Цифровая система подвижной радиосвязи стандарта GPRS (стр. 6 )

Выделяют два типа маршрутизации: прямую и косвенную. Пря­мая маршрутизация может быть реализована, когда отправитель и получатель расположены в пределах одной сети. Поскольку в этом случае IP-адрес получателя известен, то дейтаграмма помещается в кадр канального уровня, затем с помощью протокола разреше­ния адресов определяется физический адрес получателя, после чего дейтаграмма доставляется по назначению с использованием ресурсов одной сети.

Если отправитель и получатель располагаются вне пределов одной сети, то возникает необходимость использования косвен­ной маршрутизации, т. е. выполняемой на уровне IP. Решение о выборе пути для каждой дейтаграммы принимается на основе ана­лиза таблицы маршрутизации, содержащей информацию о топо­логии системы сетей. При этом всегда ставится задача по оптими­зации маршрута, т. е. доставке сообщения с наименьшей задерж­кой в условиях текущего трафика.

Существующие методики оптимизации маршрута можно ус­ловно разделить на два класса: одношаговую и многошаговую.

В случае одношаговой оптимизации каждый маршрутизатор принимает решение о выборе только одного шага, т. е. о выборе пути до соседнего маршрутизатора. При этом в таблице маршру­тизации содержатся не полные маршруты в виде цепочек IP-адре­сов, а только совокупность IP-адресов до соседнего маршрутиза­тора. Такой подход к оптимизации маршрута, снимая ограниче­ния на максимальное число промежуточных узлов, формирует Распределенную ответственность за выбор пути доставки сооб­щения.

Построение таблицы маршрутизации при одношаговой опти­мизации возможно путем использования:

• алгоритмов фиксированной маршрутизации, применяемых в Простых сетях. Таблица маршрутизации и оптимальные маршруты

доставки сообщений между различными устройствами сети в этом случае составляются сетевым администратором вручную;

алгоритмов простой маршрутизации. Таблица маршрутизации в данном случае составляется на основании данных, содержащих-ся в проходящих через маршрутизатор дейтаграмм. При этом воз­можна либо случайная маршрутизация (когда дейтаграммы пере­даются в любом случайном направлении кроме исходного), либо лавинная (когда дейтаграммы передаются во всех направлениях кроме исходного), либо, наконец, маршрутизация по предыду­щему опыту; алгоритмов адаптивной маршрутизации. В этом случае марш­рутизаторы периодически обмениваются между собой информа­цией о текущем состоянии сетевой топологии и трафика, что на практике используется наиболее часто.

При использовании алгоритмов многошаговой оптимизации выбор маршрута пересыпки данных производится первым марш­рутизатором, а все остальные только отрабатывают выбранный маршрут. На практике такие алгоритмы используются, как прави­ло, только на этапе отладки.

Управление таблицей маршрутизации во всех промежуточных узлах должно осуществляться динамически, что в большой рас­пределенной сети является весьма сложной задачей. Решение этой задачи основано на использовании семейства протоколов марш­рутизации:

протокола маршрутной информации (RIP — Routing Information Protocol);

протокола первоочередного открытия кратчайшего маршрута (OSPF — Open Shortest Path First);

протокола связи между промежуточными системами (IS-IS — Intermediate System to Intermediate System);

внешнего шлюзового протокола (EGP — Exterior Gateway Pro­tocol);

пограничного межсетевого протокола (BGP — Border Gateway Protocol).

В зависимости от топологии сети маршрутизаторы могут под­держивать один или несколько протоколов маршрутизации. В табл.

Номер сети получа
Следующий маршрутизатор	Число переходов	Протокол маршрутизации	Таймер
195.209.3.1	3	RIP	235
195.209.1.7	3	RIP	210
195.209.0.9	5	RIP	98

[4.3 приведен пример простой таблицы маршрутизации, содер­жащей типичные записи:

• следующий маршрутизатор — адрес маршрутизатора, которо­му необходимо переслать дейтаграмму, чтобы доставить ее полу­чателю;

• число переходов — число маршрутизаторов, которые должны [обработать дейтаграмму прежде, чем она попадет к получателю; • протокол маршрутизации — определяет протокол, с помо­щью которого данная запись появилась в таблице маршрутиза­ции;

• таймер — показывает время, прошедшее с момента послед­него обновления данной записи.

Контрольные вопросы

1. Что означает термин «открытая система»?

2. Опишите семиуровневую модель взаимодействия открытых систем. i

3. Почему возникла необходимость введения LCC - и МАС-подуровней?

4. В чем состоят основные задачи TCP/IP?

5. Что такое дейтаграммный принцип передачи данных?

6. Чем отличается динамический IP-адрес от статического?

7. Каковы основные задачи ТСР-протокола?

8. Опишите принцип косвенной маршрутизации и назовите типы таблиц маршрутизации.

Глава 15

АРХИТЕКТУРА СЕТИ GPRS. ИНТЕРФЕЙСЫ И ПРОТОКОЛЫ

15.1. Архитектура сети GSM/GPRS

В GPRS вся предназначенная для посылки информация разби­вается на отдельные пакеты и посылается в сеть, при этом на приемной стороне из полученных пакетов реконструируется ис­ходное сообщение, а в случае обнаружения ошибок неверно при­нятые пакеты могут быть переданы еще раз.

Архитектурное построение сети GPRS представлено на рис. 15.1, из которого видно, что введение технологии пакетной передачи дополняет традиционную сеть GSM новыми элементами, среди которых главными являются обслуживающий узел — ОУ (SGSN — Serving GPRS Support Node) и шлюз GPRS (GGSN — Gateway GPRS Support Node).

Обслуживающий узел выполняет роль, аналогичную роли ЩКПС в традиционной GSM, и на него возложены следующие основные функции:

  • сопряжение протоколов, используемых в пакетных сетях, с протоколами, по которым организуется передача информации между БС и МС;

• аутентификация абонента и шифрование сообщений;

•        сжатие данных;

       •маршрутизация (совместно с GPRS-шлюзом) пакетов дан­ных;

  • организация взаимодействия между ДР и ЦКПС/ГР;

       •накопление (совместно с GPRS-шлюзом) статистической ин­формации о соединениях.

В функции шлюза GPRS входят следующие операции: г • сопряжение с внешними пакетными сетями;

• маршрутизация пакетов данных, поступающих в сеть GPRS \pt внешних пакетных сетей, и пакетов данных от МС во внешние пакетные сети;

• накопление статистической информации о соединениях;

•        распределение динамических и статических адресов.

При сетевом подходе к организации обмена информацией структура GPRS является подсетью внешних пакетных данных, где GPRS-шлюз выполняет роль маршрутизатора со стороны подси­стемы базовых станций. При этом абоненты или мобильные тер­миналы выступают как пользователи внешней сети передачи дан­ных, в которой абоненту присваивается постоянный (статиче­ский) или временный (динамический) адрес, обеспечивающий прохождение информационных пакетов. Когда GPRS-шлюз по­лучает данные, адресованные конкретному абоненту в мобиль­ной сети, он проверяет, является ли адрес активным, т. е. нахо­дится ли абонент в активном состоянии. Если это так, то данные из шлюза пересылаются в ОУ, в противном случае они задержи­ваются.

Принципиальное отличие передачи данных в сетях с комму­тацией пакетов от передачи данных в сетях с коммутацией кана­лов заключается в том, что необходимые канальные ресурсы в первом случае выделяются лишь на время передачи соответству­ющих пакетов информации. Такой подход позволяет, с одной стороны, один физический канал использовать для передачи па­кетов от разных абонентов, а с другой — для одного абонента выделить разные каналы, передача по которым осуществляется Независимо.

При одновременном использовании одних и тех же канальных Ресурсов несколькими абонентами возможно возникновение очереди, вызывающей задержку в связи. Допустимая временная за­держка — одна из характеристик, определяющих качество обслуживания абонентов. На этом фоне спецификация GPRS предусматривает предоставление услуг абонентам с различным каче­ством, в зависимости от оплаты. Качество предоставляемых услуг определяемое параметром QoS (Quality of Service), отражает сле­дующие характеристики:

приоритет абонента; надежность передачи информации; допустимую задержку сообщения; среднюю и максимальную скорости передачи данных. Наряду с ОУ и шлюзом GPRS в структуру пакетной подсети входят пограничный шлюз (BG — Border Gatenay), обеспечива­ющий прямое соединение между различными операторами сетей GPRS, а также шлюз тарификации (CGF — Charging Gateway Functionality) и шлюз перехвата.

Для доставки абонентам пакетной сети информации использу­ется адресация пакетов, подобная той, что используется в ло­кальных и глобальных сетях. Несмотря на то что при использова­нии протоколов передачи данных естественной выглядит число­вая адресация абонентов, все же с точки зрения пользователей и разработчиков более удобной является символьная адресация. Поэтому в состав GPRS входит сервер доменных имен (DNS — Domain Name Server), преобразующий числовые адреса в сим­вольные (например, числовой адрес 195.209.231.196 — в символь­ный адрес spbstu. ru).

На рис. 15.2 приведен пример получения управляющим узлом подсети GPRS адреса узла глобальной сети с символьным именем spbstu. ru:

1 — узел поддержки шлюза GPRS посылает запрос в местный DNS-сервер о числовом адресе, соответствующем символьному имени spbstu. ru;