Технология ATM и современные корпоративные сети

Рост и увеличение загруженности корпоративных сетей приводят к необходимости их модернизации с учетом самых современных тенденций развития систем связи. И здесь следует стремиться к тому, чтобы не только свести к минимуму затрачиваемые средства, но и наиболее эффективно их вложить.

просмотров: 411313.09.2010 internet

Рост и увеличение загруженности корпоративных сетей приводят к необходимости их модернизации с учетом самых современных тенденций развития систем связи. И здесь следует стремиться к тому, чтобы не только свести к минимуму затрачиваемые средства, но и наиболее эффективно их вложить. Необходимо помнить, что появляющиеся новые приложения влекут за собой увеличение скорости передачи данных в сети, поэтому она должна строиться с учетом постоянного роста трафика.

Чтобы справиться с ростом трафика и значительными изменениями в его структуре, организациям приходится пересматривать принятую ими стратегию развития сети. Магистрали корпоративных сетей, реализованные, например, на основе технологии временного мультиплексирования (TDM), уже не могут «угнаться» за новыми требованиями, особенно за теми, которые возникают при использовании приложений TCP/IP, генерирующих неравномерный трафик с пиковыми нагрузками. При планировании развития сети надо учитывать перспективные и рентабельные решения, которые смогут в ближайшем будущем предложить поставщики услуг связи, стремиться обеспечить безболезненный переход к новым сетевым архитектурам. И в этом смысле технология АТМ (режим асинхронной передачи) обладает всеми необходимыми характеристиками, чтобы стать основой для создания новой сетевой инфраструктуры.

Преимущества ATM

Технология АТМ характеризуется широким набором свойств, которые удовлетворяют требованиям, предъявляемым к современным корпоративным сетям. Это высокая пропускная способность, возможность организации высокоскоростных соединений, предоставление гарантированной полосы пропускания, универсальная совместимость. Идя по пути упрощения и стандартизации некоторых процедур коммутации, разработчики АТМ сделали эту технологию способной обеспечить высокое быстродействие и эффективно объединять различные типы трафика.

Иногда АТМ воспринимается только как высокоскоростная технология для осуществления связи между локальными сетями. Однако такое представление о ней очень односторонне и не затрагивает другие немаловажные области ее применения. Так, быстродействующие интерфейсы АТМ в устройствах межсетевого взаимодействия (например, маршрутизаторах) позволяют гасить нерегулярные пиковые нагрузки, возникающие при передаче данных в рамках территориально распределенной сети. Это решение аналогично применению технологии Frame Relay — с той лишь разницей, что для организации высокоскоростной связи между сегментами сети используется коммутация ячеек. Таким образом, обладая всеми преимуществами Frame Relay, в первую очередь низкими затратами на поддержку территориально распределенной сети, технология АТМ обеспечивает при этом значительно боўльшую скорость. Что же касается коммутаторов АТМ для рабочих групп, то они позволяют передавать данные между рабочими станциями и серверами со скоростью 155 Мбит/с и выше. Часто технологию АТМ используют с целью устранения узких мест в сети с общей средой передачи.

Рассмотрим подробнее некоторые характеристики технологии АТМ, позволяющие предлагать ее в качестве наиболее подходящей для решения задач корпоративного пользователя.

Универсальная совместимость

Стандарты АТМ появились в результате совместных усилий производителей и пользователей в рамках международной организации Форум ATM. Причем времени на их разработку и внедрение потребовалось значительно меньше, чем при всех предыдущих попытках создать единые стандарты для гетерогенных сетей с оборудованием разных производителей. Поэтому пользователи с гораздо боўльшим энтузиазмом идут на испытания в своих сетях новых коммерческих разработок АТМ, а сама технология очень быстро становится основой для сетей нового поколения.

Высокое быстродействие

Технологию АТМ можно рассматривать как новый вид коммутации пакетов. В то время как обычная коммутация пакетов основана на программных средствах и, значит, требует расходования ресурсов процессора, АТМ упрощает операции коммутации. Такие операции, как обработка пакетов стандартного размера, маршрутизация, сегментация и сборка пакетов, происходят на аппаратном уровне. Поэтому системы АТМ способны обеспечить быстродействие, которое на много порядков превышает этот показатель у систем, построенных на базе обычной технологии коммутации пакетов.

Объединение различных типов трафика

Благодаря использованию небольших пакетов фиксированной длины (ячеек) технология АТМ позволяет свести к минимуму величину задержки сигнала, вносимую коммутирующим и передающим сетевым оборудованием. Ячейки, принадлежащие трафику разного типа, можно чередовать, назначая им приоритеты в зависимости от их относительной чувствительности к задержкам. Таким образом, при передаче информации по сети АТМ можно объединить разные типы трафика, практически не ухудшая при этом временныўе характеристики их трансляции. За счет преимуществ статистического мультиплексирования (технологии, применяемой при коммутации пакетов) ATM способна выделять полосу пропускания по требованию прикладных программ.

Динамическое управление полосой пропускания

Объединение трафика речевых, видео- и компьютерных приложений в корпоративных сетях на базе арендуемых линий в основном осуществляется методом временноўго мультиплексирования*. В этом случае каждому типу трафика выделяется фиксированная часть полосы пропускания в зависимости от максимальных нагрузок (рис. 1).

Управление полосой пропускания на основе метода временноўго мультиплексирования было достаточно эффективным, когда главными источниками трафика в территориально распределенных сетях являлись телефонные системы с вполне предсказуемым характером нагрузок. Однако с тех пор потребности в полосе пропускания для трафика видеоприложений и ЛВС непрерывно увеличивались и достигли сейчас такого уровня, когда экстенсивное наращивание полосы пропускания линий связи не обеспечивает адекватного экономического эффекта от объединения различных типов трафика. Решить проблему позволяет технология ATM со своими средствами динамического управления полосой пропускания в реальном времени (рис. 2).

Коммутатор АТМ использует полосу пропускания в качестве единого ресурса, выделяя часть полосы тому приложению, которое в данный момент нуждается в ней больше остальных. Когда же потребности приложения снижаются, избыток полосы пропускания опять становится свободным ресурсом и передается в распоряжение других приложений.

Учет статистических закономерностей колебаний уровня нагрузки, создаваемой в сети различными приложениями, обеспечивает значительно более экономное расходование полосы пропускания. Внедрение коммутаторов ATM с функциями динамического управления полосой пропускания позволяет преобразовать корпоративную сеть на базе арендуемых линий в сеть АТМ, не нарушая при этом архитектуру имеющихся сегментов сети. Это дает возможность решить сразу несколько задач:

  • благодаря сокращению потребностей в полосе пропускания (по сравнению с ситуацией, когда используется технология TDM) уменьшить расходы на эксплуатацию сети;
  • за счет полного использования всей имеющейся полосы пропускания в каждый момент времени повысить производительность работы приложений (например, увеличить скорость передачи и уменьшить величину задержек);
  • избежать расходов на дальнейшее расширение полосы пропускания в связи с ростом объема трафика в территориально распределенных сетях.

Динамическое управление полосой пропускания и высокая производительность помогут значительно снизить темпы роста потребностей в полосе пропускания, так что предприятиям удастся «справиться» с ростом трафика и внедрить новые приложения при существенно более низких затратах.

Поставщики услуг связи оценивают преимущества коммутаторов АТМ прежде всего с точки зрения их способности поддерживать широкий спектр различных услуг. Немаловажно и то, что технология АТМ предоставляет в их распоряжение эффективные средства для объединения трафика в территориально распределенных сетях. Однако для более широкого внедрения АТМ в сетях поставщиков услуг связи необходимо усовершенствовать механизмы гибкой тарификации услуг. Впрочем, некоторые производители уже сегодня предлагают коммутаторы АТМ, позволяющие вводить категории обслуживания и «плавающие» тарифы.

Корпоративные пользователи видят в ATM в первую очередь экономически эффективное средство увеличения быстродействия и повышения гибкости сети. В дальнейшем они смогут легко использовать услуги АТМ, предлагаемые операторами, для объединения различных типов трафика и достижения оптимального соотношения между высокой скоростью передачи данных (с меньшими задержками) и расходами на эксплуатацию сети.

Какие же характеристики коммутатора АТМ являются наиболее важными с точки зрения его использования в корпоративной сети? Прежде всего это возможность оптимального объединения систем передачи речи и видео, локальных сетей и «родных» устройств АТМ (например, коммутаторов для рабочих групп), а также эффективной интеграции различных типов трафика. Коммутатор должен быть совместим с имеющимся сетевым оборудованием, в частности с мультиплексорами и маршрутизаторами, и с услугами АТМ. Все перечисленное является залогом плавного и безболезненного внедрения АТМ.

Перспективы применения АТМ

Технология АТМ позволяет строить высокопроизводительные, экономически эффективные сети, готовые к работе с новыми приложениями мультимедиа. Как уже говорилось, она способна обеспечить оптимальное соотношение между высокой скоростью передачи трафика и минимальными задержками, с одной стороны, и расходами по аренде быстродействующих линий связи — с другой. Однако, учитывая особенности структуры большинства современных сетей и то, что услуги ATM пока еще не получили широкого распространения, переход к АТМ происходит медленнее, чем хотелось бы. Хотя использование этой технологии и сулит значительные выгоды, путь к ней не всегда очевиден.

Так, например, чтобы эффективно объединять разные типы трафика в сети АТМ, требуется специальная предварительная подготовка (адаптация) данных, имеющих различный характер: кадров — для трафика ЛВС, сигналов импульсно-кодовой модуляции — для речи, потоков битов — для видеоинформации. Эффективное объединение трафика требует также учета статистических вариаций интенсивности различных его типов.

По мере внедрения технологии АТМ в сетях общего пользования услуги АТМ будут использоваться корпоративными пользователями избирательно — в зависимости от их доступности и экономической целесообразности. Во время «переходного периода» в большинстве корпоративных сетей будут присутствовать как каналы АТМ, так и выделенные линии, т. е. сети будут гибридными. Из-за этого пользователи могут столкнуться с определенными трудностями. В частности, переход от использования арендуемых линий к услугам АТМ они должны будут планировать тщательно, поэтапно. К тому же потребуется обеспечить «прозрачность» гибридных сетей для различных приложений.

Для безболезненного перевода корпоративной сети на технологию АТМ можно использовать стратегию поэтапной миграции, основные положения которой изложены ниже. Выгода от подобной стратегии увеличивается по мере ее реализации: каждый новый этап приумножает достоинства корпоративной сети.

Этап 1. Замена устройств доступа

Сегодня устройствами доступа в территориально распределенные сети в большинстве случаев являются мультиплексоры или маршрутизаторы. Поэтому если администратор корпоративной сети намерен воспользоваться преимуществами, которые дает объединение трафика на основе АТМ, то первым его шагом на пути к внедрению этой технологии должна стать замена названных устройств системами АТМ.

Этап 2. Гибридная сеть

Очевидно, в ближайшее время услуги АТМ получат достаточно ограниченное распространение — они будут внедряться локально — там, где есть на них спрос. Пока услуги АТМ не распространятся повсеместно, пользователи будут обращаться к ним по мере их доступности и при условии, что они станут экономически эффективной альтернативой арендуемым линиям.

Коммутаторы АТМ сохраняют «прозрачность» сети для приложений независимо от типа сетевой инфраструктуры. Это означает, что гибридная сеть сможет поддерживать работу различных приложений (например, передачу речи и компьютерных данных) без их перенастройки при переводе магистральной сети на технологию АТМ. Таким образом, применение коммутаторов АТМ позволит использовать различные технологии совместно и постепенно заменить существующую инфраструктуру на магистраль ATM, не нарушая целостности сети на уровне приложений. Возможности коммутаторов по управлению трафиком обеспечат максимальную экономическую эффективность при использовании услуг АТМ, предлагаемых операторами сетей общего пользования.

Коммутатор Magellan Passport компании Nortel, например, позволяет объединять в одной сети арендуемые линии, скажем Е1, и АТМ-подключения. Будучи коммутатором АТМ для корпоративной сети, он связывает периферийные сетевые устройства (офисные АТС, преобразователи видеосигналов, оборудование ЛВС и др.) непосредственно с выделенными линиями и с интерфейсами АТМ.

Этап 3. Виртуальная сеть

На третьем, и последнем, этапе перехода корпоративной сети на технологию АТМ ее архитектура приобретает законченный вид: сеть превращается в единое целое, отдельные сегменты и устройства которого соединены виртуальными линиями связи, образованными с помощью АТМ. В этом случае многие компании вполне могут отказаться от самостоятельного управления сетью и передать эти функции поставщикам сетевых услуг.

На данном этапе предприятия получают целый ряд новых возможностей. Они смогут: динамически управлять полосой пропускания в масштабах всей сети, что позволит повысить эффективность интеграции корпоративного трафика; оптимизировать работу сети с учетом «плавающих» тарифов; подключить сеть каждого своего подразделения к территориально распределенной сети и посредством ее — к сетям всех остальных подразделений с помощью одного быстродействующего интерфейса. Все это приведет к повышению качества и эффективности работы сети в целом.

Предложенная выше стратегия развития корпоративной сети, в основе которой лежит использование технологии ATM, в полной мере решает все поставленные и указанные в настоящей статье задачи и отвечает всем необходимым требованиям.