5- ma’ruza. Kanal pog‘onasi texnologiyalari va pratokollari

5- ma’ruza.
Kanal pog‘onasi texnologiyalari va pratokollari (Frame Relay, ATM)


Reja:

1. 
   ATM texnologiyasining tuzilishi
   
2. 
   Frame Relay texnologiyasining tuzilishi
   
3. 
   Virtual kanallarning ishlash tamoyillari
   

ATM texnologiyasining asoslari

Aloqada o‘tkazuvchanlik qobiliyatini o‘sish talabini baholash usuli bu yuqoridagi o‘zgarishlardan kelib chiqgan holda ikkita elektr qonunni o‘zaro hamkorlikda ishlatishdir, ya’ni:

- Djo qonuni, bunda sekundiga million operatsiyaga ega bo‘lgan hisoblash unumdorligi (MIPS) har ikki yilda 2 barobar oshadi;
- Rudj qonuni, bunda aloqaning o‘tkazuvchanlik qobiliyati, har sekunddagi million operatsiya uchun 0,3 dan 1 Mbit/c ni tashkil etadi.
1990 yilda har bir kompyuterlarni o‘rtacha unumdorligi sekundiga 100 mln operatsiyani tashkil qilganini, aloqaning o‘tkazuvchanlik qobiliyati esa keyingi yillar ichida o‘sganini va 300 Mbit/c va 1 Gbit/s oraligiga yetganini eslashimiz mumkin.
Agar o‘rtacha talab bu raqamlardan o‘n barobar kichik bo‘lganda ham, baribir ular lokal va katta masshtabli zamonaviy tarmoqlarni unumdorligidan o‘tib ketadi. Bitlarni uzatishda yuqori tezlik va kam to‘htalishlar asosiy tavsiflar bo‘lib hisoblanadi. Bularga yana uchinchi ta’minlovchi texnologiyani bir xillik tavsifsini qo‘shishimiz mumkin. Bu tavsiflar 1980 - yillar boshlarida boshlangan izlanishlarni dastlabki zamini qilib olindi. Bu izlanishlarni o‘tkazishda oqimlarni boshqarish funksiyasi va xatoliklarni qayta ishlash birgalikda bajarilishi taxmin qilingan edi. Bu taxmin raqamli traktlarni yuqori sifatiga, tarmoq zveno xududida ishlovchi o‘zaro bog‘lik bo‘lmagan uzatishni yuqori tezliklari va protokoliga asoslangan edi.
Bundan tashqari, uzatish oqimiga bog‘lik bo‘lmagan yagona kommutatsiya usulini qo‘llashni topish hakida ma’lum bir to‘xtamga kelingan edi. Bu prinsiplarni qoniqtiruvchi protokol bo‘lib kadrlarni retranslyatsiya protokoli (FR) hisoblanadi. Xuddi o‘sha vaqtda MAC (Medium Access Control) muhitiga imkoniyat bo‘lgan, boshqariluvchi daraja paketlarini yuboruvchi lokal tarmoq ko‘priklarini o‘zaro hamkorlikda ishlatish g‘oyasi paydo bo‘ldi.
ATM rejimlari hakida so‘zlashdan oldin, biz ikki xil asosiy kommutatsiya rejimlari to‘g‘risida to‘htalib o‘tamiz:

• 
  Kanallar kommutatsiyasi, bu ma’lumotlar uchun to‘liq shaffoflikka ega. Bundan tashqari u real vaqt mobaynida so‘zlashuv va videoni uzatish talablariga to‘liq javob beradi va uni yuqori tezliklarga moslashishi ko‘riladi. Ammo bu usul kamchilikka ega. U kanallarni ma’lum uzatish tezligida namoyon etadi. Masalan, 64 Kbit/c uzatish tezligiga ega xizmatlar yaxlitligini raqamli oqimi. Shuning uchun turli hil loyihalanuvchi xizmatlar uchun munosib belgilangan uzatish tezligidagi kanallarni tanlash rejalashtirilishi kerak edi. Bu rejalashtirish qiyin va noma’qul edi, ya’ni aniq hizmat ma’lum uzatish tezligiga mos kelishi shart emas. Bu yo‘nalishdagi qidiruvlardan samaradorlik kamligi tufayli vos kechishga to‘g‘ri keldi.
  

Virtual kanal tushunchasiga asoslangan paket kommutatsiyasi, moslashtirishni tashkil qilib bera oladi va aloqa kanallarini samarali ishlatishni ta’minlaydi.
Zamonaviy texnologik tarmoqlarni rivojlanishi, optik tolali aloqa liniyalarini yaratishdagi yutuqlar, katta hotirali va yuqori darajada tez ishlaydigan integral sxemalarni paydo bo‘lishi ko‘chirishni asinxron rejimi (ATM) deb ataladigan yangi transportlash usulini yaratishga olib keldi. ATM texnologiyasini yaratilishi va rivojlanishi tashabbuskorlari sifatida yirik telekommunikatsiya kompaniyalari namoyon bo‘ldi. Ularni birgalikdagi xarakatlari ATM texnologiyasi yordamida ma’lumotlarni uzatish usulini ishlab chiqish va bunda axborotni tez, arzon va sifatli yetkazishga qaratilgan edi. ATM texnologiyasi bu talablarni to‘la qondirgandan so‘ng, unga keng yo‘lakli texnologiya B-ISDNni trasport mexanizmi asos qilib olindi. Bu ma’lumotlarni uzatishni raqamli standarti bo‘lish bilan birga, telefon tarmoq abonentlari uchun global tarmoq orqali ma’lumotlar oqimini uzatish imkonini beruvchi kommunikatsiya protokollarini topishga sabab bo‘ldi. ATM texnologiyasi shunday yagona bo‘ldiki, bunda uni ham lokal, ham global tarmoqlarda ishlatish imkoniyati paydo bo‘ldi. U yuqori o‘tkazuvchanlik qobiliyatini namoyon qiladi va uzatish uchun axborot yo‘q bo‘lsa, tarmoq resurslarini ishlatmaydi. Agar axborot paydo bo‘lsa, u yacheykalarga joylashtiriladi. So‘ngra bu ma’lum iste’molchi kanali orqali uzatiladi. Agar ATM tarmog‘idagi qurilma hech narsa yubormasa, unda tarmoq bo‘sh resurslarini boshqa qurilmalar ishlatadi.
ATM texnologiyasi quyidagilarni ta’minlaydi:
- belgilangan uzunlikdagi paket (yacheyka) ko‘rinishida ma’lumotlarni barcha turlarini transportlash (so‘zlashuv, musiqa, harakatsiz va harakatli tasvirlar, ma’lumotlar);
- foydalanuvchi uchun unga kerak bo‘lgan tarmoq o‘tkazuvchanlik qobiliyati resurslariga har kerakli paytda vaqt ajratish;
- interaktiv hizmat va axborotlarni taqsimlash xizmatlarini, shu bilan birga aloqa o‘rnatiladigan va aloqa o‘rnatilmaydigan xizmatlarni ham ta’minlaydi.
ATM texnologiyasi tarmoq operatorlari uchun quyidagi noyob imkoniyatlarni yaratadi:
- tarmoqning yuqori moslashuvchanligini ta’minlaydi. Bunda foydalanuvchilarni sifatli hizmatga bo‘ladigan talablari o‘zgarishi tushuniladi.
- tarmoqning qurilish loyihasiga va ekspluatatsiyasiga ketgan sarf -harajatlarni kamaytiradi va shu bilan birga tarmoq uskunasini ishlab chiqish, ya’ni ko‘plab ikkilamchi tarmoq o‘rniga bitta tarmoq yaratilishi va ekspluatatsiya qilinishi tushuniladi.
Aloqa tarmoqlarini dunyo tajribasidagi tahlili analog integratsiyalanmagan tarmoqlardan, integratsiya hizmatli raqamli tarmoqlarga o‘tish bosqichlari quyidagilar ekanligini ko‘rsatadi:
- raqamli tarmoqlarni rivojlanishi;
- tor yo‘lakli integral xizmat ko‘rsatishning raqamli tarmoqlarini yaratilishi. Bunda telefon xizmatlari uchun kanal kommutatsiyasi va 64 Kbit/s tezlikli raqamli tarmoq bazasidagi telematik xizmatlar uchun paket kommutatsiyasi ishlatilishi;
- keng yo‘lakli integral hizmat ko‘rsatishni raqamli tarmoqlarini qurilishi.
ATM texnologiyasi umumiy foydalanish tarmoqlarida ovoz, video va ma’lumotlarni uzatishda zarur xisoblanadi. Yuqori o‘tkazuvchanlik qobiliyati va sifatli hizmat ko‘rsatishni ta’minlashi, uni magistral va lokal tarmoqlarda ham qo‘llanilishiga imkoniyat yaratib bermoqda. Shu o‘rinda hammamiz uchun muhim bo‘lgan ilmiy - texnikaviy yechimlarni qidirish to‘g‘risidagi savol tug‘iladi. U quyidagi optimal muammoni, ya’ni O‘zbekistonda axborot telekomunikatsiya tizimini yaratish va uni asosiy tarkibiy qismini ATM texnologiyasida ko‘rish muammosini yechish talab etiladi.

ATM texnologiyasida ixtiyoriy kanal orqali, ya’ni kompyuter, telefon, videokanallardan kelayotgan ma’lumotlar oqimini 53 baytga teng uzunlikdagi va 5 baytga teng sarlavhaga ega bo‘lgan belgilangan uzunlikdagi paketlar orqali uzatish ko‘zda tutiladi. ATM paketlari yacheyka (cell) deb ataladi. Paketlarning kichik uzunlikda bo‘lganligi, ularni uzatishdagi vaqtni qisqarishiga olib keladi va bu paketlarni uzatishda kam to‘xtalishlarga olib keladi. Bu uzatishni doimiy darajada bo‘lishini talab qiladigan multimediyali axborotlarga xosdir.

Multimediyali trafikga tarmoq kommutatorlari birinchi marta hizmat ko‘rsatganda, uning paketlari 155 Mbit/s tezlikdagi va 53 baytga teng uzunlikdagi paketlarni uzatish vaqtida ham, kamida 3 mks kutish vaqtini talab qiladi. Paketlarning ishlatilish adresi tuguniga ega bo‘lishi va axborot hajmining foizi paketning ma’lumot maydonidan oshib ketmasligi uchun, ATM texnologiyasida barcha global tarmoqlar uchun usul qo‘llaniladi, ya’ni bu tarmoqlar har doim aloqa o‘rnatiladigan protokol yordamida ishlaydi va ohirgi tugunlarning adresi faqatgina aloqa o‘rnatish bosqichida ishlatiladi. Aloqa o‘rnatilayotganda, unga ulanishni oraliq raqami beriladi va bu ulanish paytida keyingi paketlarni uzatishda (ya’ni aloqa uzilish vaqtigacha) paketlarni hizmat maydonida, ishlatilish adresning tuguni o‘rniga ancha qisqa bo‘lgan ulanish raqami ishlatiladi. Paketda 5 baytga teng kichik sarlavha bor. Bulardan 3 bayti, ATM tarmog‘i doirasida noyob bo‘lgan virtual ulanish raqamiga beriladi. Qolgan 48 bayt esa, raqamli ovozni 6 razryadiga yoki hisoblash tarmog‘ini 6 baytli ma’lumotiga ega bo‘lishi mumkin. Katta bo‘lmagan belgilangan uzunlikdagi paketlar, sinxron trafikni uzatishda uzilishlar kam bo‘lishini kafolatlaydi. Shu narsa ayonki, har bir kanal uchun kat’iy belgilangan kanalli intervallarni rad etish natijasida, ideal bir - xillikga ega bo‘lish mumkin bo‘lmay qoladi.

ATM yacheykasi strukturasi

Biroq turli trafik paketlariga turli hizmatlar ko‘rsatilganda, birinchi paketni maksimal kutish vaqti, bitta paketni qayta ishlash uchun ketgan vaqtga teng bo‘ladi. Trafik turini kiritish va birinchi hizmat ko‘rsatish, ATM texnologiyasini o‘ziga xos tarafi hisoblanadi va bu unga bitta kanalda sinxron va asinxron paketlarni joylashtirish imkonini beradi. ATM tarmoqlarida oxirgi tugun va tarmoq orasida ulanish aloqani individual liniyasi orqali amalga oshiriladi. Kommutatorlari esa, o‘zaro bir - birlari bilan zichlashtirilgan kanal orqali ulanadi va ular kerakli kommutatorga ulangan barcha tugunlarning paketlarini uzatadi.
ATM tarmog‘i telefon tarmog‘i strukturasiga o‘xshash strukturaga ega. Bunda oxirgi stansiyalar quyi darajali kommutatorlar bilan ulanadi, bular esa o‘z navbatida yuqori darajali kommutatorlar bilan ulanadilar.

ATM tarmog‘ining strukturasi

ATM kommutatorlari, kommutatorlar tarmog‘ida trafikni marshrutizatsiya qilish uchun oxirgi tugunlar adresini ishlatadi. Paket kommutatsiya virtual kanal identifikatori (VCI) asosida sodir bo‘ladi. U o‘rnatilganda aloqa o‘rnatishga tayinlanadi va aloqa uzilganda u yo‘q qilib tashlanadi. Virtual ulanish oxirgi stansiyani 20 baytli adreslari asosida o‘rnatiladi. Adresni bunday uzunligi katta tarmoqlar uchun mo‘ljallangan.
Adres ierarxiyali strukturaga ega. U telefon tarmog‘idagi raqamga o‘hshashdir va shahar, davlat kodlariga moslarini ishlatadi. Virtual ulanishlar doimiy (Permanent Virtual Circuit, PVC) va kommutatsiyalanadigan (Switched Virtual Circuit, SVC) bo‘lishi mumkin. Doimiy virtual ulanishlar ikkita belgilangan abonentlarni ulaydi va tarmoq administratori tomonidan o‘rnatiladi. Kommutatsiyalanadigan virtual ulanishlar ixtiyoriy oxirgi abonentlar orasida aloqani o‘rnatish boshlanganda o‘rnatiladi. ATM ni oxirgi stansiyasini quyi daraja kommutatorlari bilan ulash UNI (User Network Interface) standarti orqali amalga oshiriladi. UNI paket strukturasini, stansiyani adresatsiyasini, boshqariladigan axborotni almashishni, ATM protokoli darajasini va trafikni boshqarish usullarini aniqlaydi.