Aufbau und Konfiguration von ATM-Netzen - bei der IBH IT

TM
Inhaltsverzeichnis
Aufbau und Konfiguration von
ATM-Netzen
u
u
u
u
u
u
u
Praktische Erfahrungen - ein kleines Produkttraining
André Beck, Matthias Mitschke
IBH Prof. Dr. Horn GmbH
Gostritzer Str. 61-63
01217 Dresden
http://www.ibh.de
[email protected]
Einführung
ATM-Konzept
Digitals ATM-Produkte
ATM-Anwendungen
Warum ATM-Produkte von Digital?
Praktische Erfahrungen
Beispiele
TM
Einführung
u ATM unterstützt MultiMedia Anwendungen
u Kostenreduktion durch die Übertragung von Daten,
Video und Sprache über einen physikalischen Kanal
und...
u eine Technologie für lokale Netze, Weitverkehrsnetze
und für Metropolitan Area Networks
u einfachere Handhabung durch diese eine Technologie
(Installation, Inbetriebnahme, Ausbildung,
Unterstützung,...)
u hat eine garantierte Übertragungsbandbreite für
zeitkritische Anwendungen
TM
ATM Konzept 1
Was ist ATM ...? ...Asynchronous Transfer Mode
u Switch-basierende Netzwerktechnologie
u Verbindungsorientiert mit virtuellen Verbindungen und
Pfaden (Virtual Circuits, VC und Virtual Paths, VP)
u Übertragung von Bild, Sprache und Daten über ein und
dieselbe Technologie ("interleaved")
u ...in 53-byte-Zellen, fixe Länge
u verschiedene Übertragungsgeschwindigkeiten über
LAN, MAN und WAN "in einem" - die Grenzen werden
fließend
u die Übertragungsbandbreite kann spezifiziert und
garantiert werden => "Quality of Service", QoS
TM
TM
ATM Konzept 2
ATM Konzept 3
Paket-Switching vs. Zell-Switching...
Switching versus Bridging...
l Paket-Switching:
l Bridge/BUS:
Datenpakete variabler Länge,
z.B. FDDI-Pakete mit 4500
Byte pro Paket
=> GIGAswitch FDDI
=> ein Datenpaket zu
einer Zeit
l SWITCH:
Switch
Matrix
3x3
Eingänge
x Datenpakete gleichzeitig, entsprechend
der Breite der SwitchMatrix (z.B. 13 x 13)
Switch
Matrix
3x3
Eingänge
Ausgänge
Switch
Matrix
3x3
Eingänge
l Zell-Switching:
Zellen fixer Länge
(53 Bytes)
=> GIGAswitch ATM
Ausgänge
Ausgänge
TM
TM
ATM Konzept 4
ATM Konzept 5
Ein Zell-Switching-Netzwerk...
Teilung des Datenstromes in Zellen...
Anwendung
A
B
D
C
A
Segmentierung,
Assembly
Benutzer Daten
PAD Ctrl/ Length CRC
0 to 65.000 Bytes
0-47
4
B
C
C
C
ATM
Switch
D
D
B
A
D
4Bytes
B
Reassembly
5
5353-ByteByte-Zellen
B
48
D
Zelle => 53 Bytes
Information: 48 Bytes, ungesichert
Cell Header: 5 Bytes, CRC-gesichert
TM
TM
ATM Konzept 6
ATM Konzept 7
Virtual Path und Virtual Circuits...
Virtual Path und Virtual Circuits...
VP/VC
5/32
3/22
9/5
12/14
l
Eine virtuelle Verbindung von A nach B besteht aus mehreren
Einzelverbindungen (Virtual Circuits). Hierarchische Adressierung zusammengehöriger VC erfolgt durch Virtual Paths (VP).
Eine virtuelle Verbindung besteht aus einzelnen VC/VP-Mappings, die durch
die Switches umgesetzt werden. Die Mappings müssen durch einen
Verbindungsaufbauvorgang hergestellt oder fest programmiert werden.
l VPI und VCI sind die entsprechenden Felder im Zellkopf. Sie sind jedoch
keine Adressen.
l
TM
ATM Konzept 8
ATM-Verbindungen...
TM
ATM Konzept 9
Verbindungsaufbau: Call Setup Prozedur
...können permanent oder temporär sein
Permanent Virtual Circuits (PVCs)
u Switch-Tabellen werden mittels SNMP- oder CMIP-Befehlen
oder auf der Konsole programmiert (NVRAM)
u ...sind voreingestellt durch einen Netzwerk-Operator
Setup
Setup
Setup
Call Proceeding
Call Proceeding
Switched Virtual Circuits (SVCs)
u nutzen für den Verbindungsaufbau das Standard Protokoll
Q.2931
u werden bei Bedarf vom Anrufer erstellt (Zeitverzögerung)
Connect
Connect
Connect
Connect Ack
Connect Ack
Connect Ack
Zeit
TM
TM
ATM Konzept 10
ATM Konzept 11
Verbindungsabbau: Call Clearing Prozedur
ATM Interface Spezifikationen
Netz A
z.B. Deutschland
Benutzer
Netz B
z.B. USA
Disconnect
Disc
Benutzer
Disc
Local
Switch
Local
Switch
Public ATM
Network
Public ATM
Network
Release
Release
Benutzer
Release
Rel Complete
Private
UNI
Rel Complete
Rel Complete
Private
NNI
Public
UNI
Public
NNI
UNI: User-to-Network Interface
NNI: Network-to-Network Interface
Zeit
TM
ATM Konzept 12
Reservierte Bandbreite pro Virtual Circuit...
ATM Netzwerk
TM
ATM Konzept 13
ATM Übertragungsmodi
Constant Bit Rate (CBR)
u feste Bandbreite pro logischem Übertragungskanal für
konstanten Bitstrom, z.B. für Sprachübertragung (B-Kanal)
Variable Bit Rate (VBR)
u zusätzliche Bandbreite für Übertragungsspitzen, z.B. für
l komprimiertes Video
l Datenübertragung: verbindungsorientierte (Frame Relay)
und verbindungslose (IP)
4 Mbit/s, z.B. 3-Wege-Konferenz
50 Mbit/s, z.B. Image Transfer
Available Bit Rate (ABR)
u verbleibende Bandbreite für Datenübertragung
u erfordert Flußsteuerung für effiziente Nutzung
TM
TM
ATM Konzept 14
ATM Konzept 15
ATM Adaptation Layer (AAL)
ATM-Protokoll-Layer
Übernimmt die Zuweisung des Datenstroms aus den oberen
Netzwerkschichten von und zu den ATM-Zellen
Klasse A
Klasse B
Klasse C
real time
Signalling
& Control
u AAL1 - für Circuit Emulation (DS0, E3,...)
...konstante Bitrate, z.B. für Telefonie etc.
u AAL2 - Real Time Traffic,
...variable Bitrate (VBR, z.B. JPEG Video)
u AAL3 - für Datenübertragung (z.B. X.25)
...verbindungsorientiert
u AAL4 - für Datenübertragung
...verbindungslos
u AAL5 - für Datenübertragung (z.B. LAN)
...verbindungsorientiert, Fehlererkennung, keine Fehlerbehebung
konstant
nicht zeitkritisch
variabel
verbindungsorientiert
Adaptation
Layer
OSI Layers
1&2
UNI
ATM
Layer
Klasse D
Sprache
Video
AAL1
AAL2
verb.-los
Datenübertragung
AAL3/5*
AAL4
Segmentation and Reassembly Sub-Layer
ATM Layer (z.B. Zellformat)
Physical Layer (Übertragung)
UNI - User-Netwok-Interface
SAR - Segmentation and Reassembly
*)
- AAL5: Fehlererkennung, keine Behebung
TM
ATM Konzept 16
Zugang zum ATM Adaption Layer: LAN Emulation
TM
ATM Konzept 17
ATM Standards - wer tut was?
SNMP
SNMP
UDP
UDP TCP
TCP
IP
IP
IPX
IPX
DECnet
DECnet
etc.
etc. ...
...
802.2
802.2 Logical
Logical Link
Link Control
Control
LAN
LAN Emulation
Emulation
Ethernet,
Ethernet, FDDI,
FDDI, Token
Token Ring
Ring
AAL
AAL (ATM
(ATM Adaption
Adaption Layer)
Layer)
ATM
ATM
u Endgeräten wird ein scheinbares klassisches MA-LAN dargeboten
u Das LAN wird durch automatisch generierte VCs unter Steuerung
von LECS, LES und BUS emuliert
u Edge Devices bedienen Ethernet, FDDI u.a. MA-LANs
u Einfache Integration beliebiger LAN-Standards, aber nur wenig
echtes ATM
ATM-Standards werden von verschiedenen
Standardisierungs-gremien definiert:
u ITU (CCITT): Basic ATM Standard
u ATM Forum: Industrie Konsortium mit mehr als
600 Teilnehmern
u IETF: Definiert IP und LAN Traffic über ATM
TM
TM
ATM Konzept 18
ATM Konzept 19
ATM Standards und Spezifikationen...
ATM Standards und Spezifikationen...
User-Network Interface (UNI) V3.0, V3.1, V4.0
Data Exchange Interface (DXI)
Broadband Inter-Carrier Interface (B-ICI)
Physical Layer
Physical layer
u
u
u
u
u Multimode fiber: 100 Mb/s (TAXI) 4B/5B coding; 140 Mb/s
(TAXI) 4B/5B; 155 Mb/s SONET STS-3c; 155 Mb/s
8B/10B
u Singlemode fiber: 155 Mb/s SONET STS-3c
u Shielded twisted pair: 155 Mb/s 8B/10B
u Coax: 45 Mb/s, DS3
...und welche kommen?
51 Mbps on UTP Category 3
155 Mbps on UTP Category 5
34 Mbps E3
2 Mbps E1, 1.5 Mbps T1
Multicast and broadcast
Frame Relay/SMDS internetworking
Traffic management -> Flußsteuerung
LAN Emulation (LANE 1.0 und 2.0) -> MPOA
Network management
Private Network-Network Interface
ATM Application Programming Interfaces
TM
TM
ATM-Familie von Digital 1
ATM-Familie von Digital 2
ATM Zeitplan...
Umfassend, durchgehend, robust, integriert...
Public ATM Services
ATM Workgroups
ATM Backbones
Desktop ATM
GIGAswitch/FDDI
Pre-standard
ATM Products
Limited ATM
Public
Services
Products for
Early ATM
Adopters
LAN
Emulation
GIGAswitch/ATM
DECNIS 600
ATM Deployed
in Production
Backbones
HUBwatch
ATM Forum
Est.
DEChub 900 MS
Ethernet
ATM Switch
91
92
93
94
96
95
97
Switched
Ethernet
FDDI
UNI V3.1
ATM
UNI V2.0
UNI V3.0
Signaling &
Control
P-NNI
Congestion
Control
Early
Multivendor
networks
* erste Produkte seit
Sommer '94
LAN-to-ATM
ATMworks
Adapters
TM
TM
ATM-Familie von Digital 3
ATM-Familie von Digital 4
ATM Switching Produkte
ATMworks Endsystem NICs
u GIGAswitch/ATM* -- Premises ATM Switch
u DEChub 900 MultiSwitch-based - ATMSwitch 900
u ATMworks 750* (TURBOchannel OC3)
u ATMworks 350 (PCI OC3)
u ATMworks Desktop Adapter
Switches and Routers with ATM
u High End Server PCI NIC
u ATM Linecard* for GIGAswitch/FDDI system
u ATM Linecard for DECNIS 600
u Ethernet-ATM Switch and Router
ATM Network Management
u ClearVISN
TM
TM
1. Problem: "Verstopfung"
Digital ATM-Vorteile
Innovative Lösungen für ernste Probleme...
Problem
Digital-Lösung
Nutzen
Netzwerkverstopfung
FLOWmaster
Flußsteuerung
stabiles Netzwerk für
non-stop Verbindungen
SwitchAuslastung
SWITCHmaster
Queuing-Verwaltung
erzielt bis 95% Auslastung der Switch-Fabric
Netzwerkverfügbarkeit
Resilent Virtual
Circuits
schnelle "Selbstheilung"
für maximale Verfügbarkeit
Verursacht Instabilität und Unbehagen...
Network Congestion
Lose Cells
Retransmit
Packets
Netzwerk Instabilität
More Cell
Loss
Retransmit
Packets
TM
TM
ATM-Flußsteuerung
Digital ATM-Vorteil Nr. 1
FLOWmasterTM
Stand der Dinge...
ATM-Forum hat im 1994 September-Meeting eine "rate"
basierende Flußsteuerung definiert
Es wird noch Monate dauern, bevor eine Spezifikation
definiert und verfügbar ist
Digital wird
u die Flußsteuerung des ATM-Forums unterstützen
u und weiterhin die zuverlässigere FLOWmasterFlußsteuerung bevorzugen und implementieren
proaktive,
Kreditbasierende
Datenflußsteuerung
--kein
keinZellverlust
Zellverlust
--hohe
hoheDatenintegrität
Datenintegrität
--stabiles
stabilesNetzwerk
Netzwerk
--bestens
bestensfür
fürLAN
LANQoS
QoS
FLOWmasterTM
2. Problem:
Blockierter Switch
TM
TM
Digital ATM-Vorteil Nr. 2
Head of Line Blocking...
SWITCHmasterTM
...begrenzt Switch-Durchsatz auf 60%
Outputs
Input Queues
A
C
...zieht Zellen vor und erzielt somit bis zu 95% SwitchAuslastung
Eingänge
Ausgänge
C
A
A
A
B
C
C
C
A
D
C
B
B
D
D
C
D
C
B
E
C
C
C
A
B
A
E
C
C
D
E
C
D
D
E
B
D
E
C
D
C
B
C
E
E
A
B
C
B
C
C
A
B
B
D
D
C
C
A
B
A
D
E
B
E
A
B
C
= Zelle für Ausgang "C"
= Zelle, blockiert am Kopfende, "head of line"
Switch Fabric
C
= Zelle für Ausgang "C"
Switch Fabric
E
3. Problem:
Netzverfügbarkeit
TM
TM
Digital ATM-Vorteil Nr. 3
Redundanz bei Ausfall...?
Resilient Virtual Circuits
l "schlafende" PVCs
l "selbstheilend", alternativer Weg wird bei Ausfall eines
Circuits automatisch erstellt
Komponente
fällt aus...
Circuit
fällt
runter
Manuelles
Manuelles Eingreifen
Eingreifen
kontinuierlicher
kontinuierlicherService
Service
TM
TM
Digital ATM-Vorteil Nr. 5
Digital ATM-Vorteil Nr. 4
Autoconfiguration
Dynamic Load Balancing
l A beansprucht Pfad mit 80 Mbps (A -> B)
Manual Load
Automatic Load
GIGAswitch/ATM #1
GIGAswitch/ATM # 1
Non-Digital
Switch #1
GIGAswitch/ATM #2
GIGAswitch/ATM #3
GIGAswitch/ATM #4
Non-Digital
Switch #2
A beansprucht
80 Mbps (A-->B)
A
50
GIGAswitch/ATM #2
ATMworks 750
Adapter
GIGAswitch/ATM #5
50
30
75
ständiger Update
der "Load Map" durch
"Link state"-Zellen
GIGAswitch/ATM #3
wählt Verbindung
mit geringster
Auslastung
GIGAswitch/ATM #4
40
B
ATMworks 750
Adapter
TM
TM
ATM-Produkte - Schritt 1
ATM-Produkte - Roadmap
Komplette Produktpalette in 3 Schritten:
High Performance Workgroups...
GIGAswitch/FDDI ATM Line Card
Innovators
Early Adopters
Mainstream
l 2-port FDDI-to-ATM Linecard
l 155 Mbps SONET/SDH and T3 Interfaces
Desktop ATM
GIGAswitch/ATM
l 10.4 Gbps ATM Switch
l 14-slot Platform
l 4-port 155 Mbps SONET/SDH Multimode Linecards
DEChub 900 Desktop
ATM Switch
ATMworks Desktop
Adapter
w High End Server PCI
Adapter
w GIGAswitch/ATM
Enhancements
w
ATM Backbones
w
ATM Workgroups
Switched FDDI
Backbones
GIGAswitch/FDDI
w FDDI Family
w
w
w
GIGAswitch/ATM
w ATMworks 750
w GIGAswitch/FDDI
linecard
w
w
w
Ethernet/ATM for
DEChub
ATM for DECNIS 600
ATMworks PCI Adapter
HUBwatch for ATM
ATMworks 750
l ATM TURBOchannel Adapter
l 155 Mbps SONET/SDH
1997
TM
TM
ATM-Produkte - Schritt 1
GIGAswitch/ATM
ATM-Produkte - Schritt 1
GIGAswitch/ATM
Clock/Management Modul
High Performance ATM Crossbar Switch mit 10,4 GBit/s Bandbreite
für High Performance Datennetze (LAN/WAN/MAN)
FLOWmaster Flußsteuerung - verhindert proaktiv Zellverlust
SWITCHmaster ermöglicht eine Switch-Auslastung von bis zu 95%
Resilent Virtual Circuits (RVC) ersparen manuellen Eingriff bei Ausfall
einer Verbindung => hohe Verfügbarkeit
Load Balancing => beim Aufbau eines Virtual Path werden automatisch
die wenigst ausgelasteten Virtual Circuits gewählt
Autoconfiguration => Digital ATM Switches teilen sich untereinander
automatisch ihre Verfügbarkeit mit
4-Port, 155 Mb/s
SONET/SDH Line
Cards - MMF
Lüfter (2)
Netzteile (1 oder 2),
AC oder 48 V DC
19"-Chassis, reduntante Netzteile und Lüfter
max. 13 Line Cards => 52 x 155 Mbit/s ATMAnschlüsse
"hot swap" der Module möglich
TM
ATM-Produkte - Schritt 1
TM
ATM-Produkte - Schritt 1
ATMworks 750
GIGAswitch/FDDI-zu-ATM-Line-Card...
ATM Netzwerkadapter für TURBOchannel Systeme
derzeit schnellster ATM-Adapter mit über 134 MBit/s
Nettodatenrate
155 Mbps (OC3, SONET/SDH) ATM network speed
FLOWmaster - proaktive Datenflußsteuerung zur Vermeidung
von Zellverlust
"on board" Assembly/Reassembly entlastet Rechnersystem
2-port linecard
für den Anschluß von GIGAswitch/FDDI an
ATM (FDDI-to-ATM access
unterstützte Interfaces:
155 Mbps SONET/SDH (STS-3c) für
Public UNI oder Private UNI
44.7 Mbps DS3 über T3 für Public UNI
Clear channel support of ATM cell mode
TM
ATM-Produkte - Schritt 2
LAN und Campus Backbones...
DEChub 900 MultiSwitch Module
l Ethernet-to-ATM Switch
l Flexible Hub or Standalone Design
l 155 Mbps ATM Port
ATMworks PCI Adapter
l 155 Mbps SONET/SDH
l Multimode Fiber, UTP/Cat 5 Versions
DECNIS
l Native ATM Line Card (T3/E3)
HUBwatch ATM Management
l Network Management Application
l SNMP-based
l OSF/1, Windows, OpenVMS Platforms
TM
ATM-Produkte - Schritt 3
ATM bis zum Desktop...
DEChub 900 MultiSwitch Module
l DEChub 900 Desktop ATM Switch
ATMworks Desktop Adapter
l PCI adapter
l Cost-effective design for clients
ATMworks PCI Server Adapter
l Enterprise-wide server - 622 Mbps SONET/SDH
l Multimode fiber
Expanded GIGAswitch/ATM Functionality
l WAN Traffic Filter and Shaper
l 622 Mbps SONET/SDH
TM
TM
ATM-Anwendungen
ATM-Anwendungen
Parallel Computing...
Oceanographic Study
Digital’s
GIGAswitch/ATM
155 Mb/s
ATMworks
750
Alpha supercomputer
cluster with
ATMworks 750
Naval Research
Lab, Washington,
D.C.
Mediaserver
Lappeenranta
Helsinki
etc.
DS3
155 Mb/s
(44 Mb/s)
ATMworks
750 155 Mb/s
Videoserver
Digital
GIGAswitch/ATM
Fore Systems
ASX-100
155 Mb/s
National Supercomputer University
Center (Cray, Convex)
of Helsinki
ATM
WAN
testbed
Fore Systems
ASX 200
155 Mb/s
ATM link
Helsinki area
FDDI
Telecom Finland
ATM WAN service
140 Mb/s
Tampere
Cisco Hyperswitch
SGI
Challenge
server
ATMworks
750
Oregon State
University, Corvallis,
Oregon
ATM switch
Espoo
Router
European
ATM pilot
34 Mb/s
Router
TUT Campus
FDDI
TM
TM
ATM-LAN-Integration
ATM-Anwendungen
Am Beispiel MultiMedia LAN Anwendung
High Performance Workgroup...
Server
GIGAswitch/ATM
Switched Ethernet
Digital
GIGAswitch/ATM
DEChub 900
MultiSwitch
Future
155Mbps
155Mbps
IBM
155Mbps
Casual users
Sun
Digital
HP
Power Users
Video
servers
TM
ATM - warum mit Digital?
Digital liefert die Produkte heute
Große Erfahrung in der Entwicklung von Datennetzen
u Ethernet, FDDI, Full Duplex FDDI, ATM
u vom Desktop bis zur unternehmensweiten Vernetzung
Klares Kommitment zu den Standards des ATM-Forums
u aber mit "value added" Funktionen für den effizienteren
und unproblematischen Betrieb eines ATM-Netzwerkes
bei höherer Performance und reduzierter Verwaltung
Klares Kommitment zur Interoperabilität mit anderen
Herstellern wie
u Fore, SynOptics, IBM, Xyplex, Lightstream, Cisco, Sun,
Interphase etc.