Телекоммуникационные протоколы на участке доступа и транспортном участке (продолжение)

Реальное соединение двух оконечных узлов в модели OSI проходит, как правило, через несколько промежуточных узлов, основные функции которых обычно представляются в виде совокупности уровней конкретного стека телекоммуникационных протоколов. На рисунке ниже показано уровневое представление функциональности сетевых устройств линии передачи данных для стека протоколов TCP/IP.

Полному стеку TCP/IP соответствует функциональность только оконечных узлов. Представление же функций промежуточных узлов зависит от их типа: например, для узлов с функциями маршрутизатора достаточно трех нижних уровней стека протоколов TCP/IP, коммутатора или IP телефоны — двух, а концентратора — одного.

В действительности устройства телекоммуникационных сетей поддерживают протоколы не только трех нижних уровней, но и верхних. Так, маршрутизаторы должны понимать протоколы для автоматического построения таблиц маршрутизации, а коммутаторы и концентраторы (когда требуется удаленное управление) — SNMP и Telnet, не являющиеся обязательными для выполнения этими устройствами их основных функций. Поэтому в любой реальной сети необходима поддержка не только основного стека протоколов, обеспечивающего взаимодействие двух прикладных процессов, но и дополнительных протоколов, учитывающих конкретные особенности такого взаимодействия.

Такой механизм перекрытия уровней, не предусмотренный в модели OSI, часто используется в реальных технологиях. Он позволяет, например, организовать туннелирование протоколов сетевого уровня (IP) через сети на базе других протоколов (X.25 и Frame Relay), что гораздо проще, чем применение специальных шлюзов. При создании подобных систем вместо плоской, уровневой, модели за основу берут трехмерную модель, содержащую кроме уровней еще и три плоскости; впервые она была предложена для технологии АТМ — одного из основных «кирпичиков» технологии широкополосного доступа BISDN.

Наряду с традиционной частью, включающей три нижних транспортных уровня и четыре высших информационных, модель содержит три плоскости: плоскость управления (Control Plane), плоскость пользователя (User Plane, или Data Plane) и плоскость менеджмента (Management Plane).

Плоскость управления выполняет функции сигнализации, адресации и маршрутизации — иначе говоря, отвечает за установление, поддержание и разъединение соединений.

Плоскость пользователя обеспечивает передачу данных, а также аудио- и видеоинформации. Кроме того, в сфере ее ответственности — защита пользовательских данных от ошибок, контроль и управление потоком данных и т. д. На высшем уровне плоскости пользователя располагаются все протоколы обмена данными, не зависящие от уровня ATM и уровня адаптации ATM.

Плоскость менеджмента выполняет две функции — управления плоскостями (Plane Management) и управления уровнями (Layer Management). Первая создает условия для совместной работы двух других плоскостей и позволяет получить систему с единым описанием, а вторая обеспечивает предоставление требуемых конкретными уровнями ресурсов.

Система управления уровнями предусматривает четко описанные схемы взаимодействия с физическим уровнем, уровнем ATM, уровнем адаптации ATM и высшими уровнями. Она поддерживает функции локализации повреждений (Fault), конфигурации соединений и потоков (Сonfiguration), расчетов с пользователями (Account), управления параметрами соединения (Performance), обеспечения безопасности (Security), а также все инструменты, относящиеся к системе технической эксплуатации (Operation, Administration, Maintenance и Provisioning, OAM&P).

Рассмотренную трехмерную модель АТМ иногда предоставляют в более привычном «плоском» виде. Однако замена плоской уровневой модели на трехмерную позволяет сохранить существующее оборудование, упростить операции коммутации и облегчить перенос приложений.

Уместным будет пояснить, почему в названии технологии АТМ присутствует слово «асинхронный». На физическом уровне эта технология использует протоколы SONET/SDH с побитной синхронизацией, на канальном же уровне синхронизация осуществляется на уровне ячеек. Поэтому при отсутствии пользовательской загрузки на порту АТМ появляется синхронный поток пустых ячеек. Под асинхронностью же в технологии АТМ понимается отсутствие связи между ячейкой АТМ и ее текущим пользователем. В отличие от систем с временным мультиплексированием TDM, где каждому пользователю на период соединения отводится определенный временной интервал, в АТМ ячейки заполняются трафиком пользователей статистическим образом. В этом контексте технология не асинхронная, а статистическая, что и отличает ее, например, от технологии Frame Relay, где кадр передается действительно асинхронно, поскольку при отсутствии пользовательской нагрузки кадры не генерируются, а источник синхронизации присутствует только на физическом уровне.

В заключение стоит сделать следующее замечание. Cтеки сетевых протоколов существенно зависят от применяемых технологий, совершенствование которых заставляет отказаться от устоявшихся представлений. Возможно, несколько необычно выглядит такое противопоставление, как «IP против Ethernet», имеющее тем не менее вполне реальные основания. Достижения в области статистического мультиплексирования и оптической передачи и коммутации, реализованные в технологии уплотнения по длине волны DWDM, открывают путь к созданию мультисервисных платформ (MultiService Provisioning Platforms, MSPP), чем обеспечивается эффективное использование пропускной способности при транспортировании трафика TDM и IP. Применение таких платформ, например в городских сетях, позволяет исключить технологию Ethernet из привычной связки Ethernet—IP.

Другим плюсом использования тандема IP—DWDM в сетях будущего является возможность отказа от технологий SONET/SDH и АТМ, которые до сих пор применяются в качестве необходимых промежуточных звеньев в существующих сетях доступа и транзитных сетях, как показано на рисунке ниже.

В общем, и уровневый подход, и трехмерный — не догмы, а руководство к действию.