Высокоскоростные сети
ющие различные способы коммутации пакетов, обычно применяют
низкоскоростные каналы связи и не имеют возможности доставки сообщений,
чувствительных к задержке. Другими словами, для этих сетей характерна
большая часто меняющаяся задержка доставки сообщений.
Известно, что такая задержка обуславливается, с одной стороны, скоростью
коммутации в узле связи (УС), а с другой, пропускной способностью
магистральной линии связи. Значительное снижение задержки может быть
достигнуто за счет применения метода ретрансляции кадров и магистральных
линий связи с высокой пропускной способностью. Таким образом, FR-сеть
способна "транспортировать" чувствительный к задержкам трафик. Но одно дело
- передача трафика данного типа по сети с динамической маршрутизацией, а
другое - обеспечение приемлемого качества обслуживания пользователей.
Среди проблем, связанных с передачей речевого трафика, - необходимость
обеспечения постоянной скорости такой передачи. Вся информация, которая
содержится в оцифрованном по методу импульсно-кодовой модуляции (ИКМ)
речевом сигнале, передаваемом со скоростью 64 кбит/с, важна для
восстановления исходного речевого сообщения на приемной стороне. Однако
разработаны методы, которые дают возможность снизить требования к полосе
пропускания оцифрованного речевого сигнала:
компрессия (сжатие). Благодаря ей можно снизить скорость с 64 до 8 кбит/с
и менее. Во многих известных мультиплексорах реализованы алгоритмы,
позволяющие уменьшить скорость передачи. Нижний предел сжатия речевого
сигнала еще не достигнут, исследования в данной области продолжаются.
Конечно, при увеличении степени компрессии это начинает сказываться на
качестве восстанавливаемого речевого сообщения. Однако человеческое ухо
способно уловить и распознать речь, которая была подвергнута очень сильному
сжатию;
детектирование шума (подавление речевых пауз). Исследования показывают,
что типичная человеческая речь на 60-70% состоит из пауз. Их необходимо
детектировать, чтобы исключить передачу шума через сеть и тем самым
обеспечить высокую эффективность ее функционирования.
Эти и другие методы могут с успехом использоваться при пакетировании
оцифрованных речевых сообщений. В настоящее время проводятся активные
работы по их стандартизации и внедрению в различные службы передачи
речевого трафика в пакетной форме. Большинство проблем стандартизации
связано с "природой" самих сетей с пакетной коммутацией. В первую очередь,
это относится к нумерации пакетов, которая необходима для обеспечения
гарантированной доставки пакетов в их естественной последовательности. Дело
в том, что пакеты могут иметь различные внутрисетевые задержки,
обусловленные всевозможными экстремальными ситуациями в сети - отказами
линий и узлов связи, перегрузками, блокировками и т. п.
ITU-T принял Рекомендацию G.764, которая определяет механизм
сегментирования оцифрованного речевого сигнала и формирования
соответствующих пакетов. Однако этот стандарт не решает многих проблем, к
которым относятся:
детектирование шума с целью снижения объема входного трафика. Необходимо
детализировать процедуры анализа входного речевого трафика, подавления
речевых пауз и передачи синхронизирующих последовательностей для
определения начала и окончания речевых и "неречевых" последовательностей;
нумерация серий пакетов для обеспечения доставки последних в их
естественной последовательности. В случае потери пакета возможно одно из
двух решений: а) повторная передача пакета от источника (что резко повышает
общесетевую задержку); б) передача адресату "паузы" в том месте
последовательности, где должен был находиться утерянный пакет;
задержка при обеспечении синхронизации, цель которой - исключение
нарушений в обслуживании пользователей. Процедура состоит из синхронизации
всех пакетов, при передаче которых каждый УС вносит свою индивидуальную
транзитную задержку. На приемной стороне входящие пакеты накапливаются в
приемном буфере и поступают в ООД с постоянной задержкой.
С Рекомендацией G.764 тесно связана Рекомендация G.727, которая
определяет процедуры обработки речевого сигнала в соответствии с алгоритмом
адаптивной дифференциальной ИКМ (АДИКМ) и вводит понятия "информационных" и
"дополнительных служебных" бит. Рекомендация G.727 устанавливает механизм
разделения "речевого" пакета на составные части, в одной из которых
размещаются информационные биты, а в другой - дополнительные служебные
биты. Целью такого разделения является обеспечение возможности уничтожения
(при необходимости) дополнительных служебных бит при доставке "речевых"
пакетов, что приводит к уменьшению длины последних. А это, в свою очередь,
способствует снижению сетевой нагрузки.
Базовая FR-сеть должна обеспечивать следующее:
требуемое качество обслуживания, что подразумевает малую вероятность
ошибки и предоставление пользователю минимально необходимой пропускной
способности. Сеть должна поддерживать доставку ООД абонентов всех пакетов,
содержащих информационные биты (АДИКМ), при любых условиях
функционирования;
возможность обслуживания пользователей, имеющих различные приоритеты.
Чувствительный к задержке трафик должен иметь наивысший приоритет; при его
передаче аппаратура канала данных (АКД) должна приостанавливать передачу
другого трафика (сообщений, находящихся в выходной очереди). Это важное
свойство сети пока не отражено в международных стандартах и его реализация
полностью зависит от производителей аппаратно-программных средств для FR-
сетей;
специальные процедуры, с помощью которых уничтожаются дополнительные
служебные биты и, одновременно, защищаются информационные биты. Их
использование позволит избежать негативных последствий, связанных с сетевой
перегрузкой, которая снижает качество речевого сообщения;
применение методов подавления речевых пауз и/или компрессии речевого
сигнала (в точках доступа), благодаря которым можно будет минимизировать
объем трафика, передаваемого по сети;
уменьшение максимального размера кадров (наиболее вероятно - до 128
октетов) неречевого трафика. Это позволит избежать появления задержек,
связанных с нахождением в очереди на передачу очень длинных кадров. Однако
это требование противоречит основной цели применения сетей с ретрансляцией
кадров, в соответствии с которой последние выступают в качестве
транспортной среды между отдельными ЛС, использующими, как правило, кадры
больших размеров;
достаточно большую скорость передачи в магистральных линиях связи с целью
уменьшения задержки, связанной с распространением сигналов. Скорость должна
составлять 2,048 Мбит/c и выше.
Если эти условия выполнены (т. е. речевым кадрам действительно
присваивается наивысший приоритет, сеть обеспечивает низкую вероятность
ошибки на бит, а также реализует методы передачи только информационных бит
и удаления дополнительных бит), то существует возможность передачи речевого
трафика через FR-сеть.
FRF принял только один стандарт для FR-сетей, специализирующихся на
передаче речевого трафика. В нем была предпринята попытка "перенесения"
Рекомендации ITU-T G.764, определяющей стандарты для пакетирования речевого
трафика, в стандарты FR. На рис. 8 представлен механизм преобразования
пакета G.764 в кадр FR. Пакет G.764 имеет две части, в первой из которых
размещены информационные биты, а во второй - служебные. Следовательно, этот
пакет может быть "вложен" в два кадра FR, один из которых включает в себя
заголовок кадра и информационные биты, а другой - заголовок кадра и
служебные биты.
АКД всегда будет устанавливать такое значение CIR, при котором кадры с
информационными битами будут гарантированно доставляться через сеть. В
кадрах с дополнительными битами DE (бит, указывающий на то, что при
необходимости данный кадр можно уничтожить) будет всегда устанавливаться в
"1" абонентским оборудованием (в точке доступа к сети). Следовательно,
такие кадры будут восприниматься АКД как не требующие выделения
дополнительного ресурса пропускной способности.
При таком подходе возможна передача речевого трафика через FR-сеть, но
все процедурные детали механизма доставки должны быть заранее оговорены.
Будущее высокоскоростных сетей.
С принятием стандарта Gigabit Ethernet скорости передачи свыше 1 Гбит/с
стали рассматриваться в качестве следующего ориентира. Что же эти новые
технологии могут собой представлять и где они могут применяться?
В последние два года при упоминании в прессе или на компьютерных
выставках слова Ethernet к нему часто добавляли Gigabit. В Ethernet нет
ничего нового, однако достижение этой повсеместно применяемой технологией
гигабитных скоростей ожидалось рынком с нетерпением, так что производители
спешили опередить друг друга в предложении продуктов.
В конце июня 1998 г. Институт инженеров по электротехнике и электронике
(IEEE) ратифицировал стандарт Gigabit Ethernet 802.3z. Данный шаг был
скорее формальностью, поскольку уже более года многие производят модули для
каскадирования и коммутаторы в соответствии с данным стандартом. Между тем
вместо того, чтобы почивать на лаврах после нескольких лет упорной работы
над разработкой высокоскоростного стандарта, сетевая отрасль, похоже, не
желает останавливаться на достигнутом и исследует возможн
| |  скачать работу |
Высокоскоростные сети |
