti prin comparatie cu cei 128 de octeti de la comutatia de pachete. In timp ce X.25 utilizeaza doua protocoale, unul pentru gestiunea legaturii de acces si celalalt ca suport pentru circuitele virtuale, FR nu implica decat un protocol de nivel 2 descris in avizul Q.922 al CCITT.

Acest protocol permite suportul legaturilor virtuale echivalente cu circuitele virtuale din norma X.25. Atat comutatia de pachete cit si FR (comutatia de trame) furnizeaza un serviciu orientat conexiune cu stabilirea de circuite virtuale sau, respectiv, de legaturi virtuale intre utilizatori. Protocolul de stabilire a legaturilor virtuale pentru FR este descris in avizul Q.933 al CCITT. Legatura virtuala se caracterizeaza printr-un identificator de legatura virtuala DLCI - Data Link Connection Identifier, plasat intr-un camp de adrese al nivelului 2 al protocolului Q.922 (fig. 24).

Fig. 24 Format de trame Q.922

In fig. 25 se prezinta comparativ formatul unui pachet X.25 si al unui trame Q.922. Se observa ca pentru nivelul 2 al lui X.25 se obtin functii comparabile cu cele ale subnivelului MAC al retelelor locale.

Fig. 25 Formatul unui pachet X.25 si al unui trame Q.922

Utilizarea unor trame de tip HDLC permite detectarea erorilor in retea. Aceasta se bazeaza aici pe validarea fanioanelor, recunoasterea de DLCI, verificarea numarului minim si respectiv maxim de octeti, verificarea integritatii datelor datorita campului FCS. Toate tramele declarate invalide de catre comutatoare sunt anulate, protocoalele detectand absenta acestora si cerand retransmisia lor.

In reteaua cu comutatie de pachete X.25 rutarea blocurilor de informatie se efectueaza pe baza unui numar al rutei logice plasat in antet. Principiul este similar pentru FR. Fiecare comutator de trame al retei asociaza DLCI o directie de drum a tramei pe baza unei tabele de rutare. Acest identificator nu are insa decat o semnificatie locala, determinarea rutei intre sursa si destinatie efectuandu-se prin concatenarea identificatorilor de legaturi virtuale (fig. 26). DLCI permite constructia de legaturi virtuale intr-un mod similar circuitelor virtuale in X.25.

Fig. 26 Relatie intre rutare si DLCI

Reteaua suport a unui serviciu cu comutatie de trame este prin natura sa o retea de mare distanta continand un numar important de comutatoare si de legaturi la debite mari. In acest mediu prevenirea blocajelor in retea trebuie sa se bazeze pe mecanisme diferite de cele utilizate in retele traditionale. Pentru a se evita congestionarea retelei, FR propune o autodisciplina a utilizatorilor de terminale. Terminalul care subscrie la un serviciu de acest tip se angajeaza sa respecte un contract de debit mediu denumit CIR-Committed Information Rate, care conduce la un angajament reciproc: terminalul se angajeaza a nu trimite mai multa informatie decat cea prevazuta in contract, iar reteaua de a dirija aceasta cantitate de informatie. Se impune deci echiparea terminalelor cu functii de gestiune a fluxului de informatie astfel incat sa se verifice permanent cantitatea de informatie medie trimisa in retea pentru a nu se depasi contractul CIR stabilit (fig.27).

In ipoteza ca aceasta functie nu exista sau nu este eficienta reteaua trebuie sa se protejeze si sa fie capabila sa controleze fluxul fiecarei legaturi virtuale. Mecanismul poate autoriza rafale de trame care pot depasi temporar contractul CIR insa in limite definite prin contract Bc - Committed burst size. In ciuda disciplinei utilizatorilor reteaua poate intra in congestie de trafic, spre exemplu datorita

intreruperii unei legaturi intre comutatoare. O functie de deviere sau abatere a trame-lor excedentare permite retelei sa evite blocarea sau strangularea. Decizia de deviere poate fi luata de catre un comutator care constata aceasta situatie.

Fig. 27 Principiul CIR - contractul de debit

Se poate utiliza deasemenea un criteriu de preferinta a devierilor sau abaterilor dat de bitul DE - Discard Eligibility, controlat de catre terminalul emitator sau de catre comutatorul de acces la serviciu. Daca terminalul emite trame in exces fata de contract pana la o limita Be - Excess burst size, definita prin contract, bitul DE se pozitioneaza in 1 de catre retea. Deasupra acestei limite Be toate tramele in exces sunt eliminate. Reteaua poate indica deasemenea terminalelor starea sa de congestionare in speranta ca acestea vor reduce debitul lor. Acest indicator se realizeaza prin bitul FECN - Forward Explicit Congestion Notification trimis catre terminalul receptor indicand o stare de congestie in amonte si, respectiv bitul BECN - Backward Explicit Congestion Notification, destinat terminalului emitator si indicand o stare de congestie in aval. Terminalele trebuie sa utilizeze acesti indicatori pentru a controla propriul debit.

Principalele normalizari existente in ceea ce priveste FR sunt prezentate in fig. 28 (ANSI si CCITT).

Fig. 28 Norme relative la FR

1.4 Comutatia de celule

S-au evidentiat pana acum doua tehnologii esentiale de comutatie, comutatia de circuite, care ia in considerare caracterul izocron al serviciului telefonic, si comutatia de pachete si varianta sa, comutatia de trame, mult mai bine adaptate pentru transmisia de date. Pentru ISDN de banda larga s-a impus necesitatea de a se alege un nou mod de transfer pentru legatura de acces.

Se impune deci definirea unui mod de transfer nou, un compromis intre comutatia de circuite si comutatia de pachete pastrand avantajele celor doua si eliminand pe cat posibil inconvenientele. Alegerea s-a fixat pe decuparea informatiei in pachete de lungime fixa, denumite celule, care furnizeaza un mod de comutatie unic si independent de natura izocrona (voce, video) sau asincrona (date) a informatiilor transportate. Simplitatea comutatiei de circuite se pastreaza prin aceia ca lungimea fixa a celulei permite realizarea de comutatoare de celule relativ simple si performante. Sarcina utila a celulei este transportata prin retea de o maniera transparenta asemanatoare unui octet pe un canal de 64 kbit/s. Pe de o alta parte daca se accepta a se limita talia firelor de asteptare in comutatoare si a nu se utiliza legaturile de acces la posibilitatile lor maxime, atunci talia mica a celulelor permite o emulare a circuitului izocron. Comutatia de celule prezinta deasemenea flexibilitatea comutatiei de pachete. Celulele sunt pachete cu un antet permanent permitand stabilirea conexiunilor virtuale care pot fi multiplexate.

Celula (fig. 29) are o lungime de 53 de octeti continand doua campuri principale, antetul de 5 octeti (un identificator logic pentru rutarea celulelor in retea comparabil cu NLVI pentru X.25 sau cu DLCI pentru trame) si campul de informatie de 48 de octeti care constituie sarcina utila.

Fig. 29 Structura celulei ATM

Comutatia de celule se exploateaza prin doua tehnologii cu caracteristici comune:

tehnologia ATM - Asynchronous Transfer Mode propusa de CCITT ca mod de transfer al informatiei pentru ISDN de banda larga.

tehnologia DQDB propusa de IEEE ca tehnoca de transfer a informatiei si acces la suport pentru MAN.

Celulele utilizate pentru accesul la banda larga de abonat UNI - User Network Interface au un antet putin diferit de celulele utilizate la interfata intre retele NNI - Network Node Interface.

Antetul celulei ATM UNI prezinta urmatoarele campuri:

GFC - Generic Flow Control, campul de control al fluxului care urmareste reglarea prioritatilor si contenciosului de acces intre mai multe terminale.

3 octeti pentru identificatorul logic VPI- Virtual Path Identifier si VCI - Virtual Channel Identifier.

PT - Payload Type, 3 biti pentru descrierea sarcinii utile, informatia de abonat sau mesajul de serviciu in retea; prin codare cei trei biti furnizeaza si informatii asupra congestionarii si pentru interpretarea proprie a utilizatorului transmise intre nivelul ATM si nivelele superioare.

CLP - Cell Loss Priority, un bit de preferinta pentru abatere sau deviere.

HEC - Header Error Control, un actet pentru detectarea erorilor si corectia unei erori simple pentru antet; La erorile in rafale corectia nu mai este autorizata si celulele eronate sunt eliminate.

Antetul celulei ATM utilizate intre retele este asemanator, continand in plus o extensie pentru campul de identificare logica.

O cale sau o ruta este caracterizata prin concatenarea identificatorilor logici utilizati in fiecare comutator pentru a se avansa apelul. Serviciul ATM este orientat conexiune fiind necesare tabele de rutare in comutatori. Fiecare celula este plasata pe ruta corespunzatoare prin comutatoare intermediare care asociaza identificatorul acesteia cu o destinatie. Ca si in cazul comutatiei de pachete sau de trame identificatorul logic nu are decat o semnificatie locala, fiind compus din doua campuri (fig. 30): un identificator de grup sau un fascicul virtual VPI - Virtual Path Identifier avand o marime de 8 biti pentru celula UNI si de 12 biti pentru celula NNI, si un identificator de element in grup denumit si calea virtuala VCI - Virtual Channel Identifier cu o marime de 16 biti. .

Fig. 30 Dubla rutare a comutatiei de celule

Ierarhizarea identificatorilor VPI si VCI permite dezvoltarea a doua tipuri de comutatoare:

Comutatoare ATM de fascicule virtuale, in principal in comutatoare de tranzit, care nu utilizeaza decat identificatorul de fascicul virtual VPI pentru progresia apelului de a lungul rutei si sunt controlate de organismele de gestiune a retelei.

Comutatoare ATM de cai virtuale care permit luarea in considerare a celor doi identificatori virtuali VCI si VPI, fiind comutatori de racordare controlati apel dupa apel prin mecanismele de prelucrare a apelului.

Echipamentele terminale sunt raspunzatoare de controlul fluxului prin contractul intre utilizator si retea. Contractul descrie caracteristicile traficului de la sursa cum ar fi debitul mediu, debitul maxim, tipul si durata rafalelor (burstiness) precum si atributele de calitate ale serviciului furnizat de retea, in particular posibilitatea pierderii de celule, intarzierile, etc. Contractul se poate formula la subscriere sau negocia pe fiecare apel ceea ce implica si o procedura de semnalizare. Controlul de flux prezinta multe similitudini cu cel din comutatia de trame.

Tinand cont de debitele proiectate pentru ISDN de banda larga, nivelul ATM nu poate conta pe ajutorul nivelelor superioare pentru a controla fluxul de trafic. Un indicator de congestionare EFCN - Explicit Forward Congestion Notification poate sa fie transmis in scopul recuperarii starii de aglomerare.

Comutatia de celule nu este numai o tehnica de comutatie ci si o tehnica de multiplexare, celule putand fi comparate cu un flux continu de vagoane care sunt incarcate la comanda. Informatiile imprealabil ajustate la marimea sarcinii utile sunt depuse in celule in ritmul sursei de informatie care nu are nici un sens sa fie sincrona cu fluxul continu al celulelor (fig. 31). Din acesta cauza aceasta tehnologie se numeste transfer asincron.

Fig. 31 Multiplexare si adaptare la trame

Multiplexarea celulelor de catre surse diferite care partajeaza aceiasi legatura de acces este similara cu multiplexarea de pachete apatinand unor circuite virtuale diferite in comutatia de pachete. Debitul corespunzator acestui flux de celule utile nu este obligatoriu egal cu debitul util al legaturii fizice de acces la banda larga si de aceia este necesar a se adapta prin insertia de celule vide. Exista deci o decuplare intre viteza de functionare a retelei si ritmul de inserare de celule. Pentru o legatura virtuala data este posibila transmisia unui debit oarecare pe o retea cu comutatie de celule in concurenta cu debitul disponibil instaneu pe suportul de transmisie utilizat. Pentru aceasta modul de transfer ATM este independent de sistemul de transmisie.

La receptionarea celulelor este important sa se identifice limitele, functie independenta de sistemul de transmisie bazata pe detectia HEC.

Informatia de transportat nefiind compatibila cu lungimea sarcinii utile a celulei ATM de 48 de octeti este necesar a se segmenta si grupa informatia la emisie si de a o reasambla sau regrupa la receptie. Procesul de segmentare si de reasamblare este una din functiile importante ale nivelului de adaptare ATM si anume AAL - ATM Adaptation Layer. Servicii diferite necesita deci nivele AAL diferite. Pentru a limita numarul de protocoale de adaptare la ATM, CCITT a definit patru clase de servicii: A, B, C, D (fig. 32). Definirea s-a efectuat dupa natura debitului (constant sau variabil), modul de conexiune (conectat sau neconectat) si relatia de timp intre sursa si destinatie.

Fig. 32 Tipurile de adaptari la ATM

Aceste nivele de adaptare se structureaza in doua subnivele:

CS - Convergence Sublayer, subnivelul de convergenta care are ca sarcina principala prelucrarea erorilor, pierderile si inserarile de celule.

SAR - Segmentation And Reassembly sublayer, subnivelul de segmentare si reasamblare.

Functia de adaptare AAL tip 1 (fig. 33) are rolul de a recupera tactul sau ceasul propriu al informatiei transportate, de a compensa dispersiile de timp de propagare induse prin retea si de a gira pierderile sau inserarea de celule.

Fig. 33 AAL tip 1

Unde:

SN - sequence Number, permite detectarea celulelor lipsa sau inserate.

SNP - Sequence Number Protection, camp de verificare pentru detectia erorilor multiple si corectia erorilor simple.

Primul bit al numarului de secventa transporta intr-un trame identificat prin modulo 8 al contorului de secventa o valoare RTS - Residual Time Stamp, utilizata pentru recuperarea ceasului, si un pointer pentru identificarea limitelor blocurilor de date organizate in octeti.

Functia de adaptare AAL tip 2 (fig. 34) este de aceiasi natura cu AAL tip 1 in ceea ce priveste recuperarea ceasului, compensarea marimii celulei, gestiunea pierderilor si inserarea de celule. Campurile corespunzatoare acestor functii sunt diferite pentru a se adapta la transmisia unitatilor de date de lungimi variabile.

Fig. 34 AAL tip 2

Campul ocupa 3 octeti lasand 45 de octeti pentru informatie. In camp se regaseste un numar de secventa de 4 biti, o informatie IT care descrie tipul celulei (debut, sfarsit de mesaj, informatia de ceas, etc.), numarul de octeti semnificativi in situatia unei celule particulare (LI) si un cod CRC pe 10 biti pentru detectarea erorilor in sarcina utila a celulei si pentru corectia unei erori simple.

Functiile de adaptare AAL de tip 3 si AAL de tip 4 furnizeaza urmatoarele tipuri de servicii:

un serviciu de mesaje unde unitatile de date sunt transmise independent unele de celelalte, functii de blocare sau deblocare care pot fi aplicate in situatia micilor unitati sau, dimpotriva, functii de segmentare sau reasamblare pentru unitati de lungime variabila.

un serviciu de streaming unde unitatile de date pot fi componente ale unei unitati mult mai importante, situatie in care o functie de pipelining autorizeaza transmisia lor fara a se astepta finalul intregii entitati cu posibilitatea de a se abandona transmisia daca acest lucru este necesar.

Aceste servicii se pot asocia la doua tipuri de operatii: un mod asigurat care comporta functii de control a fluxului si retransmisia unitatilor de date lipsa sau eronate si un mod neasigurat, fara retransmisie dar cu o optiune asupra controlului fluxului. Doua tipuri de prioritati sunt suportate in aceste combinatii diferite: prioritate normala si prioritate inalta. Functiile de adaptare AAL tip 3 si AAL tip 4 accepta unitati de date de o lungime maxima de 65535 de octeti. AAL tip 3 corespunde unui serviciu orientat conexiune iar AAL tip 4 unui serviciu fara conexiune unde unitatile de date, datagrame, sunt rutate independent unele de celelalte. Functiile de adaptare AAL tip 3 si AAL tip 4 (fig. 35) sunt apropiate, subnivelul SAR - Segmentation Part Convergence Suvlayer fiind comun ca si o parte a suvnivelului de convergenta denumit CPCS --Common Part Convergence Sublayer. Functiile suportate de CPCS sunt: delimitarea CPCS-SDU, detectia erorilor, informarea receptorului asupra cerintelor de memorie pentru a receptiona dinspre CPCS-SDU, trimiterea unui mesaj de abandon.

Fig. 35 AAL tip 3 si AAL tip 4

Functiile CPCS permit atat un serviciu fara conexiune, de clasa D, cat si un serviciu cu conexiune de clasa C. Campurile semnificative ale CPCS se prezinta in fig.36.

Fig. 36 Structura CPCS-SDU

Unde:

CPI, Common Part Indicator, camp de identificare pentru partile comune.

Btag - Begin Tag si Etag - End Tag, indicatori de debut si de sfarsit ai CPCS-SDU care permit evitarea concatenarii accidentale a doua CPCS-SDU rezultand din pierderea de celule transportate la sfarsitul primei datagrame si debutul celei de a doua.

BASize - Buffer Allocation Size, indicator initial al taliei CPCS-SDU care permite receptorului sa utilizeze o memorie tampon de marime suficienta pentru a stoca informatia.

PAD - Padding.

AL - Aligment, compresie pentru a se alinia CPCS-SDU pe o frontiera de 32 de biti.

Length - Length of CS-SDU, indicator final al marimii CPCS-SDU care indica lungimea exacta a informatiei utile.

Subnivelul SAR asigura segmentarea si reasamblarea CS-PDU pastrand integritatea sarcinii utile a celulei SAR-PDU (fig. 37).

Fig. 37 Structura SAR-PDU

Unde:

ST - Sequence Type, indicator de tip de segment (debut, mijloc, final de mesaj sau mesaj compus).

SN, Sequence Number, un numar de secventa modulo 16 pentru detectarea celulelor pierdute sau a celulelor inserate.

P - Priority, un identificator de prioritate permitand transmisia celulelor cu prioritate inalta inaintea celulelor cu prioritate normala.

MID - Multiplexing Identification, indicator de multiplexare care permite identificarea celulelor apartinand unor mesaje diferite multiplexate intr-o aceiasi conexiune virtuala.

LI, Length Indicator, indicator care ofera numarul de octeti utilizati in celula.

CRC - Cyclic Redundancy Check, un cod de 10 biti identic cu cel de la functia de adaptare AAL tip 2.

Serviciul fara conexiune printr-o retea cu comutatie de celule impune unele functii suplimentare (fig. 38) pentru a se asigura rutarea datagramelor - CLSF - ConnectionLess Service Function, functii care sunt definite intr-un nivel superior AAL de tip 4, denumit CLNAP - ConnectionLess Network Access Protocol.

Fig. 38 Serviciu fara conexiune

Ansamblul acestor protocoale este foarte apropiat de norma DQDB. Campurile principale ale nivelului CLNAP sunt: adresele sursei si respectiv destinatiei datagramei necesare pentru rutare, un camp de identificare a protocoalelor de nivel superior - HLPI (Higher Lazer Protocol Identifier), un indicator privind calitatea serviciului QOS (Quality of Service) si, in mod optional, un cod CRC care permite detectarea erorilor.

In reteaua ATM detectarea, corectarea si recuperarea erorilor sunt in responsabilitatea echipamentelor terminale, efectandu-se de la un capat la celalalt capat spre deosebire de reteaua cu comutatie de pachete unde securitatea comunicatiei se efectueaza pe fiecare tronson.

Un comutator ATM analizeaza antetul fiecarei celule care soseste pe portul de intrare, consulta tabela de rutare pentru a determina portul de iesire care va fi utilizat, si modifica antetul in consecinta, comutand celula catre portul de iesire selectat. Pe acest lant este deci necesar un element de memorizare, care poate fi plasat la intrare, la iesire sau in interiorul comutatorului. Diferenta, prin comparatie cu comutatia de pachete, provine din performantele mult mai ridicate, in numar de celule comutate pe secunda, impuse comutatorului de celule. Comutatoarele pot apela la diferite tehnici:

utilizarea unui suport partajat: inel, bus, etc, tehnica frecvent utilizata in comutatia de pachete. In cazul ATM limitarea provine din posibilitatile tehnologice de realizare a unui astfel de suport pentru debite foarte ridicate. Principalul avantaj provine din posibilitatea difuzarii facile catre mai multi destinatari.

Utilizarea memoriei partajate, prin care se optimizeaza marimea memoriei si se impune acesteia un debit de acces foarte ridicat. Metoda nu se adapteaza foarte bine comutatoarelor de marimi foarte mari.

Utilizarea unor structuri de comutatie care permit coexistenta mai multor rute in paralel. Implementarile curente se realizeaza prin matrici de puncte (tip crossbar) sau prin comutatoare elementare de tip Banyan, structurile fiind in general constituite din mai multe etaje de elemente de comutare cu N intrari si N iesiri, unde numarul N este dictat de limitarile tehnologice in fiecare caz in parte.

In toate aceste cazuri intrebarea care se ridica este unde trebuie plasat elementul de memorie. Firele de asteptare la intrarea comutatorului se plaseaza in mod natural pe adaptoarele de intrare in comutator insa ele au inconvenientul de a avea performante limitate, in particular o celula in asteptare situata la debutul firului poate bloca celulele urmatoare care ar trebui dirijate catre iesirile libere la momentul respectiv. O alta solutie o constituie plasarea firelor de asteptare la iesirea comutatorului, solutie care ofera performante excelente dar dificil de realizat, fiind de o complexitate deosebita, deoarece trebuie sa se receptioneze celule provenind de la numeroase intrari ale elementelor de comutatie. Un compromis poate sa se realizeze prin fire de asteptare la intrare si fire de asteptare de marime limitata la iesire. O a treia solutie consta in fire de asteptare in interiorul comutatorului, solutie foarte performanta dar foarte scumpa. Firele de asteptare pot fi realizate la iesirea fiecaruia dintre elementele de comutatie, ele putand fi deasemenea comune ansamblului de porturi ale elementelor de comutatie. Principiul memoriei partajate se poate vedea astfel ca un caz particular de fire de asteptare de iesire alocate in mod dinamic.

Metoda crossbar are incovenientul ca necesita NxN puncte pentru N intrari si N iesiri, dar si avantajul ca furnizeaza drumuri directe intre o intrare si o iesire fara riscuri de blocaj intern. Un blocaj la iesire este insa posibil daca celulele provenind de la surse diferite sunt dirijate catre acelasi port de iesire necesitand astfel o memorizare. Prin reteaua lui Clos se pot realiza aranjamente de blocuri de etaje de matrici elementare.

Comutatoarele de tip Banyan au avantajul de a nu necesita decat 0,5xNxlog₂N comutatoare elementare pentru a se forma o matrice cu N intrari si N iesiri. O matrice 8x8 cu 3 etaje de 4 comutatoare elementare, fiecare necesitand 12 elemente, constituie solutia prin comparatie cu cele 64 de puncte necesare pentru o implementare de tip crossbar. In aceasta ideie k biti de adresa de destinatie permit rutarea unei celule in interiorul unei retele cu k etaje care se numeste si autodirector. Si reteaua Banyan prezinta uneori blocaje interne daca intrarile sale sunt ordonate in raport cu iesirile, in masura in care nu exista nici o celula pe destinatie. In aceasta situatie functia de triere poate fi preluata de o retea de comutatie deliberat plasata in antetul retelei Banyan, denumita retea Batcher. O alta solutie de eliminare a blocajului la iesire cand mai multe celule au aceiasi adresa de destinatie consta in a se lasa o singura celula sa treaca, celelalte fiind retrimise la intrare pentru o noua triere. Se pot utiliza mai multe retele Banyan in paralel.

In noul context al ISDN de banda larga (fig. 39) se pune in practica o noua generatie de racordare a utilizatorului la retea, bazata in principal pe fibra optica. Se regasesc astfel noi functii de conversie a semnalelor.

De partea abonatului, echipamentul terminal B-NT1 (Broadband Network Termination 1) este un terminal numeric de banda larga care permite racordarea instalatiei de abonat. De partea centralei, echipamentul terminal de line de banda larga B-LT (Broadband Line Termination) conecteaza la legatura optica echipamentul de banda larga.

Fig. 39 Arhitectura ISDN de banda larga

Echipamentul terminal de linie B-NT1 (fig. 40) permite conectarea prin intermediul unui punct de referinta T_B fie a unui terminal B-TE (Broadband terminal Equipment) compatibil cu ISDN de banda larga, fie a unui echipament B-NT2 (Broadband Network Termination 2). Interfata in punctul de referinta T_B poate sa fie electrica (cablu coaxial) sau optica (fibra optica), cu un debit de real de 155,520 Mbit/s sau de 622,080 Mbit/s, cu o structura constituita dintr-un flux continu de celule ATM sau de trame sincrone de tip G.709 si cu o codare a semnalelor de tip CMI - Coded Mark Inversion in situatia unei interfete electrice sau NRZ - Non Return to Zero pentru o interfata optica.

Fig. 40 Racordarea la ISDN de banda larga

Sistemul de semnalizare utilizeaza un canal virtual separat care evolueaza din sistemul DSS-1. Sistemul de semnalizare nr.7, intern pentru retea, evolueaza deasemenea in functie de caracteristicile serviciilor de banda larga.

Serviciile suport ale ISDN de banda larga se bazeaza pe modul de transfer asincron tratand fluxurile de informatii ca o succesiune de celule ATM cu functiile de adaptare asociate. Se asigura astfel servicii de circuit virtual, permanent sau la cerere, cu banda de trecere rezervata sau cu banda de trecere alocata statistic, si un serviciu de datagrame bazat pe modul de adresare E.164.