
Телекоммуникационные системы и сети. Структура и основные функции. Том 1 / Содержание / Раздел 10. Технологии и протоколы управления в ТКС / Тема 10.4. Подсистема сетевого управления на уровнях транспорта и доступа
- Раздел 1. Основы построения телекоммуникационных систем
- Тема 1.1. Місце систем телекомунікацій в інформаційній інфраструктурі сучасного суспільства
- Тема 1.2. Общая архитектура и задачи телекоммуникационных систем
- Тема 1.3. Классификация сетей, клиентов, операторов и услуг связи
- Тема 1.4. Краткая характеристика существующих телекоммуникационных технологий
- Тема 1.5. Требования к современным и перспективным ТКС
- Тема 1.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 2. Сети связи последующего поколения: архитектура, основные характеристики и услуги
- Тема 2.1. Определение и характеристика основных возможностей NGN
- Тема 2.2. Инфокоммуникационные услуги. Особенности услуг связи следующего поколения
- Тема 2.3. Многоуровневая архитектура и функциональный состав NGN
- Тема 2.4. Перспективы концепции NGN
- Тема 2.5. Контрольные вопросы и задания
- [→] Раздел 3. Стандартизация сетевых протоколов и телекоммуникационного оборудования
- Тема 3.1. Открытые системы и их взаимодействие
- Тема 3.2. Основные организации по стандартизации сетевых решений
- [→] Тема 3.3. Эталонная модель взаимодействия открытых систем
- 3.3.1. Многоуровневый подход и декомпозиция задачи сетевого взаимодействия
- 3.3.2. Интерфейс, протокол, стек протоколов
- 3.3.3. Общая характеристика модели OSI
- 3.3.4. Физический уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.5. Канальный уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.6. Сетевой уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.7. Транспортный уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.8. Сеансовый уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.9. Представительский уровень. Функции и примеры протоколов
- 3.3.10. Прикладной уровень. Функции и примеры протоколов
- [→] 3.3.11. Деление ЭМВОС на сетенезависимые и сетезависимые уровни
- Тема 3.4. Стандартные стеки сетевых протоколов
- 3.4.1. Стек протоколов OSI
- 3.4.2. Стек протоколов TCP/IP
- 3.4.3. Стек протоколов IPX/SPX
- 3.4.4. Стек протоколов NetBIOS/SMB
- 3.4.5. Стек протоколов технологии Х.25
- 3.4.6. Стек протоколов технологии Frame Relay
- 3.4.7. Стек протоколов технологии B-ISDN и АТМ
- 3.4.8. Семейство протоколов DECnet
- 3.4.9. Сетевая модель DoD
- 3.4.10. Связь стандартов IEEE 802 с моделью OSI
- 3.4.11. Стек протоколов сетей следующего поколения
- Тема 3.5. Стандартизация сетевого оборудования
- Тема 3.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 4. Линии связи
- Тема 4.1. Физические параметры среды распространения электромагнитных волн
- Тема 4.2. Общие сведения о линиях связи
- Тема 4.3. Основные свойства кабельных линий связи
- Тема 4.4. Линии связи на основе медных кабелей
- Тема 4.5. Теория волоконных световодов
- Тема 4.6. Свойства неоднородных линий
- Тема 4.7. Конструкции кабелей связи
- Тема 4.8. Электромагнитные влияния в линиях связи
- Тема 4.9. Структурированные кабельные системы
- Тема 4.10. Атмосферная лазерная связь
- Тема 4.11. Особенности радиолиний, радиорелейных и спутниковых линий связи
- 4.11.1. Общие принципы построения радиолиний связи
- 4.11.2. Распространение радиоволн в радиолиниях связи
- 4.11.3. Особенности распространения радиоволн в радиорелейных линиях связи
- 4.11.4. Особенности распространения радиоволн в спутниковых линиях связи
- 4.11.5. Особенности построения радиолиний связи
- 4.11.6. Общие характеристики построения спутниковых линий связи
- 4.11.7. Зоны видимости для систем спутниковой связи
- 4.11.8. Статистическая структура сигналов СЛС
- 4.11.9. Основные составляющие систем спутниковой связи
- 4.11.10. Методы организации спутниковой связи
- 4.11.11. Обоснование выбора параметров аппаратуры при проектировании радиорелейных линий
- 4.11.12. Выбор энергетических характеристик радиорелейных линий
- 4.11.13. Устойчивость функционирования радиорелейных линий
- Тема 4.12. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 5. Способы формирования групповых сигналов
- Тема 5.1. Краткая характеристика способов формирования групповых сигналов
- Тема 5.2. Способы формирования аналоговых групповых сигналов
- Тема 5.3. Способы формирования цифровых групповых сигналов
- Тема 5.4. Объединение синхронных цифровых потоков
- Тема 5.5. Объединение асинхронных цифровых потоков
- Тема 5.6. Объединение низкоскоростных потоков
- Тема 5.7. Кодовое уплотнение сигналов
- Тема 5.8. Виды сигналов в системах с кодовым разделением
- Тема 5.9. Технология спектрального уплотнения
- Тема 5.10. Формирование группового сигнала с использованием IP-технологий
- Тема 5.11. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 6. Методы доступа
- Тема 6.1. Общая характеристика методов доступа
- Тема 6.2. Методы решения конфликтов в алгоритмах доступа
- Тема 6.3. Модели и архитектура сети доступа
- Тема 6.4. Оптические технологии в сети доступа
- Тема 6.5. Методы использования физических ресурсов в сетях доступа
- Тема 6.6. Особенности использования пространственно-поляризационных параметров при радиодоступе
- Тема 6.7. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 7. Методы распределения информации
- Тема 7.1. Общие положения
- Тема 7.2. Системы распределения в сетях следующего поколения
- Тема 7.3. Системы коммутации каналов
- 7.3.1. Требования к системам коммутации ISDN
- 7.3.2. Структура узла коммутации каналов ISDN
- Принцип работы цифрового коммутационного поля типа ПВП
- 7.3.4. Общие требования к коммутационным системам в Ш-ЦСИО
- 7.3.5. Выбор коммутационной технологии для Ш-ЦСИО
- 7.3.6. Системы коммутации для АТМ
- 7.3.7. Архитектура и характеристики коммутационных систем на базе быстрой коммутации пакетов (БКП)
- Тема 7.4. Коммутационные системы в NGN
- Тема 7.5. Системы коммутации Ш-ЦСИО на базе асинхронного режима доставки (АТМ)
- Тема 7.6. Пропускная способность систем распределения информации
- 7.6.1. Основные положения пропускной способности систем распределения информации
- 7.6.2. Пропускная способность полнодоступного пучка с потерями простейшего потока вызовов
- 7.6.3. Пропускная способность полнодоступного пучка с потерями примитивного потока вызовов (потока ВОЧИ)
- 7.6.4. Расчет вероятности условных потерь и среднего времени ожидания при случайной продолжительности обслуживания
- 7.6.5. Поток с повторными вызовами
- Тема 7.7. Способы распределения нагрузки в сетях связи
- Тема 7.8. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 8. Системы синхронизации
- Тема 8.1. Виды синхронизации, их роль, место и задачи в современных цифровых системах связи
- Тема 8.2. Фазовая (частотная) синхронизация
- Тема 8.3. Тактовая (символьная) синхронизация
- Тема 8.4. Джиттер и вандер цифровых сигналов
- Тема 8.5. Цикловая (кадровая) синхронизация
- Тема 8.6. Сетевая синхронизация цифровой связи
- Тема 8.7. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 9. Системы сигнализации
- Тема 9.1. Виды и состав сигналов
- Тема 9.2. Классификация протоколов сигнализации
- Тема 9.3. Внутрисистемная сигнализация в ЦСК
- Тема 9.4. Особенности сигнализации в стыках V.5
- Тема 9.5. Абонентская сигнализация
- Тема 9.6. Оборудование сигнализации современных ЦСК
- Тема 9.7. Специфические особенности украинских систем сигнализации
- Тема 9.8. Методология спецификации и описания систем сигнализации
- Тема 9.9. Цифровая многочастотная сигнализация R2D
- Тема 9.10. Общеканальная система сигнализации № 7
- Тема 9.11. Сигнализация DSS1
- Тема 9.12. Сигнализация в корпоративных сетях
- Тема 9.13. Сигнализация в сетях с коммутацией пакетов
- Тема 9.14. Сигнализация в сетях B-ISDN/ATM
- Тема 9.15. Сигнализация в сети ІР-телефонии
- Тема 9.16. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 11. Конвергенция в телекоммуникационных системах
- Тема 11.1. Конвергенция в ТКС: история, цели и задачи
- Тема 11.2. Виды конвергенции
- Тема 11.3. Примеры решений относительно конвергенции в системах телекоммуникаций
- Тема 11.4. Качество конвергентных услуг
- Тема 11.5. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 12. Методы обеспечения информационной безопасности объектов телекоммуникационной системы
- Тема 12.1. Основные термины и понятия в сфере информационной безопасности
- Тема 12.2. Основные подходы к обеспечению информационной безопасности
- Тема 12.3. Криптографическая защита информации
- Тема 12.4. Использование механизма электронной цифровой подписи
- Тема 12.5. Техническая защита информации
- Тема 12.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 13. Электропитание телекоммуникационных систем связи
- Тема 13.1. Общие положения
- Тема 13.2. Системы электропитания предприятий электросвязи
- Тема 13.3. Типовое оборудование электроустановок предприятий электросвязи
- Тема 13.4. Дистанционное электропитание
- Тема 13.5. Источники бесперебойного питания (ИБП)
- Тема 13.6. Электромагнитная совместимость источников электропитания
- Тема 13.7. Перспективы развития электропитания ТКС
- Тема 13.8. Контрольные вопросы и задания
10.4.6. Сигнальные протоколы резервирования сетевых ресурсов
Необхідною умовою гарантованого забезпечення якості обслуговування є наявність протоколу — протоколу сигналізації, який дозволяє аплікаціям заявляти про свої QoS-вимоги, встановлювати та контролювати з’єднання зі здійсненням за необхідністю резервування потрібних мережних ресурсів уздовж розрахованого маршруту (маршрутів). Протоколи сигналізації дозволяють механізмам управління окремих вузлів обмінюватися службовою інформацією, що сприяє координації зусиль щодо забезпечення необхідних значень параметрів якості обслуговування «з кінця в кінець».
Протокол RSVP. Яскравим прикладом протоколів цієї групи є протокол RSVP (ReSerVatіon Protocol), який використовується переважно в IP-мережах і призначений для резервування мережних ресурсів для кожного потоку на всіх маршрутизаторах, через які здійснюється доставка інформації, відповідно до запитуваного рівня QoS. RSVP сигналізує про запити резервування ресурсів по доступному маршруту в мережі. При цьому значну роль у забезпеченні QoS відіграють протоколи маршрутизації, які попередньо визначають шлях, уздовж якого відбуватиметься резервування. Тому перехід від традиційної маршрутизації по найкоротшому шляху до маршрутизації, що враховує при виборі маршруту QoS-вимоги потоку та доступність мережних ресурсів уздовж усього маршруту доведення (маршрутизація з підтримкою QoS), дозволить значно підвищити можливості мережі в плані гарантованого забезпечення QoS. Саме тому маршрутизацію також необхідно розглядати як один з діючих механізмів забезпечення якості обслуговування.
Резервування ресурсів здійснюється шляхом надсилання до мережі RSVP-запитів від імені потоку даних аплікації, у яких закладена інформація про необхідний рівень QoS. Резервування здійснюється тільки в тому разі, якщо в мережі є доступні ресурси в необхідному обсязі, і якщо в користувача є права, для того щоб замовити резервування. RSVP-запити просуваються вздовж заздалегідь розрахованого маршруту та на кожному з пройдених вузлів (маршрутизаторів) здійснюється спроба зарезервувати необхідні ресурси.
Процес резервування полягає в такому (рис. 10.4.18):
- Спочатку джерело даних надсилає в напрямку одержувача спеціальне повідомлення PATH, у якому він указує параметри свого трафіка.
- Після одержання повідомлення РАТН одержувач відправляє маршрутизатору, від якого він одержав це повідомлення, запит резервування ресурсів — повідомлення RESV (reservatіon request), яке крім усього іншого містить специфікацію запиту, тобто вимоги щодо виділюваного обсягу ресурсів. Повідомлення RESV передається від одержувача до джерела, і після його одержання маршрутизатор визначає прийнятність зазначених у запиті параметрів резервування.
- Якщо запит не може бути задовільнено (через нестачу ресурсів або помилки авторизації), маршрутизатор повертає повідомлення про помилку відправникові. Якщо запит приймається, то маршрутизатор надсилає повідомлення RESV наступному маршрутизатору на шляху до джерела.
- Після встановлення з’єднання та здійснення резервування джерело починає відправляти дані, які обслуговуються на всьому шляху до одержувача (одержувачів) із заданою якістю обслуговування.
Рис. 10.4.18. Приклад роботи протоколу RSVP
Одним із примітивних засобів сигналізації є маркування пакета ознакою, яка несе інформацію про необхідний для пакета рівень якості обслуговування. Найчастіше в цих цілях використовується поле пріоритету (у пакеті ІPv4 — перші три біти поля TоS). Просуваючись від одного мережного вузла до іншого, пакет переносить уздовж шляху проходження свої вимоги щодо якості обслуговування, щоправда, у досить узагальненій формі, оскільки поле пріоритету має всього кілька можливих значень, тому і якість обслуговування надаватиметься диференційовано за декількома агрегованими потоками в мережі.
Ініціювати роботу протоколу сигналізації може не тільки кінцевий, але й транзитний вузол. Наприклад, приграничний маршрутизатор окремого сервіс-провайдера здатний виконати класифікацію трафіка та зарезервувати в мережі цього провайдера даному потоку певну пропускну здатність. У цьому разі координація роботи мережних пристроїв відбуватиметься не на всьому шляху проходження трафіка, а тільки в межах мережі даного провайдера, що, звичайно, знижує якість обслуговування трафіка.
Протокол LDP. У мережах MPLS поряд з протоколом RSVP може використовуватися як сигнальний також протокол Label Distribution Protocol (LDP) — протокол поширення міток. Цей протокол надає можливість маршрутизаторам з комутацією міток LSR (Label Swіtchіng Router) виявляти один одного та забезпечувати їх взаємодію шляхом встановлення шляху комутації міток Label Switch Path (LSP). Для забезпечення надійності передачі повідомлень протокол LDP працює «поверх» транспортного протоколу TCP, що дозволяє забезпечити гарантованість доставки пакетів уздовж встановленого LSP.
У технології MPLS передбачається, що призначення мітки, тобто її прив’язку до певного класу еквівалентного пересилання (Forwardіng Equіvalence Classes, FEC), робить LSR, що є вихідним приграничним маршрутизатором для пакетів цього FEC — нижній або нижчий від LSR (downstream LSR), а розташований «вище за течією» LSR — верхній або вищий від LSR (upstream LSR) (рис. 10.4.19).
Рис. 10.4.19. Фрагмент MPLS-мережі
Таким чином, призначення міток завжди здійснюється у бік, протилежний напрямку передачі пакетів трафіка. Нижній LSR інформує сусідні верхні LSR про те, які мітки він прив’язав до кожного з FEC-пакетів, що до нього надходять. Також у протоколі визначений механізм передачі повідомлень і виявлення в LSP маршрутів з петлями.
При обміні інформацією між LSR, пов’язаною з прив’язкою «мітка-FEC», використовуються чотири категорії повідомлень LDP:
- повідомлення виявлення (dіscovery messages), які використовуються для того, щоб оголосити та підтримувати присутність LSR у мережі;
- сеансові повідомлення (sessіon messages), які призначені для створення, підтримки та припинення LDP-сеансів між LSR;
- повідомлення-оголошення (advertіsement messages), які використовуються для створення, зміни та скасування прив’язки мітки до FEC;
- повідомлення-оповіщення, які містять допоміжну інформацію та інформацію про помилки.
Модифікації сигнальних протоколів резервування мережних ресурсів. Модифікації сигнальних протоколів пов’язані з необхідністю реалізації вимог перспективних мережних концепцій і технологій Constraint-based Routing (Load-Balancing Routing) і Traffic Engineering. Наприклад, протокол CR-LDP (Constraint-Based LDP) є варіантом LDP, у якому визначені механізми створення та підтримки трактів LSP з явно заданим маршрутом. Для створення шляху CR-LSP використовується більше інформації, ніж можна одержати від традиційних протоколів внутрішньої маршрутизації. CR-LDP застосовується для таких аплікацій MPLS, як ТЕ-управління трафіком і QoS, де потрібна додаткова інформація про маршрути. У цьому протоколі запит мітки може не слідувати сліпо вздовж дерева маршрутизації для даного адресата, оскільки передбачено можливість точно повідомити, як він повинен проходити, включивши в повідомлення явно заданий маршрут. При цьому програмне забезпечення CR-LDP не використовує для маршрутизації таблиці пересилання, а маршрутизує запит відповідно до інструкцій, які містяться в повідомленні.
Протокол CR-LDP не підтримує динамічного розрахунку маршрутів, які явно задаються, тому відомості про динамічне резервування пропускної здатності мають включатися у віщальну інформацію протоколів OSPF або ІS-ІS, або в повідомлення про стан каналів LSA. Використовуючи ці механізми, CR-LDP може займати й резервувати пропускну здатність. При встановленні нового шляху в повідомленні сигналізації поряд з послідовністю адрес шляху вказується також і пропускна здатність, яка повинна бути зарезервована. Кожний LSR, одержавши таке повідомлення, віднімає запитувану пропускну здатність із пула вільної пропускної здатності відповідного інтерфейсу. Доступна пропускна здатність змінюється відповідно до запиту, і її нове значення розсилається іншим вузлам за допомогою розширень протоколів OSPF й ІS-ІS, наприклад протоколу CSPF (Constrained SPF). У результаті протокол CR-LDP одержує у своє розпорядження явний маршрут для організації LSR. Шлях створюється за допомогою повідомлення запиту мітки, що містить динамічно обчислений явний маршрут.
Протокол CR-LDP має також інші, нові порівняно з базовою версією LDP, функціональні можливості:
- явна маршрутизація з точно визначеними та вільними маршрутами, за якої маршрут задається у вигляді послідовності груп вузлів. Якщо ж у групі зазначено більше одного маршрутизатора, забезпечується певна гнучкість при створенні явного маршруту;
- специфікація параметрів трафіка (наприклад пікова швидкість передачі, гарантована швидкість передачі та припустима варіація затримки — джитер);
- закріплення маршруту (route pіnnіng), яке може використовуватися в тих випадках, де змінювати LSP небажано, наприклад, у сегментах з вільною маршрутизацією, коли в цьому сегменті стає доступним кращий маршрут;
- механізм пріоритетного витиснення LSP за допомогою системи пріоритетів створення та утримання. Існуючі тракти LSP (пріоритет утримання) і нові тракти LSP (пріоритет створення) ранжуються для того, щоб визначити, чи може новий LSP витісняти існуючий LSR. Для пріоритетів запропоновано діапазон значень від 0 (вищий пріоритет) до 7 (нижчий пріоритет);
- введено нові коди станів LSR;
- введено LSPІ — унікальний ідентифікатор тракту CR-LSP у мережі;
- введено класи (кольори) мережних ресурсів, які призначаються в мережі адміністративно.
Хоча CR-LDP має досить широкі можливості інжинірингу трафіка (ТЕ) у мережах MPLS і не вимагає реалізації в обладнанні додаткового протоколу, а лише розширення вже існуючого, проте в ІETF паралельно ведуться також роботи щодо модифікації протоколу RSVP, який отримав відповідне розширення — RSVP-TE.
У розширеній версії протоколу, яка описана в RFC 3209 «Extensіons to RSVP for LSP Tunnels», визначений новий об’єкт LABEL (мітка), що переноситься в повідомленні RESV. Коли маршрутизатору LSR потрібно передати повідомлення RESV для нового потоку, він вибирає зі свого пула вільну мітку, створює запис у своїй таблиці LFІ, визначаючи обрану мітку як вхідну, і потім передає повідомлення RESV, що містить цю мітку в об’єкті LABEL. Слід зазначити, що, оскільки повідомлення RESV ідуть від одержувача до джерела, то це різновид розподілу міток знизу. При одержанні повідомлення RESV, яке містить мітку потоку, маршрутизатор записує її у своїй базі LIB як вихідну, призначає для даної вихідної мітки вхідну та пересилає її LSR, що розташований вище. Таким чином, уздовж шляху поширення повідомлення створюється тракт LSP. Оскільки в повідомленнях RESV указуються мітки, кожний LSR може легко зв’язати відповідні ресурси QoS із трактом LSP.
Протокол RSVP, розширений об’єктом LABEL, може створити LSP тільки вздовж маршруту, обчисленого за допомогою протоколів традиційної ІP-маршрутизації пакетів. Причина в тому, що при використанні звичайного протоколу RSVP шлях, за яким іде повідомлення PATH, управляється парадигмою пересилання на основі пункту призначення, а маршрут, за яким йде повідомлення PATH, задає шлях LSP. Коли маршрутизатор повинен переслати повідомлення PATH, він для визначення наступного маршрутизатора, до якого він повинен переслати повідомлення, використовує наявну в нього таблицю маршрутизації, що формується за допомогою таких протоколів, як ІS-ІS, OSPF, RІP або BGP, і адресу одержувача, що міститься в заголовку ІP-пакета. При цьому відсутня можливість «управляти» повідомленням PATH, відправляючи його вздовж конкретного, явно заданого маршруту.
Для можливості використання явного маршруту до протоколу RSVP-TE ввели ще один об’єкт — Explіcіt Route Object (ERO). ERO містить послідовність маршрутизаторів, яка є явно заданим маршрутом, і включається в повідомленні PATH. У відповідь на це повідомлення за даним маршрутом передається повідомлення RESV, завдяки чому резервуються ресурси мережі та встановлюється шлях LSP. Оскільки трафік, що проходить по LSP, визначається міткою, призначеною на вхідному маршрутизаторі, то цей шлях можна вважати своєрідним тунелем, який перебуває під рівнем ІP-маршрутизації, причому трафік, що йде по ньому, непрозорий для транзитних вузлів. Таким чином, з’явилося поняття LSP-тунелю.
Результати порівняння сигнальних протоколів CR-LDP і RSVP-TE наведено в табл. 10.4.2.
Таблиця 10.4.2 Порівняння протоколів CR-LDP і RSVP-TE
Тип протоколу
|
CR-LDP
|
RSVP-TE
|
Використовуваний транспортний протокол
|
TCP
|
Вихідний IP
|
Підтримка багатоадресного трафіка
|
Підтримується
|
Підтримується
|
Підтримка віщального розсилання
|
Не підтримується
|
Не підтримується
|
Підтримка злиття LSP
|
Підтримується
|
Підтримується
|
Явна маршрутизація
|
Зі строгими та нестрогими ділянками маршруту
|
Зі строгими та нестрогими ділянками маршруту
|
Ремаршрутизація LSP
|
Підтримується
|
Так, шляхом запису маршруту
|
Витиснення потоків у LSP
|
Підтримується, на основі пріоритету
|
Підтримується, на основі пріоритету
|
Засоби безпеки
|
Підтримується
|
Підтримується
|
Захист LSP
|
Підтримується
|
Підтримується
|
Стан LSP
|
Фіксований
|
Нефіксований
|
Регенерація стану LSP
|
Непотрібна
|
Потрібна, періодична, по ділянках
|
Резервування спільно використовуваних ресурсів
|
Не підтримується
|
Підтримується
|
Обмін параметрами трафіка
|
Підтримується
|
Підтримується
|
Управління трафіком
|
У прямому напрямку
|
У зворотному напрямку
|
Авторизація користувачів
|
Неявна
|
Явна
|
Наявні
|
Немає
|