Μέθοδοι Βελτίωσης της Επίδοσης των LAN

 


Μερικές εναλλακτικές λύσεις που υπάρχουν για τη βελτίωση της επίδοσης των υπαρχουσών τεχνολογιών LAN ώστε να υποστηρίζονται καλύτερα οι εφαρμογές πολυμέσων είναι οι εξής:

Αντικατάσταση του Ethernet και του Token Ring με το FDDI (Γενίκευση του FDDI).
Μείωση του πλήθους των κόμβων ενός Ethernet ή Token Ring διαιρώντας το δίκτυο σε τμήματα (segmenting) που συνδέονται με συσκευές αποθήκευσης και προώθησης (store-and-forward) ή με συσκευές μεταγωγής (switching).
Προέκταση της παραπάνω λογικής ώστε να υπάρχει ένας μόνο κόμβος ανά τμήμα, ο οποίος κάνει χρήση ολόκληρου του εύρους ζώνης του φυσικού μέσου (Dedicated Ethernet).
Όπως στα 2, 3 αλλά με χρήση διακοπτών (LAN μεταγωγή πλαισίων).
Αύξηση του εύρους ζώνης του Ethernet (100Mbps Ethernet).
Διατήρηση του Ethernet ως έχει και προσθήκη κάποιου μηχανισμού που προσφέρει επιπλέον εύρος ζώνης για να υποστηριχθεί ο ισοχρονισμός (Iσόχρονο Ethernet).
Εγκατάλειψη των τεχνολογιών κοινού φυσικού μέσου. Με άλλα λόγια, υιοθέτηση της τεχνολογίας ATM (LAN ATM με μεταγωγή κελιού).
Μίξη της τεχνολογίας ATM και Ethernet (Υβριδικό LAN ATM με μεταγωγή πλαισίου και κελιού).

Υπάρχουν βέβαια και άλλοι συνδυασμοί, που μπορεί να σκεφτεί κανείς, αλλά αυτοί είναι οι σημαντικότεροι. Κάποιες από αυτές τις λύσεις αποτελούν απλές βελτιώσεις των υπαρχουσών τεχνολογιών, ενώ κάποιες άλλες εισάγουν νέες τεχνολογίες με πολλές δυνατότητες. Η επιλογή όμως είναι δύσκολη, όχι μόνο εξαιτίας των διαφορετικών χαρακτηριστικών κάθε μιάς, αλλά κυρίως λόγω περιορισμών κόστους και εκμετάλλευσης της υπάρχουσας υποδομής.

 

 

Γενίκευση του FDDI


Αυτή η λύση μπορεί να αποτελεί μια ικανοποιητική προσωρινή λύση, αλλά πάσχει από δύο βασικά προβλήματα. Το FDDI δεν υποστηρίζει πλήρη ισοχρονισμό. Αυτό σημαίνει ότι όταν αυξηθεί το φορτίο του δικτύου, η ποιότητα της επικοινωνίας που εξασφαλίζεται δεν είναι ικανοποιητική. Από την άλλη πλευρά, το FDDI έχει πολλές βελτιώσεις αλλά παραμένει μία τεχνολογία κοινού μέσου. Με την αύξηση των απαιτήσεων των εφαρμογών και της υπολογιστικής δύναμης των σταθμών, οι περιορισμοί που εμφανίζονται στο 16Mbps Token Ring θα παρουσιαστούν και εδώ. Δηλαδή προσεγγιστικά, το διαθέσιμο εύρος θα είναι το συνολικό διαιρεμένο με το πλήθος των σταθμών. Τέλος, το κόστος του FDDI είναι μεγάλο γιά να χρησιμοποιηθεί αποκλειστικά.

 

 

Διαίρεση του Δικτύου σε Τμήματα


Μια μέθοδος για τη μείωση του αριθμού των κόμβων ενός LAN είναι η διαίρεση του δικτύου σε τμήματα. Αυτό μπορεί να γίνει με γέφυρες (bridges) και δρομολογητές (routers). Σε κάθε τμήμα, το εύρος ζώνης μοιράζεται μεταξύ λίγων κόμβων, όμως η λύση δεν είναι αποτελεσματική όταν το πλήθος των κόμβων είναι πολύ μεγάλο. Τότε θα απαιτηθούν πολλά τμήματα. Αυτό σημαίνει πολλές γέφυρες και δρομολογητές που θα πρέπει να συνδέονται με γρήγορες συνδέσεις. Όταν η κίνηση είναι μεγάλη, οι γέφυρες και οι δρομολογητές θα λειτουργήσουν ως στενώσεις (bottlenecks) του δικτύου. Επιπλέον, η οργάνωση και συντήρηση μίας τέτοιας τοπολογίας είναι πολυέξοδη.

 

 

Dedicated Ethernet


Είναι δυνατόν να γίνεται η σύνδεση των κόμβων ενός LAN χρησιμοποιώντας όλο το εύρος του, αν χωριστεί το δίκτυο σε τμήματα του ενός μόνο κόμβου. Αυτή η μέθοδος αποτελεί μια πρακτική λύση για τη σύνδεση κόμβων που έχουν ειδικές ανάγκες, όπως συστήματα τηλεδιάσκεψης, χωρίς την αλλαγή της δικτυακής υποδομής. Και σε αυτήν την περίπτωση, όταν αυξηθεί το πλήθος των κόμβων παρουσιάζονται προβλήματα.

 

 

LAN μεταγωγή πλαισίων


Είδαμε ότι το πρότυπο 10Base-T εισήγαγε την τοπολογία λογικού αστέρα με χρήση hubs. Επειδή η τοπολογία παραμένει ουσιαστικά αρτηρία, η πληροφορία φτάνει πάντοτε σε όλους τους κόμβους. Αν αντικαταστήσουμε το hub με ένα διακόπτη (switch), ο οποίος δεν προωθεί την πληροφορία σε όλους τους συνδεδεμένους με αυτόν κόμβους, αλλά μόνο στον πραγματικό παραλήπτη, τότε μπορούμε να έχουμε επικοινωνία ένας-προς-έναν. Αυτό το μοντέλο επικοινωνίας δύο κόμβων δεν επηρεάζει τους γειτονικούς κόμβους του δικτύου και προσφέρει όλο το εύρος του δικτύου στους κόμβους. Ένας διακόπτης μπορεί:

Να κάνει μεταγωγή σε επίπεδο πλαισίου (Ethernet, Token Ring, FDDI switch)
Να κάνει μεταγωγή κελιού (ATM switch)
Να αποθηκεύει και κατόπιν να προωθεί τα πλαιίσια ή κελιά (buffered switch). Αυτό δίνει τη δυνατότητα ανίχνευσης και διόρθωσης λαθών (error detection and correction) και προσαρμογή της επικοινωνίας μεταξύ γραμμών διαφορετικών ταχυτήτων.
Να προωθεί αμέσως τα πακέτα και τα κελιά (cut-through switch) περιορίζοντας τις καθυστερήσεις.

Με χρήση διακοπτών μπορούν να συνδεθούν και διαφορετικής τεχνολογίας δίκτυα. Γιά παράδειγμα, μπορούν να συνδεθούν δύο ή περισσότερα Ethernet LAN διαμέσου μιάς γρήγορης γραμμής, για παράδειγμα FDDI (backbone approach).

 

 

LAN ATM με μεταγωγή κελιού


Όπως και σε άλλους τομείς της επιστήμης των υπολογιστών, έτσι και στα δίκτυα, η εξώθηση τεχνολογιών που έχουν ουσιαστικούς σχεδιαστικούς περιορισμούς, όπως το Ethernet, στα όρια τους, μειώνει το κόστος αλλά δεν αποτελεί μακροπρόθεσμη λύση. Η τεχνολογία που φαίνεται να συγκεντρώνει τις περισσότερες πιθανότητες να προσφέρει την υποδομή για τα δίκτυα πολυμέσων της επόμενης γενιάς είναι το ATM (Asynchronous Transfer Mode).

Το ΑΤΜ προσφέρει επικοινωνίες πολύ υψηλής ταχύτητας με μικρές καθυστερήσεις και μεγάλη ευελιξία προσαρμογής στις ιδιαίτερες ανάγκες του χρήστη. Τα βασικά χαρακτηριστικά του είναι:

Το ΑΤΜ έχει σχεδιαστεί για WANs (Wide Area Networks), αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για LANs (LAN ATM ή LATM)
Η πληροφορία μεταφέρεται σε σταθερού και μικρού μήκους τμήματα που ονομάζονται κελιά (cells).
Προσφέρει μια ποικιλία υπηρεσιών: ισόχρονο σταθερό bit rate (στην πράξη ένα κύκλωμα κατάλληλο γιά εφαρμογές όπως η τηλεφωνία), ισόχρονο μεταβλητό bit rate (π.χ. γιά μεταφορά video) και διάφορα είδη υπηρεσιών δεδομένων. Κάθε ένα από αυτά τα είδη μπορεί να έχει ένα εύρος ταχυτήτων που φτάνει μέχρι και μερικές εκατοντάδες Mbps.
Η αρχική μορφή του ορίζει ως βασική ταχύτητα τα 155Mbps αλλά υπάρχει δυνατότητα επέκτασης γιά 622Mbps.
Έχει προταθεί ένας ρυθμός λειτουργίας του LATM ο οποίος προσομοιάζει την λειτουργία των συμβατικών δικτύων κοινού φυσικού μέσου. Αυτό σημαίνει ότι όλες οι υπάρχουσες εφαρμογές θα μπορούν να τρέξουν χωρίς αλλαγές πάνω σε LATM. Αυτή η προσέγγιση αναμένεται να βοηθήσει τη μετάβαση στη νέα αυτή τεχνολογία.

Τα παραπάνω χαρακτηριστικά καθιστούν το LATM ως την ενδεδειγμένη μακροπρόθεσμη λύση για τοπικά δίκτυα πολυμέσων. Παρ' όλα αυτά, υπάρχουν μερικοί παράγοντες που πρέπει να λάβουμε υπ' όψη μας ώστε να μην έχουμε υπερβολικές προσδοκίες από την πρώτη γενιά προϊόντων ATM. Οι περισσότεροι διακόπτες ΑΤΜ δεν δέχονται σήματα (signals) οπότε δυναμικές κλήσεις δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν. Δεύτερον, δεν υποστηρίζονται όλες οι διαβαθμίσεις υπηρεσιών. Τρίτον, οι εγγυήσεις του εύρους ζώνης εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την συγκεκριμένη υλοποίηση. Θεωρητικά, ένα δίκτυο ΑΤΜ δεν πρέπει να χάνει κελιά αλλά στην πράξη χάνει.

Το ΑΤΜ ως τεχνολογία που στηρίζεται σε επικοινωνία με σύνδεση, δε μπορεί να προσφέρει εύκολα υπηρεσίες broadcasting. Είναι εύκολο να αντιγράφει ένας διακόπτης τα κελιά που εισέρχονται, αλλά ο συντονισμός όλων των διακοπτών ενός μεγάλου δικτύου ώστε το multicasting να είναι βέλτιστο, είναι πολύ δύσκολος και στα υπάρχοντα προϊόντα δεν υπάρχει. Πάντως, πρόκειται για τεχνολογία που όταν ωριμάσει και διαδοθεί αναμένεται να δώσει μεγάλη ώθηση στις δικτυακές εφαρμογές πολυμέσων.

 

 

Υβριδικό LAN ATM


Όπως και κάθε τεχνολογία υψηλής ταχύτητας, το ΑΤΜ μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε ως backbone που συνδέει τοπικά δίκτυα άλλης τεχνολογίας είτε ως αποκλειστική τεχνολογία που θα αντικαταστήσει όλες τις υπάρχουσες. Η υβριδική λύση του backbone μπορεί να αποτελέσει το πρώτο βήμα για τη μετάβαση στο ΑΤΜ. Σε αυτό το σενάριο, ATM hubs συνδέονται με τα υπάρχοντα τοπικά δίκτυα προστατεύοντας έτσι τις υπάρχουσες επενδύσεις. Σε υψηλότερο επίπεδο υπάρχουν ATM switches τα οποία διανέμουν την πληροφορία στα hubs ή και απ' ευθείας σε κόμβους που έχουν ATM interface.

Τεχνολογία LAN Ταχύτητα Πρόσβασης
(Mbps)
Ισοχρονισμός Εξασφάλιση εύρους
ζώνης
Multi-
casting
Ethernet Σύνηθες
Μεταγωγής
Μεταγωγής
100Base-T
100Base-VG
Ισόχρονο
10
10
100
100
100
10+6
Όχι
Ναι/Όχι (2)
Ναι/Όχι (2)
Όχι
Προσέγγιση
Ναι (1)
Όχι
Ναι/Όχι (2)
Ναι/Όχι (2)
Όχι
Allocated
Dedicated
Ναι
Ναι (2)
Ναι (2)
Ναι
Ναι
Ναι/Όχι
Token
Ring
Με
προτεραιότητες
4, 16 Προσέγγιση Allocated Ναι
FDDI Σύνηθες
Σύγχρονο
100
100
Όχι
Προσέγγιση
Όχι
Allocated
Ναι
Ναι
FDDI 2 - 100 Ναι Dedicated Ναι
ATM LAN - 34-622 Ναι Dedicated / Allocated Ναι /
Όχι (3)
(1) 'Όχι στο Ethernet κανάλι. Ναι στα κανάλια κυκλώματος
(2) Εξαρτάται από την μεταγωγή
(3) Ναι στο επίπεδο του διακόπτη, όχι στο επίπεδο του δικτύου

Σύνοψη των διαφόρων ειδών τοπικών δικτύων

 

 
 
     

Αρχή σελίδας
 
(c) 2001 created by Magnet Internet Services