Pierderea (Loss)
Pierderea poate să apară datorită erorilor introduse de mediul fizic al transmisiunilor. Spre exemplu, cele mai multe conexiuni ale liniilor terestre au pierderi foarte scăzute, măsurate ca BER (Bit Error Rate). Însă conexiunile wireless, cum sunt cele prin satelit, sau reţelele radio mobile sau fixe, au un BER ridicat, care variază datorită condiţiilor de mediu sau geografice, cum sunt: ceaţa, ploaia, interferenţele radio, trecerile de pe o celula pe alta în timpul deplasarii, precum şi obstacolele fizice, cum sunt copacii, cladirile şi munţii. Tehnologiile wireless transmit informaţie redundantă din moment ce pachetele vor fi in mod inerent îndepărtate (dropped), în anumite cazuri datorită mediului în care are loc transmisia. Pierderi pot deasemenea să apară atunci când noduri supraaglomerate ale reţelei îndepărteaza pachete. Anumite protocoale de reţea, cum este TCP (Transmission Control Protocol) ofera protecţie împotriva pierderii de pachete retransmiţând pachete care ar fi putut să fie pierdute sau stricate de reţea. Atunci când o reţea începe să fie din ce în ce mai aglomerată, mai multe pachete sunt indepartate (dropped) şi implicit mai multe retransmisii TCP. Dacă supraaglomerarea continuă, performanţa reţelei scade semnificativ, deoarece tot mai mare parte din bandă va fi utilizată pentru retransmisia pachetelor dispărute. În final TCP va reduce dimensiunea ferestrei sale de transmisie ajungându-se ca pachete tot mai mici să fie transmise. Aceasta va reduce în final congestia, rezultând că mai puţine pachete vor fi pierdute. Deoarece supraaglomerarea are un impact direct în pierderea de pachete, se introduc de obicei mecanisme de evitare a supraaglomerării. Un astfel de mecanism este denumit Random Early Discard (RED). Algoritmii RED abandonează intenţionat şi la întâmplare pachete în momentul în care traficul atinge unul sau mai multe praguri preconfigurate. RED se foloseşte de caracteristica de strangulare a ferestrei protocolului TCP şi ofera un management mai eficient al supraaglomerarii pentru fluxurile TCP. RED permite un control eficient al supraaglomerarii doar pentru aplicaţii şi protocoale cu mecanisme de strangulare de tipul TCP.
Ecoul (Echo)
La nivelul de bază echoul înseamnă să ne auzim propria voce reflectată înapoi la noi. Ecoul apare atunci când o parte din semnalul transmis apare pe calea de recepţie. O formă comună (şi dorită) de ecou este sidetone – să ne auzim propria voce în partea de ascultare a aparatului telefonic cu o întârziere practic zero (să ne ascultăm vorbind). Mulţi oameni găsesc absenţa fenomenului sidetone ca fiind deranjantă, bănuind că dacă nu se pot auzi singuri cealaltă persoana nu îi poate auzi nici ea. Ecoul poate fi de origine electrică sau acustică. Ecourile cu origine electrică apar datorită unor împerecheri nepotrivite a impedanţelor sau cuplarea dintre speaker şi microfon (speakerphone) la celălalt capăt. Nivelul deranjamentului (neplăcerii) cauzat de ecou creşte odată cu creşterea intensităţii sale şi odată cu creşterea întârzierii. Din această cauză sidetone este foarte rar o problemă, întârzierea lui fiind atât de mică încât doar dacă este auzit foarte tare cauzează neplăceri. Problemele apar in reţelele VoIP, în care întârzierea este în mod tipic mai mare cu un ordin de mărime decât în reţelele tradiţionale de voce.
Metodele de tratare a ecoului sunt directe, cel puţin în principiu: suprimarea lui sau anularea lui. Suprimarea lui este metoda mai simpla – se închide calea de recepţie atât timp cât cea de transmisie este activă. Problema este că circuitul de suprimare a ecoului are nevoie de o perioadă perceptibilă de timp pentru a determina că vorbitorul a întrerupt vorbirea. Apare astfel un fenomen numit half-duplex în comunicaţie (one way at a time), dar care nu este cu mult diferit de cel cauzat datorită întârzierilor ce apar în comunicaţiile la mare distanţă, cu excepţia că este impus de echipament şi nu este cauzat de natura umană.
O metodă superioară este anularea ecoului, în care un echipament echivalent cu un echo canceler îşi reaminteşte sunetul transmis şi apoi substrage orice variantă slabită şi/sau întârziată a acelui sunet care apare pe calea de recepţie. Mulţumită existenţei unor puternice (dar la preţuri rezonabile) procesoare digitale pentru semnal pentru implementarea anulării ecoului, suprimarea ecoului a fost în cea mai mare parte înlocuita cu anularea sa.
Anularea ecoului lucrează cel mai bine atunci când timpii de întârziere sunt scurţi. Este probabil cel mai bine înţeles ca o unealtă de curăţenie pentru eliminarea efectelor reziduale dupa ce alte tehnici pentru reducerea întârzierii au făcut tot ceea ce au putut.
Maparea QOS de-a lungul stivei de protocoale
Nivelul Fizic - Physical layer QoS
Aceste tehnologii permit separarea traficului. Separarea sau priorităţile pot lua forma unor lungimi de undă suplimentare, Circuite Virtuale (VCs), porturi pe anumite echipamente sau anumite frecvenţe. Aceasta este cea mai simplă forma de QoS, prin care diferite nivele de QoS sunt realizate prin separarea traficului la nivelul fizic. Spre exemplu – lungimea de undă “albastră” poate permite un serviciu prioritar şi lungimea de undă “rosie” să permită un serviciu “ best-effort”. În anumite cazuri acest tip de QoS poate fi relativ ieftin, spre exemplu adăugarea unor lungimi de undă în cazul transportului pe cablul de fibră optică. Totuşi aceste procedee pot fi şi foarte scumpe dacă resursele sunt inchiriate sau limitate, spre exemplu spectrul de frecvenţă.
Nivelul Legatură de date – Data Link layer QoS
Fiecare nivel de legatură (link layer) are un tip diferit de tehnologie QoS care poate fi implementată.
Cele mai întâlnite nivele de conectare sunt:
-
Ethernet
-
ATM
-
PPP
-
MPLS
-
DOCSIS (cablu HFC)
-
Frame Relay
Ethernet
Este o familie de tehnologii de reţea bazată pe pachete pentru Local Area Networks (LAN). Ethernet defineşte un număr de standarde de cablare şi semnalizare pentru nivelul fizic (Physical Layer) din modelul OSI, şi deasemenea un format comun de adresare şi o varietate de proceduri Medium Access Control la partea inferioara a nivelului legătură de date.
Ethernet (IEEE 802.3) are două posibile mecanisme QoS. Un mecanism este prin intermediul 802.1p, care permite 8 clase de serviciu. Al doilea mecanism este prin intermediul VLAN, acolo unde traficul poate fi separat, izolat şi prioritizat prin intermediul VLAN ID. VLAN-urile permit gruparea logică a utilizatorilor sau echipamentelor care au nevoi similare din punct de vedere al QoS sau al securităţii. Deşi VLAN-urile sunt bazate la nivelul 2, utilizatorii unui VLAN nu trebuie să fie conectaţi fizic la aceeaşi subretea Ethernet. VLAN-urile permit separarea şi prioritizarea traficului bazat pe un anume switch-port Ethernet la care utilizatorul este conectat (numit VLAN bazat pe port). VLAN poate deasemenea să fie creat bazat pe adrese MAC, pe tipuri de protocol sau pe alte informaţii definite pentru utilizator, care pot fi interpretate şi clasificate de switch-urile Ethernet.
IEEE P802.1p oferă un mecanism pentru implementarea QoS la nivelul MAC (Media Access Control). Tehnica de QoS dezvoltată este un câmp de 3 biţi numit Priority Code Point (PCP) în cadrul headerului Ethernet al cadrului. El specifică o valoare a priorităţii între 0 şi 7, care poate fi folosită de tehnologiile QoS pentru a diferenţia traficul. Deşi această tehnică este denumită în mod uzual IEEE 802.1p, nu există niciun standard sau amendament al IEEE cu această denumire. Mai degrabă tehnica este încorporată în standardul IEEE 802.1Q care specifică eticheta într-un cadru Ethernet.
Opt clase diferite ale serviciului sunt disponibile exprimate prin domeniul 3-bit PCP în afara IEEE 802.1Q adăugat la frame.
PCP
|
Priority
|
Acronym
|
Traffic Types
|
1
|
0 (lowest)
|
BK
|
Background
|
0
|
1
|
BE
|
Best Effort
|
2
|
2
|
EE
|
Excellent Effort
|
3
|
3
|
CA
|
Critical Applications
|
4
|
4
|
VI
|
Video, < 100 ms latency and jitter
|
5
|
5
|
VO
|
Voice, < 10 ms latency and jitter
|
6
|
6
|
IC
|
Internetwork Control
|
7
|
7 (highest)
|
NC
|
Network Control
|
Virtual LAN (VLAN)
Virtual LAN (VLAN) este un grup de gazde cu un set comun de solicitări, care comunică ca şi cum ar fi ataşate la acelaşi domeniu de transmisie, independend de locaţia lor fizica. Un VLAN are aceleaşi atribute ca si un LAN fizic, dar permit staţiilor finale (utilizatorilor finali) să fie grupaţi împreuna chiar dacă nu sunt localizaţi pe acelaşi switch al reţelei. Reconfigurarea reţelei poate fi realizată din software în loc să fie relocate fizic echipamentele. Totuşi, spre deosebire de reţelele separate fizic, VLAN-urile trebuie să împartă lătimea de banda. VLANs au fost create pentru a realizeze segmentarea serviciilor, actiune realizata in mod traditional de catre routere in configurarile LAN. VLANs trateaza problematici precum scalability, security şi network management.
Protocolul cel mai utilizat astazi pentru configurarea VLANs este IEEE 802.1Q
Formatul frame-ului:
Inserarea tag-ului 802.1Q într-un cadru Ethernet
802.1Q nu încapsulează de fapt frame-ul original. În schimb, pentru frame-uri Ethernet, se adaugă un câmp de 32 de biţi între adresa MAC sursă şi câmpurile EtherType / lungimea a frame-ului original, lăsând dimensiunea minimă a frame-ului neschimbată la 64 bytes (octeţi) şi extinde dimensiunea maximă a frame-urilor de la 1518 bytes la 1522 bytes (pentru payload de cel puţin 42 de octeţi se aplică atunci când 802.1Q este prezent, atunci când este absent, un minim de 46 octeţi se aplică. Doi octeţi sunt utilizaţi pentru tag protocol identifier (TPID), celeilalţi doi octeţi de tag information control (TCI). Domeniul TCI este mai departe împărţit în PCP, DEI şi VID.
Tag Protocol Identifier ( TPID ) : un câmp de 16 biţi setat la o valoare de 0x8100, în scopul de a identifica cadrul IEEE 802.1Q ca un cadru - etichetat . Acest câmp este localizat în aceeaşi poziţie ca şi câmpul EtherType / Lungime în frame-uri fără taguri şi este astfel folosit pentru a distinge cadrul de cadre nemarcate.
TagControl Information ( TCI )
-
Priority Code Point (PCP): un câmp de 3 biţi, care se referă la prioritatea IEEE 802.1p. Acesta indică nivelul de prioritate a cadrului. Valorile sunt de la 0 (best effort ) la 7 (cel mai înalt), 1 reprezintă cea mai mică prioritate . Aceste valori pot fi utilizate pentru a prioritiza diferite clase de trafic (voce, video, date, etc).
-
Drop Eligibile Indicator (DEI): un câmp de 1 bit. Poate fi folosit separat sau în combinaţie cu PCP pentru a indica cadre eligibile pentru a fi dropate în prezenţa congestiei.
-
VLAN Identifier (VID): un câmp de 12 biţi care specifică VLAN-ul din care face parte cadrul. Valorile hexazecimale de 0x000 şi 0xFFF sunt rezervate. Toate celelalte valori pot fi utilizate ca identificatori VLAN, permiţând până la 4094 VLAN-uri. Valoarea rezervată 0x000 indică faptul că frame-ul nu aparţine nici unui VLAN, în acest caz, eticheta 802.1Q specifică doar o prioritate şi este menţionat ca o etichetă prioritate.
MAC Address
O adresă Media Access Control (MAC address) este un identificator unic asignat interfeţelor pentru comunicaţii pe segmentul fizic al reţelelor. MAC Adress este utilizată pentru mai multe tehnologii de reţa dar cel mai mult pentru tehnologiile IEEE 802, incluzând Ethernet. MAC Adress este utilizată în sub-layerul protocolului Media Access Control din modelul de referinta OSI
Adresele MAC sunt de cele mai multe ori asignate de catre producatorul unui card de interfaţă (NIC) şi sunt stocate în hardul acestuia sub forma unei memorii read-only.
Adresele MAC sunt formate în conformitate cu regulile aplicate de Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE): MAC-48, EUI-48 şi EUI-64.
Urmatoarele tehnologii utilizează identificatorul MAC-48:
-
Ethernet
-
802.11 wireless networks
-
Bluetooth
-
IEEE 802.5 token ring
-
FDDI
-
ATM
Original 802.11 MAC
Distributed Coordination Function (DCF)
Nivelul MAC 802.11de bază utilizează distributed coordination function (DCF), pentru a partaja mediu între mai multe staţii. DCF se bazează pe CSMA/CA şi opţional 802.11 RTS/CTS pentru a partaja mediul între staţii. Acest lucru are mai multe limitări:
-
dacă multe staţii încearcă să comunice în același timp, multe coliziuni se vor produce, fapt ceea ce va reduce lăţimea de bandă disponibilă şi ar putea conduce la colaps prin congestie.
-
nu există garanţii Quality of Service (QoS). În special, nu exista noţiunea de prioritate a traficului ridicat sau scăzut.
Point Coordination Function (PCF)
Original 802.11 MAC defineşte o altă funcţie de coordonare numită Point Coordination Function (PCF) . Acest lucru este disponibil doar în modul "infrastructură" , unde sunt staţii conectate la reţea printr- un Punct de Acces (Access Point - AP). Acest mod este opţional, şi doar foarte puţine puncte de acces sau adaptoare Wi-Fi îl utilizează. AP trimite cadre beacon la intervale regulate (de obicei, la fiecare 0.1 secunde). Între aceste cadre beacon, PCF defineşte două perioade: Contention Free Period (CFP) şi Contention Period (CP). În CP, DCF este utilizat. În PCP, AP trimite Contention-Free-Pool (CF - Poll) pachete pentru fiecare staţie pe rând pentru a le da dreptul de a trimite un pachet. AP este coordonatorul. Deşi acest lucru permite o mai bună gestionare a QoS, PCF nu defineşte clase de trafic pentru sisteme QoS.
802.11e MAC protocol operation
802.11e îmbunătaţeşte DCF şi PCF, printr-o nouă funcţie de coordonare: funccţia de coordonare hibrid (Hzbrid Coordination Function - HCF). În cadrul HCF, există două metode de acces: HCF Controlled Channel Access (HCCA) şi Enhanced Distributed Channel Access (EDCA). Atât EDCA cât şi HCCA definesc categorii de trafic (Traffic Categories - TC). De exemplu, e-mailurile ar putea fi atribuite la o clasă de prioritate scăzută şi Voice over Wireless LAN (VoWLAN) ar putea fi atribuite la o clasă mare de prioritate.
Diagramă celor şapte straturi ale modelului OSI cu modificările aduse
de standardul 802.11 si amendamentul 802.11e
Enhanced distributed channel access (EDCA)
Cu EDCA , traficul de mare prioritate are o şansă mai mare de a fi trimis decât traficul de prioritate scăzută: o staţie prioritate mare de trafic aşteaptă, în medie, un pic mai puţin înainte de a trimite un pachet decât o staţie ce prioritate scăzută de trafic. Acest lucru este realizat prin intermediul protocolului TCMA, care este o variantă a CSMA/CA folosind arbitration inter-frame space (AIFS) mai scurt pentru pachetele cu prioritate mai mare. Valorile exacte depind de nivelul fizic, care este utilizat pentru transmiterea datelor. În plus, EDCA oferă acces accesul gratuit la canalul de date pentru o perioadă numită o oportunitate de transmisie (Transmit Opportunity - TXOP). Un TXOP este un interval de timp marginit în care o staţie poate transmite atât de multe cadre cât este posibil (atât timp cât durata transmisiei nu se extinde dincolo de durata maximă a TXOP). Dacă un cadru este prea mare pentru a fi transmis într-un singur TXOP, acesta ar trebui să fie fragmentat în cadre mai mici. Utilizarea TXOP-urilor reduce problema de staţii de rating scăzut de a obţine o sumă exagerată de timp canal în moştenirea 802.11 DCF MAC. Un interval de timp TXOP de 0 înseamnă că este limitată la o singură unitate MAC de date de servicii (Service data unit - MSDU) sau MAC unitate de date a protocolului de management (MAC management protocol data unit - MMPDU ) .
Nivelurile de prioritate în EDCA sunt numite categorii de acces (Access categories AC-uri). Contention Window (CW) pot fi setată în funcţie de traficul aşteptat în fiecare categorie de acces, cu o fereastră mai mare necesară pentru categorii cu trafic mai mare. Valorile CWmin și CWmax sunt calculate din valori aCWmin şi aCWmax, care sunt definite pentru fiecare strat fizic susţinut de 802.11e.
Pentru un aCWmin = 15 şi aCWmax = 1023, aşa cum este folosit, de exemplu, prin OFDM (802.11a) şi MIMO (802.11n), valorile rezultate sunt după cum urmează:
Harta ACS direct din clasa-Ethernet la nivel de serviciu (Ethernet-level class of service -COS)ş nivele de prioritate:
Scopul principal al QoS este de a proteja datele de mare prioritate de datele cu prioritate scăzută. Există scenarii în care datele trebuie să fie protejate de la alte date din aceeaşi clasă. Admission Control în EDCA abordează acest tip de probleme. AP publică lăţimea de bandă disponibilă în beacons. Clienţii pot verifica lăţimea de bandă disponibilă înainte de a adăuga mai mult trafic.
Wi-Fi Multimedia (WMM) AP-uri certificate trebuie să fie activate pentru EDCA şi TXOP. Toate celelalte accesorii de 802.11e sunt opţionale.
HCF Controlled Channel Access (HCCA)
HCF (funcţie de coordonare hibrid), controlled channel access (HCCA) funcţionează foarte mult ca PCF. Cu toate acestea, spre deosebire de PCF, în care intervalul dintre două cadre beacon este împărţită în două perioade de PCP şi CP, HCCA permite CFP-urilor să fie iniţiate la aproape orice moment în cadrul unui CP. Acest tip de PCP este numit Controlled Access Phase (CAP) în 802.11e. Un CAP este iniţiat de către AP ori de câte ori doreşte să transmită un cadru unei staţii sau să primească un cadru de la o staţie într-o manieră contention-free. De fapt, PCP este un tot un CAP. În timpul unei CAP, coordonatorul hibrid (Hybrid Coordinator - HC), care este de asemenea, AP, controlează accesul la mediu. În timpul CP, toate staţiile funcţionează în EDCA. Cealaltă diferenţă cu PCF este că, clasa de trafic (Traffic Class - TC) şi fluxurile de trafic (Traffic Streams - TS) sunt definite. Acest lucru înseamnă că HC nu se limitează la coadă per –staţie şi poate furniza un tip de serviciu pe sesiune. De asemenea , HC poate coordona aceste fluxuri sau sesiuni, în orice manieră alege (nu doar round-robin). În plus, staţiile dau informaţii despre lungimile cozilor lor pentru fiecare clasă de trafic (Traffic Class - TC ). HC poate folosi aceste informaţii pentru a acorda prioritate unei staţii peste altă staţie, sau pentru a regla mai bine mecanismul de programare. O altă diferenţă este că staţiilor le sunt date un TXOP: ei pot trimite mai multe pachete pe rând, pentru o anumită perioadă de timp aleasă de către HC. În timpul CFP, HC permite staţiilor să trimită date prin trimiterea de cadre CF-Poll (CR-Pool fremes).
HCCA este în general considerată cea mai avansată şi complexă funcţie de coordonare. Cu HCCA, QoS pot fi configurat cu mare precizie. Staţiile de QoS au capacitatea de a solicita parametrii specifici de transmitere (rata de date, jitter, etc), care să permită aplicaţii avansate, cum ar fi VoIP şi video streaming pentru a lucra mai eficient pe o reţea Wi-Fi .
Suport pentru HCCA nu este obligatoriu pentru AP 802.11e. De fapt, foarte puţine AP-uri disponibile în prezent sunt activate pentru HCCA. Punerea în aplicare a HCCA pe staţiile finale utilizează mecanismul existent DCF pentru accesul canalului (nu este nevoie de nici o operaţie de schimbare la DCF sau EDCA). Staţiile trebuie doar să fie în măsură să răspundă la mesaje de chestionare.
ATM
Asynchronous Transfer Mode (ATM) este o tehnică de comutaţie pentru reţele de telecomunicaţii. Ea utilizează multiplexarea asincronă cu diviziune în timp (asynchronous time-division multiplexing) şi codifică datele în celule (pachete) mici, cu dimensiune fixă. Aceasta diferă de reţele precum Internet sau Ethernet LANs care utilizează pachete sau cadre cu dimensiune variabila. ATM oferă servicii pe nivelul Data Link, care operează peste legăturile fizice din OSI Layer 1. ATM are similarităţi funcţionale atât cu reţelele în comutaţie de circuite cât şi cu reţelele în comutaţie de pachete. Aceasta oferă o bună posibilitate pentru reţele care trebuie să transporte atât trafic de înaltă viteză (exemplu transfer de fişiere) cât şi conţinut care solicită latenţă scazută şi operare în timp real, cum sunt vocea şi video. ATM utilizează un model orientat spre conectare, în care un circuit virtual trebuie să fie stabilit între două puncte finale înainte ca transferul de date să înceapă. ATM este protocolul central utilizat pentru magistralele SONET/SDH ale Integrated Services Digital Network (ISDN).
ATM operează ca un canal în transport-layer, utilizând Circuite Virtuale (VCs). Fiecare celula ATM are un Virtual Path Identifier (VPI) de 8 sau 12 biţi şi o pereche de Virtual Channel Identifier (VCI) pe 16 biţi, definite în header. Împreună acestea definesc circuitul virtual utilizat de conexiune. Lungimea VPI variază în funcţie de interfaţa la care este trimis pachetul (celula) – interfaţa user-network (în afara reţelei) sau network-network (în interiorul reţelei).
Pe masură ce aceste pachete traversează reţeaua ATM, comutarea are loc prin modificarea valorilor VPI şi VCI (numită label swapping). Deşi valorile VPI/VCI nu sunt neapărat stabile de la un capăt la celălalt al conexiunii, conceptul unui circuit este stabil, spre deosebire de IP unde orice pachet poate ajunge la destinaţie pe o ruta diferită de celelalte.
Forumul ATM a creat categoriile de servicii ATM, fiecare având diferiţi parametri QoS pentru trafic şi nivel de performanţă. Cele mai răspândite categorii de servicii ATM sunt CBR (Constant Bit Rate), rt-VBR (real-time Variable Bit Rate), nrt-VBR (non realtime VBR) şi UBR (Unspecified Bit Rate). În general CBR este utilizat pentru servicii de emulaţie a circuitelor, inclusiv pentru circuite de transport a vocii sau a semnalelor video, rt-VBR este utilizat pentru servicii de voce sau video în timp real, nrt-VBR este utilizat pentru servicii de date cu prioritate ridicată şi UBR se utilizează pentru servicii de date “best-effort”. Alte categorii de servicii ATM care nu sunt atât de răspândite sunt ABR (Available Bit Rate) şi GFR (Guaranteed Frame Rate), ambele fiind variante îmbunătăţite ale UBR şi care oferă garanţii suplimentare care nu sunt oferite de serviciul UBR. ATM oferă deasemenea un număr de parametri de management al traficului pentru fiecare dintre categoriile de servicii ATM, spre exemplu Peak Cell Rate (PCR), Sustained Cell Rate (SCR) si Cell Loss Priority (CLP). Aceşti parametri definesc nivelul de performanţă al traficului, în particular categoria de servicii ATM
Forumul ATM a fost fondat în 1991 ca un consorţiu industrial pentru Asynchronous Transfer Mode. A fost o organizaţie internatională non-profit. În perioada sa Forumul ATM a făcut un lobby industrial viguros, realizând peste 200 de agremente de implementare. În 2004 Forumul ATM a reunit forţele cu alianţa MPLS & Frame Relay pentru a realiza Forumul MFA. Mai tărziu Forumul MFA s-a unificat cu Forumul IP/MPLS şi în 2008 cu Forumul Broadband.
Constant bit rate (CBR) este un termen utilizat în telecomunicaţii, in relaţie cu QoS. Atunci când se referă la codare, CBR înseamnă că rata la care datele de ieşire din codec trebuie consumate este constantă. CBR este util pentru fluxuri cu conţinut multimedia pe canale de capacitate limitată, atât timp cât importanţa este valoare maximă a Bit-Rate şi nu media acesteia. CBR nu este cea mai bună soluţie pentru stocare de date, deoarece nu alocă destule date pentru secţiunile complexe, rezultând în calitate degradată, în timp ce risipeşte date pentru secţiuni simple.
Best effort descrie un serviciu de reţea prin care reţeaua nu oferă nicio garanţie că datele vor fi livrate sau că unui utilizator i se oferă orice garanţie referitor la nivelul de calitate al serviciului sau o anumită prioritate. Într-o reţea “best effort” toţi utilizatorii obţin serviciu “best-effort”, înţelegând prin aceasta că se obţin bit-rates variabile şi nespecificate şi deasemenea un timp de livrare nespecificat, depinzând de încărcarea de moment a traficului.
Placi de reţea PCI IBM Turboways ATM 155 / Marconi ForeRunnerLE 25 ATM
Structura unei celule ATM
O celulă ATM constă într-un antet de 5-byte şi o sarcină utilă de 48 bytes.
ATM defineşte două formate diferite de celule: UNI (User-Network Interface) şi NNI (Network-Network Interface). Cele mai multe link-uri de ATM-uri folosesc formatul UNI.
GFC = Generic Flow Control (4 biţi) (implicit: 4 biţi de zero)
VPI = Virtual Path Identifier (8 biţi UNI) sau (12 biţi NNI)
VCI = Virtual Channel identifier (16 biţi)
PT = Payload Type (3 biţi)
CLP = Cell Loss Priority (1 bit)
HEC = Header Error Control (8-bit CRC, polinomial = X8 + X2 + X + 1)
ATM foloseşte câmpul PT pentru a desemna diferite tipuri speciale de celule pentru operaţiuni, administrare şi gestionare (operations, administration and management - OAM), precum şi pentru a delimita graniţele de pachete în unele AAL-uri .
Mai multe protocoale ATM utilizează câmpul HEC de a conduce un algoritm de încadrare CRC, care permite localizarea celulelor de ATM cu nici un overhead dincolo de ceea ce este de altfel necesar pentru protecţia header-ului . Cei 8 beţi CRC sunt utilizaţi pentru a corecta erorile de un singur bit din header si pentru detectarea erorilor multi bit din header. Atunci când sunt detectate erori multi-bit, celulele actuale şi viitoare sunt dropate până este găsită o celulă fără erori în header.
O celulă UNI îşi rezervă cîmpul GFC pentru un sistem local de control al fluxului / sub multiplexarea între utilizatori. Acest lucru a fost destinat pentru a permite mai multor terminale să împartă o singură conexiune de reţea , în același mod în care două telefoane Integrated Services Digital Network (ISDN) pot partaja o singură conexiune ISDN . Toate cei patru biţi GFC trebuie să fie zero în mod implicit.
Formatul celulei NNI reproduce formatul UNI aproape exact, cu excepţia faptului că domeniul GFC de 4 beţi este re – alocat câmpului VPI, extinzând VPI la 12 biţi. Astfel, un singură interconectare NNI ATM este capabilă de a aborda aproape 212 VP-uri de până la aproape 216 VC-uri fiecare (în practică unele dintre numerele de VP şi VC sunt rezervate).
PPP
Point-to-Point Protocol sau PPP este un protocol la nivelul legăturii de date, utilizat de obicei pentru a stabili o conexiune directă între două noduri ale reţelei. Poate oferi autentificarea conexiunii, compresia mesajului şi confidenţialitatea prin criptarea transmisiunii.
PPP este utilizat în multe tipuri de reţele fizice, incluzând cablu serial, linie telefonică, telefonie celulară, legături radio speciale şi legături din fibra optică (SONET). Cel mai mult se utilizează PPP pentru legături de tipul dial-up la internet.
Două variante ale PPP, Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE) şi Point-to-Point Protocol over ATM sunt utilizate cel mai mult pentru realizarea liniilor de conexiune la internet pentru utilizatorii finali - Digital Subscriber Line (DSL).
PPP poate include urmatoarele opţiuni ale Link Control Protocol (LCP):
Authentication (Autentificare) – Ruterele pereche (egale) schimbă mesaje de autentificare. Două variante de autentificare sunt Password Authentication Protocol (PAP) şi Challenge Handshake Authentication Protocol (CHAP).
Compression (Compresie) – Creşte transferul efectiv prin conexiunile PPP prin reducerea cantităţii de date în pachetul care trebuie sa traverseze prin conexiune. Protocolul decomprimă pachetul atunci când acesta ajunge la destinaţie. În routerele Cisco sunt disponibile doua astfel de protocoale - Stacker şi Predictor
Error detection (Detecţia erorilor) – Identifică condiţiile greşite. Opţiunile Quality şi Magic Number ajută la stabilirea unei legaturi de date fără “noduri” sau “bucle” (loop-free). Campul Magic Number ajută la detectarea legăturilor care sunt în condiţia “looped-back”. Până când opţiunea Magic- Number Configuration nu a fost parcursă în mod corespunzător, Magic-Number trebuie transmis cu valoare zero. Magic Numbers sunt generate la întâmplare, la fiecare capat al conexiunii.
Multilink – Varianta Cisco IOS 11.1 şi cele ulterioare permit PPP Multilink. Această variantă permite echilibrarea încărcăturii pe interfeţele routerelor utilizate de PPP. Multilink PPP (numite şi MLPPP, MP, MPPP, MLP sau Multilink) oferă o metodă de a accelera traficul prin multiple conexiuni PPP distincte.
Link Control Protocol (LCP) este o parte din protocolul PPP Point-to-Point Protocol. În realizarea comunicaşiilor PPP atât echipamentele care transmit cât şi cele care recepţionază transmit pachete LCP pentru a determina standardul transmisiunii de date care urmează. Din punct de vedere logic LCP este un protocol pentru Transport Layer, în conformitate cu modelul OSI, totuşi el apare ca parte din Data Link layer, privit din punctul de vedere al stivei de protocoale implementate în realitate.
Protocolul LCP:
- verifică identitatea echipamentului conectat şi fie acceptă, fie respinge echipamentul pereche
- determină dimensiunea acceptabilă a pachetului pentru transmisie
- verifică eventualele erori în configuraţie
- poate întrerupe legătura dacă solicitările depăşesc parametrii
Echipamentele nu pot utiliza PPP pentru a transmite date printr-o reţea până când pachetul LCP nu determină acceptabilitatea legăturii; însa pachetele LCP sunt încorporate în pachetele PPP, în consecinţă o conexiune primara (de bază) trebuie să fie stabilită înainte ca LCP să o reconfigureze
MPLS
Multiprotocol Label Switching (MPLS) este un mecanism în reţelele de telecomunicaţii de înaltă performanţă care direcţionează şi transportă date dintr-un nod de reţea către urmatorul nod cu ajutorul „etichetelor”. MPLS creaza “virtual links” între noduri depărtate. Acest mecanism poate încapsula pachete ale diferitelor protocoale de reţea.
Într-o reţea cu MPLS pachetelor de date le sunt asignate “etichete”. Decizia de înaintare a pachetelor este realizată doar în contextul acestor “etichete”, fără ca pachetele în sine să fie examinate. Prin aceasta pot fi realizate circuite virtuale end-to-end prin orice tip de mediu de transport, utilizând orice protocol. Beneficiul imediat este faptul că este eliminată dependenţa de o anumită tehnologie Data Link Layer, cum sunt ATM, Frame Relay, SONET sau Ethernet şi elimină nevoia pentru multiple reţele de Layer 2, care trebuie să satisfacă diferite tipuri de trafic. MPLS aparţine familiei reţelelor cu comutaţie în pachete.
MPLS operează la un layer al Modelului OSI considerat a sta între definiţiile standard ale layerului 2 (Data Link Layer) şi layerul 3 (Network Layer) şi astfel este numit usual Protocol de Layer 2,5. Este proiectat să realizeze un serviciu unificat de transport de date atât pentru clientii bazaţi pe comutaţia circuitelor căt şi pentru cei bazaţi pe comutaţia de pachete care utilizează un model de serviciu de tip Datagram. El poate fi utilizat pentru a transporta multe tipuri de trafic, inclusiv pachete IP şi deasemenea cadre ATM, SONET şi Ethernet.
MPLS actionează dând câte un prefix pachetelor utilizând un header MPLS, care conţine una sau mai multe “etichete”. Acestea se numesc “stiva de etichete”. Fiecare “stiva de etichete” conţine 4 câmpuri:
- câmpul conţinând valoarea “etichetei” – pe 20 biţi,
- o Clasă de Trafic (Traffic Class) pentru priorităţi QoS şi pentru ECN (Explicit Congestion
Notification).
- un “steag” (flag) pe 1 bit. Dacă acesta este activ, înseamnă că respectiva “eticheta” este ultima din stiva,
- un câmp TTL (Time to Live) pe 8 biţi.
Există două protocoale standardizate pentru administrarea căilor MPLS: LDP (Label Distribution Protocol) şi RSVP-TE, o extensie a protocolului Resource Reservation Protocol (RSVP) utilizat pentru tehnologizarea traficului. În plus există extensii ale protocolului BGP care poate fi utilizat deasemenea pentru administrarea căilor MPLS.
MPLS permite două forme de QoS, determinate de prezenţa biţilor EXP (Experimental) în cadrul “ shim headerului ” MPLS. Atunci când se utilizează E-LSPs (Exp-inferred Label Switched Paths = Exp- Căi Deduse Deschise prin Etichetare), biţii Exp permit clase de servicii S, care susţin atât priorităţi de emisie cât şi de descărcare precum şi comportamente conforme cu clasele de traffic Differentiated Services (DiffServ). Atunci când se utilizeazp LLSPs (LSPs deduse prin etichetare) biţii EXP permit 8 priorităţi de descarcăre. MPLS susţine deasemenea un număr de parametrii de management al traficului, care definesc comportamentul pe care îl primeşte traficul atunci când traverseaza un anume LSP.
MPLS funcţionează prin prefixarea pachetelor cu un header MPLS, care conţine una sau mai multe etichete. Aceasta se numește o stivă etichetă (label stack). Fiecare intrare label stack conţine patru domenii:
o valoare etichetă de 20 biţi.
un câmp Traffic Class 3-bit pentru QoS şi ECN (Explicit notificare Congestion).
un bit pentru bottom of stack flag. În cazul în care acest lucru este stabilit, aceasta înseamnă că eticheta actuală este ultima în stivă.
un câmp TTL de 8 biţi (time to live)
DOCSIS
Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) este un standard pentru telecomunicaţii internationale care permite realizarea de transferuri de date cu viteză ridicată pe un sistem CATV. Este utilizat de multi furnizori de CATV pentru a furnizp acces la Internet (cable Internet) pe o structurp hibridp fibrp opticacpblu coaxial (HFC).
Prima specificaţie a fost versiunea 1.0 apărută în Martie 1997, cu versiunea revizuită 1.1 (au fost adaugate elemente de QoS) aparută în Aprilie 1999. Datorită cererii de realizare a telefoniei IP, DOCSIS a fost revizuit pentru a creşte viteza de transmisie upstream, aceasta este versiunea DOCSIS 2.0 aparută în Decembrie 2001. Mai recent specificaţia DOCSIS a fost revizuită pentru a creşte semnificativ viteza de transmitere, atât upstream cât şi downstream, şi a fost dotat cu suport pentru Ipv6 (Internet Protocol version 6). DOCSIS ofera o mare varietate de opţiuni la nivelul 1 şi 2 al OSI (physical şi data link layers).
Protocolul DOCSIS este utilizat în cazul reţelelor de cablu HFC (reţele de cablu hibride, fibră optică – cablu coaxial) şi este propus a fi utilizat în cazul reţelelor fixe wireless. Protocolul DOCSIS permite QoS prin separare de traffic prin utilizarea de Service ID-uri (SIDs). Sunt 5 SIDs. Acestea sunt :
- rtPS (real-time Polling Service)
- nrtPS (non-real time Polling Service)
- UGS (Unsolicited Grant Service)
- UGS-AD (Unsolicited Grant Service with Activity Detection)
- BE (Best Effort Services)
Dostları ilə paylaş: |