1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot

1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot
Luentomoniste syksy 2001

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH
Sisällysluettelo Kalvonumero Johdanto Nopeutta vaativat/rajoittavat tekijät 16 Nopeat lähiverkkotekniikat 38 Fast Ethernet Gigabit Ethernet 100VG-AnyLan 77 HIPPI Optinen tiedonsiirto FC Kanavointitekniikat SDH/SONET FDDI FTTH Nopeat runkoverkot ATM Referenssimalli Lähiverkot 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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
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 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

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

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 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
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 tiedonsiirtoverkot
Dataverkot Kiinteät Mobiilit Televerkot 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 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 : Mbit/s 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 MBS UMTS EDGE GPRS Multislot GSM Data 14,4 kbit/s 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

Nopeutta vaativat tekijät Nopeutta rajoittavat tekijät Tarvitaanko nopeutta lisää ?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

Palvelin Palvelimen teho Liityntä palvelimen omaan lähiverkkoon 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

Palvelimen lähiverkko Palomuurit turvallisuussyistä Reititin Kytkee lähiverkon Internetiin ISP Todennäköinen yhteyden nopeutta hidastava kohta 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

Runkoverkosta käyttäjän ISP:lle Käyttäjän ISP:ltä käyttäjän koneelle Pääteyhteys kiinteä / mobiili Koneen tehokkuus 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 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

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

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

Hitaus kuitenkin useinkin muualla kuin verkossa Tehottomat päätelaitteet Tehottomat ohjelmistot Tehottomat käyttäjät … 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

Nopeat lähiverkkotekniikat

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 lähiverkot 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 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) 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 (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 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 (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 BaseT-tuotetta 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 (historiaa) 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 (historiaa) 10 Gigabitin Ethernet 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

Ethernet 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

Ethernet Peruselementit Ethernetissä ovat : Ethernet-kehykset MAC CSMA/CD Siirtomedia Kupari Kuitu 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

Ethernet Kehykset : Preamblea käytetään lähettäjän ja vastaanottajan synkronointiin 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

Ethernet MAC Törmäyksen havaittuaan asema lopettaa välittömästi lähetyksensä Odotetaan satunnainen aika Aloittaa lähetyksen alusta 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

Ethernet 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

Ethernet CSMA/CD 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

Ethernet 802.3 Speed Mbit/s Segment (m) Cable 10BASE5 10 500 coaxial 10BASE2 185 10BASE-F -single kilometrejä optical fiber 10BASE-F -multiple 10BASE-T 90 twisted pair 100BASE-T 100 100BASE-FX -single 100BASE-FX -multiple BASE = baseband, which is used for the data transmission in the cable T = twisted pair F = fiber (optical fiber) 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 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 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 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 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 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 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 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 Ethernet 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 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 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 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 Ethernet 1000BASE-CX 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

100VG-AnyLAN IEEE 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-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-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-AnyLAN Kaapelointi : 4-parinen CAT 3, 4 tai 5 UTP Max 200m Valokuitu Max 2km Koodaus : 5B/6B 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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-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 (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 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 ja se standardoitiin Standardi oli lajissaan ensimmäinen 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 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 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 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 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 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 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 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 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

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)
Laser Ensimmäiset 1958 Puolijohdelaser 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 (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 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 tiedonsiirto 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 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 Channel 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 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 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 Channel 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

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

Kaistanjakomenetelmät (SCM)
Data Mixer SUM Optical Modulator Laser lCarrier Cos(2p fsc1 t) Data Mixer Cos(2p fsc2 t) 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

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

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

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

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

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

WDM:n avulla on teoriassa mahdollista siirtää yhdessä kuidussa jopa 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

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 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 / 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 / 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 / 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 / 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)
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

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

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 m UTP, cat m MMF valokuitu n. 2 km Tavoitteena oli saada aikaan myös 1Gbit/s TR TR:ien kehitystyö lopetettu 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

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

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)
Tavoitteena tarjota tilaajaliityntä kuitutekniikalla Monet Internetin palvelut vaativat suurta tiedonsiirtokapasiteettiä VOD Kaksisuuntainen DigiTV-yhteys kuidun kautta kuluttajalle 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

FTTC 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

Koko yhteys palveluntarjoajalta asiakkaan päätelaitteelle kuitua pitkin Hyvin suuret tiedonsiirtonopeudet Pienet häiriöt / hävikit Parempi palvelunlaatu 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 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 runkoverkot 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 runkoverkot 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

Nopeat runkoverkot Suomen runkoverkkotilanne 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 runkoverkot Yhteydet Suomesta ulkomaille 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

ATM ATM (Yleisesti) ATM-Referenssimalli ATM-Lähiverkot (yms.) ATM-LANE MPOA Frame Relay IP-Over-ATM MPLS 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

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

ATM 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

ATM Verkon rakenne 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

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

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

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

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

ATM Kytkimen toiminnot 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

ATM Kytkentämatriisikytkin Keskusmuistipohjainen kytkin 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ATM Väyläpohjainen kytkin Rengaspohjainen kytkin 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ATM Referenssimalli

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 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 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 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 PRM 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

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

Kerrokset 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

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

Yhteydenmuodostusprosessi 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

Siirtonopeudet B-ISDN-perusnopeudet ovat n. 155Mbit/s & 600Mbit/s Fyysisen kerroksen nopeudet ovat Mbit/s ja Mbit/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

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 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 = Mbit/s Nopeuksia voidaan kasvattaa STM-1, STM-4, STM-16, … 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

SDH-Kehys 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

155/622Mbit/s liitynnät Siirtotie ITU-T:n optinen määritys nopeudelle Mbit/s : Monimuotokuitu Siirtoetäisyydet muutamia kilometrejä Yksimuotokuitu Siirtoetäisyydet useita satoja kilometrejä SDH-toistimilla saavutetaan teoriassa rajaton siirtoetäisyys 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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-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-Kerros UNI-Solu NNI-Solu 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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
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 yhteydet ja ATM-yhteydet 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

VCL, Virtuaalikanavalinkki muodostuu linkistä, jonka sisällä VPI- ja VCI-arvot pysyvät samoina VCC, Virtuaalikanavayhteys muodostuu joukosta VCL:iä 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

Kaksi kahden VCL:n VPC:tä. VCC muodostuu kahdesta VPL:ien sisällä kulkevasta VCL:stä 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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-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-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-Kerros 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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)
Jokaisella luokalla on yksi AAL-tyyppi Joilla voi olla useita CS-tyyppejä eri palveluille 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

Palvelut voidaan jakaa siirtovaatimusten perusteella eri liikenneluokkiin 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

ATM-Forumin liikenneluokat 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

Taulukossa muutamia sovelluksia ja niiden käyttämiä AAL-luokkia 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

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

AAL1 SAR-kehysrakenne 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

Jaettu kahteen osaan CPS (Common Part Sublayer) Tarjoaa useiden lähteiden multipleksauksen SSCS (Service-Specific Convergence Sublayer) Tarjoaa palvelukohtaiset toiminnat 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

CPS-Paketti CPS-PDU 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

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

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

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

AAL3/4 CPCS-kehys Tarjoaa siirtopalvelun tavun paketeille Jakaantuu otsikkoon ja loppuosaan sekä hyötykuormaan 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

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

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

AAL5 CPCS Tarjoaa siirron 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

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-Lähiverkot

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-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-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-Lähiverkot ATM-LANE:n toimintaperiaate 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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-Lähiverkot 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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-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-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-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-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-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-Lähiverkot MPOA Tiedonsiirron periaate 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 (FR) Suurin ero ATM:ään kehysten vaihtelevassa pituudessa (hyötykuorma useimmiten 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 (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 (FR) ATM- ja FR-verkkojen välinen yhteistoiminta 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 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 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 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 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 ATM 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 ATM 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

MPLS 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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

MPLS MPLS-paketti Useilla tunnuksilla mahdollistetaan liikennöinti useiden MPLS-aliverkkojen läpi Jokaisen aliverkon rajalla poistetaan aina ensimmäinen tunnus 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

MPLS 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

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 ATM 2001 Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu / PH

1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot

Samankaltaiset esitykset

Esitys aiheesta: "1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot"— Esityksen transkriptio:

Samankaltaiset esitykset

Projektista

Palaute

Kirjaudu sisään

Kirjaudu sisään sosiaaliverkostojen kautta:

1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot

Samankaltaiset esitykset

Esitys aiheesta: "1645 Nopeat tiedonsiirtoverkot"— Esityksen transkriptio:

Samankaltaiset esitykset

Projektista

Palaute