lucrare de laborator 1 atm și sdslusers.utcluj.ro/~dtl/stla/cursuri/lab_stla_1.pdf · sgsn și...

1 Laborator 1 STLA – ATM și SDSL 2019-2020

Lucrare de laborator 1 – ATM și SDSL

Ș.l. dr. ing. Zsuzsanna Șuta

ATM

Pentru adresare se folosesc următoarele concepte:

• Canal virtual (VC, Virtual Channel): reprezintă fluxul de date de la o singură conexiune

între 2 utilizatori ATM. Este o conexiune unidirecțională între două puncte din rețea.

• Cale virtuală (VP, Virtual Path): este folosită pentru transmiterea unui sau mai multor

canale virtuale prin rețea.

• CPN – Customer Premises Network

• NN – Network Node

Formatul celulelor ATM

O celulă UNI (User Network Interface) rezervă câmpul GFC pentru controlul local al fluxului de

date. Permite câtorva terminale să împartă o singură conexiune.

Celula NNI (Network Network Interface) este aproape identică cu celula UNI. Singura diferență

este că GFC este realocat câmpului VPI. Astfel câmpul VPI va avea 12 biți. Astfel o singură

conexiune NNI ATM poate adresa 212 VP-uri cu câte 216 VC-uri fiecare.


GFC – Generic Flow Control (4 biți; implicit: 4 biți de zero) – este folosit doar pentru UNI. Acest

câmp este semnificativ doar local, nu are servicii generale asignate. Se folosesc două moduri de

control de flux pe baza GFC: “acces necontrolat” și “acces controlat”. În primul caz toți biții din

acest câmp au valoarea 0. În al doilea caz biții acestui câmp sunt setați doar când apare

congestie. Echipamentul de recepție va raporta cazurile în care biții GFC sunt setați de multe ori.

VPI/VCI - Virtual Path Identifier (8 biți UNI sau 12 biți NNI) / Virtual Channel Identifier (16 biți) –

distribuția biților prin aceste câmpuri poate fi negociată de utilizatori și de echipamentele din rețea.

PT – Payload Type (3 biți) – va indica dacă celula conține informații utile sau informații de “Layer

Management”. Transmite de asemenea în mod implicit informațiile de congestie.

CLP – Cell Loss Priority (1 bit) – va indica prioritatea celulei algoritmului de pierdere selectivă al

ATM. Este setat de transmițător. Celule cu CLP 0 au prioritate față de cele cu CLP 1.

HEC – Header Error Control (CRC pe 8 biți; polinom = X8 + X2 + X + 1) – permite corecția tuturor

erorilor de 1 bit din antetul celulelor și detecția erorilor pe mai mulți biți. Interpretarea acestui câmp

depinde de producătorii de echipamente.

Calitatea serviciilor în ATM

La realizarea unei conexiuni ATM fiecare comutator din circuit este anunțat despre clasa de trafic

a conexiunii. Infrastructura rețelei ATM a fost proiectată astfel încât să asigure QoS. ATM

folosește dimensiuni de celule fixe și are managementul traficului inclus. Astfel, se permite

ajustarea nivelelor de servicii în funcție de prioritatea fluxului de date. Sunt 4 tipuri de bază cu set

de parametrii propria care le descriu.

CBR – Constant bit rate: se specifică debitul maxim (PCR – Peak Cell Rate), care este constant.

Asigură lărgime de bandă fixă. CBR de obicei este dependent de timp și se folosește pentru

conexiuni care necesită continuu o anumită lărgime de bandă (video/audio HD).

VBR – Variable bit rate: se specifică media debitului sustenabil (SCR – Sustainable Cell Rate),

care poate avea anumite vârfuri pentru anumite perioade de timp. VBR este folosit pentru

conexiuni cu transmisii în rafale și are variante în timp real (VBR-rt) și fără timp real (VBR-nrt).

VBR-rt se folosește pentru conexiuni care au nevoie de controlul precis al întârzierilor (ex.


videconferință). VBR-nrt este folosit pentru conexiuni care nu au nevoie de controlul întârzierilor

(ex. transfer de date independent de timp).

ABR – Available bit rate: este specificat debitul minim garantat (MCR – Minimum Cell Rate). Este

folosit pentru transfer de date în rafale. ABR asigură utilizatorilor o anumită lărgime de bandă,

însă dacă există disponibil, utilizatorii pot folosi mai mult. Dispozitivele care folosesc ABR primesc

feedback de la rețea și folosesc controlul de flux pentru ajustarea dinamică a debitelor. ABR

folosește celule RM (Resource Management) pentru trimiterea/recepția informațiilor despre

condițiile din rețea.

UBR – Unspecified bit rate: traficul este alocat la capacitatea nefolosită a rețelei. Este similar cu

ABR, doar că UBR nu garantează lărgimea de bandă minimă. Traficul este trimis doar când există

resurse disponibile.

Tipuri de circuite și căi virtuale

ATM poate construe căile și circuitele dinamic sau static. Circuitele statice (VC permanente, PVC)

sau căile statice (VP permanent, PVP) necesită ca circuitul să fie compus din segmente, unul

pentru fiecare pereche de interfață prin care trece. PVC și PVP este foarte simplu, însă necesită

effort ridicat în rețele extinse. PVC și PVP nu pot reruta traficul în cazul unei defecțiuni. PVP și

PVC construite dinamic (soft PVP, SPVP; soft PVC, SPVC) sunt construite prin definirea

carcateristicilor circuitului și a terminalelor.

Modelul de referință ATM

ATM definește 3 straturi:

• AAL – ATM Adaptation Layer

• ATM Layer

• Physical layer

Metode de încapsulare ATM

Încapsularea LLC: un VC poate transporta mai multe protocoale, fiecare antet de pachet având

informațiile de identificare ale protocolului. Chiar dacă necesită bandă suplimentară, poate avea

avantaje dacă nu este practică implementarea unui VC pentru fiecare protocol separat.


VC Mux: pe baza unei înțelegeri prealabile fiecare protocol este asignat unui anumit VC, de

exemplu, VC1 transportă IP, VC2 transportă IPX, etc. Multiplexarea pe baza VC poate fi

dominantă în mediile în care se pot crea dinamic un număr ridicat de VC-uri în mod eficient.

ENET ENCAP: este implementat doar cu protocolul IP.

Funcții OAM

Sunt folosite pentru monitorizarea performanțelor, detecția defectelor, protecția rețelei, transferal

informațiilor de management, localizarea defectelor. Funcțiile OAM sunt împărțite pe 5 nivele.

Strat Nivel OAM Definiție Flux info. OAM

ATM VC Funcții OAM pe conexiunea VC F5

VP Funcții OAM pe conexiunea VP F4

PHY Cale de transmisie Funcții OAM pe dispozitivele care asamblează/ dezasamblează datele.

F3

Secțiune digitală Funcții OAM între punctele terminale ale secțiunilor digitale.

F2

Secțiune regenerator Funcții OAM între punctele terminale ale secținilor de regeneratoare.

F1

Cele mai importante funcții OAM sunt următoarele:

• AIS (Alarm Indication Signal): indică o alarmă

• RDI (Remote Defect Indicator): indică un defect la capătul îndepărtat

• CC (Continuity Check): verifică continuitatea

• LB (Loopback): detectează loopback-uri, etc.

AIS: Punctul de conexiune al VC-ului care detectează defecțiunea generează și trimite semnalul

AIS pe toate VC-urile afectate.

RDI: este generat și transmis periodic până când AIS-ul există sau pînă când se întrerupe complet

conexiunea (LOC, Loss of continuity).


În figura de mai sus sunt prezentate trasmisiile AIS și RDI după defecțiuni în diferite puncta între

SGSN și RNC. SGSN este conectat la RNC printr-un comutator ATM. FIecare VC are două

direcții, transmisie și recepție. Liniile punctate indică deconectarea liniei. Numerele din fața

mesajelor indică ordinea generării lor.

SDSL

SDSL asigură aceeaşi rată de transfer atât în „upstream” (abonat – centrală) cât și în

„downstream” (centrală – abonat).

Datorită atenuării şi diafoniei aceste sisteme pot lucra numai la frecvenţe joase/medii.

Variantele de DSL simetric includ: SDSL, SHDSL, MSDSL, HDSL, HDSL-2, IDSL.

SDSL este ideal pentru LAN, video-bidirecţional, servere web sau orice altă aplicație în care este

nevoie de debite egale în ambele sensuri de transmisie.

SDSL asigură debite de 1.544 Mbps sau 2.048 Mbps pe o singură pereche de fire torsadate.

Distanța maximă este de 3 km.

Folosind SDSL nu se poate asigura serviciul telefonic, banda telefonică fiind folosită pentru

transmisii de date. Separarea sensurilor de transmisie se realizează folosind tehnica de

compensare a ecoului.

Compensatorul de ecou


Funcţionarea circuitului se bazează pe estimarea caracteristicilor căii ecoului, dintre punctul de

intrare (a), prin sistemul diferenţial şi până în punctul de ieşire (b). Această funcţie este

implementată de aşa numitul estimator de ecou. Estimatorul generează un semnal identic cu cel

generat pe calea ecoului. Acest semnal estimat este scăzut din semnalul transmis afectat de

ecou.

Modulația CAP

SDSL folosește modulația CAP (Carrierless Amplitude Modulation), o variantă a modulației QAM.

Modulaţia CAP asigură transmisia a două semnale diferite bandă de bază în aceeaşi bandă de

frecvenţă.

Lărgimea de bandă a semnalelor modulate CAP este jumătatea lărgimii de bandă a semnalelor

modulate QAM. Spectrul este centrat pe frecvenţe joase unde distorsiunile de atenuare ale buclei

de abonat sunt reduse.

Mersul lucrării

Zyxel P-700


Se vor folosi două modemuri SDSL din familia ZyXEL P-700 series. Configurarea acestor

modemuri se va realiza din interfețele web. Adresele IP ale celor două dispozitive sunt:

192.168.2.1 și 192.168.0.11.

Semnificația LED-urilor este următoarea:

LED Culoare Stare Descriere

POWER

Verde Continuu Modemul este alimentat.

Pâlpâie Modemul se repornește sau face diagnoză.

Roșu Continuu Puterea primită de modem este prea mică.

Oprit Sistemul nu este pornit sau nu funcționează corect.

CON/AUX

Verde Continuu Conexiunea la consolă s-a realizat cu succes.

Portocaliu Continuu Acest port are o conexiune dial-up realizată.

Oprit Portul nu este conectat.

ETHERNET Verde

Continuu Conexiunea Ethernet s-a realizat cu succes.

Pâlpâie Portul trimite / recepționează date.

Oprit Portul nu este conectat.

DSL Verde

Continuu Linia DSL funcționează.

Pâlpâie Modemul inițializează linia DSL.

Oprit Linia DSL nu funcționează.

INTERNET

Verde

Continuu Conexiunea la Internet funcționează, modemul are adresă IP.

Pâlpâie Modemul trimite / recepționează date.

Roșu Continuu Modemul a încercat obținerea unei adrese IP, dar fără succes.

Oprit Conexiunea la Internet nu s-a realizat.

Pe spatele modemului sunt următoarele:


- Buton pornire / oprire (On / Off)

- Conector cablu alimentare (Power)

- Port Ethernet – pentru conectarea PC-ului sau altor echipamente ale utilizatorului

- Comutator AUX/CON

- Port CON/AUX

- Port DSL pentru conectarea liniei

După realizarea conexiunilor se accesează interfața web a modemului. Pentru configurare se

folosesc submeniurile. Se poate configura conexiunea WAN, LAN, serverul DHCP, NAT, filtre,

rute statice, dDNS. Modemul permite de asemenea operții de mentenanță legate de sistem,

fișierele de log, firmware și diagnoză generală și legată de linia DSL.

Pagina Status oferă informații despre:

- Dispozitiv: numele, modelul, adresa MAC, versiunea de firmware

- WAN: standardul DSL folosit, adresa IP, gateway, VPI/VCI

- LAN: adresa IP, DHCP

- Starea sistemului: timpul de funcționare, data și ora, modul de funcționare (router sau

bridge), utilizarea resurselor hardware

- Starea interfeței: interfețele disponibile, starea interfețelor, debitul pentru portul

Ethernet, debitele în upstream și downstream pentru interfața DSL.

- Statistici de pachete


Configurare conexiune punct la punct

Pentru stabilirea unei conexiuni punct la punct folosind cele două modemuri este nevoie de:

configurarea serverului, configurarea clientului și interconactera modemurilor.

Pașii pentru configurarea serverului:

1. Network → WAN → Internet Connection

2. Se configurează VPI, VCI, metoda de multiplexare, metoda de încapsulare (RFC1483 sau

ENET ENCAP

3. În secțiunea Service Type în câmpul Service Type se selectează Server

4. Se configurează celelalte câmpuri, de ex. Transfer Max Rate (debitul maxim permis pentru

conexiune)

5. Clic Apply

Pașii pentru configurarea serverului:

1. Network → WAN → Internet Connection

2. Se configurează VPI, VCI, metoda de multiplexare, metoda de încapsulare (RFC1483 sau

ENET ENCAP cu aceleași valori ca la server

3. În secțiunea Service Type la Service Mode se selectează același tip de conexiune ca la

server

4. În secțiunea Service Type în câmpul Service Type se selectează Client, celelalte câmpuri

vor fi negociate cu serverul

5. Clic Apply

Se interconectează porturile DSL ale celor două modemuri folosind cablu telefonic. După

stabilirea cu succes a conexiunii, LED-urile DSL și Internet vor fi pornite. Dacă nu se realizează

conexiunea cu succes, trebuie verificate setările.

Configurarea conexiunii WAN


Name: numele furnizorului de servicii

Mode: implicit este setat pe Routing (permite mai multor dispozitive să împartă serviciile), altfel

trebuie setat Bridge.

Encapsulation: metoda de încapsulare. În modul bridge există posibilitatea de PPPoA sau RFC

1483. În modul Routing este disponibil PPPoA, RFC 1483, ENET ENCAP sau PPPoE. Pentru

conexiuni punct la punct se va selecta RFC 1483 sau ENET ENCAP.

- PPPoA: funcționează ca și o conexiune dial-up.

- PPPoE: oferă controlul accesului în rețea și informații de facturare similar cu serviciile

dial-up. Permite accesare mai multor servicii de rețea.

- RFC 1483: descrie două metode. Permite multiplexare LLC sau VC.

- ENET ENCAP: este implementat doar pentru protocolul IP.

User Name și Password: se folosesc doar pentru PPPoA sau PPPoE, numele utilizatorului fiind

asignat de ISP.

Service Name: doar pentru PPPoE.

Multiplexing: metoda de multiplexare. Poate fi VC sau LLC.


- VC: fiecare protocol este asignat unui circuit virtual dedicat.

- LLC: un circuit virtual tranmite datele de la mai multe protocoale. Informațiile legate de

protocol sunt incluse în antetul pachetelor.

Virtual Circuit ID: VPI și VCI definesc un circuit virtual.

VPI: poate avea valori între 0 și 255.

VCI: poate avea valori între 32 și 65535.

IP Address: se folosește doar în mod Routing. Adresa IP fixă este o adresă fixă stabilită de ISP.

Adresa IP dinamică este o adresă asignată de ISP la fiecare conectare la rețea, nu este fixă. În

celelalte câmpuri se completeză cu detaliile despre adresa IP, mască și gateway în cazul unei

adrese fixe.

Service Mode: 2-wire, modemul ZyXEL folosește 2 fire pentru conexiunea DSL. Debitul maxim

este de 5.69 Mbps. Acest câmp nu se poate configura.

Service Type: dacă într-o aplicație punct la punct acest modem este server, se va selecta Server,

altfel Client.

Enable Rate Adaptation: se poate configura dacă este Server. Indică faptul dacă modemul poate

adapta sau nu debitul la celălalt dispozitiv.

Transfer Max Rate (Kbps): se poate configura dacă este Server. Este debitul maxim pentru

transmiterea / recepția datelor. Debitul real va fi între valoarea aceasta și debitul minim configurat.

Transfer Min Rate (Kbps): se poate configura dacă este Server. Este debitul minim pentru

transmiterea / recepția datelor. Debitul real va fi între valoarea aceasta și debitul maxim

configurat.

Standard Mode: se poate configura dacă este Server. Stabilește modul de operare pentru

conexiunea DSL. Annex A este conexiuni peste POTS, Annex B este conexiunii peste linii ISDN.

La Advanced Setup se pot configura detaliile legate de ATM QoS. Se poate selecta tipul de QoS

dintre CBR, UBR, VBR-nRT sau VBR-RT. Se specifică de asemena Peak Cell Rate, care este de

fapt debitul DSL exprimat în bps împărțit la 424 (dimensiunea unei celule ATM). Sustain Cell Rate

este rata medie pe termen lung, este mai mic decât PCR și valoarea implicită este 0 celule/s.

Maximum Burst Size este numărul maxim de celule ce se poate transmite cu PCR, trebuie să fie

mai mic de 65535.

Diagnoza conexiunilor

Există posibilitatea de diganoză generală a conexiunii și diagnoza liniei DSL.

Diagnoza generală se accesează de la Maintenance → Diagnostic → General. Se poate folosi

pentru ping la un PC din rețea. Se introduce adresa IP și se pasă butonul Ping.


DSL Line Diagnostic se folosește pentru diagnoza liniei DSL. ATM Status oferă informații despre

conexiunea ATM. Capture All Logs afișează toate elementele logate generate de linia DSL. DSL

Line Status oferă informații despre linia DSL. Reset DSL Line va reinițializa conexiunea DSL.


Experimente

1. Conectați calculatoarele la modemurile SDSL. Folosiți cablu UTP.

2. Conectați modemurile SDSL între ele. Folosiți cablu telefonic.

3. Accesați interfața grafică a modemurilor.

4. Urmăriți identificarea aspectelor descrise mai sus.

5. Studiați performanțele transmisiei și configurarea echipamentelor.

a. Parametrii ATM

b. Setări legate de ATM

c. Configurare client-server

d. Celule ATM trimise/recepționate

e. Performanțele transmisiei SDSL

6. Conectați un osciloscop între cele două modemuri SDSL.

7. Studiați spectrul semnalului SDSL.

8. Schimbați debitele binare și repetați punctele 4.-6.

lucrare de laborator 1 atm și sdslusers.utcluj.ro/~dtl/stla/cursuri/lab_stla_1.pdf · sgsn și...

Documents