1645 nopeat tiedonsiirtoverkot n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot PowerPoint Presentation
Download Presentation
1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 267

1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot - PowerPoint PPT Presentation


  • 115 Views
  • Uploaded on

1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot. Luentomoniste syksy 2001. Sisällysluettelo Kalvonumero Johdanto 3 Nopeutta vaativat/rajoittavat tekijät 16 Nopeat lähiverkkotekniikat 38 Fast Ethernet 60 Gigabit Ethernet 64 100VG-AnyLan 77 HIPPI 83

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
1645 nopeat tiedonsiirtoverkot

1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot

Luentomoniste

syksy 2001

slide2
Sisällysluettelo Kalvonumero
    • Johdanto 3
    • Nopeutta vaativat/rajoittavat tekijät 16
    • Nopeat lähiverkkotekniikat 38
      • Fast Ethernet 60
      • Gigabit Ethernet 64
      • 100VG-AnyLan 77
      • HIPPI 83
    • Optinen tiedonsiirto 92
      • FC 98
      • Kanavointitekniikat 106
      • SDH/SONET 119
      • FDDI 125
      • FTTH 131
    • Nopeat runkoverkot 138
    • ATM 149
      • Referenssimalli 170
      • Lähiverkot 235

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaikki tiet viev t kotiisi
KAIKKI TIET VIEVÄT KOTIISI
  • Tiedon valtatien liikenne kasvaa nopeasti.
  • Käyttäjille rakennetaan yhä nopeampia ja laajakaistaisempia kulkureittejä.
  • Matkustavaisille on tarjolla koko ajan kasvava valikoima pysähdyspaikkoja, joissa voi tehdä työtä, tankata tietoa tai vaikka vaihtaa viihteelle.
  • Tiedon valtatien ytimen muodostavat nopeat runkoverkot.
  • Valtatiehen liitytään hitaammilla yhteyksillä, ja tien tarjoamista antimista nautitaan mikrotietokoneella.

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

tiedon valtatien rakenneosat
TIEDON VALTATIEN RAKENNEOSAT
  • Siirtopalvelut eli tiedon valtaväylien moottoritieosuus
  • Liityntäpalvelut eli moottoritien liittymät, rampit
  • Päätelaitteet eli ajoneuvot
  • Tiedon valtatien varrelta löytyy erilaisia palveluja, jotka voivat olla yleisiä, kuten sähköposti tai eri alueille erikoistuneita tieto-, asiointi- tai viihdepalveluja

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

siirtopalvelut
Siirtopalvelut
  • Nopea laajan alueen kaksisuuntainen verkko
  • Vaaditaan suurten käyttäjämäärien vuoksi laajakaistaisuutta
    • Laajakaistaiset yleiskäyttöiset verkot kuten ATM muodostavatkin valtatien keskeisen osan
  • Eri ominaisuuksilla varustetut siirtotiet palvelevat :
    • Puhelinkäyttäjiä (älyverkot, puhelinverkko)
    • Liikkuvia käyttäjiä (mobiiliverkot)
    • Tietokoneisiin liittyvää liikennettä (datasiirtoverkot)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

liitynt palvelut
Liityntäpalvelut
  • Liityntäpalvelu tarjoaa yksikölle (yritys, toimisto, koti, yksittäinen päätelaite) pääsyn palveluihin
  • Liityntäpalvelu voi olla siirtopalvelua oleellisesti hitaampi ja tietylle palvelulle sovitettu
  • Liityntätapa voi olla
    • Optimoitu datansiirtoon
    • Puhelinverkon osa
    • Etupäässä viihdekäyttöön tarkoitettu
    • Samaa tekniikkaa kuin siirtoverkossa

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

p telaitteet
Päätelaitteet
  • Päätelaitteissa on nähtävissä sama kohtalo kuin muilla tietoliikennejärjestelmän osilla:
    • Päätelaitteesta tulee monimuotoviestin ja erilliset toiminnot integroituvat samaan laitteeseen
      • Tietokoneet saavat TV:n ja videon ominaisuuksia, televisioon tulee tietokoneen ominaisuuksia
      • Kännykkä ja kannettava tietokone muodostavat liikkuvan toimiston ja tavallisissakin toimistoissa puhelin on ehkä jatkossa vain mikron ohjelmisto.

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

palvelut
Palvelut
  • Tiedon valtatien kautta käyttäjä saa haluamansa tiedot ja palvelut :
  • Sanomalehdet, musiikki, elokuvat, kirjat, oppaat, esitteet, muistiot, erilaiset tietokannat, …
  • Käyttäjien välinen viestintä ja kaupankäynti, kuluttajan ostokset, viranomaisten kanssa asiointi, poliittiseen keskusteluun ja päätöksentekoon osallistuminen, opiskelu sekä työnteko (etätyö) tapahtuvat yhä useammin tietoverkoissa

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat tiedonsiirtoverkot
Nopeat tiedonsiirtoverkot
  • Miten ?
    • Kaikki edellä luetellut osa-alueet pitää olla kunnossa, jotta koko yhteyden palveluntarjoajalta käyttäjälle voidaan katsoa olevan nopean
    • Yhdenkin osa-tekijän hitaus heijastuu välittömästi palvelun hidastumisena
  • Miksi ?
    • Päätelaitteet nopeutuneet
    • Käyttäjämäärät kasvaneet
    • Käyttäjien vaatimukset kasvaneet
    • Sovellukset vaativat lisää siirtokapasiteettiä
    • Reaaliaikaiset sovellukset lisääntyneet

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat tiedonsiirtoverkot1
Nopeat tiedonsiirtoverkot
  • Dataverkot
    • Kiinteät
    • Mobiilit
  • Televerkot
    • Kiinteät
    • Mobiilit

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kiinte t dataverkot
Kiinteät dataverkot
  • Ethernet : 10 Mbit/s
    • Fast Ethernet 100 Mbit/s
    • Gigabit Ethernet 1000Mbit/s
  • ATM : 155 Mbit/s, 622 Mbit/s, …, 2.5Gbit/s
  • FDDI : 100 Mbit/s

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

mobiilit dataverkot
Mobiilit dataverkot
  • IrDA : 9.5 kbit/s – 4 Mbit/s
  • Bluetooth : 1Mbit/s, 2Mbit/s
      • Symmetrinen 432,6 kbit/s datakanava
      • Epäsymmetrinen 721 kbit/s datakanava, jonka nopeus paluusuuntaan on 56,6 kbit/s
  • WLAN : 2 Mbit/s, 11 Mbit/s, 54 Mbit/s
  • HIPERLAN : 10-25 Mbit/s

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kiinte t televerkot
Kiinteät televerkot
  • Modeemit : max 56kbit/s
  • ISDN : 64/128 kbit/s
  • xDSL-tekniikat :
    • ADSL : uplink < 768 kbit/s, downlink < 8 Mbit/s
    • HDSL : 128 kbit/s – 2 Mbit/s
    • VDSL : jopa 53 Mbit/s

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

mobiilit televerkot
Mobiilit televerkot

MBS

UMTS

EDGE

GPRS

Multislot

GSM Data 14,4 kbit/s

1998 1999 2000 2001 2002 2003

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

mobiilit televerkot1
Mobiilit televerkot
  • GSM : Piirikytkentäinen 9600 bit/s
  • HSCSD : Piirikytkentäinen, aikavälin siirtonopeus 9,6 kbit/s -> 14,4 kbit/s (115,2 kbit/s = 14,4 kbit/s * 8 aikaväliä)
  • GPRS : Pakettikytkentäinen 14.4 kbit/s
  • EDGE : Piirikytkettynä max 64 kbit/s, Pakettikytkettynä max 473 kbit/s
  • UMTS : Pakettikytkentäinen 8kbit/s - 2Mbit/s
  • MBS : yli 2Mbit/s

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

1645 nopeat tiedonsiirtoverkot1

1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot

Nopeutta vaativat tekijät

Nopeutta rajoittavat tekijät

Tarvitaanko nopeutta lisää ?

nopeutta vaativat tekij t
Nopeutta vaativat tekijät
  • Tekninen kehitys tuo jatkuvasti uusia nopeampia verkkoarkkitehtuureita markkinoille
  • Tietyt sovellukset kuluttavat helposti kaiken tarjolla olevan kaistan ja siten hyötyvät uusista nopeista verkoista muita enemmän
    • Ei pyritäkään minimoimaan resurssien kulutusta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta vaativat tekij t1
Nopeutta vaativat tekijät
  • Paljon käyttäjiä
    • Internetin laajeneminen on tuonut useille verkkopalveluille valtavat käyttäjäjoukot
    • Käyttäjämäärien jatkuva kasvu luo yhä suurempia nopeusvaatimuksia sille verkon osalle, jossa palvelimet sijaitsevat
    • Mikäli käyttäjät sijaitsevat ympäri maailmaa, liikenne hajaantuu pikkuhiljaa eri suuntiin ja eri verkkosegmenteille kauemmas mentäessä
    • Palvelimien verkkosegmentin täytyy pystyä limittämään ja kuljettamaan vastaus kaikkiin pyyntöihin reitittimille, joista vastaukset hajaantuvat maailmalle

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta vaativat tekij t2
Nopeutta vaativat tekijät
  • Paljon käyttäjiä jatkuvasti
    • Jos käyttäjäkunta on jakautunut hyvin laajalle ja palvelu ei sisällä mitään kovin aikasidonnaista informaatiota, eri puolilta tulevat pyynnöt jakautuvat ajallisesti jossain määrin tasaisesti
    • Esimerkki tällaisesta maantieteellisesti ja aikavyöhykkeellisesti laajaa käyttäjäkuntaa kiinnostavasta palvelusta, kansainvälisen uutistoimiston WWW-palvelin
    • Palvelimelta odotetaan löytyvän kuvamateriaalia ja tarkkoja reaaliaikaisia uutisia, joten siirrettävää dataa on paljon ja palvelu kiinnostaa lähes koko maailmaa.

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta vaativat tekij t3
Nopeutta vaativat tekijät
  • Paljon käyttäjiä tietyllä ajan hetkellä
    • Jos palvelu on luonteeltaan hyvin aikasidonnainen, palvelimelle saattaa tulla pyyntöjä ajallisesti hyvinkin keskittyneesti
    • Tällöin tietysti palvelimelta ja sen ohjelmistolta vaaditaan paljon, mutta myös verkko joutuu kuljettamaan välillä satoja limitettyjä vastauksia samanaikaisesti
    • Esimerkiksi Olympialaisten reaaliaikainen tulospalvelu

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta vaativat tekij t4
Nopeutta vaativat tekijät
  • Suuri määrä siirrettävää dataa
    • Edellisistä hieman eroavat sovellukset, joiden käyttäjämäärät ovat hyvin rajattuja mutta jotka vaativat verkkoa kuljettamaan valtavia määriä dataa käyttäjilleen
      • Etätyöskentely
      • Sairaalaverkot

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta vaativat tekij t5
Nopeutta vaativat tekijät
  • Suuret datapaketit
    • Lääketiede on esimerkki, jossa syntyy valtavan kokoisia tiedostoja, sillä lääketieteellisiä kuvia ei pakata hukkaavilla menetelmillä
    • Vaatimuksena on, että kuvat säilyvät palvelimen levyllä ja ovat jatkuvasti spesialistien haettavissa alkuperäisen laatuisina
      • Eräässä sairaalassa havaittiin, että verkolta vaadittiin n. 130 Mb/s nopeutta, jotta kyseisen kaltainen käyttö oli järkevää

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta vaativat tekij t6
Nopeutta vaativat tekijät
  • Suuret datavirrat
    • Virtamuotoinen data kuljetetaan verkossa pieninä paketteina, joiden pitää saapua kohdekoneeseen suhteellisen tasaisin väliajoin
      • Tällöin päästä päähän viive ei voi vaihdella kovin paljoa eli muut paketit pitää limittää virtojen lomaan melko huolellisesti
    • Videoneuvottelut

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta vaativat tekij t7
Nopeutta vaativat tekijät
  • Reaaliaikaiset sovellukset
    • Laajaa kaistaa tärkeämpää on pieni päästä-päähän viive
    • Kaksisuuntainen audio- tai videoyhteys
      • Yhteyden laatu kärsii huomattavasti, jos päästä päähän viive kasvaa ja käyttäjät joutuvat odottamaan repliikkiensä perillemenoa ja vastausten tuloa liian kauan

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta vaativat tekij t8
Nopeutta vaativat tekijät
  • Paljon käyttäjiä, paljon dataa
    • Kun sekä käyttäjiä on paljon, että heille siirretään suuria määriä dataa, verkko joutuu lujimmilleen
    • Esitykset, joita voi seurata suorana videovirtana Webin välityksellä
      • Tämäntyyppiset laajasti perinteisissä medioissa mainostetut sovellukset, jotka tarjoavat videovirtaa vain tietyllä hetkellä, kysyvät verkolta kapasiteettia
      • Samanaikaisten käyttäjien määrä voi nousta ennalta arvaamattoman suureksi ja siedettävä videovirta vie kaistaa runsaasti per käyttäjä
      • Kaistavaatimuksia pyritään toki pienentämään myös videokoodauksen tehokkuutta parantamalla
        • MPEG-4 standardin mukaisella koodauksella 160x120 pikselin kokoinen kuva 5 kehystä/s tuottaa vain noin 20 kb/s

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta vaativat tekij t9
Nopeutta vaativat tekijät

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta rajoittavat tekij t
Nopeutta rajoittavat tekijät
  • Yksittäisissä kaapeleissa voidaan nykypäivänä siirtää dataa terabittien nopeudella
  • Kuinka saadaan kyseinen nopeus mahdollisimman tehokkaasti hyödynnettyä käyttäjän näkökannalta ???

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta rajoittavat tekij t1
Nopeutta rajoittavat tekijät
  • WWW-surffailua
    • Kun haluamme ladata WWW-sivun, joltain palvelimelta jostain päin maailmaa data matkaa useinkin hyvin pitkän ja mutkikkaan reitin
    • Ensin lähetämme www-palvelimelle pyynnön
    • Palvelin käsittelee pyynnön ja lähettää dataa
    • Matkalla palvelimelta kotikoneellemme data matkaa monen verkon ja verkkolaitteen kautta kohdaten matkalla monia nopeutta rajoittavia tekijöitä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta rajoittavat tekij t2
Nopeutta rajoittavat tekijät
  • Palvelin
    • Palvelimen teho
    • Liityntä palvelimen omaan lähiverkkoon

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta rajoittavat tekij t3
Nopeutta rajoittavat tekijät
  • Palvelimen lähiverkko
    • Palomuurit turvallisuussyistä
    • Reititin
      • Kytkee lähiverkon Internetiin
    • ISP
      • Todennäköinen yhteyden nopeutta hidastava kohta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta rajoittavat tekij t4
Nopeutta rajoittavat tekijät
  • ISP -> runkoverkko
    • Data ISP:n verkosta pitää ohjata runkoverkkoon
      • ISP:n oma runkoverkko
    • Muiden runkoverkot
      • Rajoitetut kapasiteetit
      • Reititys runkoverkkojen kautta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta rajoittavat tekij t5
Nopeutta rajoittavat tekijät
  • Runkoverkosta käyttäjän ISP:lle
  • Käyttäjän ISP:ltä käyttäjän koneelle
    • Pääteyhteys
      • kiinteä / mobiili
    • Koneen tehokkuus

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeutta rajoittavat tekij t6
Nopeutta rajoittavat tekijät
  • Laitteistot / Siirtotiet
    • Rahalla saa uutta nopeaa tekniikkaa
    • Matkalla saattaa kuitenkin aina joskus jossain välissä olla joku pätkä vanhempaa hitaampaa teknologiaa
  • ”Suurin nopeutta rajoittava tekijä = RAHA”

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

tarvitaanko nopeutta lis
Tarvitaanko nopeutta lisää ??
  • Teho irti nykyisistä yhteyksistä
    • Nykyisillä tietoliikennekaistoilla informaatio siirtyy niin nopeasti, että voidaankin kysyä onko mahdollinen lisänopeus lainkaan tarpeen ?
    • Mikäli halutaan nopeuttaa tietoliikennettä, on se mahdollista tehdä myös parantamalla nykyisten käytössä olevien kanavien hyötysuhdetta jalostamalla verkossa välitettävää materiaalia ja sen käsittelyä ja tallennusta vastaanottavassa koneessa

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

tarvitaanko nopeutta lis1
Tarvitaanko nopeutta lisää ??
  • Nykyinen verkon käyttö on usein hyvinkin epäjärjestäytynyttä ja tehoa kuluttavaa
    • Kuvia, taustoja ja muuta käytännössä turhaa informaatiota siirretään läjäpäin varsinaisen uuden tiedon jäädessä usein muutamaan riviin tekstiä
    • Paljon dataa siirretään myös yhä uudestaan ja uudestaan sen järjestäytymättömyyden vuoksi
    • Mikäli ilmaisumuotoja kehitettäisiin pystyttäisiin palveluja tehostamaan todella tuntuvasti
    • Cachet / Proxyt tulisi hyödyntää tehokkaammin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

tarvitaanko nopeutta lis2
Tarvitaanko nopeutta lisää ??
  • Internetin hitauteen kyllästyneet oppilaitokset ja tutkijat ovat USA:ssa toteuttamassa Internet2 verkkoa
    • Tämä uusi verkko tarjoaa jopa satakertaista nopeutta normaaleihin internet yhteyksiin verrattuna
    • Tämä mahdollistaa yliopistojen välisen videokonferenssit, kokeiluja etäläsnäolosta ja virtuaalitodellisuudesta
    • Verkko on suljettu ulkopuolisilta ja tarkoitettu vain hyötykäyttöön
      • Ainakin tutkijat ovat siis sitä mieltä, että tietoverkkoihin tarvitaan lisää nopeutta, ja ratkaisut tähän ovat uusi tehokkaampi teknologia ja rajoitettu käyttö

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

tarvitaanko nopeutta lis3
Tarvitaanko nopeutta lisää ??
  • Hitaus kuitenkin useinkin muualla kuin verkossa
    • Tehottomat päätelaitteet
    • Tehottomat ohjelmistot
    • Tehottomat käyttäjät

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

1645 nopeat tiedonsiirtoverkot2

1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot

Nopeat lähiverkkotekniikat

nopeat l hiverkot
Nopeat lähiverkot
  • Fast Ethernet
  • Gigabit Ethernet
  • 10 Gigabit Ethernet
  • 100VG-AnyLAN
  • HIPPI / Sarja HIPPI
  • ATM LANE (Käsitellään myöhemmillä luennoilla ATM:n yhteydessä)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat l hiverkot1
Nopeat lähiverkot

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat l hiverkot2
Nopeat lähiverkot
  • Lyhenteitä / Termistöä :
    • RFC = Request For Comments
    • PNNI = Private Network-Network Interface
    • LANE = LAN Emulation
    • MPOA = Multiprotocol Over ATM
    • SVC = Switched Virtual Circuit
    • RSVP = Resource reservation protocol
    • IETF = Internet Engineerin Task Force
    • 802.1p = Priorisointi (3 bittiä, 8 tasoinen)
    • 802.1Q = Virtuaali-LAN:it
    • 802.1h = Translation bridging (mahdollistaa siirron eri verkkojen välillä, tarpeelliset kehysmuutostekniikat)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet
Ethernet
  • Ethernet on kaupallinen nimi, jota käytetään viitattaessa joukkoon lähiverkkojen toteutustapoja, jotka toteuttavat (likimain) ISO:n OSI-viitemallin kerrokset 1 ja 2 (Physical ja Data Link)
  • Vaikka Ethernetit eroavat merkittävästi toisistaan, niin niillä on yhteinen tausta ja paljon yhteisiä mekanismeja
  • Kaikki Ethernetit välittävät verkkoon liitettyjen koneiden välillä tietoa käyttäen kehyksiä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet historiaa
Ethernet (historiaa)
  • Ethernetin kehitystyö käynnistyi vuonna 1972 Xerox's Palo Alto Research Centerissä
  • Verkkoa alunperin kutsuttiin Alto Aloha netiksi ja sen nopeus oli 2.94 Mbit/s
  • Nimi Ethernet tuli käyttöön toukokuussa 1973 ja verkon nopeus kasvoi lopulta arvoon 10Mbit/s
  • Lukuisten kokeilujen jälkeen työryhmän jäsenet julkaisivat kehitystyön tulokset vuonna 1976

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet historiaa1
Ethernet (historiaa)
  • Samaan aikaan oli kehitteillä useita muitakin lähiverkkoja
  • Ethernetin tärkeimpiä kilpailijoita oli IBM:n kehittämä TokenRing
  • Saadakseen sekavaan tilanteeseen järjestystä IEEE muodosti helmikuussa 1980 ryhmän 802 lähiverkkojen standardointia varten
  • Kaupallisten paineiden puristuksessa IEEE:n ryhmän työ oli hyvin hidasta ja johti tulokseen vasta vuonna 1985, jolloin syntyi standardi IEEE 802.3.

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet historiaa2
Ethernet (historiaa)
  • 1980 DIX-konsortio (Digital, Intel ja itse Xerox) julkaisi oman standardinsa, jota kutsutaan usein nimellä Version I
  • Vuonna 1982 sama ryhmä julkaisi Version II, jota useimmat ihmiset tarkoittavat puhuessaan Ethernetistä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet historiaa3
Ethernet (historiaa)
  • 1990-luvun alussa nähtiin, että nopeasti yleistyvät ja suunnitteilla olevat nopeat verkot muodostavat kaupallisen uhan Ethernetille
    • Marraskuussa 1992 IEEE 802 otti käsittelyyn nopeampien Ethernetien kehittelyn
    • Monien vaiheiden ja erilaisten kehitysehdotusten jälkeen 100BaseT-Ethernetistä päästiin sopuun marraskuussa 1994
    • Kaupallinen valmistus seurasi päätöstä lähes räjähdysmäisesti: maaliskuun 1995 loppuun mennessä markkinoille oli julkaistu yli 80 100BaseT-tuotetta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet historiaa4
Ethernet (historiaa)
  • Gigabitin Ethernetin standardi (IEEE 802.3z) hyväksyttiin kesäkuussa 1998
  • Standardointia koordinoi 11 yrityksen toukokuussa 1996 perustama Gigabit Ethernet Alliance ja standardointityö valmistui varsin nopeasti
  • Yritysten mielenkiintoa osoittaa se, että standardointityössä on ollut mukana allianssin jäsenenä yli 100 yritystä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet historiaa5
Ethernet (historiaa)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet historiaa6
Ethernet (historiaa)
  • Lyhenteitä :
    • HSSG = Higher Speed Study Group
    • PAR = Project Authorization Request
    • LMSC = LAN/MAN Standards Comittee
    • Ballot = Äänestys (Hyväksyntä vaatii ¾ enemmistön)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet historiaa7
Ethernet (historiaa)

10 Gigabitin Ethernet

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet1
Ethernet
  • Miksi siis siirtyä nopeaan Ethernetiin, joka periaatteessa on vain vanhan teknologian laajennus ?
    • Nopea Ethernet on halpa
    • Päivitys nopeaan Ethernetiin ei merkitse radikaalia uudistusta
    • Vanhoja Ethernet verkkolaitteita saattaa monissa tapauksissa pystyä käyttämään rinnan uudempien kanssa
    • Ethernet on teknologiana hyvin tunnettu ja testattu
    • On jo olemassa laaja teollisuus, joka tukee ja valmistaa Ethernet laitteistoa
    • Nopea Ethernet on tietyissä rajoissa taaksepäin yhteensopiva
    • Vanhat protokollat ja sovellusohjelmat toimivat sen kanssa
    • Ethernet on ylivoimaisesti käytetyin lähiverkkoteknologia

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet2
Ethernet

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet3
Ethernet
  • Peruselementit Ethernetissä ovat :
    • Ethernet-kehykset
    • MAC
      • CSMA/CD
    • Siirtomedia
      • Kupari
      • Kuitu

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet4
Ethernet
  • Kehykset :

Preamblea käytetään lähettäjän ja vastaanottajan synkronointiin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet5
Ethernet
  • MAC :
    • Kaikki terminaalit (segmentin sisällä) on kytketty samaan siirtokanavaan
    • CSMA/CD toimii siten, että lähettävä asema kuuntelee ensin hetken kanavaa
    • Jos mikään asema ei lähetä, ts. kanavalla ei ole signaalia, on millä tahansa asemalla periaatteessa oikeus aloittaa lähetys
    • Jos kaksi asemaa alkaa lähettää samanaikaisesti, havaitaan törmäys (collision) ja molemmat lopettavat lähettämisen

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet6
Ethernet
  • MAC
    • Törmäyksen havaittuaan asema lopettaa välittömästi lähetyksensä
    • Odotetaan satunnainen aika
    • Aloittaa lähetyksen alusta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet7
Ethernet

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet8
Ethernet

CSMA/CD

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ethernet9

802.3

Speed Mbit/s

Segment (m)

Cable

10BASE5

10

500

coaxial

10BASE2

10

185

coaxial

10BASE-F -single

10

kilometrejä

optical fiber

10BASE-F -multiple

10

412- 2000

optical fiber

10BASE-T

10

90

twisted pair

100BASE-T

100

90

twisted pair

100BASE-FX -single

100

kilometrejä

optical fiber

100BASE-FX -multiple

100

412-2000

optical fiber

Ethernet

BASE  = baseband, which is used for the data transmission in the cableT         = twisted pairF         =fiber (optical fiber)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

fast ethernet
Fast Ethernet
  • Fast Ethernetin siirtotiet :
    • 100BASE-T4
      • Cat 3 parikaapeli, jossa 4 johdinparia
    • 100BASE- TX
      • Cat 5 parikaapeli jossa kaksi johdinparia
    • 100BASE- FX
      • Kuitu

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

fast ethernet1
Fast Ethernet
  • Käyttää CSMA/CD:ää yksisuuntaisessa half-duplex-moodissa
  • Nopeutta voidaan lisätä käyttämällä kaksisuuntaista full-duplex liikennöintiä
  • Verkko on yleensä tähtimallinen, jossa jokainen työasema on liitetty omalla kaapelilla keskittimeen
  • Keskittimien lisäksi olevien kytkinten ansiosta kaikki tiedonsiirto ei näy joka paikkaan

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

fast ethernet2
Fast Ethernet
  • Käyttö
    • Maailmasta löytyy 40 miljoonaa 10Base-Ethernetin käyttäjää
    • Sen valtteina on edullinen ja yksinkertainen tekniikka, helppo asennus sekä eri laitevalmistajien tuotteiden hyvä yhteensopivuus
    • Tämän päivän sovellutuksissa käsitellään paljon kuvia, suuria tiedostoja yms. mitkä vaativat suurta tiedonsiirtokapasiteettia
    • Näin ollen 10Mbits siirtonopeus alkaakin olla varsin hidas
    • 100Base-Ethernetissä siirtonopeus on kymmenkertainen ja samalla on säilytetty vanhan 10Base:n tekniikka pääasiallisesti

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

fast ethernet3
Fast Ethernet
  • Siirtyminen
    • Siirtyminen nopeampaan tekniikkaan jo olemassa olevissa verkoissa voidaan tehdä melko pienillä investoinneilla
    • Siirtymiseen vaaditaan usein uusi kaapelointi, sillä Fast Ethernet vaatii tähtimäiseen verkkoon keskittimen ja CAT5-luokan parikaapelin
    • Nopeampaan tekniikkaan siirtymisen on tehty pikkuhiljaa käyttämällä tekniikkaa, joka toimii sekä 10Mbits että 100 Mbits nopeuksilla
    • Näin voidaan nostaa esim. keskittimien välisten osuuksien nopeus 10-kertaiseksi säilyttäen edelleen työasemien ja keskittimien välisillä osuuksilla 10 Mbits nopeus

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet
Gigabit Ethernet
  • Kaikki vanha joka on todettu hyväksi ja toimivaksi, on pyritty käyttämään hyväksi
    • Yhteensopivuus vanhoihin 10 ja 100 Mbits Ethernet verkkoihin haluttiin säilyttää
    • Ethernet-kehys samanlainen kuin ennenkin
  • Uusille nopeuslukemille ollaan päästy käyttämällä
    • Siirtomediana full-duplexia välillä kytkin-kytkin ja kytkin-pääteasema
    • Tiedon siirtoon joko valokaapelia tai parikaapelia
    • Full-duplex puolestaan mahdollistaa liikennöinnin kumpaankin suuntaan itsenäisesti ja samanaikaisesti
    • Kun siirrossa käytetään half-duplex -moodia, tarvitaan CSMA/CD access metodia

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet1
Gigabit Ethernet
  • Gigabit Ethernet toteutuksia on siis saatavilla sekä Half-duplex -moodissa ja Full-duplex –moodissa
  • Half-duplex :
    • Työasemat liitetään jaettuun mediaan ja lähetysvuoro määräytyy kilpavarauksella ja törmäykset tunnistetaan (CSMA/CD -menetelmä)
  • Full-duplex :
    • Työasemat liitetään kytkimellä muodostettuun dedikoituun mediaan
    • Tällöin törmäyksentunnistuksella varustettu kilpavarausmenettely on tarpeeton, koska kytkin osaa hoitaa vuon hallinnan

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet2
Gigabit Ethernet
  • Jotta törmäykset havaittaisiin sinä aikana, jonka lähetin käyttää Ethernet -kehyksen lähettämiseen, täytyy joko kaapeloinnin pituutta lyhentää tai kehyksen kokoa kasvattaa verrattuna 10Mbits ja 100Mbits Ethernet -verkkoihin verrattuna
  • Gigabit Ethernet -standardia suunniteltaessa on tehty valinta, että mikäli kehyksen pituus jää alle 512 tavun, Ethernet -kehystä kasvatetaan täytetavuilla (Extension) kehyksen minimikoon jäädessä hyötykuorman osalta 64 tavuun
  • Näin kehyksen lähetys kestää pidempään ja törmäykset pystytään tunnistamaan varmasti koko kaapeloinnin pituudelta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet3
Gigabit Ethernet
  • Käyttöönotto
    • Ensimmäisenä runkoverkko-osissa ja -kytkimissä joissa verkon kuormittuminen ensimmäisenä yleensä tulee näkyviin
    • FastEthernet -tyyppiset kytkimet ja toistimet voidaan päivittää nopeampiin Gigabit Ethernet-tyyppisiin komponentteihin, joissa usein on mukana myös mahdollisuus liittää100Mbps -linkkejä mukaan
    • Kytkinten ja palvelinten välinen osuus kannattaa myös päivittää, tämä tarkoittaa sitä, että palvelinten verkkokortit täytyy päivittää Gigabit Ethernetiä tukeviksi
    • Näin saadaan nopea väylä sovellus- ja tiedostopalvelimiin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet4
Gigabit Ethernet

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet5
Gigabit Ethernet
  • GMII (Gigabit Media Indipendent Interface)
    • Tehtävä on ohjata MAC-kerroksen datavirta 125 megatavun nopeudella varsinaiselle siirtomediakohtaiselle koodausalikerrokselle
    • Tarkoituksena on loogisesti erottaa siirtomediakohtainen elektroniikka kaikille toteutuksille yhteisestä siirtokerroksesta
      • Näin ainakin periaatteessa voidaan valmistaa linjakortteja eri siirtomedioihin ainoastaan yhtä piiriä ja mahdollisesti liittimiä vaihtamalla

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet6
Gigabit Ethernet

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet7
Gigabit Ethernet
  • 8B/10B-koodaus : (Kuiduissa käytetty)
    • Jokaista kahdeksaa lähetettävää bittiä kohti lisätään kaksi signalointibittiä
      • Taulukossa 10 bitin koodisanat kaikille 8 bitin koodisanoille
      • 10 bitin koodisanat pyritty valitsemaan niin etteivät sekoittuisi keskenään
    • Koska alkuperäisessä Fiber Channelissä käytetyllä 1062 megabaudin signalointinopeudella ei tällöin päästy lähellekään tuhannen megabitin hyötydatanopeutta, kasvatettiin modulointinopeus Gigabitin Ethernetissä 1,25-kertaiseksi
      • Muutoksesta seuraa, että vaikka alkuperäisenä ideana oli käyttää jo valmiina olevia komponentteja, joutuvat monet valmistajat suunnittelemaan piirinsä uudelleen 1,25-kertaista nopeudenlisäystä varten

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet8
Gigabit Ethernet
  • 802.3ab
    • Luotiin perusteet 1000BASE-T peruskerrosstandardin kehittämiselle, joka takaa 1 Gbps Ethernet-signaalin lähettämiseksi neljän CAT-5 UTP kuparikaapelin välityksellä sadan metrin maksimietäisyydelle tai läpimitaltaan kahdensadan metrin verkkoon
    • Tämä standardi mahdollistaisi olemassa olevien UTP-kaapelien käytön Gigabitin Ethernetin verkkojen rakentamiseen

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet9
Gigabit Ethernet
  • 1000BASE-CX
    • Etäisyydet lyhyiksi tai useita kaapeleita käyttöön
    • Yhdellä kaapelilla päästäisiin 50 m:n etäisyyksiin käyttämällä kahta paria lähetykseen ja kahta vastaanottoon
      • Näin yhteen pariin kohdistuva siirtonopeus olisi 500 Mbits
    • Sadan metrin etäisyyksiin päästäisiin käyttämällä kahta kaapelia, joista kummastakin käytettäisiin kahta paria lähetykseen ja kahta vastaanottoon
      • Tällöin yhteen pariin kohdistuva siirtovaatimus puolittuisi 250 Mbits tasolle

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet10
Gigabit Ethernet

1000BASE-CX

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet11
Gigabit Ethernet
  • 2B/1Q-koodaus (1000Base-T/CX käytetty)
    • I00Base-T Fast Ethernetissä käytetään 4B/5B-koodausta, jossa datavirtaan lisätään bittejä
      • Ei mahdollista hitaussyistä Gigabitin verkossa
    • Käytetään 2B/1Q koodausta
      • Jokaista kahta bittiä kuvataan yhdellä modulointisymbolilla, joten varsinaisia signaalitasoja on neljä (±450 mV ja ± 150 mV)
        • Tähän koodaukseen lisätty nollatila (±0 mV) mahdollistaa kehysten lopun havaitsemisen

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

gigabit ethernet12
Gigabit Ethernet

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

100vg anylan
100VG-AnyLAN
  • IEEE 802.12-standardi
  • 100 Mbit/s verkko, jonka verkkosovittimet ovat yhteensopivia myös perinteisen 10 Mbit/s Ethernetin kanssa
  • 100VG-AnyLAN sisältää liikenteen priorisoinnin ja mekanismin, jolla tietylle sovellukselle neuvotellaan taattu palvelutaso
  • 100VG-AnyLANiin nykyinen parikaapelointi käy sellaisenaan ja sillä voidaan toteuttaa suuremmat etäisyydet kuin esimerkiksi 100BASE-T:llä
  • Topologialtaan tähtimäinen

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

100vg anylan1
100VG-AnyLAN
  • Demand Priority-kehysprotokolla :
    • Perustuu solmujen ja keskittimien välisiin ohjaussignaaleihin, kahteen prioriteettitasoon ja keskittimien lähetyspyyntöjä tarkkailevaan hakukierrokseen, joiden perusteella siirtoyhteys muodostetaan
    • Demand Priority mahdollistaa myös multimediapalveluja
    • Poiketen muusta Ethernet-liikenteestä 100VG-AnyLAN käyttää osoitteellisia yhteyksiä, mikä lisää tietoturvallisuutta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

100vg anylan2
100VG-AnyLAN
  • Yhteensopivuus :
    • Sekä Ethernet- että Token Ring-verkoille
    • Yhteensopivuus mahdollistaa kytkeytymisen nykyisiin Ethernet- ja Token Ring -verkkoihin siltojen välityksellä
    • Reitittimillä voidaan olla yhteydessä muuallekin
    • 100VG-AnyLAN -tekniikka soveltuu sekä jaetun median että kytkentäisen tekniikan verkkoihin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

100vg anylan3
100VG-AnyLAN
  • Kaapelointi :
    • 4-parinen CAT 3, 4 tai 5 UTP
      • Max 200m
    • Valokuitu
      • Max 2km
  • Koodaus :
    • 5B/6B

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

100vg anylan4
100VG-AnyLAN
  • Hyödyt :
    • Nopeus
    • Varausperiaate lähetyksessä
    • Prioriteetit, kaksi tasoa
    • Tuki Token Ring ja Ethernet verkoille
    • Tietoturva salakuunteluun ja verkkoon pääsyyn

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

100vg anylan5
100VG-AnyLAN
  • Haitat :
    • Vanhat verkkoliitynnät eivät toimi, vaan kaikki verkkoliitynnät vaativat päivityksen
    • Varausperiaate ei takaa lähetysvuoroa jollekin yksittäiselle sovellukselle
    • 4-parisen kaapelin vaatimus
    • Vähäinen käyttäjäkunta
      • Tekniikan tulevaisuus vaarassa

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

hippi sarja hippi
HIPPI & Sarja HIPPI
  • HIPPI (HIgh-Performance Parallel Interface) on nopeaan tiedonsiirtoon suunniteltu yksinkertainen protokolla
  • Serial HIPPI on tämän ANSI-standardin laajennus, joka mahdollistaa tiedonsiirron myös pidemmillä etäisyyksillä
  • HIPPI-tietopaketteja on mahdollista lähettää myös muissa kuin HIPPI-verkoissa, mikä tekee HIPPIstä erittäin joustavan
  • HIPPIä käytetään aina lähiverkoista runkoverkkoon asti

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

hippi sarja hippi1
HIPPI & Sarja HIPPI
  • Suunniteltiin alunperin suurten tietomäärien siirtoon erilaisten tiedonkäsittelylaitteiden välillä
  • HIPPI on pyritty pitämään mahdollisimman yksinkertaisena ja näin ollen ominaisuudet ovat melko rajattuja
  • HIPPIn (aikaisemmalta nimeltään HSC = High Speed Channel) kehitti ANSI Task Group X3T9.3 vuosina 1987-88 ja se standardoitiin 1991-93
  • Standardi oli lajissaan ensimmäinen

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

hippi sarja hippi2
HIPPI & Sarja HIPPI
  • HIPPI:n siirtotie muodostuu 50 suojatusta kierretystä kuparikaapeliparista, joissa siirretään 32 bittiä rinnakkain 800 Mbits nopeudella
  • Muu signalointi on hyvin pelkistettyä ja yksinkertaista, mikä mahdollistaa alle mikrosekunnin yhteyden muodostamisajan

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

hippi sarja hippi3
HIPPI & Sarja HIPPI
  • HIPPI-yhteys on yksisuuntainen (simplex), joten kaksisuuntaista (full-duplex) yhteyttä varten tarvitaan kaksi rinnakkaista erisuuntaista yhteyttä
  • Tekniikka on suurten siirtonopeuksien mahdollistamiseksi piirikytkentäinen

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

sarja hippi
Sarja HIPPI
  • Sarja HIPPI käyttää erilaista fyysistä siirtotietä
    • HIPPI:n 50 kuparikaapeliparia on korvattu yhdellä valokuituparilla, jota pitkin tieto siirretään sarjamuodossa 1.2 Gbaudin signalointitaajuudella
    • Ainoa isompi ero on se, että tämä sama linkki voi toimia myös kaksisuuntaisena (full-duplex) ilman lisäkuituparia
    • 1 600 Mbits nopeuteen käytetään kuitenkin kahta kuituparia.

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

hippi sarja hippi4
HIPPI & Sarja HIPPI
  • Verkko :
    • Kuparikaapelipareista koostuvan HIPPI-kaapelin maksimipituus on 50 metriä
    • Sarja HIPPI:n pääasiallinen tarkoitus oli juuri pidentää kaapeloinnin maksimipituutta
    • Sen kanssa voidaan käyttää joko monimuotokuitua, jolla päästään 300 metrin etäisyyksiin tai yksimuotokuitua, jolloin päästään 10 km kaapelipituuksiin
    • Tämä helpottaa HIPPI-runkoverkkojen rakentamista ja mahdollistaa HIPPI-verkkojen rakentamisen esimerkiksi lähekkäin sijaitsevien laitosten välille
    • Sarja HIPPI on käytännössä osoittautunut toimivaksi ja luotettavaksi tekniikaksi pitkilläkin siirtomatkoilla

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

hippi sarja hippi5
HIPPI & Sarja HIPPI
  • Runkoverkkona :
    • Yksittäinen HIPPI-runkoverkko ei tietenkään palvelisi samanlaista tarkoitusta kuin vaikkapa ATM-runkoverkko ellei sitä pystyttäisi tehokkaasti liittämään muilla tekniikoilla toteutettuihin runkoverkkoihin ja Internetiin
      • HIPPI Link Encapsulation (HIPPI-LE) määrittelee miten HIPPI-verkossa siirretään IEEE 802.2 LLC-kehyksiä, joiden päällä mm. IP ja monet muut yleiset protokollat toimivat
      • Lisäksi IETF määrittelee miten IP ja ARP toimivat HIPPI-verkossa
      • Nämä määrittelyt mahdollistavat HIPPI-verkon liittämisen mihin tahansa TCP/IP-verkkoon IP-reitityksen kautta
        • Piirikytkentäisyys haittana

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

hippi sarja hippi6
HIPPI & Sarja HIPPI
  • Lähiverkkona :
    • yleistynyt nopeasti kohteissa, joissa tarvitaan suurta siirtokapasiteettia pienellä alueella olevien laitteiden välille
      • Supertietokoneet oheislaitteineen
      • Suuret sovellukset työasemaverkoissa
        • 50 metrin kaapelointietäisyys aina välttämättä riitä
        • Paksut 50-pariset kaapelit ovat hankalia käsitellä ja vaativat paljon tilaa sekä suuret liittimet
        • Sarja HIPPI mahdollistaa pidemmän kaapeloinnin
        • Piirikytkentäisyys haittana IP-liikenteelle

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

hippi sarja hippi7
HIPPI & Sarja HIPPI
  • Tulevaisuus :
    • Verkkosovelluksien tarvitsema siirtokapasiteetti kasvaa jatkuvasti
    • Yksinkertainen ja luotettava, hinnaltaan kilpailukykyinen
    • Ainoa HIPPI:n heikkous on sen piirikytkentäisyys
    • Oman alansa sovelluksiin se on kuitenkin varteenotettava vaihtoehto
    • Myös HIPPI:n uudet versiot kuten 6 400 Mbits siirtonopeuksiin kykenevä GSN avaavat aivan uusia mahdollisuuksia
    • Ainakin nopeiden lähiverkkojen erikoissovelluksissa HIPPI ja Sarja HIPPI tulevat tulevaisuudessakin olemaan käytettyjä protokollia

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

1645 nopeat tiedonsiirtoverkot3

1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot

Optinen tiedonsiirto

optinen tiedonsiirto
Optinen tiedonsiirto
  • FC (Fiber Channel)
  • Kanavoinnit (SCM, OTDM, OCDMA, WDM)
  • SDH (Synchronous Digital Hierarchy)
  • Sonet (Synchronous Optical Network)
  • FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
  • FTTH (Fiber To The Home)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

optinen tiedonsiirto historiaa
Optinen tiedonsiirto (historiaa)
  • Laser
    • Ensimmäiset 1958
    • Puolijohdelaser 1960-1970 vaihteessa
  • Optinen kuitu
    • Idea 1850
    • Idea 1966 pieni hävikkisestä kuidusta
    • Kuitujen valmistustekniikat käyttökelpoisiksi 1975 paikkeilla
    • Yksimuotokuitu 1980-luvulla

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

optinen tiedonsiirto historiaa1
Optinen tiedonsiirto (historiaa)
  • Komponentit
    • 1987 WDM mahdollistui kuituvahvistimien tultua
    • Kuituvahvistimien tultua kuitutekniikat ovat kehittynet räjähdysmäisesti
    • Siirtokyky kuiduissa kaksinkertaistunut vuosittain
      • Nykyisin luokkaa 3Tbits/kuitu

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

optinen tiedonsiirto1
Optinen tiedonsiirto
  • Kuitutyypit
    • Monimuotokuidut
      • Askelindeksi
        • Taitekerroin muuttuu ytimen ja päällysteen välillä yhtenä hyppäyksenä
      • Asteittaisindeksi
        • Taitekerroin muuttuu asteittaisesti
    • Yksimuotokuidut
      • Kuidussa etenee vain yksi perusmuoto

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

optinen tiedonsiirto2
Optinen tiedonsiirto

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

fiber channel
Fiber Channel
  • Fiber Channel eli kuitukanava on kokoelma ANSI:n (American National Standards Institute) ja ISO:n (International Standards Organization) standardeja, jotka määrittelevät yhtenäisen tavan siirtää tietoa niin tietokoneiden kuin myös niihin liitettyjen oheislaitteiden välillä
  • Laitteistotasolla toimivan kanavan tehtävänä on siirtää tietoa virheettömästi mahdollisimman nopeasti paikasta toiseen ilman pitkiä viiveitä ja toisaalta ilman taukoja
  • Fiber Channel on kanavan ja verkon välimuoto ja tekee mahdolliseksi usean pisteen väliset laitteistotasolla toteutetut nopeat yhteydet

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

fiber channel1
Fiber Channel
  • Topologiat
    • Kahden pisteen välinen (point-to-point-) yhteys
    • Rengas
      • Max 126 laitetta, jokainen lähettää vuorollaan
    • 'kudos' (Fabric)
      • Toisiinsa liitettyjen Fibre Channel -kytkinten muodostama verkko
    • Kaikissa topologioissa tietokehyksiä ohjataan niiden sisältämien porttiosoitteiden perusteella

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

fiber channel2
Fiber Channel

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

fiber channel3
Fiber Channel
  • Palveluluokat
    • Luokka 1
      • Piirikytkentäinen yhteys kahden pisteen välillä
      • Siirtokanavan koko kaistanleveys varataan pysyvästi yhteyden ajaksi vain kahden laitteen käyttöön
    • Luokka 2
      • Siirretään tietoa varaamatta kanavaa kokonaan, jolloin eri laitteet voivat jakaa saman tiedonsiirtokanavan keskenään
      • Luokan 1 ja 2 palvelutasoilla kehysten virheetön vastaanotto kuitataan, ja virhetilanteessa kehys lähetetään uudelleen
      • Toisin kuin luokassa 1, 2. luokassa kehykset eivät välttämättä saavu perille samassa järjestyksessä, kuin ne on lähetetty

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

fiber channel4
Fiber Channel
  • Palveluluokat
    • Luokka 3
      • Luokan 2 tavoin yhteydetön, mutta kehysten vastaanottoa ei kuitata
      • Voidaan käyttää esimerkiksi haluttaessa lähettää tietoa samalla kertaa useille vastaanottajille
    • Luokka 4
      • Yhteydellinen palvelu, jossa siirtokanavan kaistanleveydestä varataan fyysisellä tasolla osa kahden pisteen väliseen tiedonsiirtoon
      • Tämä palvelumuoto takaa yhteydelle vakiosiirtonopeuden ja -siirtoviiveet

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

fiber channel5
Fiber Channel
  • FC-malli sisältää 5 kerrosta
    • FC-0 (Fyysinen kerros)
      • Kaapelit, liittimet, nopeudet, …
    • FC-1
      • Tiedon koodaustavat, merkkikohtaisen virheenvalvonta ja synkronointi
    • FC-2 (Kuljetuskerros)
      • Yhteydenmuodostus, vuonvalvonta, virheenkorjaus
    • FC-3 (palvelukerros)
      • Point-to-Multipoint palvelut
    • FC-4 (Sovelluskerros)
      • Rajapinta sovelluksille

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

fiber channel6
Fiber Channel

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

fiber channel7
Fiber Channel
  • Käyttö
    • Kuitukanava tiedonsiirrossa kaksi kertaa niin nopea kuin esimerkiksi HIPPI-kanavat, koska tietoa voidaan kuitukanavaa pitkin siirtää kaksisuuntaisesti
    • Tietokoneiden keskinäinen tiedonsiirto voidaan toteuttaa usean rinnakkaisen kuitukanavan avulla
    • Kuitukanava ei kuitenkaan korvaa muuta, kuitukanavan verkkokäyttösovellukset rajoittuvat lähinnä LAN:eihin
    • Parhaiten kuitukanava soveltuu suuria tietomääriä, kuten grafiikkaa ja liikkuvaa kuvaa käyttäviin sovelluksiin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t
Kaistanjakomenetelmät
  • Myös optisissa verkoissa on mahdollista jakaa käytettävissä olevaa kaistaa useiden käyttäjien kesken, eli kanavoida
  • Perustekniikoita on neljä :
    • WDM (Wavelength Division Multiplexing)
    • SCM (Subcarrier Multiplexing)
    • OTDM (Optical Time Division Multiplexing)
    • OCDMA (Optical code Division Multiple Access)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t scm
Kaistanjakomenetelmät (SCM)
  • Subcarrier Multiplexing
    • Perustuu kaapeli-TV tekniikkaan
    • Hyödynnetään sähköisiä mikroaaltokomponentteja
    • Kanavat erotellaan ero radiotaajuisilla kantoaalloilla
    • Kanavat summataan toisiinsa ja syntyneellä signaalilla moduloidaan laseria
    • Vastaanotettaessa optisen vastaanottimella voidaan signaali taas muuntaa takaisin radioaalloksi
    • Edut : Voidaan hyödyntää kaapeliTV-verkkoa
    • Haitat : Pieni kapasiteetti, vaatii laajan alueen omaavan laserin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t scm1

Optical Modulator

Laser

Kaistanjakomenetelmät (SCM)

Data

Mixer

SUM

lCarrier

Cos(2p fsc1 t)

Data

Mixer

Cos(2p fsc2 t)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t otdm
Kaistanjakomenetelmät (OTDM)
  • Optical Time Division Multiplexing
    • Muistuttaa perinteistä sähköistä TDMA:ta
    • Täysin optinen
    • Multiplekseri pystyy optisen kellosignaalin avulla lisäämään ja poistamaan ko. kellosignaalin kohdalla olevan bitin ohikulkevasta bittivirrasta
    • Mahdollistaa kahdeksan 10Gbits signaalin multipleksauksen 80Gbits:ksi
    • Haittana erittäin kalliit multiplekseri-laitteet

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t ocdma
Kaistanjakomenetelmät (OCDMA)
  • Optical Code Division Multiple Access
    • Muistuttaa perinteistä CDMA:ta
    • Kullakin yhteydellä oma avain, jolla signaali koodataan
    • Mahdollistaa yksinkertaisten optisten komponenttien käytön monimutkaisissa signaalienkäsittelyoperaatioissa
    • Ongelmana suuri herkkyys vaihe- ja polarisaatiovaihteluille
    • Perustuu koodeihin, jotka vaativat hyvin suuret avainpituudet pienilläkin käyttäjämäärillä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t wdm
Kaistanjakomenetelmät (WDM)
  • WDM (Wavelength Division Multiplexing)
    • Hyödyntää paremmin kuidun kaistanleveyden
    • WDM:ä käytettäessä sama siirtotie eli valokuitu annetaan yhtä aikaa usean käyttäjän käyttöön niin, että jokaiselle rinnakkaiselle käyttäjälle annetaan oma aallonpituus käyttöön
    • Näin useita signaaleja voidaan lähettää yhtä aikaa siirtotielle, ilman että ne häiritsevät toisiaan

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t wdm1
Kaistanjakomenetelmät (WDM)
  • Tekniikka
    • Useimmat optiset kuituverkot perustuvat ATM ja TDM tekniikoihin, joita käytetään SDH:n (Synchronous Digital Hierarchy) tai SONET:n (Synchronous Optical Networks) päällä
    • OTDM järjestelmät tarjoavat nykyään parhaimmillaan noin 80 Gbit/s nopeuden
      • Hyvin kallista tekniikkaa johtuen todella kalliista lähetin vastaanottimista

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t wdm2
Kaistanjakomenetelmät (WDM)
  • Tekniikka
    • Kapasiteetin kasvattaminen point-to-point yhteyksillä
      • WDM-lähetinvastaanottimet yksimuotokuitujen päihin
      • Multipleksoidaan kuidulle useita rinnakkaisia yhteyksiä eri aallonpituusalueilla
      • Näin on mahdollista ajaa esimerkiksi 4 tai 16 rinnakkaista signaalia yhdellä yksimuotokuituyhteydellä
      • WDM:n etuna on se että ei tarvitse yrittää toimia muuta kuin ”normaali” nopeudella jokaisella rinnakkaisella kanavalla ja ei siten tarvitse yrittää murtaa rajoja rakentamalla huippunopeaa liityntäelektroniikkaa

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t wdm3
Kaistanjakomenetelmät (WDM)
  • WDM- Laitteet :
    • WDM-multiplekseri
      • Yhdistää WDM-kanavat yhteen kuituun
    • WDM-demultiplekseri
      • Jakaa kanavat omiin ulosmenoportteihin
    • WDM-add-multiplekseri
      • Lisää yhden kanavan kuituun
    • WDM-drop-multiplekseri
      • Poistaa yhden kanavan kuidusta
    • WDM-add/drop-multiplekseri
      • Lisää ja poistaa samanaikaisesti kanavan

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t wdm4
Kaistanjakomenetelmät (WDM)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t wdm5
Kaistanjakomenetelmät (WDM)
  • Verkot
    • Soveltuu käytännössä ainoastaan point-to-point yhteyksille
      • Kuuluu OSI-mallin fyysiselle tasolle
      • Jokainen aallonpituus toimii omana kanavanaan ja jokainen kanava voidaan asettaa halutunlaisen liikenteen käyttöön
      • Kanavien tiedonsiirtonopeudet voivat olla eri suuruiset
    • Voidaan laajentaa verkoiksi (add/drop-laitteilla), mutta aiheuttaa lukuisia ongelmia

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t wdm6
Kaistanjakomenetelmät (WDM)
  • WDM:n avulla on teoriassa mahdollista siirtää yhdessä kuidussa jopa 25 - 50 Tbit/s
  • Optisen reitityksessä ja tietoturvallisuudessa optisissa verkoissa on vielä nykyisellään paljon selvittämättömiä asioita
    • Jatkossa tullee markkinoille erityyppisiä WDM:ää käyttäviä optisia kytkimiä ja reitittimiä joiden avulla voidaan rakentaa monenvälisiä WDM-yhteyksiä
      • Kyetään paremmin hyödyntämään WDM tarjoamaa suurempaa kaistanleveyttä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kaistanjakomenetelm t wdm7
Kaistanjakomenetelmät (WDM)
  • WDM-teknologian hinta tulee tulevien vuosien aikana putoamaan huomattavasti, ja rinnakkain voidaan todennäköisesti siirtää jopa 50 eri aallonpituuskaistaa
  • Hintojen laskiessa on todennäköistä että WDM tunkeutuu myös lähiverkkoratkaisuihin
    • Nykyhinnoilla kannattavampaa käyttää lyhyillä etäisyyksillä rinnakkaisia kuituja
  • WDM on sitä edullisempi mitä lyhyemmillä yhteyksillä sitä käytetään
    • Voidaan käyttää halvempia ja heikkolaatuisempia lasereita

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

sdh sonet
SDH / SONET
  • SONET ja SDH ovat kuituverkoissa tapahtuvan synkronoidun datasiirron standardeja
    • SONET (Synchronous Optical NETwork)
      • Yhdysvaltojen versio ANSIn julkaisemasta standardista
    • SDH (Synchronous Digital Hierarchy)
      • Saman standardin kansainvälinen versio, jonka on julkaissut Kansainvälinen televiestintäliitto (ITU)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

sdh sonet1
SDH / SONET
  • Poiketen WDM:stä suunniteltu alusta asti hyvin hallittavaksi
  • Tarjoaa tavan multipleksoida aikajakoisesti useita eri nopeuksisia yhteyksiä yhdeksi nopeaksi bittivirraksi
    • Eri yhteyksiä voi lisätä/poistaa muun bittivirran häiriintymättä
  • Hitaampia SDH-yhteyksiä voidaan myös koota nopeammaksi SDH-yhteydeksi
    • (155Mbit/s, 622Mbit/s…40Gbit/s)
  • Käytetään myös nopeiden point-to-point linkkien toteutukseen

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

sdh sonet2
SDH / SONET
  • SDH-kehys 125ms välein
  • Kehyksessä :
    • SOH (Section OverHead) –kenttä
      • Osoittaa kehyksen alun
      • Hallintainformaatiota
      • Osoitin virtuaalipiiriin
    • AU (Administrative Unit) –kenttä
      • Varsinainen tiedonsiirtokapasiteetti

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

sdh sonet3
SDH / SONET
  • Verkkolaitteet
    • Toistimet
      • Signaalin uudelleenmuodostus
    • Multiplekserit
      • Yhdistää siirrettävät eri signaalit
    • Add/Drop-multiplekserit
  • Verkkorakenteet
    • Point-to-Point
    • Point-to-Multipoint
    • Mesh-verkkoja
    • Rengasverkkoja

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

sdh sonet4
SDH / SONET
  • SDH-yhteydet ovat kiinteänopeuksisia
  • Reititys vaatii tarvittavan määrän vapaita aikaslotteja yhteyden päätepisteiden välillä
  • SDH:n tulevaisuus ei näytä uhatulta
  • SONET laitteiden myynti on kasvanut räjähdysmäisesti USA:ssa

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

optical transport network otn
Optical Transport Network (OTN)
  • SDH:n ongelmaksi tullee kapasiteetin riittävyys ruuhkaisimmilla yhteyksillä
  • WDM-verkot eivät tarjoa suuremmin hallittavuutta eikä luotettavuutta
  • Ratkaisuna näiden yhdistäminen optiseksi siirtoverkoksi OTN:ksi
    • Tulee olemaan monisiirtopalveluverkko joka tukee
      • SDH:n signaaleja
      • ATM-soluja
      • Muuttuvan mittaisia paketteja (esim. 10 Gigabitin Ethernet)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide125
FDDI
  • FDDI (Fiber Distributed Data Interface) kuitupohjainen tiedonsiirtoverkko 100Mbits
    • Perustuu Token Ring tyyppiseen valtuudenvälitykseen
      • Eroaa fyysisen tiedonsiirtomedian kohdalta
    • Kuituyhteys tuo mukanaan merkittäviä etuja
      • Mahdollistaa suuren tiedonsiirtonopeuden
      • Häiriösietoisuus sähkömagneettisille ilmiöille
  • CDDI (Copper Distributed Data Interface)
    • FDDI, jossa siirtotienä parikaapeli

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide126
FDDI
  • High Speed Token Ring (HSTR)
    • 100Mbit/s nopeuksinen TR-verkko, pohjautuu perinteiseen TR-teknologiaan
    • Sama kehysrakenne ja pakettikoko
    • Kaapelointi samaa vanhaa tekniikkaa sekin
      • STP, IBM tyyppi 1 100 m
      • UTP, cat 5 100 m
      • MMF valokuitu n. 2 km
    • Tavoitteena oli saada aikaan myös 1Gbit/s TR
  • TR:ien kehitystyö lopetettu

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide127
FDDI
  • FDDI suunniteltiin ennen kaikkea kahden tai useamman sitä hitaamman Ethernet verkon yhdistäjäksi
  • FDDI suunniteltiin pääasiassa toimivaksi runkoverkkona tai kahden supertietokoneen välisenä point-to-point yhteytenä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide128
FDDI
  • Topologia
    • Looginen kaksoisrengas
      • Renkaan muodostaa kaksi optista rengasta, joissa sama tieto kulkee vastakkaisiin suuntiin
      • Toinen renkaista on primary ring, toisen ollessa secondary ring
      • Normaalissa tilanteessa secondary ringissä liikkuva tieto on vain varmistuksena

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide129
FDDI
  • Vahvuudet
    • Stabiili kuormituksen kasvaessa suureksi, jolloin tiedonsiirron katkoksilta tulisi välttyä mahdollisimman tehokkaasti
        • perustuu pääasiassa kahdennettuun siirtotiehen
  • Heikkoudet
    • Verkon rakenne ja hierarkia on tiukasti rajattu
      • monimutkainen ja kallis verkkorakenne
    • Stabiiliusvaatimus
      • Kaikkien mahdollisten vikatilanteiden huomioiminen tekee verkon hallinnan monimutkaiseksi ja vaikeaksi hallita
    • FDDI:n kehittely ja laitevalmistus lakkautettu muutama vuosi sitten, ei koskaan saavuttanut kovinkaan suurta suosiota

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide130
FDDI
  • FDDI-II
    • Perusmuodossaan toimii kuten FDDI
    • Suurimpana erona on mahdollisuus ajaa FDDI-II:sta hybridimuodossa
      • Paketit kulkevat piirikytkentäisesti
      • Tarvitaan kun dataverkossa halutaan siirtää ääntä tai videota
        • Tällöin tulee pystyä takaamaan tietty jatkuva kaistanleveys aikayksikköä kohden
    • FDDI-II ei saavuttanut suosiota
    • FDDI-II jäi standardiksi jota ei juurikaan käytetty

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ftth fiber to the home
FTTH (Fiber To The Home)
  • Tavoitteena tarjota tilaajaliityntä kuitutekniikalla
  • Monet Internetin palvelut vaativat suurta tiedonsiirtokapasiteettiä
  • VOD
  • Kaksisuuntainen DigiTV-yhteys kuidun kautta kuluttajalle

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ftth fiber to the home1
FTTH (Fiber To The Home)
  • 1970 luvulta lähtien Televerkkojen kuparikaapeleita on korvattu kuituteknologialla
  • Televerkon kehittyessä kuitu tulee koko ajan lähemmäksi tilaajaa:
    • tilaajakeskuksista edelleen lähelle käyttäjää jakokaappiin (FTTC, Fiber to the Curb)
    • Viimeinen lenkki on vielä pitkään parikaapeli (puhelinverkko) tai koaksiaalikaapeli (TV-verkko)
  • Tavoitteena tarjota kuluttajalle laajakaistainen kaksisuuntainen kuituyhteys koko matkalle palveluntarjoajalta kotikoneelle, eli FTTH

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ftth fiber to the home2
FTTH (Fiber To The Home)
  • FTTC

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ftth fiber to the home3
FTTH (Fiber To The Home)
  • FTTC:ssä tieto siirretään palvelimelta kuitua pitkin asiakkaan kodin välittömään läheisyyteen asti
    • Omakotitalo -> kadun/korttelin laita
    • Kerros/rivitalo -> Taloon / Taloyhtiöön
  • Viimeiset kymmenet metrit siirtotienä perinteinen kuparikaapeli
  • Mitä lyhyempi valokuiduton osuus on, sitä suurempaan nopeuteen päästään varsinaisessa liitynnässä
  • Nopeuksiin vaikuttavat myös kompressiotekniikoiden kehittyminen
  • Televerkon kehittymisen myötä kuitu tulee kuitenkin lopulta kotitalouksiin asti

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ftth fiber to the home4
FTTH (Fiber To The Home)
  • FTTH

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ftth fiber to the home5
FTTH (Fiber To The Home)
  • Koko yhteys palveluntarjoajalta asiakkaan päätelaitteelle kuitua pitkin
    • Hyvin suuret tiedonsiirtonopeudet
    • Pienet häiriöt / hävikit
    • Parempi palvelunlaatu

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ftth fiber to the home6
FTTH (Fiber To The Home)
  • FTTH ei liityntäratkaisuna tunnu todennäköiseltä lähitulevaisuudessa
  • Suomessa teleinfrastruktuuri on varsin kattava, eikä nykyisten parikaapeleiden korvaaminen lähitulevaisuudessa mittavassa määrin kuidulla tunnu todennäköiseltä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat runkoverkot
Nopeat runkoverkot

Valtakunnallisten runkoverkkojen siirtokapasiteetin kehitys 1950-2005

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat runkoverkot1
Nopeat runkoverkot
  • Funet (the Finnish university and research network)
    • CSC:n (CSC - Tieteellinen laskenta Oy) ylläpitämä suomalaisten yliopistojen, korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten yhteinen tietoliikenneverkko, jonka kautta liikennöi noin 90 asiakasorganisaatiota
    • Funetin välittämät tietoliikennemäärät ovat kasvaneet noin 150% vuodessa useamman vuoden ajan
    • Liikenteen suuri kasvu johtuu tiedeyhteisön ja opiskelijoiden lisääntyvästä aktiivisesta verkonkäytöstä ja siitä, että uudet verkkopalvelut ja tekniikat tulevat aikaisessa vaiheessa käyttöön Funet-verkossa

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat runkoverkot2
Nopeat runkoverkot
  • Funet
    • Uusi Funet2001-verkko jakautuu rakenteeltaan kahteen osaan, runkoverkkoon ja liitäntäverkkoihin
    • Verkon luotettavuutta parannetaan lisäämällä varayhteyksiä, joilla pyritään vähentämään vakavien katkojen riskiä
    • Verkon valvonta ja ylläpito muuttuvat ympärivuorokautiseksi

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat runkoverkot3
Nopeat runkoverkot

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat runkoverkot4
Nopeat runkoverkot
  • Asiakkaat voivat liittyä FUNET:in verkkoon PoS (Packet over Sonet)-, ATM-, tai Ethernet-tekniikalla
  • Tärkeimmät liitynnät STM-16 tekniikkaan perustuvia (2.5 Gbit/s)
  • Liitynnän nopeus sovitaan tarpeen mukaan
  • Tällä hetkellä LTKK:n liityntä STM-1 tekniikalla (155Mbit/s)
    • Nopeus voidaan tarvittaessa nostaa 622Mbit/s, STM-4:n avulla

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat runkoverkot5
Nopeat runkoverkot

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat runkoverkot6
Nopeat runkoverkot
  • Suomen runkoverkkotilanne

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat runkoverkot7
Nopeat runkoverkot
  • NORDUnet
    • Pohjoismaat ovat hyvin aktiivisessa yhteistyössä järjestäessään verkkopalveluja korkeakoulu- ja tiedeyhteisölle
    • Kansainvälisten verkkoyhteyksien järjestämiseksi perustettiin Tanskaan osakeyhtiö NORDUnet A/S, jonka osakkaina ovat viiden Pohjoismaan tutkimusverkko-organisaatiot:
      • DENet Tanska, Funet Suomi, RHnet Islanti, SUNET Ruotsi ja UNINETT Norja
    • NORDUnet huolehtii kaikkien Pohjoismaiden välisestä tiedonsiirtoverkosta ja yhteyksistä muihin Euroopan maihin, Yhdysvaltoihin ja muualle Internet-verkkoon

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat runkoverkot8
Nopeat runkoverkot

Yhteydet Suomesta ulkomaille

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

nopeat runkoverkot9
Nopeat runkoverkot
  • Nykypäivänä valtaosa runkoverkoista on toteutettu ATM-tekniikalla
  • Jonkin verran Gigabitin nopeudella toimivia Ethernet-runkoverkkoja
  • Lukuisilla erilaisilla tekniikoilla toteutettuja runkoyhteyksiä, joita ei oikein voi runkoverkkoihin lukea kuuluviksi

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

1645 nopeat tiedonsiirtoverkot5

1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot

ATM

(Asynchronous Transfer Mode)

slide150
ATM
  • ATM (Yleisesti)
  • ATM-Referenssimalli
  • ATM-Lähiverkot (yms.)
    • ATM-LANE
    • MPOA
    • Frame Relay
    • IP-Over-ATM
    • MPLS

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide151
ATM
  • ATM:n suuren suosion syitä :
    • 1. ATM on syntynyt tarpeesta luoda kansainvälinen standardi, jolla voidaan yhdistää sekä erityyppisiä laitteita että eri liikennelajeja. ATM:n tavoitteena on yksi yhtenäinen ja kattava standardi.
    • 2. Perinteisesti yritysten sisäisissä lähiverkoissa ja lähiverkkoja yhdistävissä alueverkoissa on käytetty eri tekniikoita. ATM on tarkoitettu käytettäväksi niin lähi- kuin alueverkoissa.
    • 3. ATM:n myötä ei tarvita enää erillisiä verkkoja vaan eri liikennelajit (puhe, datan ja videokuvan siirto) voidaan integroida yhteen verkkoon.
    • 4. ATM-teknologia skaalautuu helposti eri tarpeisiin, koska se on käytettävissä useille eri nopeuksille megabiteistä gigabitteihin.

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide152
ATM
  • Verkko
    • Muodostuu ATM-kytkimistä ja niitä yhdistävistä ATM-linkeistä
    • Kytkimien perustoiminta on hyvin yksinkertaista
      • Vastaanottaa datapaketteja tai ATM-terminologian mukaisia ATM-soluja yhdestä liitännästään ja lähettää ne eteenpäin toista liityntää pitkin kytkimen sisäisten kytkentätaulujen mukaisesti

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide153
ATM
  • Solu
    • Siirrettävä data jaetaan kiinteän mittaisiin paketteihin, soluihin (5+48 tavua)
    • Kiinteän mittainen solu – nopeuttaa käsittelyä
    • Lyhyt solu – Soveltuu hyvin reaaliaikaisiin interaktiivisiin palveluihin
    • Asynkronisuus – Solut voidaan siirtää missä järjestyksessä tahansa

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide154
ATM

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide155
ATM
  • Päätelaitteet
    • ATM-verkon datan ensisijaisia lähteitä
    • Voivat olla työasemia, palvelimia tai mitä tahansa laitteita, jotka kytkeytyvät verkkoon aidolla ATM-liitännällä
      • Tämä liitäntä on nimeltään User Network Interface (UNI)
      • ATM-kytkimien välistä liitäntää kutsutaan puolestaan Network Node Interfaceksi (NNI)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide156
ATM

Verkon rakenne

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide157
ATM

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide158
ATM
  • Kytkentäisyys
    • Ennen datan lähettämistä on muodostettava virtuaaliyhteys verkon yli lähettäjältä vastaanottajalle
    • Koska ATM-verkoissa kanavoidaan useista lähteistä tulevaa liikennettä, sen on tarjottava mekanismit erottaa yhteydet toisistaan
    • ATM-verkoissa tämä toteutetaan seuraavan kolmiportaisen hierarkian avulla:
      • ATM-linkit, jotka yhdistävät kytkimet toisiinsa
      • Virtuaalipolut, jotka erotellaan toisistaan virtuaalipolkutunnuksen (VPI) avulla
      • Virtuaalikanavat, jotka osoitetaan virtuaalikanavatunnuksilla (VCI)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide159
ATM
  • Datansiirto tapahtuu virtuaaliyhteyksiä (VCC, Virtual Channel Connection) pitkin
    • Päästä päähän yhteyksiä lähettäjältä vastaanottajalle
    • Koska VCC on yksisuuntainen, se toimii aina parina (yksi molempiin suuntiin)
    • Jokaisessa siirrettävässä solussa on kaksi tunnusta VPI ja VCI,
      • Identifioivat virtuaaliyhteyden, jolle solut kuuluvat
      • Soluissa ei ole osoitetta, koska se veisi liian suuren osuuden solun 53 tavusta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide160
ATM
  • VCC:t on ryhmitelty virtuaalipoluiksi
    • Ryhmittelyn tarkoituksena on helpottaa verkonhallintaa esimerkiksi virhetilanteissa
    • Jos esimerkiksi ATM-linkki kahden kytkimen väliltä vikaantuu, kaikki linkin kautta kulkevat virtuaaliyhteydet voidaan kytkeä uudelleen vaihtoehtoista reittiä kytkemällä ainoastaan virtuaalipolut sen sijaan että yhteydet kytkettäisiin yksi kerrallaan

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide161
ATM
  • Solujärjestys säilyy
    • Kaikki samaan virtuaaliyhteyteen kuuluvat solut siirretään lähettäjältä vastaanottajalle samaan reittiä
      • Tämän seurauksena solut saapuvat perille aina samassa järjestyksessä kuin missä ne on lähetetty
      • Ylemmän kerroksen protokollien ei tarvitse huolehtia oikean järjestyksen palauttamisesta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide162
ATM
  • Kytkentä
    • Kytkin vastaanottaa solun
    • Se katsoo VPI-kentän arvon mukaan oikean VCI-taulun kyseisen liitännän VPI-taulukosta
    • VCI-kentän avulla kytkin hakee vastaavat ulos lähtevät linkit, virtuaalipolun ja virtuaalikanavan
    • Kytkin sijoittaa oikeat arvot kyseiseen soluun ja lähettää sen eteenpäin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide163
ATM

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide164
ATM
  • Kytkimen toiminta näyttää yksinkertaiselta, tapauksessa joissa kytkentätaulukoiden arvot on valmiiksi olemassa
    • Nämä kytkentätiedot voidaan antaa kahdella eri tavalla, jotka määrittelevät myös ATM-yhteyksien perustyypit
      • Kiinteät virtuaaliyhteydet (PVC)
        • Muodostetaan jollain ulkoisella mekanismilla kuten verkonhallinnan toimesta
        • Verkon operaattorit kirjoittavat kunkin virtuaaliyhteyden vaatimat kytkennät kaikkiin kytkimiin
      • Kytkentäiset virtuaaliyhteydet (SVC)
        • verkko muodostaa automaattisesti itsestään
        • ATM-verkon signalointi huolehtii tarvittavien kytkentätietojen siirtymisestä kaikille yhteydellä oleville kytkimille

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide165
ATM

Kytkimen toiminnot

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide166
ATM
  • Kytkentäelementti on kytkimen perusosanen
    • Sisältää yleensä sisääntulo- ja ulosmeno- ohjaimet, sekä niitä yhdistävän verkon
  • Saapuvan solun reititystiedot tarkistetaan ja niiden perusteella ohjataan solu oikeasta tuloportista oikeaan lähtöporttiin
  • Usein sama linjakortti sisältää ja ohjaa sekä sisään-, että ulosmenoa
  • Kaikki kytkimet vaativat puskurointia, tulo-, lähtö-, tai molemmilla porteilla

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide167
ATM
  • Erityyppisiä kytkimiä :
    • Ristikytkentämatriisi
      • Voidaan kytkeä mikä tahansa vapaa tulo/meno-pari
    • Keskusmuistipohjainen
      • Vaatii nopean muistijärjestelmän
    • Väyläpohjainen
      • Rinnakkainen, yleensä aikajakoinen
    • Rengaspohjainen
      • Vastaava toimintaperiaatteiltaan kuin väyläpohjainen

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide168
ATM

Kytkentämatriisikytkin Keskusmuistipohjainen kytkin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide169
ATM

Väyläpohjainen kytkin Rengaspohjainen kytkin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide171
ATM
  • ATM-standardit pohjautuvat hyvinkin suoraan aikaisempiin ISDN-standardeihin
  • Out-of-band-tyyppinen signalointi
  • Palvelun laatua ja verkon suorituskykyä valvotaan jatkuvasti
    • Solujen häviötodennäköisyydet
    • Virhesuhteet
    • Viiveet
    • Viiveen vaihtelut
  • Tarjoaa useille eri palveluille monia siirtopalveluita
  • Verkonhallinta hyvin kattavaa

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm protokollat
ATM protokollat
  • Jakautuvat kahteen pääryhmään
    • Signalointi
      • Yhteyden muodostus, hallinta, purku
      • Luonteeltaan yhteyskohtaisia, hyvinkin monimutkaisia
    • Siirtotaso
      • Tiedonsiirtopalvelut
      • Käsitellään PDU:ita ja soluja
      • Luonteeltaan hyvinkin yksinkertaisia (nopeusvaatimukset)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm n prm
ATM:n PRM
  • Toiminnat jaettu kerroksiin
  • Kerrosten toiminnat ja niiden väliset suhteet kuvataan PRM:llä
  • ATM:ssä käytetään B-ISDN mallia, joka pohjautuu jossain määrin OSI-malliin
    • kerrokset eivät täysin riippumattomia toisistaan

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

b isdn prm
B-ISDN PRM
  • Kolme tasoa
    • Käyttäjätaso
      • Siirtopalvelut datalle
        • Vuon ohjaus, virheistä toipuminen, …
    • Ohjaustaso
      • Signalointipalvelut yhteyksille
        • Muodostus, ylläpito, purku
    • Hallintataso
      • Kerroshallinta
        • Kerrosten toimintojen resurssien hallinta
      • Tasohallinta
        • Koko järjestelmän hallinta, mukaan lukien eri tasojen hallinnan

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

b isdn prm1
B-ISDN PRM

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kerrokset
Kerrokset
  • Termejä :
    • Solu
      • Kiinteän mittainen, yksilöidään ATM kerroksella tunnisteella
    • Idle cell
      • Solu, jonka fyysinen kerros lisää poistaa sovittaakseen ATM-tason ja siirtotien nopeudet
    • Valid cell
      • Solu, jonka otsikko ei ole virheellinen
    • Invalid cell
      • Solu, jonka otsikko on virheellinen
    • Assigned cell
      • Solu, joka tarjoaa palvelun ATM-kerrosta käyttävälle sovellukselle
    • Unassigned cell
      • Solu, joka ei ole edeltävää tyyppiä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kerrokset1
Kerrokset
  • Fyysinen-kerros (Jaettu kahteen alikerrokseen)
    • Fyysinen media (PM)
    • Lähetyskonvergenssi (TC)
      • Siirtonopeuden sovitus, kehystys, ajoitus
      • Vain Assigned/unassigned solut välitetään ATM-kerrokselle

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kerrokset2
Kerrokset
  • ATM-Kerros
    • Solujen kanavointi
    • VPI ja VCI muunnos
    • Soluotsikoiden muodostus ja käsittely
    • GFC (Generic Flow Control) vuonohjaus
  • AAL-Kerros (sovituskerros)
    • Segmentation and Reassembly, SAR-alikerros
      • Jakaa lähetyspäässä CS-PDU:t 48-tavun lohkoihin
    • Konvergenssialikerros, CS
      • Tarjoaa erilaisia palveluita eri sovelluksille (sovittaa siirtopalvelut sovelluksille sopiviksi)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kerrokset3
Kerrokset

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

kerrokset4
Kerrokset
  • Kaikkien kerrosten hallintatoiminnot ovat täysin riippumattomia toisten tasojen hallinnoista
  • Kaikilla kerroksilla on hallintatoiminnot laatu- ja tilatietojen saamiseksi
    • Välitetään tarvittaessa seuraavalle ylemmälle tasolle, tai kerroshallinnalle

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

k ytt j n verkkorajapinta uni
Käyttäjän verkkorajapinta (UNI)
  • Siirtomuoto
    • Siirtotien tarjoama hyötykuormakapasiteetti on jaettu soluihin
      • Hyötykuorma = siirtokapasiteetti-liittymän toiminnan vaatima osuus
    • Rajapinnassa ei ole kiinteästi määriteltyjä soluja
      • Määrittelyt voivat muuttua dynaamisesti
    • Eri tyyppisiä liikenteitä voidaan yhdistää vapaasti
      • Kunhan kokonaiskapasiteetti ei ylity

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

k ytt j n verkkorajapinta uni1
Käyttäjän verkkorajapinta (UNI)
  • Yhteydenmuodostus
    • Käytetään ns. one-pass –menetelmää (UNI-signaloinnin välityksellä)
      • Yhteydenmuodostuspyyntö välitetään ensin lähettäjältä vastaanottajalle.
      • Vastaanottaja voi joko hyväksyä tai hylätä tämän yhteydenmuodostuspyynnön
      • Jos vastaanottaja ilmoittaa yhteydenmuodostuspyynnön lähettäjälle, että yhteydenmuodostus hyväksytään, kuittaa lähettäjä vielä yhteyden

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

k ytt j n verkkorajapinta uni2
Käyttäjän verkkorajapinta (UNI)

Yhteydenmuodostusprosessi

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

k ytt j n verkkorajapinta uni3
Käyttäjän verkkorajapinta (UNI)
  • Yhteydenmuodostus
    • UNI-signalointia varten verkossa käytetään ATM-osoitteita
      • UNI vaatii toimiakseen mekanismin, jolla voidaan osoittaa mikä tahansa verkon laite
        • ATM- verkossa on käytössä erilaisia osoitteita
      • ITU-T:n mallissa käytetään julkisia E.164-osoitteita
        • Tämän takia ne ovat myös usein suhteettoman kalliita, jolloin niitä ei voida käyttää esimerkiksi yritysten sisäisissä verkoissa
        • Yksinkertaisuudessaan 20-tavuinen E.164-osoite muodostuu maa-, alue-, ja päätelaitekoodista, jolloin osoitetta voidaan käyttää suoraan solujen reitittämiseen
      • ATM Forum määritellyt oman osoiterakenteen yksityisille verkoille
        • Nämä 20-tavuiset osoitteet ovat NSAP-osoitteita (Networks Service Access Point address) ja jakaantuvat kahteen osaan:
          • Initial Domain Part:iin, joka määrittelee käytettävän osoitesyntaksin
          • Domain SpecificPart:iin, joka määrittelee itse osoitteen

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

k ytt j n verkkorajapinta uni4
Käyttäjän verkkorajapinta (UNI)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

k ytt j n verkkorajapinta uni5
Käyttäjän verkkorajapinta (UNI)
  • Kytkin valitsee oikean reitin yhteydenmuodostussanomalle
  • Hierarkkisella verkkorakenteella pyritään minimoimaan yksittäisten kytkimien reititystaulujen suuruutta sekä liikennekuormaa, joka aiheutuu reititystaulujen vaihdosta
  • Yhteydenmuodostusprosessin jälkeinen liikennöinti ohjataan samaa reittiä pitkin, ATM-osoitteet korvataan jokaisella linkkiyhteydellä yhteyden käyttöön allokoidulla VPI/VCI-parilla

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

k ytt j n verkkorajapinta uni6
Käyttäjän verkkorajapinta (UNI)
  • Siirtonopeudet
    • B-ISDN-perusnopeudet ovat n. 155Mbit/s & 600Mbit/s
    • Fyysisen kerroksen nopeudet ovat 155.520Mbit/s ja 622.080Mbit/s
      • Perustuvat SDH:n nopeuksiin (STM-1 & STM-4)
    • 2.5Gbit/s liityntä
      • Tarjoaa noin 2.4Gbit/s siirtonopeuden ATM-tasolle

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

k ytt j n verkkorajapinta uni7
Käyttäjän verkkorajapinta (UNI)
  • Liittymän rakenne
    • SDH tarjoaa joustavuutta
      • Voidaan yhdistää vanhoja ISDN- ja ATM-laitteita
    • Rajapinnassa SDH-kehyksen hukkaama kapasiteetti (n.3.7%) hyödynnetään alimpien kerrosten hallinnassa
      • Siirretään vapaalla 3.7%-kapasiteetilla hallintainformaatiota
    • SDH:ssa voidaan kanavoida siirtotielle useita erinopeuksisia liittymiä hierarkkisesti
      • Kapasiteetti voidaan jakaa neljään osaan, jotka edelleen voidaan jakaa neljään osaan

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

155 622mbit s liitynn t
155/622Mbit/s liitynnät
  • Fyysisen tason konvergenssikerroksella
    • 155.52Mbit/s yhteydellä soluvirta sijoitetaan C-4 (9*260 tavua) kehykseen, joka taas sijoitetaan VC-4 kehykseen (9*261 tavua) ja siihen lisätään VC-4 POH (9*1 tavua). VC-4 sijoitetaan STM-1 kehykseen (9*270 tavua)
    • SDH-kehykset toistuvat 125 ms välein
      • STM-1 nopeus 9*270*8bittiä/125 ms = 155.52 Mbit/s
    • Nopeuksia voidaan kasvattaa
      • STM-1, STM-4, STM-16, …

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

sdh kehys
SDH-Kehys

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

155 622mbit s liitynn t1
155/622Mbit/s liitynnät
  • Siirtotie
    • ITU-T:n optinen määritys nopeudelle 155.52Mbit/s :
      • Monimuotokuitu
        • Siirtoetäisyydet muutamia kilometrejä
      • Yksimuotokuitu
        • Siirtoetäisyydet useita satoja kilometrejä
      • SDH-toistimilla saavutetaan teoriassa rajaton siirtoetäisyys

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm kerros
ATM-Kerros
  • Solun formaatti
    • 5 tavua otsikkotietoa + 48 tavua hyötykuormaa
    • Oktetit lähetetään kasvavassa järjestyksessä
    • Bitit lähetetään laskevassa järjestyksessä
    • Kaikissa kentissä ensimmäinen bitti on merkitsevin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm kerros1
ATM-Kerros
  • Solun otsikkokenttä
    • UNI- ja NNI-rajapintoihin erilaiset otsikkomäärittelyt
      • 4 ensimmäistä bittiä NNI:ssä VPI:n osana
      • 4 ensimmäistä bittiä UNI:ssa GFC-kenttä
        • GFC-kenttää käytetään hyvin harvoin, mahdollistaa vuonvalvonnan Point-To-Point-yhteyksillä
          • Voidaan esim. rajoittaa liittymien/virtuaaliyhteyksien nopeutta alle fyysisten nopeuksien

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm kerros2
ATM-Kerros

UNI-Solu NNI-Solu

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm kerros3
ATM-Kerros
  • VPI (Virtual Path Identifier)
    • Määrittelee virtuaalipolkutunnisteen
    • NNI:ssä 12 bittiä, UNI:ssa 8 bittiä
  • VCI (Virtual Channel Identifier)
    • Määrittelee virtuaalikanavatunnisteen
  • PT (Payload Type)
    • Käytetään mm. OAM-solujen tunnistamiseen, ATM-layer-user-to-ATM-layer-user (AUU) signalointiin, ruuhkautumisen ja resurssien hallintaan
  • HEC (Header Error Control)
    • Mahdollistaa virheiden havainnoinnin ja korjaamisen

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm kerroksen yhteydet
ATM-Kerroksen yhteydet
  • VPI erottelee VP-yhteydet toisistaan
  • VCI erottelee VC-yhteydet
    • Kuitenkin niin, että VCI-arvot voivat olla samat eri VPC:ihin kuuluvissa yhteyksissä
  • VCC:hen kuuluvat osittain pysyvät- tai pysyvät yhteydet, meta-signaloidut-, kytketyt (SVC), tai VPC:en sisällä muodostetut yhteydet
  • VPC:hen kuuluvat osittain pysyvät- tai pysyvät yhteydet, signaloidut- ja verkonhallinnan avulla muodostetut yhteydet

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm kerroksen yhteydet1
ATM-Kerroksen yhteydet

ATM-Kerroksen yhteydet ja ATM-yhteydet

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm kerroksen yhteydet2
ATM-Kerroksen yhteydet
  • VCL, Virtuaalikanavalinkki muodostuu linkistä, jonka sisällä VPI- ja VCI-arvot pysyvät samoina
  • VCC, Virtuaalikanavayhteys muodostuu joukosta VCL:iä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm kerroksen yhteydet3
ATM-Kerroksen yhteydet
  • ATM-kytkimet toimivat ATM-tasolla
    • Tunnistavat VPI/VCI-kentästä mihin yhteyteen mikäkin solu kuuluu ja korvaavat sen arvot uusilla
    • Tiedot VPI/VCI:stä talletetaan ATM-kytkimiin yhteydenmuodostusvaiheessa
  • VPL (Virtuaalipolkulinkki) muodostuu vastaavasti linkistä jonka sisällä VPI-arvo pysyy samana
    • VCI-arvolla ei ole merkitystä, kaikki saman VPI-arvon omaavat solut kulkevat yhdessä
    • VPI-arvoja käsitellään VPL:län päätepisteissä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm kerroksen yhteydet4
ATM-Kerroksen yhteydet
  • VPC (virtuaalipolkuyhteys) muodostuu useista VPL:istä
  • ATM-kytkin voi olla myös vain VP-kytkin
    • Käsittelee vain VP-arvoja, samoin kuin VC-kytkin käsittelee VPI/VCI-arvoja
    • Usein voivat toimia sekä VC-, että VP-kytkiminä
  • VPC:iden käyttö vähentää laitteiden kuormitusta VCC:itä muodostettaessa
    • Signalointia tarvitaan vain VPC:iden päätepisteissä
  • VC-tasolla kukin VPC näkyy yhtenä VCL:nä
    • VCL:n päätepisteet ovat samat kuin VPC:n

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm kerroksen yhteydet5
ATM-Kerroksen yhteydet

Kaksi kahden VCL:n VPC:tä. VCC muodostuu kahdesta VPL:ien sisällä kulkevasta VCL:stä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros
AAL-Kerros
  • ATM-sovituskerros (ATM-Adaptation-Layer)
    • SAR (Segmentation and Reassembly)
      • Vastaa lähetyksessä ylemmän kerroksen pakettien jakamisesta soluihin ja vastaanotettaessa solujen kokoamisesta taas paketeiksi
    • CS (Convergence Sublayer)
      • Sovittaa ATM-kerroksen siirtopalvelut erilaisten sovellusten käyttöön

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros1
AAL-Kerros
  • ITU-T on määritellyt AAL tasolle seuraavat tehtävät:
    • Siirtovirheiden hallinta
    • Tietokokonaisuuksien pilkkominen ja yhdistäminen
    • Toipuminen tilanteista, missä soluja on kadonnut tai lähetty väärin
    • Vuonohjaus ja ajastuksen hallinta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros2
AAL-Kerros
  • Erilaisia AAL-tyyppejä määritelty eri tyyppisille palveluille
    • Kaikilla AAL-tyypeille omat SAR- ja CS-alitasot
      • Yksittäinen AAL voi sisältää useita erilaisia CS-alitasoja, mutta kuitenkin saman tyyppistä palvelua varten
    • AAL-toiminnot on toteutettu rautatasolla ATM-liityntäkorteissa (tehokkuuden takaamiseksi)
    • ATM-kytkimet toteuttavat AAL-toiminnot vain signaloinnin osalta
      • Hyötykuorma ohittaa kytkimet ATM-tasolla

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros3
AAL-Kerros

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros4
AAL-Kerros
  • AAL:n palveluluokat :
    • Luokka A : Vakionopeuksinen palvelu, joka emuloi kiinteään yhteyttä
    • Luokka B : Vaihtelevanopeuksinen palvelu, joka on tarkoitettu multimediasovelluksille
    • Luokka C : Yhteydellinen palvelu, joka on tarkoitettu yhteydelliseen datasiirtoon
    • Luokka D : Yhteydetön palvelu, joka on tarkoitettu yhteydettömään datasiirtoon

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • Jokaisella luokalla on yksi AAL-tyyppi
    • Joilla voi olla useita CS-tyyppejä eri palveluille

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat1
AAL-Kerros (palveluluokat)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat2
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • Palvelut voidaan jakaa siirtovaatimusten perusteella eri liikenneluokkiin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat3
AAL-Kerros (palveluluokat)

ATM-Forumin liikenneluokat

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat4
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • Luokat lyhyesti :
    • AAL-0
      • Mitään sovitusta ei tehdä vaan solut siirretään läpinäkyvästi mitään muuttamatta sovellukselta toiselle
    • AAL-1
      • Vakionopeuksisessa palvelussa ja kiinteän yhteyden emuloinnissa tarvittavat toiminnat
    • AAL-2
      • Palveluluokka B:n tarpeisiin tarjoamalla vaihtelevan nopeuden palvelua
    • AAL 3/4
      • Perustuu frame relay -palveluun ja tarjoaa mm. virheiden havaitsemisen ja puskurikoon hallintapalveluita
    • AAL-5
      • Yksinkertaistettu versio AAL3/4:stä ja tällä hetkellä yleisin AAL-luokka

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat5
AAL-Kerros (palveluluokat)

Taulukossa muutamia sovelluksia ja niiden käyttämiä AAL-luokkia

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat6
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL0
    • Epävirallinen AAL-tyyppi
    • Käytetään tarkoittamaan AAL-tyyppiä jonka SAR- ja CS-alitasot ovat tyhjiä
    • Kaikki ATM-kerroksella vastaanotetut solut välitetään muuntumattomina ylemmälle kerrokselle
      • Käyttäjä suoraan kontrolloi solujen hyötykuormaa
    • Käyttö rajoittuu yleensä erikoissovelluksiin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat7
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL1
    • CBR-palvelut (luokka A) käyttävät usein
      • Tarjoaa kiinteän bittinopeuden ja huolehtii synkronoinnista lähettäjän ja vastaanottajan välillä
    • Toimintoja
      • SAR
      • Solujen viiveen vaihtelun hallinta
      • Solun paketointiviiveen hallinta
      • Hukattujen ja väärien solujen hallinta
      • Lähettäjän kellosignaalin regenerointi vastaanottopäässä
      • Datarakenteen generointi
      • Bittivirheiden havainnointi ja hallinta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat8
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL1 SAR
    • SAR-PDU sisältää yksitavuisen PCI:n (Protocol Control Information) ja 47 tavua hyötykuormaa
    • PCI
      • 4 bittinen SN (Sequence Number)
        • Mahdollistaa hävinneiden ja väärässä järjestyksessä olevien solujen havaitsemisen
      • 4 bittinen SNP (Sequence Number Protection)
        • Mahdollistaa yhden bitin virheen korjauksen ja usean bitin virheiden havaitsemisen
  • AAL1 CS
    • Toiminnot riippuvat täysin käytetystä palvelusta
      • Esim. solujen viivevaihtelua voidaan hallita puskuroinnilla ja virheitä FEC:lla

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat9
AAL-Kerros (palveluluokat)

AAL1 SAR-kehysrakenne

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat10
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL2
    • Alun perin suunniteltiin VBR-rt käyttöön
      • Määrittely ei koskaan valmistunut
    • AAL-CU (Composite User) määrittely nimitettiin AAL2:ksi
      • Mahdollistaa useiden käyttäjien kanavoinnin yhteen VCC:hen
    • Käytetään eniten mobiiliverkkojen puheluiden kuljettamiseen
      • Paketointiviive huomattava ongelma
    • Voidaan käyttää myös lankapuhelinliikenteessä
      • Hyödynnetään tehokkaasti mm. puheenkompressiota
      • Signalointikuorma vähenee merkittävästi, kun yhteen yhteyteen on kanavoitu useita puheluita
      • Puhelujen kytkemiseen voidaan käyttää erillisiä AAL2-kytkimiä
        • Toimivat AAL-kerroksella ja pystyvät kytkemään puhelinyhteyksiä AAL2-yhteyksien välillä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat11
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL2
    • Jaettu kahteen osaan
      • CPS (Common Part Sublayer)
        • Tarjoaa useiden lähteiden multipleksauksen
      • SSCS (Service-Specific Convergence Sublayer)
        • Tarjoaa palvelukohtaiset toiminnat

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat12
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • CPS-paketti
    • Kolmen oktetin otsikko ja 1-45/64 octettia hyötykuormaa
      • CID (Channel Identifier)
      • LI (Length Indicator), Hyötykuorman pituus
      • UUI (User-to-User Indicator), SSCS-osan vertaisolioiden kommunikointiin, tai hallintaan
      • HEC (Header Error Control)
  • CPS-PDU
    • Otsikko + yksi tai useampi CPS-paketti
      • OSF (Offset Field), SN (Sequence Number), P (Pariteetti)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat13
AAL-Kerros (palveluluokat)

CPS-Paketti CPS-PDU

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat14
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • SAR
    • CPS-PDU jaetaan 47-oketetin osiin, alkuihin lisätään SF (Start Field, 6-bittinen OSF & 1 bittiset SN ja P)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat15
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL3/4
    • Alun perin suunniteltiin palveluluokille C ja D omat AAL tyypit, mutta myöhemmin ne yhdistettiin
    • AAL3/4-CS jakautuu kahteen osaan
      • CPCS (Common Part CS)
      • SSCS (Service Specific CS)
    • AAL3/4:ää käyttäviä palveluita mm.
      • CBDS (Connectionless Broadband Data Services)
      • SMDS (Switched Multi-megabit Data Services)
    • AAL3/4:lle määritelty kaksi toimintatapaa
      • MM (Message Mode) (Pakettimuotoiseen tiedonsiirtoon)
        • Siirretään kerrallaan yksi AAL-SDU yhdessä tai useammassa CS-PDU:ssa
      • SM (Streaming Mode) (Pieni viive, hitaampi bittinopeus)
        • Yksi tai useampi AAL-SDU yhdessä CS-PDU:sta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat16
AAL-Kerros (palveluluokat)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat17
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL3/4
    • Molemmissa toimintatavoissa kaksi operointitapaa
      • Assured Operation
        • Vialliset/Hävinneet AAL-SDU:t uudelleenlähetetään
          • Vaatii vuonvalvontaa ja rajoittuu Point-To-Point-yhteyksiin
      • Non-Assured Operation
        • Ei uudelleenlähetyksiä
        • Viallinen AAL-SDU välitetään (tarpeen mukaan) käyttäjälle
          • Vuonvalvonnan käyttö mahdollista Point-To-Point-yhteyksillä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat18
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL3/4 SAR
    • Muodostaa soluja jakamalla CS-PDU:t 44 oktetin pätkiin ja lisäämällä SAR-PDU-otsikot ja -loppuosat
      • Otsikko koostuu ST:stä (Segment Type), SN:stä (Sequence Number) ja MID:iin (Multiplexing Identifier)
      • Loppuosa koostuu LI:stä (Length Indicator) ja CRC:stä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat19
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • SAR-PDU-Kehys
    • ST
      • Neljä arvoa
        • BOM/COM/EOM (Begining/Continuation/End Of Message)
        • SSM (Single Segment Message)
    • SN
      • Kadonneiden/väärässä järjestyksessä saapuneiden solujen havainnointi
      • Uudelleenlähetykset
    • MID
      • Mahdollistaa 1024 AAL-yhteyden kanavoinnin yhteen VCC:hen
    • LI
      • SAR-PDU:n hyötykuorman pituus
    • CRC
      • Virheiden havainnointi

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat20
AAL-Kerros (palveluluokat)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat21
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL3/4 CPCS-kehys
    • Tarjoaa siirtopalvelun 1-65535 tavun paketeille
    • Jakaantuu otsikkoon ja loppuosaan sekä hyötykuormaan

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat22
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL3/4 CPCS-kehys
    • CPI
      • Ilmaisee kuinka seuraavat kentät on tulkittava
    • Btag/Etag
      • Osataan yhdistää samaan CPCS:aan kuuluvat otsikko ja loppuosa
    • BASize
      • PDU:n vastaanotossa puskurikoon tarve
    • AL
      • Käyttämätön täytetavu
    • Length
      • PDU:n pituuden ilmaisuun

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat23
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL5
    • Tarjoaa vastaavan kaltaisia palveluita kuin AAL3/4
      • Tavoitteena parempi hyötysuhde
      • SM & MM operaatiot vastaavat kuin AAL3/4:sessa
      • Kanavointi puuttuu
    • Käyttö suurelta osin signalointiin (S-AAL) ja datansiirtoon (IP over ATM)
    • CS jaetaan vastaavasti SSCS & CPCS osiin

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat24
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL5 SAR
    • Kelpuuttaa SDU:n joka on pituudeltaan jaollinen 48:lla
    • Ei lisätä mitään kenttiä
    • Lopun tunnistus solun otsikossa PT-kentässä olevan AUU-parametrin avulla

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat25
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL5 CPCS
    • Tarjoaa siirron 1-65535 tavun paketeille
    • Kehyksen loppuosa (8 tavua) sisältää
      • UU (User-to-User indication)
        • CPCS käyttäjien kommunikointiin
      • CPI (Common Part Indication)
        • Samanlainen kuin AAL3/4:ssä
      • CRC
        • 32-bittinen tarkistussumma
    • Kehyksessä lisäksi pituutta ilmaiseva Length-kenttä ja täyte-kenttä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat26
AAL-Kerros (palveluluokat)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

aal kerros palveluluokat27
AAL-Kerros (palveluluokat)
  • AAL5 toimii kunhan solut eivät katoile, eivätkä virheellisty
    • Muulloin suorituskyky kärsii rajusti
    • Yksittäisten solujen uudelleenlähetyksen sijasta joudutaan koko paketti uudelleenlähettämään
    • Paketin viimeisen solun kadotessa peräkkäiset paketit sekoittuvat keskenään
      • Pakettirajojen tunnistus mahdotonta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot
ATM-Lähiverkot
  • Ominaisuusvaatimukset
    • Standardoitu ratkaisumalli
    • Yhteensopivuus ja toimivuus (LAN/WAN)
    • Suuret siirtokapasiteetit tarjolla
    • Skaalattavuus tarpeen mukaan
    • Reaaliaikaisen multimedialiikenteen siirtomahdollisuus

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot1
ATM-Lähiverkot
  • ATM-LANE
    • ATM-lähiverkon rakentaminen sellaisenaan ei nykypäivänä kannattavampaa
      • Kalliimpaa/hankalampaa kuin nopeiden Ethernetien toteuttaminen
    • Kehitystyöstä vastaa ATM-Forum
    • Olemassa olevien LAN-teknologioiden yhdistäminen ATM-verkkoon
      • ATM voidaan tuoda pikkuhiljaa lähiverkkoihin
    • LANE toiminnot voivat olla LAN-kytkimissä, reitittimissä, silloissa, tai ATM-päätelaitteissa

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot2
ATM-Lähiverkot
  • ATM-LANE
    • Korvaa MAC-kerroksen
      • ATM Point-To-Point VCC:t saadaan näyttämään ylemmille kerroksille jaetulta siirtotieltä
    • Ei vaadi muutoksia ATM-kytkimiin, vaan kaikki toiminnot käyttävät standardi signalointeja
    • Perustoiminto on Point-To-Point-yhteyden muodostus kahden LANE-käyttäjän välille
      • Tarvitaan menetelmä jolla MAC-osoitteet esitetään ATM-osoitteina

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot3
ATM-Lähiverkot

ATM-LANE:n toimintaperiaate

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot4
ATM-Lähiverkot
  • ATM-LANE:n toiminnalliset osat
    • LEC (LEN Emulation Client)
      • Jokaisella LEC:llä on yksi ATM- ja vähintään yksi MAC-osoite
    • ELAN (Emulated LAN) LANE-aliverkko
    • LUNI (LANE UNI-rajapinta)
      • LEC:n ja verkon välillä
    • LES (LAN Emulation Server)
      • MAC-ATM-osoitteiden mappaus
    • LECS (LAN Emulation Configuration Server)
      • Allokoi LEC:it oikeaan ELAN:iin
    • BUS (Broadcast and Unknown Server)
      • Multicast, Broadcast, Tuntemattoman liikenteen välitys

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot5
ATM-Lähiverkot

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot6
ATM-Lähiverkot
  • Laitteen (LEC) liittyminen ELAN:iin
    • LEC muodostaa Yhteyden LES:iin (osoite LECS:Ltä)
    • LEC rekisteröi LES:iin MAC- ja ATM-osoitteensa
    • LES liittää LEC:in kontrolli-VCC:hen
    • LEC pyytää LES:ltä BUS:in ATM-osoitteen
    • LEC muodostaa BUS:iin multicast-yhteyden
    • BUS lisää LEC:in multicast forward-yhteyteen

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot7
ATM-Lähiverkot
  • Tiedonsiirto
    • LEC muodostaa LAN-paketista LANE-paketin
      • Siirretään AAL5sen yli
      • Sisältää LAN-otsikko-osan ja datakentän

LAN-

Kehys

LANE-

Kehys

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot8
ATM-Lähiverkot
  • Tiedonsiirron kulku
    • Lähettävä LEC lähettää LES:ille osoitetiedostelun vastaanottajan ATM-osoitteesta
    • Odotellessa suoraa osoitetta käytetään sillä välin BUS-palvelinta, joka broadcastaa paketit kaikille
    • Osoitteen saatuaan LEC muodostaa Point-To-Point-yhteyden VCC:n vastaanottajaan
    • Lähettäjä lähettää ensin BUS:in kautta flush-viestin, joka vastaanottajan on kuitattava, ennen VCC:n käyttöönottoa
    • Flush-viestin kuittauksen jälkeen normaali tiedonsiirto voidaan aloittaa VCC:n kautta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot9
ATM-Lähiverkot
  • ATM-LANE
    • Edut
      • Nopeasti vanhoissa verkoissa käyttöönotettava ATM-runkoverkko
      • VLAN:ien muodostus on helppoa
      • Sovelluksiin ei tarvitse tehdä ATM:n ominaisuuksia
    • Haitat
      • ATM:n hyvät ominaisuudet saattavat jäädä käyttämättä
      • Tuottaa herkästi runsaasti broadcast-liikennettä
      • BUS ja LES voivat muodostua pullonkaulakohdiksi
      • Eri ELAN:ien välinen liikennöinti vaatii reitittimen käyttöä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot10
ATM-Lähiverkot
  • MPOA (Multi-Protocol Over ATM)
    • Pyrkii ratkaisemaan ATM-LANE:n ongelman eri aliverkkojen välisessä liikennöinnissä
      • Mahdollistaa suoran yhteyden usean aliverkon läpi
    • Suunniteltu kuljettaman mitä tahansa 3.kerroksen protokollaa ATM-verkon välityksellä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot11
ATM-Lähiverkot
  • Tiedonsiirto
    • ELAN:in alueella kuten LANE:ssa
    • Toisen aliverkon alueelle siirrettäessä MPC (MPOA Client) lähettää datan MPS:lle (MPOA Server), joka toimii kuten reititin
      • Jos datapaketteja useita (datavirta), muodostaa suoran yhteyden MPC:iden välille

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

atm l hiverkot12
ATM-Lähiverkot

MPOA Tiedonsiirron periaate

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

frame relay fr
Frame Relay (FR)
  • Kehitettiin nopeaksi tavaksi yhdistää LAN:eja, muistuttaa paljolti ATM:ää
    • Virtuaaliyhteyksiin perustuva, yhteydellinen
    • Tilastollinen kanavointi
    • Pakettipohjainen kehys-tiedonsiirto
    • Ei uudelleenlähetystä, eikä virheenkorjausta
    • Yhteydet erotellaan DLCI:llä (Data Link Connection Identifier), toimii kuten VCI/VPI
    • OAM-tarpeisiin omat kehykset

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

frame relay fr1
Frame Relay (FR)
  • Suurin ero ATM:ään kehysten vaihtelevassa pituudessa (hyötykuorma useimmiten 1-260 tavua)
  • FR ei sovellu reaaliaikaiseen liikennöintiin niin hyvin kuin ATM
  • Yhteyksien resurssienhallintaparametrit :
    • CIR (Committed Information Rate)
      • Normaaliolosuhteiden verkon takaama siirtonopeus
    • Bc (Committed Burst size)
      • Suurin sallittu purskeen nopeus
    • Be (Excess Burst size)
      • Suurin sallittu hetkellinen Bc:n ylitys
    • Tc (Committed rate measurement interval)
      • Purskeparametrien mittaukseen kulunut aika

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

frame relay fr2
Frame Relay (FR)
  • FR:n ja ATM:n yhteistoiminta
    • Verkkojen yhteistoiminta
      • ATM-verkko siirtää liikennettä läpinäkyvästi FR-verkkojen välillä
      • FR-verkkoon liikennöivän ATM-laitteen on toteutettava itse tarvittava FR-emulointi
    • Palvelujen yhteistoiminta
      • Sovitin ATM/FR-verkkojen välillä
        • Mahdollistaa tiedonsiirron suoraan eri verkkojen välillä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

frame relay fr3
Frame Relay (FR)

ATM- ja FR-verkkojen välinen yhteistoiminta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ip over atm
IP Over ATM
  • TCP/IP on ylivoimaisesti yleisin käytetyistä datansiirron tiedonsiirtoprotokollista
  • Puhtaat ATM-sovellukset eivät, vaikka voisivatkin, ole Internetin käytössä merkittävässä osassa
  • ATM:n tulee kyetä tukemaan TCP/IP-liikennettä

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ip over atm1
IP Over ATM
  • IP ominaisuuksia :
    • Yhteydetön pakettiliikenne
    • Paketeissa lähde- ja kohdeosoitteet
    • ARP (Address Resolution Protocol)
    • Best Effort-tyyppinen palvelu
    • Epävarmalähetystapa paketeille
    • TCP
      • Yhteydellinen, luotettava lähetys
    • UDP
      • Yhteydetön, epäluotettava lähetys

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ip over atm2
IP Over ATM
  • Perustuu IETF:n määrityksiin
    • RFC 1483 : Multiprotocol encapsulation over ATM adaptation layer 5
    • RFC 1577 : Classical IP and ARP Over ATM
    • RFC 1626 : Default IP MTU for use over ATM AAL5
    • RFC 1755 : ATM signaling support for IP over ATM
    • RFC 1932 : IP over ATM : A Framework Document
    • RFC 2020 : Support for multicast over UNI 3.0/3.1 based ATM networks
    • RFC 2226 : IP broadcast over ATM
    • RFC 2331 : ATM signaling support for IP aver ATM-UNI signaling 4.0

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ip over atm3
IP Over ATM
  • Classical IP over ATM
    • Muodostaa ATM:n yli siirtolinjan ylemmälle kerrokselle
    • Määrittelee IP-pakettien lähettämisen, kapseloinnin soluihin ja ATM-ARP:n
    • IP-aliverkot muodostavat loogisia aliverkkoja (LIS), joiden välinen liikennöinti reitittimien kautta
      • Eivät ole riippuvaisia ATM-verkon rakenteesta
      • Liikennöinti LIS:ien sisällä VCC:iden kautta

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ip over atm4
IP Over ATM
  • Kapselointi (encapsulate) (kolme tapaa)
    • LLC/SNAP (Subnetwork Attachment Point)
      • Yleisesti käytetty, helppoutensa/nopeutensa ansiosta, hyvä keino yhteistoimintaan vanhojen verkkojen kanssa
    • VC Multiplexing
      • Ei linkkitasoa Oma VCC kaikille eri protokollille
    • TULIP/TUNIC (TCP and UDP over Lightweight IP / TCP and UDP over non-existent IP conenction)
      • Pyrkii vähentämään turhaa kuormaa, ei IP:tä, ei linkkitasoa, oma VCC joka porttiparin välille

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ip over atm5
IP Over ATM

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ip over atm6
IP Over ATM
  • Osoitteet
    • Yleisin tapa selvittää osoite ATM-ARP:n avulla
      • Päätelaitteen liittyessä verkkoon, ottaa se yhteyden ATM-ARP-palvelimeen
      • Päätelaite antaa palvelimelle oman ATM- ja IP-osoitteensa
        • Talletetaan tiedot palvelimelle
      • Halutessaan selvittää jonkin IP:tä vastaavan ATM-osoitteen lähetetään kyselypyyntö palvelimelle
      • Vastauksen saatuaan voi päätelaite ottaa yhteyden kohteeseen
      • Vanhat yhteydet säilytetään ”idle”-tilassa 15min
      • IP-ATM-osoiteparit poistetaan palvelimelta 20min kuluttua

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ip over atm7
IP Over ATM

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

mpls multiprotocol label switching
MPLS (MultiProtocol Label Switching)
  • Reunareitittimet liittävät paketteihin tunnuksen (label) jonka mukaan MPLS-verkko kytkee paketin
  • Pyrkii käyttämään mahdollisimman paljon olemassa olevia järjestelmiä (IP, ATM, …)
  • Rakentuu kahdenlaisista LSR (Label Switch Router)-laitteista, normaaleista ja reunalaitteista (yhteys ulkomaailmaan)

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide262
MPLS

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide263
MPLS
  • Toiminta
    • Reuna-LSR päättää tunnuspolun, jota pitkin paketti reititetään, sisä-LSR:t vain kytkevät tunnuksen perusteella paketit oikeille reiteilleen
    • Tunnuksen rakenne
      • Arvo (Label Value)
      • Palveluluokka (Class of Service, CoS)
      • Pinon loppumerkki (S)
      • TTL

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide264
MPLS
  • Useilla tunnuksilla mahdollistetaan liikennöinti useiden MPLS-aliverkkojen läpi
  • Jokaisen aliverkon rajalla poistetaan aina ensimmäinen tunnus

MPLS-paketti

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

slide265
MPLS

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

wireless atm
Wireless ATM
  • Langaton ATM on uusi verkkoteknologia, joka yhdistää ATM-verkon monipalvelu- ja multimedia­ominaisuudet käyttäjien liikkuvuuteen ja langattomaan liityntään
  • Loppukäyttäjien ja verkko-operaattoreiden langattomalle ATM:lle asettamista vaatimuksista voidaan päätellä, että langaton ATM tulisi integroida osaksi kiinteää ATM-verkkoa
  • Onko langaton ATM teknis-taloudellisesti mahdollinen, tai missään mielessä järkevä
    • Nykyisin näyttäisi järkevämmältä kehittää jo vankan markkinaosuuden saanutta suoraan IP-yhteensopivaa WLAN-tekniikkaa entistä kilpailukykyisemmäksi

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

wireless atm1
Wireless ATM

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH