Модели транспортных сетей в оптических мультисервисных транспортных платформах
Современное развитие транспортных сетей связи происходит через интеграцию всех функциональных возможностей, заложенных в модели транспортных сетей. Интеграция привела к созданию универсальных мультисервисных транспортных платформ с электрическими и оптическими интерфейсами, с электрической и оптической коммутацией каналов и пакетов (кадров и ячеек), с предоставлением любых видов транспортных услуг, включая услуги автоматически коммутируемых оптических сетей с сигнальными протоколами, основанными на обобщённом протоколе коммутации по меткам GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching).
На рис. 2.4 представлена обобщенная архитектура транспортной платформы, в которой указаны возможные источники информационной нагрузки, протоколы согласования и транспортные технологии.
Обозначения источников нагрузки на рис. 2.4:
— PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy — плезиохронная цифровая иерархия (скорости 2, 8, 34 и 140 Мбит/с);
— N-ISDN, Narrowband Integrated Services Digital Network — узкополосная цифровая сеть с интеграцией служб (У-ЦСИС);
— IP, Internet Protocol — межсетевой протокол;
— IPX, Internet Packet exchange — межсетевой обмен пакетами;
Рис. 2.4. Обобщенная архитектура оптической мультисервисной транспортной платформы
— MPLS, Multi-Protocol Label Switching — многопротокольная коммутация по меткам;
— GMPLS, Generalised MPLS — протокол обобщенной коммутации по меткам;
— SANs, Storage Area Networks — сети хранения данных (серверы услуг, базы данных);
— iSCSI, internet Small Computer System Interface — межсетевой малый интерфейс компьютерной системы (протокол для установления взаимодействия и управления системами хранения данных, серверами и клиентами);
— HDTV, High-Definition Television — телевидение высокой четкости;
— ESCON, Enterprise Systems Connection — соединение учрежденческих систем (с базами данных, серверами);
— FICON, Fiber Connection — волоконное соединение для передачи данных;
— PPP, Point-to-Point Protocol — протокол «точка-точка»;
— RPR, Resilient Packet Ring — пакетное кольцо с самовосстановлением или защищаемое пакетное кольцо;
— HDLC, High-level Data Link Control — высокоуровневый протокол управления на уровне звена передачи данных;
— GFP, Generic Framing Procedure — процедура формирования общего кадра.
Протоколы PPP, RPR, HDLC, GFP в транспортных сетях выполняют функции согласования информационных данных от источников нагрузки с транспортными структурами с целью повышения эффективности использования ресурсов этих структур, например, виртуальных контейнеров высокого и низкого порядков в сети SDH, или оптических каналов в сети OTN, или физических ресурсов кадров передачи сети Ethernet.
В завершении необходимо отметить, что очень часто в технической литературе модели транспортных сетей сравниваются с семиуровневой моделью взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection) для сетей передачи данных, разработанной Международной организацией по стандартизации ISO (International Organization for Standartization). Это сравнение показывает, что в транспортных сетях реализуются два нижних уровня: физический (обозначается L1) и канальный (обозначается L2) модели OSI. В отдельных реализациях транспортных платформ возможна маршрутизация пакетов, что соответствует по модели OSI функциям сетевого уровня (L3).
Контрольные вопросы
1. Какие модели транспортных сетей определены рекомендациями МСЭ-Т?
2. Что общего в моделях транспортных сетей?
3. Чем отличаются модели транспортных сетей?
4. Чем представлен уровень среды передачи в модели SDH?
5. Какие функции выполняет в модели SDH уровень трактов?
6. Какие функции выполняет в модели SDH уровень каналов?
7. Чем отличаются тракты высокого и низкого порядков в модели SDH?
8. Что может входить в состав уровня среды передачи модели ATM?
9. Чем представлен уровень ATM в модели сети ATM?
10.Какое назначение имеет уровень адаптации ATM?
11.Чем отличаются транспортные структуры моделей SDH и ATM?
12.Что служит основой построения сети OTN?
13.Какие оптические секции предусмотрены в модели OTN-OTH?
14.Что входит в состав подуровня оптического канала сети OTN-OTH?
15. Что необходимо для согласования информационных потоков с каналами сети OTN-
16.Почему актуально использование модели транспортной сети Ethernet?
17. Какие преимущества для транспортировки информации имеют сети Ethernet?
18.Какими уровнями представлена модель транспортной сети Ethernet?
19.Какие функции выполняют подуровни LLC и MAC?
20.С какой целью в составе моделей транспортных сетей предусматриваются функции
управления и синхронизации?
21. Как соотносятся модели транспортных сетей с моделью OSI?
Сетевая модель для транспорта
В статье рассматривается сетевая технология INICnet от компании Microchip Technology. Особенностью технологии является возможность подключения к автомобильной сети Ethernet, что позволяет использовать другие специализированные сети на основе проприетарных разработок и решений, не предусматривающих возможности подключения к Ethernet.
Путешествуя на автомобилях, мы хотим комфорта, удобства, хорошо провести время, а так же безопасности и надежности. Автомобильная отрасль постоянно развивается, в т. ч. значительно улучшая информационно-развлекательные функции автомобиля. Если когда-то автомобили оснащались простыми радиоприемниками, то теперь развлекательные функции стали более разнообразными. В автомобиле используется несколько разных сетей, которые объединяют аудио-, видео-, другие электронные устройства и представляют собой целые информационно-развлекательные комплексы. К последним разработкам за пределами информационно-развлекательной области относятся аудио-, акустические, голосовые приложения, системы шумоподавления (ANC), связи в автомобилях (ICC) и другие приложения, повышающие комфорт и безопасность путешествий.
На сегодняшний день один из важных вопросов отрасли – как использовать инновации, соответствовать всем требованиям качества, безопасности, обеспечив экономичность решений и быстрый выход продукции на рынок? Этот вопрос сводится к области базовых сетевых технологий, отвечающим всем требованиям по функциональности и эксплуатации. Кроме того, необходимо учитывать все текущие изменения в системной архитектуре транспортных средств, начиная с архитектур для домашнего применения и заканчивая архитектурами регионального уровня, объединенными основной системой с высокой пропускной способностью. Успешное решение этой проблемы заключается в выборе правильной сетевой технологии для соединения информационно-развлекательных и акустических систем, а также аудиоустройств с автомобилем.
Базовая архитектура автомобиля, как правило, основана на сети Ethernet. Поскольку и другие приложения подключаются к этой сети, необходимо создать т. н. монотехнологическую сеть, которая свяжет все бортовые сети (IVN) с автомобильной Ethernet- сетью. Такой подход применяется и для связи устаревших аудиоприложений и приложений ранних версий с новыми постоянно появляющимися акустическими приложениями, приложениями по распознанию голоса и речи. Решения с использованием этого подхода предлагают многие компании. Существует даже специальный стандарт аудио- и видеосвязи (AVB), в котором определяются специальные требования по передаче аудио- и видеоданных по сетям Ethernet, включая требования по гарантированной пропускной способности и уровню задержки.
Данный подход имеет и недостатки – аудио- и видеоданные необходимо предварительно обработать (пакетизировать) в источнике, а также повторно обрабатывать (извлечь) в приемнике, т. к. пакетно-ориентированные сети, к которым относится Ethernet, не способны передавать аудио- или видеоданные в их исходном формате. Последовательность и необходимость пред- и постобработки ведет к разработке сложного ПО для сетевых стеков, а также к увеличению стоимости микроконтроллеров, используемых для сетевых устройств. Некоторые применения, например системы активного подавления шумов или усиления звука мотора в салоне (ESE), сложны и дороги для реализации с помощью упомянутого подхода, т. к. механизмы AVB, необходимые для выполнения требования по уровню передачи данных, нуждаются в мощных процессорах и большом числе дополнительных программ.
Специалисты, обеспечивающие поддержку Ethernet, аргументируют свои предпочтения тем, что эта технология (включая Ethernet для транспортных средств) является открытым стандартом, который позволит сократить количество сетевых решений для автомобиля, а значит, упростить разработку и тестирование сетей. Этому также способствует рыночная конкуренция, большой опыт, развитые экосистемы. В то же время многие производители хотят избежать использования дополнительных аппаратных и программных средств, а также усилий по реализации потоковых Ethernet-приложений, и потому выбирают специализированные сети, охватывая тем самым широкий ряд всех современных аудио-, речевых, акустических и информационно-развлекательных приложений.
Специализированные сети часто основаны на проприетарных разработках, что считается недостатком устройств и автомобилей многих производителей.
Технология INICnet от Microchip Technology сочетает в себе преимущества специализированных сетей с возможностью беспрепятственного подключения к автомобильной сети Ethernet. Таким образом, у производителей появляется возможность использовать все преимущества других существующих решений в одной сети и INICnet в своих информационно-развлекательных, акустических и голосовых приложениях.
Технология INICnet соответствует стандарту ISO21806, который в настоящее время находится в разработке и появится к 2021 г. Поскольку стандарт определяет требования к уровню качества аудио- и видеоканалов с низким уровнем задержки (50–70 мкс), INICnet позволяет создавать приложения, чувствительные к задержке. Каналы полностью управляются через ИС с поддержкой INICnet или доступное ПО, так что инженерам не придется дополнительно разрабатывать устройства для обработки трафика сети.
В технологии INICnet используются неэкранированные скрученные пары (UTP) или коаксиальные кабели. Поскольку каждый узел имеет собственный MAC-адрес, он полностью сочетается с Ethernet и поддерживает все функции, относящиеся к Ethernet, режимы адресации и размеры пакетов. Таким образом, INICnet полностью совмещается с Ethernet.