Курс 3 Специальность 210401-Физика и техника оптической связи Научный (стр. 5 из 9)

При использовании протокола М2РА сигнальные шлюзы выполняют функции обыкновенных транзитных пунктов сигнализации (STP), способных работать как с традиционными МТР2-звень-ями ОКС7, так и с М2РА-звеньями на основе инфраструктуры IP. При этом благодаря использованию протокола SCTP поверх IP М2РА-звенья обеспечивают ту же степень надежности, что и TDM-звенья ОКС7, требуя, однако, существенно меньше сетевых ресурсов.

Внедрение М2РА-звеньев в существующую сеть ОКС7 можно рассматривать не только как способ повышения эффективности использования пропускной полосы, но и как один из шагов на пути построения сети следующего поколения (NGN), предусматривающей наличие единой транспортной инфраструктуры для всех видов услуг.

Рисунок 11 - Архитектура уровня адаптации M2PA

3.4 УРОВЕНЬ АДАПТАЦИИ M3UA

Для установления разговорных соединений в ТфОП используется протокол ISUP. При взаимодействии ТфОП с VoIP-сетями сигнальные единицы этого протокола частично должны проходить по традиционной сети ОКС7, а частично — через сеть IP до программного коммутатора (softswitch). Для IP-участка архитектурой сетей NGN предусматривается использование уровня адаптации M3UA (рисунок 12). Поверх M3UA может также работать не только протокол ISUP, но и другие протоколы ОКС7, использующие SCCP (MAP, ШАР и пр.).

Основное преимущество применения протокола M3UA заключается в возможности стыковки IP устройств с сетью ОКС7 без необходимости установки на этих устройствах интерфейсов Е1 и без поддержки ими уровней МТР ОКС7, что существенно упрощает и снижает их стоимость.

M3UA является протоколом типа клиент - сервер. В роли клиента выступает сигнальный шлюз, функции которого заключаются в завершении уровней МТР ОКС7 и дальнейшей передаче сигнальных единиц пользовательских подсистем на сервер. Сервером, или, согласно терминологии SIGTRAN, сервером приложений (Application Server — AS) называется логический объект, соответствующий некоторому ключу маршрутизации (Routing Key — RK) на сигнальном шлюзе, т. е. объект, для которого предназначаются сигнальные единицы, определяемые своим ключом RK. Примером AS могут являться некоторый распределенный программный коммутатор, некоторая виртуальная распределенная база данных, сервер услуг.

Соответственно ключом маршрутизации (RK) называется набор параметров ОКС7, определяющих тот сигнальный трафик, который будет обрабатываться конкретным AS. Примерами параметров RK являются DPC (код пункта назначения), ОРС (код пункта отправления), SI (индикатор сервиса), диапазон информационных каналов.

Каждый AS разбивается на несколько логических составляющих — процессов сервера приложений (Application Server Process — ASP), которые занимаются обработкой сигнальных единиц и исполнением логики приложения. Под понятием AS обычно подразумевают некоторый виртуальный или распределенный сетевой элемент, в то время как термин ASP предусматривает наличие конкретного IP-устройства.

Существует два режима работы ASP внутри AS: разделения нагрузки и приоритетный. В режиме разделения нагрузки весь трафик равномерно распределяется между всеми доступными ASP-процессами в пределах AS. В приоритетном режиме выделяется активный ASP, на который направляется весь сигнальный трафик. Остальные ASP работают в режиме готовности, и в случае выхода из строя активного ASP среди них выбирается новый активный процесс.

Очевидно, что за счет разбиения AS на несколько ASP достигается увеличение производительности (работа ASP в режиме разделения нагрузки) и отказоустойчивости (приоритетный режим работы ASP) виртуального M3UA-сервера.

Рисунок12 - Архитектура уровня адаптации M3UA

3.5 УРОВЕНЬ АДАПТАЦИИ SUA

При использовании уровня адаптации SUA взаимодействие с сетью ОКС7 осуществляется еще на более высоком уровне (по сравнению с M3UA). В этом случае на сигнальном шлюзе терминируются протоколы МТР и SCCP, а до ASP передается лишь полезное содержимое сообщений SCCP(рисунок 13).

За счет терминирования дополнительного протокола на сигнальном шлюзе достигается более эффективное использование полосы пропускания IP-сети. Вместе с тем по этой же причине теряется возможность передачи протокола ISUP через SUA, так как для адресации он использует уровень МТРЗ ОКС7. В остальном протоколы SUA и M3UA практически идентичны.

Протокол M3UA обычно применяется для стыка с сетью ОКС7, если в качестве AS выступает программный коммутатор. Во всех остальных случаях, как правило, используется протокол SUA.

Рисунок 13 - Архитектура уровня адаптации SUA

В настоящее время протоколы SIGTRAN переходят из состояния «перспективной новинки» в ранг зрелых технологий, которые все чаще используют операторы связи во всем мире. В России, например, ряд операторов связи уже ввели в эксплуатацию транзитные участки ОКС7 через IP, работающие на основе М2РА-туннелей. Еще шире применяются протоколы M3UA и SUA, являющиеся наиболее эффективным средством доставки сигнализации ОКС7 до оконечных IP-устройств.

Каждый из протоколов SIGTRAN предназначен для решения своего круга задач, однако все они имеют общие преимущества. Так, при замене сети коммутации каналов на пакетную они позволяют более эффективно передавать сигнальные сообщения ОКС7, поддерживая при этом показатели надежности на уровне, характерном для традиционных сетей. Еще одно очевидное преимущество использования протоколов SIGTRAN — конвергенция сетей сигнализации и передачи данных, из чего вытекает ряд плюсов (простота администрирования, снижение эксплуатационных расходов и пр.).

Тем не менее, необходимо помнить, что с переходом на единую сеть возрастают требования к ее корректному и бесперебойному функционированию, к обеспечению в ней необходимого качества обслуживания (QoS) для всех видов трафика, в том числе и сигнального. Важную роль здесь играет грамотное проектирование сети.

4. Основные модели обеспечения качества обслуживания в сетях IP

4.1 Технология дифференцированного обслуживания

Еще одна технология обеспечения качества обслуживания разработана рабочей группой IETF по дифференцированному обслуживанию (Differentiated Services, DiffServ). Эта группа выделилась из рабочей группы по интегрированному обслуживанию (Integrated Services, IntServ), задача которой состоит в разработке стандартов для поддержки трафика Internet реального времени.

Проводимая в рамках IntServ работа отражает некоторые из особенностей концепции RSVP. Интегрированное обслуживание предполагает сигнализацию из конца в конец и в действительности использует протокол RSVP между отправителями и получателями.

Технология IntServ определяет три класса обслуживания для IP-сетей:

· по мере возможности - это то, что сейчас предлагает Internet;

· с контролируемой загруженностью - приложение получает тот уровень обслуживания, какой оно имело бы в слабо загруженной сети;

· с гарантированным обслуживанием - необходимая пропускная способность в течение всего сеанса предоставляется с гарантией на параметры качества обслуживания.

Как и RSVP, интегрированное обслуживание имеет проблемы с масштабированием, поэтому данная технология вряд ли покинет пределы корпоративных сетей. Как было отмечено, RSVP предполагает весьма значительные накладные расходы, так как каждый узел вдоль пути следования пакетов должен подтвердить предоставление запрошенного качества услуг[10].

Дифференцированное обслуживание (DS) предлагает более простой и масштабируемый метод обеспечения качества обслуживания для приложений реального времени. Одним из ключевых моментов в работе над DiffServ является переопределение 8-битного поля «Тип сервиса» (Type of Service, ToS) в заголовке IPv4. В технологии DS это поле, имеющее наименование DS (Differentiated Services), может содержать информацию, на основании которой узлы вдоль маршрута определяют, как им следует обрабатывать пакеты и передавать их следующему маршрутизатору.

В настоящее время только 6 из 8 бит в поле DS были определены, и только одно назначение было стандартизовано. Это назначение известно как принятое по умолчанию - Default (DE), оно определяет класс обслуживания "по мере возможности". Другое предполагаемое назначение, срочная отправка (Expedited Forwarding, EF), должно обеспечить сокращение задержек и потерь пакетов.

При поступлении трафика в сеть пограничный маршрутизатор классифицирует трафик в соответствии с информацией, содержащейся в поле DS. Он передает следующим за ним маршрутизаторам эту информацию, на основании которой они узнают, каким образом обрабатывать данный конкретный поток.

Технология DiffServ, кроме того, сокращает служебный трафик по сравнению с RSVP и IntServ, опирающимися на сигнализацию из конца в конец. Технология DiffServ классифицирует потоки в соответствии с предопределенными правилами и затем объединяет однотипные потоки. Подобный механизм делает DiffServ гораздо более масштабируемым, чем его предшественника IntServ. Весь трафик с одинаковыми метками рассматривается одинаковым образом, поэтому реализация DiffServ в сети крупного предприятия или в глобальной сети оказывается более реальной задачей.

Разумеется, преимущества DiffServ нельзя получить автоматически. Маршрутизаторы должны понимать «меченые потоки» и уметь соответствующим образом реагировать на них. Это потребует модернизации микропрограммного обеспечения маршрутизаторов.

4.2 MPLS

Конкурентом DiffServ на роль протокола для обеспечения QoS является другой проект IETF под названием «Многопротокольная коммутация меток» (Multiprotocol Label Switching, MPLS).