Порівняння інтеграції різнорідного трафіку в один канал зв’язку методами статичного та статистичного мультиплексування, Локальні мережі, статті

Рейс Коммунікейшн, Москва

Розглянемо задачу, що вимагає передавати одночасно декілька голосових каналів, трафік локальної мережі і трафік відеоконференцій між трьома офісами, об’єднаними виділеними каналами зв’язку зі швидкістю 128 кбіт / с. Виникає питання вибору методу об’єднання різних типів даних в один канал зв’язку.

статичне тимчасове мультиплексування (TDM)
Основна проблема при об’єднанні трафіку – суперечливі вимоги, що пред’являються різними типами інформації до каналу зв’язку. Для голоси потрібно мінімізація затримок передачі в каналі зв’язку, для відео – Забезпечення постійної швидкості передачі при виділенні достатньо широкої смуги, трафік локальної мережі мало критичний як до затримок, так і до змін швидкості, але для ефективної роботи потребує досить широкої смуги пропускання. Традиційним підходом при інтеграції різнорідних видів трафіку є статичне тимчасове мультиплексування (TDM – time division multiplexing). При цьому кожному виду сервісу виділяється своя незалежна постійна полоса пропускання в межах каналу. При цьому можна найкращим чином врахувати особливості кожного виду трафіку. Рішення на основі TDM може бути реалізовано, наприклад, за допомогою обладнання RAD Kilomux 2000 (варіанти на інших статичних мультиплексорах будуть виглядати аналогічно). Схема мережі на базі TDM представлена ​​на рис. 2.
В такому варіанті АТС підключається до встановленої в Kilomux 2000 платі для передачі голосу (наприклад, KVF4, що надає Два голосових каналу або KVF.5 – чотири канали при підключенні до цифрової АТС). Плата здійснює ефективну компресію, що дозволяє зайняти під один голосовий канал не 64 кбіт / с, а 4.8 – 12.8 кбіт / с в залежності від необхідної якості. Для забезпечення якості, прийнятного для бізнес-зв’язку, слід вибирати швидкість не нижче 7.2 кбіт / с.
Відеоконференція здійснюється через синхронний послідовний порт (плата KHS.2 надає два таких модуля зі швидкістю Nx2.4 кбіт / с). Виділена для відеоконференції швидкість залежить від типу програмного забезпечення та необхідної якості, можна вважати, що вона повинна бути не нижче 64 кбіт / с., як правило, потрібні більш високі швидкості.
Для підключення локальної мережі потрібна установка зовнішнього маршрутизатора (наприклад, Cisco 1600 або Cisco 2501), що підключається до другого послідовного плати KHS.2. Для Kilomux-2000 існує плата KMBE, що дозволяє підключати мультиплексор безпосередньо до LAN, проте вона має обмежені можливості по маршрутизації IP / IPX і кількості підтримуваних станцій в локальній мережі. У зв’язку з цим застосування зовнішнього маршрутизатора можна вважати більш ефективним рішенням. Смуга пропускання для трафіку локальної мережі виділяється “за залишковим принципом” – після надання необхідних ресурсів для голосу і відео.
В центральному вузлі кожному з портів кінцевих вузлів повинен відповідати свій порт – тобто потрібен подвійний комплект плат розширення, встановлених в мультиплексор центрального вузла.
Рішення на мультиплексорах забезпечує оптимальні умови для передачі голосу і відео (фіксовані затримки, постійну смугу пропускання). Проте в цьому випадку неефективно використовується смуга пропускання і утруднене масштабування системи (додавання нових вузлів).
При появі нових вузлів потрібне збільшення кількості плат розширення в центральному вузлі, крім того для створення повно-мережі може знадобитися досить складна топологія каналів зв’язку.
Навіть при відсутності необхідності нарощувати кількість вузлів рішення на мультиплексорах є неоптимальним з точки зору використання смуги пропускання. Кожен голосовий канал займає фіксовану смугу, недоступну іншим сервісам. При двох голосових каналах і компресії до 7.2к під голос постійно виділяється 14.4 кбіт / с, що при швидкості каналу 128 кбіт / с цілком прийнятно. Однак, при нарощуванні кількості каналів займана голосом смуга стає занадто великий, значно сповільнюючи обмін між локальними мережами. Причому смуга ця зарезервована постійно, незалежно від наявності трафіку в даний момент часу. Відеоконференція вимагає ще більших ресурсів (64К або навіть весь канал в 128к), тобто під час проведення відеоконференції ні голосовий обмін, ні передача даних можуть виявитися неможливі.
Крім того, рішення на статичних мультиплексорах не дозволяє здійснити ефективну комутацію голосу в межах мережі. Можлива комутація окремих каналів між мультиплексорами без використання АТС, але така комутація буде статичною, тобто виділення одного каналу, припустимо, між двома “периферійними” офісами не дасть використовувати його ж для зв’язку між “периферійним” та “центральним” вузлами. У загальному випадку комутація між абонентами повинна відбуватися на зовнішній АТС, наприклад, в центрі, що збільшує кількість потрібних голосових портів.

статистичне (асинхронне) тимчасове мультиплексування

Альтернативою TDM є використання статистичного мультиплексування, при якому кожен сервіс займає смугу пропускання тільки при наявності трафіку. Для цього використовуються пакетні методи передачі інформації, найбільш поширеними з яких є Frame Relay і АТМ. Використовувати АТМ при порівняно низькій швидкості 128 кбіт / с не можна, в той же час методи інтеграції різних видів трафіку у Frame Relay досить добре відпрацьовані і широко використовуються. Розглянемо реалізацію мережі на базі протоколу Frame Relay з використанням обладнання Motorola ISG (рис. 3)
Устаткування Motorola Vanguard може бути підключений до АТС з використанням плат E & M (2 порту на платі) або FXO (один порт на платі). Можлива також установка портів FXS для безпосереднього підключення телефонного апарату. У варіанті з’єднання декількох АТС потрібно, очевидно, використовувати E & M (підтримуються як двох-так і чотирипровідні реалізація і сигналізація E & MI, II, IV, V). При використанні великої кількості голосових каналів підключення може здійснюватися через цифровий інтерфейс Е1. Кожен голосовий канал може використовувати оцифровку інформації зі швидкістю 8 або 16 кбіт / с, якість при 8 кбіт / с цілком прийнятно для бізнес-зв’язку. Характерною рисою є те, що смуга під голос займається тільки на час встановлення голосового з’єднання. Можливий режим роботи, при якому смуга для даних звільняється також і в паузах розмови (режим придушення пауз). Крім того, завдяки придушення пауз можлива передача більшої кількості голосових каналів одночасно. Устаткування Motorola підтримує також комутацію голосу, дозволяючи забезпечувати виклики між периферійними вузлами без завантаження центральної АТС. У той же час пакетний режим передачі вносить додаткову надмірність, через чого при швидкості оцифровки 8 кбіт / с реально необхідна смуга виявляється більше, ніж для TDM (8.2 – 11 кбіт / с, в залежності від алгоритму “упаковки” голоси в пакети, найбільш типовий випадок – 9.8 кбіт / с). Проте таке збільшення смуги в порівнянні з TDM цілком прийнятно, оскільки компенсується звільненням каналу при відсутності голосового з’єднання і в паузах розмови.
Для передачі трафіку відеоконференцій використовується режим TBOP (Transparent Bit-Oriented Protocol) дозволяє отримати постійну швидкість при передачі трафіку через Frame Relay. При цьому смуга під TBOP займається тільки на час встановлення з’єднання між портами відеоконференцій. Оскільки трафік в лінії Frame Relay має статистичний характер і реально доступна для відеоконференції швидкість може змінюватися, використовується механізм емуляції постійної швидкості, при нестачі смуги пропускання у вихідний потік відеоконференції вставляються “збійні послідовності”, аналогічні помилку каналу зв’язку. Таким чином, при необхідності можлива одночасна передача даних або голосу за рахунок зниження якості відеоконференції. Пакетний режим передачі інформації призводить до деякої надмірності, з-за чого навіть при повному занятті каналу в 128 до реально доступна для відеоконференції швидкість (а значить і якість) буде нижчою приблизно на 10%. Таке зниження швидкості, як правило, практично непомітно, оскільки сам трафік відеоконференції реально має змінну швидкість і в більшості випадків займає надану смугу не цілком.
При використанні устаткування Motorola Vanguard необхідність у зовнішньому маршрутизаторі відпадає, тому що саме обладнання включає засоби маршрутизації IP / IPX / Appletalk і бриджинг Ethernet і TokenRing. Для маршрутизації підтримуються протоколи RIP, RIP2, OSPF, фільтрація пакетів і керування доступом на рівні адрес IP / портів TCP / UDP і адрес / сокетів IPX, спуфінга SPX. Для бриджинг підтримуються алгоритми Spanning Tree, SRB, фільтрація адрес і протоколів.
Устаткування Motorola допускає централізоване управління в термінальному режимі (з локальної мережі з допомогою Telnet або з підключеного до пристрою терміналу) або з системи управління сімейства 9000 (На базі Windows NT, HP-UX, Solaris) по протоколу SNMP. Обладнання Motorola має також ряд можливостей, не задіяних у цій мережі, але можуть бути корисними в майбутньому – передача голосу по IP, підтримка IP Multicast (що може знайти застосування в відеоконференціях, заснованих на IP), робота з протоколами SNA.
Основною перевагою побудови мережі на базі протоколу Frame Relay є ефективне використання смуги пропускання. Недоліком можна вважати можливість зниження якості передачі голосу і відео через що виникають у мережі змінних затримок і перерозподілу смуги пропускання. Використовувані в обладнанні Motorola алгоритми дозволяють забезпечити пріоритет голосовому трафіку і забезпечити високу якість. Для відеоконференцій можливе незначне зниження якості в порівнянні з рішенням на TDM, через що вноситься протоколами передачі надмірності. При одночасній передачі голосу та / або даних зниження якості відеоконференції може бути помітним. Якщо це неприйнятно, то на час відеоконференції можливе тимчасове адміністративне відключення інших видів трафіку, що, однак, не зажадає повною переналаштування обладнання, потрібної для вирішення на базі TDM. Кардинальним рішенням, природно, є розширення пропускної здатності каналу зв’язку – що більш ефективно, ніж при використанні TDM, т.к. вся доступна смуга пропускання може використовуватися не тільки відеоконференцією, а й іншими видами трафіку.

Схожі статті:


Сподобалася стаття? Ви можете залишити відгук або підписатися на RSS , щоб автоматично отримувати інформацію про нові статтях.

Коментарів поки що немає.

Ваш отзыв

Поділ на параграфи відбувається автоматично, адреса електронної пошти ніколи не буде опублікований, допустимий HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*