www.tocilar.ro

Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.

Reteaua militara nationala de comunicatii. Contributii privind implementarea tehnologiilor de banda larga

PREZENTAREA LUCRRII

n perioada care va urma cmpul de lupt devine un cmp de lupt cibernetic, n care se va purta un rzboi de tip nou, Rzboiul bazat pe reea, n care informaiile i cercetarea trebuie s fie reconsiderate la nivelul sistemelor informatice i de comunicaii (CIS), ca parte integrant a sistemelor C4ISTAR.

Extinderea NATO i lrgirea UE au un impact imediat asupra capabilitiilor militare ale Romniei, n dinamica noilor sfere de responsabilitate. Asigurarea securitii i stabilitii n zona sud-est european i asigurarea unei capaciti sporite armatei Romniei, de a aciona n operaii ntrunite multinaionale n diferite zone de criz de pe glob, impun concentrarea pe aspectele legate de interoperabilitate, cu implicaii directe asupra implementrii serviciilor multimedia.

Interoperabilitatea privit prin prisma conceptului de proiecie a forei, trebuie s asigure mijloace i capabiliti informatice i de comunicaii, care s poat fi puse oricnd la dispoziia Alianei sau s poat fi integrate n sistemele acesteia. De asemenea, trebuie avut n vedere i interoperabilitatea cu sistemele informatice i de comunicaii poteniale, naionale, civile sau aparinnd altor structuri militare din sistemul naional de aprare.

Din punctul de vedere a NATO interoperabilitatea reprezint capacitatea forelor aliate i dup caz a forelor partenere i a altor naiuni, de a se instrui, participa la exerciii sau opera efectiv mpreun pentru a executa misiunile i sarcinile primite.

Definiia de mai sus i misiunile multinaionale actuale la care Romnia particip ca membru al Alianei n diferite zone de criz din lume, ct i instruirea alturi de aliai, subliniaz necesitatea dezvoltrii cu prioritate a unui sistem informatic i de comunicaii flexibil, cu un nalt grad de mobilitate i manevrabilitate, care s asigure legtura operativ ntre ar i teatrele de operaii. Soluiile n domeniul sistemelor de comunicaii trebuie s se bazeze pe tehnologii deschise, integratoare de resurse.

Un aport deosebit la implementarea unei cerine de interoperabilitate l are procesul de standardizare att la nivel tehnic dar i la nivel procedural i administrativ, realizarea interoperabilitii neputnd fi realizat numai pe baze tehnologice.

De aceea trebuie analizate reglementrile care fac obiectul standardelor EUROCOM, STANAG, FORUMULUI-ATM i respectiv ITU pentru stabilirea soluiei optime de interoperabilitate.

Transferul tehnologic inevitabil datorat aderrii la Alian trebuie integrat rapid i eficient n structurile proprii, eliminndu-se astfel decalajul tehnologic.

Crearea unor grupuri de lucru mixte cu parteneri NATO vor asigura nelegerea i definirea noilor concepte n noile condiii ale integrrii Euro-Atlantice.

Potenialele efecte conturate n urma aderrii Romniei la Alian, sunt urmtoarele:

- dezvoltarea de sisteme informatice i de comunicaii mobile;

- identificarea, testarea i validarea soluiilor tehnice optime;

- implementarea cu prioritate a tehnologiilor de comunicaii care asigur

integrarea resurselor i nu a serviciilor;

- dezvoltarea de noi servicii i implementarea serviciilor tradiionale de

voce i date la nivel de servicii IP;

- dezvoltarea de tehnologii care s permit implementarea de noi servicii

cu valoare adugat;

- abordarea prin prisma conceptului de sistem deschis a oricrei dezvoltri

de sistem, conform reglementrilor standardelor precizate anterior;

- abordarea oricrei noi dezvoltri prin prisma conceptului de

management al ingineriei sistemelor, concept utilizat de Aliai n

procesele de cercetare, proiectare, dezvoltare, ceea ce reprezint de fapt

o viziune global a evoluiei unui sistem pe un ntreg ciclu de via.

Dezvoltrile actuale din domeniul comunicaiilor i a industriei IT au efecte imediate n eficientizarea integrrii reelelor de mare vitez, precum ar fi reelele n tehnologie ATM cu QoS garantat i managementul ntrzierilor, respectiv reelele IP cu multitudinea de aplicaii i a bazei instalate.

Obiectivul dezvoltatorilor de reea este proiectarea i implementarea unei reele multiservicii de mare vitez, care s transporte traficul generat de numrul n cretere al aplicailor IP. O concluzie important este c cele mai multe din caracteristicile traficului de date sunt dictate de prezena protocoalelor TCP/IP i acestea sunt aproape independente de tehnologia de transport de date utilizat, nivelul comun fiind IP.

n vederea unor soluii privind structurarea reelei militare naionale de comunicaii, lucrarea propune alernative pentru dezvoltarea unei reele multiservicii, pe baza comparaiilor la nivelul intrinsec al tendinelor din domeniul tehnologiilor de transport, precum i la nivelul platformelor de reea posibile.

Soluia propus pentru dezvoltarea reelei militare naionale, se bazeaz pe o nou arhitectur de reea, reprezentat de stiva de protocoale IP/ATM. Tehnologia ATM ca standard ITU-T pentru serviciile de band larg, poate asigura conexiuni cap la cap cu definirea parametrului QoS n funcie de caracteristicile aplicaiilor utilizatorului. Necesitatea definirii unei arhitecturi de reea este rezultatul analizelor prin simulare a suitei de protocoale IP/ATM, pe o topologie real a reelei militare naionale de comunicaii n tehnologie PDH.

Lucrarea este structurat pe ase capitole, urmrind o abordare sistemic.

n primul capitol sunt prezentate tendinele actuale n ceea ce privete tehnologiile de comunicaii i direcile posibile de urmat pentru implementarea acestora. Astfel, reeaua de comunicaii este definit ca o structur pe nivele din punct de vedere al tehnologiilor i protocoalelor care pot fi dezvoltate.

Capitolul al doilea face o sintez a ceea ce reprezint reelele de comunicaii strategice i tactice actuale la nivelul diferitelor structuri de fore armate, din punct de vedere al tehnologiilor implementate i a serviciilor de comunicaii asigurate. De asemenea, sunt prezentate succint tendinele privind asigurarea unor servicii de comunicaii specifice structurilor militare NATO.

Capitolul trei propune spre analiz diferite stive de protocoale, ca alternative posibile pentru implementarea reelei multiservicii la nivel tactico-strategic, urmrind reducerea costurile operaionale, o nalt performan, o mai mare flexibilitate, integrare i control i dezvoltarea de servicii noi i aplicaii ntr-un ritm mai rapid. n urma concluziilor rezultate din analizele efectuate pe baza unor elemente comparative pe tipuri diferite de arhitecturi de reea, s-a concluzionat c arhitectura optim se bazeaz pe stiva de protocoale: servicii IP la nivelul 3 OSI, respectiv utilizarea tehnologiei ATM, la nivelul 2 OSI, pentru optimizarea traficului multimedia la nivelul reelei de comunicaii i asigurarea parametrului QoS pe tipuri de servicii.

Capitolul patru, pe baza concluziilor capitolelor anterioare, analizeaz i propune modaliti de dezvoltare a reelei militare naionale de comunicaii realizat n tehnologie PDH, pe baza implementrii tehnologiilor cu alocare dinamic a resurselor de comunicaii. Se propune astfel o soluie de sistem bazat pe servicii IP suprapuse pe o infrastructura de comunicaii bazat pe tehnologia ATM. Soluia integratoare propus n acest capitol, rezultat pe baza calculelor i simulrilor realizate, creeaz o platform unic de reea de comunicaii, att pentru serviciile cu comutaie de circuite ct i pentru serviciile cu comutaie de pachete specifice reelelor de tip LAN. Lucrarea propune ca resursele de comunicaii la nivel de reea s fie privite ca o unic resurs de comunicaii, care trebuie eficient utilizat pentru diferitele tipuri de servicii de comunicaii. Astfel, la nivelul reelei militare naionale este definit conceptul de integrare de resurse de comunicaii. Acest capitol analizeaz o topologie de reea real implementat n tehnologia PDH. Simulnd reeaua real prin utilizarea tehnologiei ATM de nivel 2 OSI, n stiva de protocoale IP/ATM/DWDM, s-au putut evidenia limitrile tehnologiilor de comunicaii bazate pe integrarea serviciilor cu alocare static a resurselor de comunicaii, din punct de vedere al timpilor de ntrziere de grup, respectiv a congestilor la nivelul reelei de comunicaii.

Prin evaluarea unor parametrii ca, eficiena utilizrii capacitii de transmitere, raportul de tranzitare i conectivitatea ntre elementele reelei att la nivel fizic ct i logic, capitolul patru n totalitatea sa justific soluia propus pentru dezvoltarea pe termen scurt i mediu, pe concepte noi, a reelei militare naionale de comunicaii, impunnd de fapt o nou gndire privind optimizarea serviciilor multimedia, n cadrul misiunilor armatei romne n noul context politico-militar.

Capitolul cinci, ca un corolar al capitolelor anterioare, propune din punct de vedere a evoluiei sistemice, scenarii pentru reeaua militar naional de comunicaii, din punct de vedere a soluiilor de implementare a serviciilor de band larg. Capitolul prezint sintetic, pe baza analizelor anterioare, o evoluie gradual a reelei militare naionale implementat n tehnologia PDH, spre o reea IP over ATM, tradiionala reea TDM devenind astfel o reea de backup. n finalul capitolului este propus o variant de reea pentru asigurarea comunicailor armatei n misiunile externe, ca o prelungire transparent din punct de vedere a serviciilor, a reelei militare naionale de comunicaii.

Capitolul ase, prezint concluziile analizelor rezultate pe parcursul lucrrii, i anume c integrarea n structurile Euro-Atlantice a Romniei, impune o nou abordare la nivel de reea, prin prisma tehnologiilor de comunicaii implementate de Aliai, asigurndu-se astfel interoperabilitatea i dezvoltarea de noi servicii de band larg. Noile tehnologii sunt tehnologii de band larg, integratoare de resurse de comunicaii.

Elaborarea lucrrii s-a bazat permanent pe conceptul de managementul ingineriei sistemelor, avnd n vedere abordarea sistemic n construirea soluiei finale, la nivelul reelei militare naionale de comunicaii. Acest concept este parte integrant a proceselor de project/program management, fiind abordarea optimizat privind dezvoltarea unui sistem la nivelul structurilor NATO i UE, prin aplicarea cruia rezult conform datelor statistice, economii de timp i financiare de aproximativ 20%.

Lucrarea realizeaz o analiz de sistem deschis la nivelul reelei militare naionale de comunicaii, genernd n final pe baza simulrilor diferitelor scenarii tehnologice, o soluie integrat reprezentat n arhitecturi logice i fizice de sistem. Astfel, pe baza cerinelor actuale privind dezvoltarea de servicii de comunicaii multimedia, se consider c arhitecturile de sistem propuse pot fi implementate imediat cu costuri minime, conservnd investiiile deja realizate i asigurnd premizele de dezvoltare rapid a noi servicii de comunicaii la nivel de reea i de abonat. De remarcat c soluia de sistem propus, simplific topologia de reea existent, optimiznd astfel managementul la nivelul reelei. Astfel, s-a dovedit faptul c dezvoltarea de noi tehnologii de comunicaii la nivelul reelei militare a Romniei, are un impact imediat asupra topologiilor de reea existente, n sensul simplificrii acestora att din punct de vedere fizic ct i funcional. Important este c sunt create resurse de comunicaii suplimentare, care pot fi utilizate pentru dezvoltarea de noi servicii la nivelul reelei militare naionale de comunicaii.

Lucrarea cuprinde n partea de final referiri la Documentele de referin din punct de vedere a standardelor din domeniul comunicaiilor care au stat la baza studiilor, un Glosar de termeni i abrevieri explicative i o Bibliografie.

CAPITOLUL 1

TENDINE PRIVIND EXTINDEREA SERVICIILOR DE BAND LARG N REELELE DE COMUNICAII

Dezvoltrile tehnice n domeniul tehnologiilor de reea pot fi utilizate pentru dinamizarea i simplificarea procedurilor de lucru existente. De asemenea, ele permit implementarea tehnic complet a noilor i mult mai eficientelor proceduri i aplicaii. Informaia poate deveni disponibil de-a lungul unor distane mari i la o vitez mare sau n cantiti mari. Sigurana tehnologiei de criptare permite conexiuni sigure pentru schimbul de informaii confideniale. Terminalele moderne permit convergena serviciilor, cu alte cuvinte procesarea unor domenii de servicii diferite i a informaiei asociate n interiorul unui singur dispozitiv. n conexiune cu progresul continuu realizat n sfera miniaturizrii, implementarea noilor servicii devine mai uoar, chiar i n mediile mobile.

Deschiderea pieei de telecomunicaii a condus la apariia unui numr mare de furnizori de servicii, care ofer servicii de telecomunicaii la toate nivelurile. Astfel sunt asigurate lrgimi de band (suport fibr optic) via serviciilor pe linii nchiriate (PDH/SDH/SONET), servicii de date i voce (Frame Relay, ATM, IP) i respectiv servicii cu valoare adugat pentru diferite aplicaii, precum serviciul internet, pot electronic etc.

Figura 1.1. ilustreaz tendinele din domeniul telecomunicaiilor din punct de vedere a asigurrii servicilor de comunicaii, cu implicaii directe asupra dezvoltrii reelelor de comunicaii a structurilor de aprare.

Figura 1.1. Tendine n asigurarea serviciilor de comunicaii

n ultimii ani, serviciile de date au devenit accesibile att instituiilor, firmelor cu caracter comercial ct i utilizatorilor privai, elocvent fiind dezvoltarea serviciului INTERNET. Analizele de pia subliniaz faptul c traficul de date are o rat de cretere de peste 4 ori mai mare dect traficul telefonic vocal. Printre datele relevante sunt: traficul WEB n primii 5 ani l-a depit pe cel telefonic din primii 30 de ani sau, lunar peste 18 milioane de oameni se conecteaz pentru prima dat la INTERNET.

Reeaua de date reprezentat de INTERNET este definit ca o reea de reele care au n comun utilizarea stivei de protocoale TCP/IP. Destinat iniial transmisiunilor de date ntr-o reea nesigur, n sensul c nu exist o garanie a livrrii sau a pstrrii ordinii pachetelor de date i a ntrzierilor acestora, astzi stivele de protocoale asociate trebuie s suporte diverse aplicaii, precum multimedia care integreaz serviciile de date, voce i imagini video sau aplicaii ce implic transmiterea unui volum mare de date corespunztor procesului de prelucrare i stocare. Astfel cerinele pentru noile aplicaii sunt mult mai severe n ceea ce privete asigurarea limitelor referitoare la ntrzierile cap la cap i a numrului de pachete pierdute.

Foarte multe activiti din domeniul afacerilor, respectiv a instituiilor, au astfel n mod curent n atenie tipurile de informaii posibile i infrastructura de comunicaii corespunztoare, avnd la baz un proces de revizuire, care include nu numai aspecte cu privire la investiia n noi echipamente, dar de asemenea, aspecte referitoare la operarea reelei.

n general, se disting trei posibiliti de baz n aceast privin:

investiia i asigurarea funcionrii reelei din prisma operatorului propriu;

nchirierea de servicii de la un furnizor de servicii publice;

externalizarea complet.

Ideea realizrii unei reele militare naionale de comunicaii proprii se bazeaz pe urmtoarele argumente:

control al ntregii reele incluznd infrastructura;

disponibilitatea reelei;

adaptarea rapid a reelei la cerinele specificate;

posibilitatea de a include zone cu infrastructur srac.

Dezvoltrile actuale din domeniul comunicaiilor i a industriei IT au efecte imediate n eficientizarea integrrii reelelor de mare vitez, precum ar fi reelele n tehnologie ATM cu QoS garantat i managementul ntrzierilor, respectiv reelele IP cu multitudinea de aplicaii i a bazei instalate. Obiectivul este realizarea unei reele multiservicii de mare vitez, care s transporte traficul generat de numrul n cretere al aplicailor IP. Studii desfurate, repetat, pe perioade lungi de timp (mai mult de 6 luni) pe liniile magistrale ale furnizorilor americani, au subliniat c proporia componentelor de date de diverse protocoale a traficului pe backbone rmne constant n timp i c traficul cel mai important (peste 60%) este cel de Web, att n ceea ce privete pachetele mari obiecte multimedia ct i cele mici transferul paginilor efective. Mai mult, traficul TCP a fost de peste 18 ori mai mare dect cel UDP. O concluzie important este c cele mai multe din caracteristicile traficului de date sunt dictate de prezena protocoalelor TCP/IP i acestea sunt aproape independente de tehnologia de transport de date utilizat, nivelul comun fiind IP. Astfel se desprinde ideea c nivelul IP este locul cel mai eficient pentru administrarea serviciilor de comunicaii.Sistemele de comunicaii cu integrarea serviciilor, sunt capabile de a indeplini cerinele utilizatorilor la un pre ce este in general cu cel puin 30% mai mic dect al unor sisteme dedicate ce realizeaz performane echivalente. Prin utilizarea sistemelor de interfa ntre reeaua clasic de telefonie (PSTN) i reelele cu comutaie de pachete, cunoscute sub denumirea de gateway, se realizeaz costuri care sunt sub 25% din contravaloarea transmisiunii clasice prin reeaua telefonic. De exemplu, costul transmiterii unui mesaj prin pota electronic este mai mic cu cel puin 50% fa de transmiterea aceluiai mesaj prin fax.

n esen, totui, nu exist alternativ la consolidarea reelei, cu alte cuvinte la asigurarea tuturor serviciilor de voce, date i multimedia via o infrastructur de reea uniform pe baza unor standarde industriale (Commercial Off-The-Shelf, COTS), incluznd pori de acces (gateways) corespunztoare i tranzitri de reea ctre parteneri, aliai i fore mobile. n aceast situaie, soluia IP servete ca schimb pentru interaciunea aplicaiilor (convergena serviciului) i este baz pentru utilizarea serviciilor de INTERNET i INTRANET. Pentru a garanta gradul de calitate a serviciului de transport (QoS) n serviciile integrate de multimedia i voce, combinaia reelelor de nou generaie IP/ATM cu o interfa de aplicaii deschis pentru serviciile convergente actuale i viitoare, se dovedete a fi soluia optim. Astfel, dezvoltarea unei arhitecturi de reea bazat pe IP/ATM i pe componentele de aplicaii specifice, reprezint un aspect indispensabil al oricrei noi investiii.

Configuraiile arhitecturale ale viitoarelor reele de date, ca soluii ale cerinelor de interoperabilitate cu structurile similare NATO, trebuie abordate din punct de vedere al implementrii sistemului C4ISTAR. Acest model se bazeaz pe trei componente: o component operaional, o component de sisteme i o component tehnic.

Componenta operaional identific principalele structuri operative care au nevoie s schimbe informaii i tipurile de informaii necesare.

Componenta de sisteme identific elementele principale C4ISTAR care sunt utilizate pentru schimbul de informaii ntre componentele operaionale.

Componenta tehnic identific tehnologia specific i standardele tehnice care asigur suportul pentru schimbul de date ntre sistemele C4ISTAR.

Numeroase aplicaii la nivelul Ministerului Aprrii Naionale vor necesita siguran i reele de date bazate pe rutre IP pentru transferul informaiilor. Aceste reele vor fi utilizate att la nivel strategic ct i tactic i vor constitui accesul la nivelul reelelor INTRANET i INTERNET.

Aplicaiile viitoare la nivelul armatei vor impune extinderea capabilitilor tehnologice actuale de comunicaii. Astfel, vor trebui considerate spre analiz alternative tehnologice, ca soluie la evoluia cerinelor pentru lrgimi de band n cretere i servicii de reea. Aceste alternative ar putea include spre exemplu: Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet i ATM la nivelul reelei locale (LAN); ISDN, Frame Relay i ATM/SONET/SDH la nivelul reelei de arie larg (WAN).

O analiz comparativ a stivelor de protocoale posibile n arhitectura viitoarelor reele de comunicaii, este realizat n capitolul trei.

Realizarea reelei INTRANET va impune o infrastructur de reea bazat pe rutre, utiliznd TCP/IP la nivel de LAN, respectiv WAN. n plus vor trebui asigurate msuri de securitate cu privire la accesul la INTERNET, pentru toi utilizatorii.

De asemenea, interoperabilitatea infrastructurilor de comunicaii strategice i tactice trebuie realizat att la nivelul serviciilor de utilizator ct i la nivelul serviciilor de reea. Astfel, analiza cerinelor actuale i viitoare cu privire la lrgimea de band a aplicaiilor dezvoltate la nivelul armatei (de exemplu, video, transfer de fiiere) ct i tendinele n evoluia WAN (de exemplu, ISDN, Frame Relay, ATM), vor pregti migrarea spre noi tehnologii cu costuri minime. Oricum, cu siguran viitoarele aplicaii la nivelul armatei vor impune creterea lrgimilor de band i a performanelor serviciilor. Aplicaiile viitoare vor impune renunarea la tehnologia X.25 la nivel WAN, iar tehnologii de band larg, precum ATM, vor trebui s fie implementate.

Dezvoltatrea unei tehnologii de band larg trebuie combinat cu tehnologiile existente, pentru asigurarea performanei maxime i satisfacerea cerinelor la nivel de reea, conservnd investiiile deja realizate.

n contextul noilor politici de securitate mondial la care Romnia este parte, trebuie avute n vedere investiiile realizate n infrastructura de comunicaii i serviciile implementate, optimizarea resurselor de comunicaii i interoperabilitatea cu structuri similare naionale i internaionale, care dezvolt noi tehnologii digitale de band larg.

Implementarea reelelor multiservicii inteligente presupune integrarea tuturor tipurilor de comunicaii ntr-o infrastructur unic bazat pe pachet-celul.

Soluiile de reea propuse pe parcursul lucrrii au n atenie recomandrile ITU-T, EUROCOM, STANAG i ale FORUMULUI ATM n domeniul ATM, avantajul utilizrii produselor comerciale disponibile (COTS) i necesitatea asimilrii acestor tehnologii, n condiiile n care vor fi utilizate de NATO.

Conceptul de comunicaii de date este abordat n contextul dezvoltrilor tehnologice actuale, care devine un termen ce nu mai corespunde prezentului, serviciile de comunicaii devenind multimedia.

Avnd n vedere aspectele prezentate i n particular capabilitatea de evoluie a reelelor existente spre soluii moderne de reea - soluii convergente de reea corespunztoare Reelei de Generaie Viitoare (NGN) - modelarea ntregii reele pe baza tehnologiilor curente se dovedete a fi avantajoas ntr-o structurare pe nivele, ca n figura 1.2.

Figura 1.2. Structurarea pe nivele a reelei de comunicaii

Tehnologiile i protocoalele de comunicaii prezentate n figura 1.2 sunt analizate n capitolele urmtoare n construirea soluiei sistemice, ntr-o abordare middle-out a reelei militare naionale de comunicaii, pe baza conceptului de managementul ingineriei sistemelor. Construirea progresiv, pe baza definirii cerinelor de sistem, a arhitecturilor funcionale i fizice, este realizat innd cont de infrastructura logic i fizic actual a reelei militare naionale de comunicaii.

Astfel n multe din exemplificrile i consideraiile teoretice, se va face referire la reelele de tip ATM, ca fiind cele mai rspndite i mai folosite modele de reea de vitez mare, care trateaz n mod consistent problema alocrii optime a resurselor de comunicaii. Alte exemple utilizate ca referin sunt reelele IP clasice, dar i reelele MPLS (Multiprotocol Label Switching).

CAPITOLUL 2

REELELE DE COMUNICAII N DOMENIUL MILITAR

Procedurile de lucru bazate pe informaii i comunicaii (I&C) se dezvolt n cele mai importante activiti din domeniul militar. Reeaua I&C apare de altfel, ca platform strategic pe care toate companiile i instituiile o cer pentru a-i desfura cu succes propriile activiti. n plus, astzi tehnologia IP este implementat pe scar larg n reelele de comunicaii la nivel instituional i privat. Reelele INTRANET sunt n cretere, devenind baz de informaii, astfel c astzi toate marile companii industriale opereaz virtual ntr-un INTRANET. Aceast tendin a condus la o rapid i chiar la o dezvoltare accelerat a tehnologiei de reea, care n sfera IT cunoate o inovaie rapid.

n ultimii ani n domeniul militar a fost implementat o tehnologie de reea specific. Din punct de vedere al cerinelor de securitate i siguran n particular, aceast tehnologie a fost rezultatul dezvoltrii i a testelor. n alegerea tehnologiei, desfurrii tactice i s-a acordat n general mai mult importan dect aplicaiilor necesare pentru utilizare operaional. Aceasta a nsemnat pe de o parte c reelele de comunicaii utilizate de structurile armatei nu au putut ine pasul cu ciclul de inovaie aplicat n domeniul tehnologiilor comerciale, iar pe de alt parte c dezvoltrile specifice au reprezentat un factor de cost enorm, datorit lipsei unor interfee standard bine definite.Structurile de aprare utilizeaz n mod curent servicii de voce i date care sunt bazate n cea mai mare parte pe o varietate de reele tradiionale. Aceste reele tradiionale demonstreaz caracteristici variate:

tehnologii cu tendine minimale spre dezvoltare;

interaciune minim cu diferite tipuri de reele;

un domeniu larg de reele i un mare numr de soluii izolate;

sisteme de management de reea specializate, uneori cu un nalt grad de dificultate cernd operatori cu nalt pregtire;

furnizare lent de servicii;

posibiliti reduse de introducere de noi aplicaii bazate pe IP/WEB;

interoperabilitate nesatisfctoare i astfel comunicaii necorespunztoare ntre diferitele structuri i cu ali parteneri;

n cteva cazuri, timpi excesivi de realizare a reelei (pn la 20 de ani); n timpul acestei perioade numeroase revoluii tehnologice i gsesc locul n reelele civile;

echipament tradiional utilizat de beneficiarul final n interiorul reelei (comparativ cu reelele civile care au migrat ctre reele bazate pe noi tehnologii);

costuri mari de operare i mentenan;

deficit n sferele cruciale ale noilor servicii i aplicaii, integrarea reelei, managementul de reea i managementul serviciului.

Sistemul de comunicaii strategic al armatei se bazeaz pe componente proprii, aflate n plin proces de implementare i pe elemente ale sistemului naional de comunicaii. Acest sistem utilizeaz sisteme de comunicaii radio cu capaciti adiionale pentru extinderea intercomunicaiilor cu zone care nu sunt acoperite. n momentul actual nu exist o reea de comunicaii proprie armatei care s asigure global cerinele de comunicaii. Serviciile de comunicaii sunt asigurate ntr-o combinaie mixt de circuite analogice i digitale, unele fiind nchiriate din sistemul de comunicaii naional. n anumite zone unde sistemul de comunicaii naional nu are dezvoltate faciliti de comunicaii, sunt utilizate de exemplu, echipamente radioreleu analogice de 24 de canale, n banda 1.5-2 GHz, proprii armatei. Exist de asemenea radiorelee digitale de mic capacitate n domeniul microundelor, dar care nu respect standardele radio digitale internaionale. Pentru zone foarte izolate, dincolo de linia vizibilitii directe, unde nu exist circuite din sistemul naional de comunicaii, se folosesc staii radio n gama HF i echipamente radioreleu troposferice.

n prezent armata se afl n plin proces de implementare a unei reele radio digitale n domeniul microundelor, pentru asigurarea magistralelor de intercomunicaii la nivelul ntregii ri i cu zonele de operaii externe.

Capabilitiile reelei actuale de voce sunt asigurate printr-un tandem, comutatore digitale respectiv comutatoare analogice, cu capaciti impuse de nevoile fiecrei locaii n parte. n ceea ce privete capabilitile de transmitere a mesajelor, exist diferite echipamente telex operaionale, care pot asigura o comunicaie sigur. Cele mai multe echipamente telex opereaz la viteze ntre 50 i 200 baud. De asemenea pot fi menionate capabilitiile de comunicaii, aflate nc n exploatare, la nivelul structurilor de fore, precum ar fi sistemele de comunicaii monocanal (comunicaii radio n domeniul HF, respectiv VHF, cu puteri de emisie cuprinse ntre 40 W i 1 KW, respectiv ntre 7 W i 100 W) i respectiv multicanal (comunicaii radio n gama 2 GHz, 600 MHz i 4,5 GHz, cu puteri de 6 W pn la 400 W). Exist un numr limitat de terminale INMARSAT pentru asigurarea serviciulor de voce, fax i date pn la viteze de 2,4 kbps.

La nivelul structurilor de Reacie Rapid exist sisteme de comunicaii monocanal asigurate cu diferite sisteme din gama HF, respectiv VHF, precum Panther 2000 HF cu putere de transmisie de 400 W, Jaguar V VHF cu putere de transmisie de 50 W, Racal VHF cu salt de frecven la o rat de 100 de salturi/sec i alte tipuri de echipamamente similare din familia Harris.

n viitor, subsistemul de comunicaii strategic va reprezenta magistrala (backbone) comunicaiilor fixe pentru forele armate. O parte din componente sunt deja instalate, iar procesul de implementare va continua n urmtorii ani. Componentele majore ale subsistemului de comunicaii strategic sunt:

Reeaua militar naional de comunicaii (RMNC), care va deservi toi utilizatorii militari aflai n locaii fixe;

Centrele de Reconstituire Transportabile, care sunt prevzute pentru nlocuirea centrelor nodale distruse sau neoperative;

Legturi radio punct la punct att staionare ct i mobile;

n final, un sistem de avertizare i alarmare.

Cile de comunicaii vor include att legturi radioreleu n domeniul microundelor la vizibilitate direct ct i linii nchiriate din sistemul de comunicaii naional. Toate legturile vor fi criptate, utiliznd echipamente de criptare proiectate i realizate n ar.

Principalul echipament de multiplexare utilizat n Reeaua de Comunicaii Permanent este echipamentul MT 441. Acest multiplexor are o capacitate de pn la 60 de canale, cu viteze de 16 sau 32 kbps pe canal, modulaia utilizat fiind modulaia delta cu compandare silabic (CVSD).

Ierarhia de comutaie pentru RMNC este o structur pe 5 nivele, compus din centre nodale principale (care asigur accesul local), centre nodale de tranzit (care asigur tranzitul la nivel reea), centre nodale de tranzit de acces (care sunt interconectate ntre centrele nodale principale), centre nodale de acces (care sunt adaptate pentru un anumit numr de abonai) i centre secundare (care sunt adaptate unui numr restrns de abonai).

Echipamentul de comutaie la nivelul sistemului de comunicaii este CD 141 adaptat pentru urmtoarele interfee de abonat: telefoane analogice, telefoane EUROCOM la 2/4 fire, linii analogice la 6 fire, linii telex, multiplexor digital EUROCOM, terminale de date EUROCOM, terminale de date X.25 i X.28.

Interfeele de reea pentru sistemul de comutaie CD 141 sunt:

Trunk, pentru conexiunea cu alte comutatoare CD 141;

Interfee de tipul Oficiu Central (CO), pentru accesul la reelele publice;

Pori (Gateways) pentru interfee multicanal n conformitate cu seriile de standarde NATO STANAG i EUROCOM D/1.

Planul de numerotare pentru reeaua CD 141 este n conformitate cu standardele EUROCOM D/1, respectnd cerinele standardului STANAG 4214 NATO. Planul de numerotare poate fi personalizat i poate fi adaptat pentru un numr de abonat ntre 1-8 digii. Sistemul de comutaie CD 141 asigur capabiliti pentru funcia de rutare, care poate fi rutare cu inundare limitat sau deterministic.

Realizarea unei reele INTRANET la nivelul armatei este unul din obiectivele prioritare, astfel c identificarea explicit a cerinelor, analiza acestora i proiectarea nivelelor 1, 2 i 3, corespunztoare stivei de protocoale OSI, i dezvoltarea de aplicaii de nivel superior, vor asigura implementarea unei tehnologii de comunicaii optime, pentru noile servicii de band larg.

n faza de maturizare a reelei de date (INTRANET), care va asigura servicii multimedia de band larg, tehnologia ATM (Asynchronous Transfer Mode) se dovedete necesar pentru suplimentarea sau nlocuirea tehnologiei deja instalate, Fast Ethernet. n plus, serviciul de videoconferin la nivel de desktop va fi implementat la nivelul Ministerului Aprrii Naionale, ceea ce va impune migrarea spre noi tehnologii de band larg (de exemplu, bazate pe echipamente de tip ISDN, ATM sau IP) ntr-o configuraie optim.

Reeaua de comunicaii tactic va fi principalul suport de comunicaii la nivelul Corpului de Armat i la nivelul structurilor subordonate. Structura reelei tactice nu este definit n acest moment nici la nivel de posibile topologii de reea i nici la nivel de tehnologii de comunicaii. Totui sunt utilizate pe scar redus versiunile tactice ale echipamentelor de nivel strategic. Elementele majore ale reelei tactice sunt compatibile cu specificaiile EUROCOM D/1 i de asemenea compatibile cu cerinele seriei NATO STANAG 4206. Planul de numerotare pentru reeaua tactic este n concordan cu NATO STANAG 4214.

Se are n vedere proiectarea a trei modaliti de acces la suportul de comunicaii tactic pentru abonaii mobili. Modalitiile de acces sunt: prin interfaa CNR (Combat Net Radio), prin mecanism CNRA (Combat Net Radio Access) i prin mecanism SCRA (Single Channel Radio Access). Toate aceste trei mecanisme se interfaeaz cu reeaua tactic la nivelul Punctului de Acces Radio, RAP (Radio Access Point).

Sistemul de management este organizat pe o structur ierarhic (la nivel general, la nivel zonal, respectiv local), realiznd managementul pe domenii diferite. Pentru reeaua fix, locaiile de management de nivel nalt schimb informaii via legturilor de 2 Mbps. Att pentru reeaua fix ct i pentru reeaua tactic, protocolul X.25 este utilizat ntre locaiile de management zonal i local. Informaiile schimbate ntre staiile de management includ alarme, statistici i rapoarte. Sistemul de operare utilizat devine LINUX prin nlocuirea n etape a sistemului de operare UNIX.

Cteva scenarii poteniale, ca baz pentru dezvoltarea serviciilor de comunicaii la nivelul RMNC, avnd n vedere tendinele similare la nivel NATO - ele fiind n acord cu nivelul cinci din figura 1.2. - sunt urmtoarele: interconectri LAN, interconectri la nivelul serviciului de voce, instruire la distan, videoconferin, utilizatori mobili, tele-medicin, simulare, operaiunile Statului Major, acces INTRANET/INTERNET, activiti la distan, centre de apel, transport i/sau management rapid, servicii administrative.

Pe baza elementelor prezentate, rezult c numai o combinaie tehnologic bazat pe flexibilitate, comutator integrat IP/ATM permite o evoluie gradual spre o reea IP (via ATM), n condiiile optimizrii costurilor, asigurndu-se astfel QoS i o economie a lrgimii de band, ca cerine eseniale pentru securitatea reelelor.

Astfel, pentru stabilirea unor soluii privind dezvoltarea reelei militare naionale de comunicaii, teza de doctorat analizeaz comparativ tendinele din domeniul tehnologiilor de transport i al platformelor de reea posibile.

CAPITOLUL 3

TEHNOLOGII DE BAND LARG PENTRU DEZVOLTAREA REELELOR DE COMUNICAII MILITARE

Dezvoltarea reelelor multiservicii reprezint un element de importan strategic att la nivelul instituiilor beneficiare ct i la nivelul furnizorilor de servicii publice.

Ideea reelei multiservicii este s combine toate tipurile de comunicaii, toate tipurile de date, voce i video ntr-o infrastructur unic bazat pe pachet-celul. Beneficiile reelei multiservicii sunt de a reduce costurile operaionale, o nalt performan, o mai mare flexibilitate, integrare i control i dezvoltarea de servicii noi i aplicaii ntr-un ritm mai rapid.

Un aspect important, adesea confuz n reeaua multiservicii, este modul n care se mixez nivelul 2 comutaie i servicii cu nivelul 3 comutaie i servicii. Exist de fapt dou metode a comutrii cadrelor de date la nivelul 2 i la nivelul 3, conform modelului OSI.

O reea multiservicii inteligent integreaz complet ambele nivele, considernd cel mai bun avantaj al aplicrii fiecruia; cele mai multe multiservicii oferite pe pia sunt bazate primordial pe nivelul 2, pornind de la furnizorii tehnologiei tradiionale de comutaie de circuite.

Datorit tendinei din domeniul tehnologiilor de comunicaii i respectiv a platformelor de reea, este necesar o comparaie a acestora. De exemplu, una din ntrebrile dezvoltatorilor de reea, este care tehnologie, IP sau ATM, este viitorul tehnologic dovedit al platformelor de reea pentru reelele cu magistrale IP. Este important de precizat c lucrarea nu va face o comparaie de platforme de servicii i c nu s-a avut n vedere o evaluare complet a pieei de domeniu, care de altfel este i imposibil de realizat. Fr ndoial, IP va fi platforma de servicii de baz asigurat de cele mai multe sisteme de operare i programe de aplicaii definite la nivelul utilizatorului.

Cheia apariiei tehnologiilor de integrare pentru date, voce i video peste IP reprezint o abordare foarte important. Serviciul care impune o calitate superioar (QoS) din punct de vedere al ntregului trafic, vocea, reprezint adevratul test al ingineriei i calitii reelei. Cererea pentru voce peste IP conduce la migrarea calitii serviciului (QoS) n mediile IP i n final va conduce la utilizarea internetului pentru servicii de fax, voce, telefonie i video-telefonie pe scar larg. Vocea peste IP va fi n cele din urm componenta cheie a migrrii telefoniei ctre infrastructura de tip LAN.

Dezvoltri semnificative n tehnologia comunicaiilor au fost realizate n ultimii ani, permind transmisia traficului de voce n reelele publice tradiionale precum Frame Relay (voce peste Frame Relay) sau INTERNET prin eforturile FORUMULUI voce peste IP i a IETF (Internet Engineerig Task Force). n plus, suportul ATM (Asyncron Transfer Mode) pentru diferitele tipuri de trafic i a completrilor recente ale FORUMULUI ATM, referitoare la specificaiile pentru voce i telefonie peste ATM va accelera disponibilitatea soluiilor standard industriale.

Reelele de band larg preconizeaz utilizarea ca uniti de transport a informaiei minipachetele de lungime constant, numite celule. Tehnica de transport i comutaie este similar cu cea aplicat n comutaia convenional de pachete, prin modificarea etichetelor de identificare a pachetelor.

S-a definit ca metod de multiplexare dinamic (static) i comutaie modul de transfer asincron (ATM Asynchronous Transfer Mode) care suport att comunicaii n mod circuit ct i n mod pachet, tehnologie numit astfel deoarece recepionarea i retransmiterea celulelor de ctre comutatoarele ATM nu este sincron (legat de un ceas master aa cum este n cazul ierarhiei digitale SONET/SDH).

ATM utilizeaz circuite digitale virtuale pentru transportul pachetelor de date de dimensiune fix (numite celule) de la surs la destinaie, cu viteze de 155,52 Mbps i 622 Mbps, cu posibilitatea de a atinge viteze de ordinul Gbps.

Beneficiile aduse de folosirea tehnologiei ATM sunt importante:

creterea lrgimii de band de circa 500 de ori fa de ISDN de band ngust;

flexibilitate n gestionarea de servicii noi, cu caracteristici necunoscute;

simplitate n comutarea celulelor, n comparaie cu multiplexarea/ demultiplexarea de circuite;

uurina de a trata la fel de bine, att trafic cu vitez constant (audio, video), ct i trafic cu vitez variabil (date);

asigurarea difuzrii simultane a informaiei ctre mai muli utilizatori;

alocarea flexibil a lrgimii de band, conform cerinelor utilizatorilor;

existena unui numr mai mic de interfee standard n reea pentru asigurarea unor servicii diverse;

proceduri de realizare a conexiunilor bine definite prin standarde internaionale;

operararea cu celule ATM de format fix contribuie la simplificarea hardware-ului din comutatoare i evit problemele complexe pe care le ridic o sincronizare de mare performan;

arhitectura comun LAN/WAN permite utilizarea eficient a tehnologiei ATM la nivel de reea; n mod tradiional tehnologiile LAN i WAN au fost foarte diferite, cu implicaii n performane i interoperabilitate.

n Europa, n urma cercetrilor s-a ajuns la concluzia c pachetele de date, numite celule, trebuie s aib lungimea fix de 32 octei. n Statele Unite i Australia, ri cu o ntindere mai mare, unde timpul de propagare este considerabil, lungimea optim pentru celule este de 64 octei. De aceea, a fost aleas o soluie de compromis: s-a stabilit c lungimea cmpului de informaie s fie egal cu media aritmetic a celor dou lungimi, adic (32 + 64)/2=48 octei. n plus, celula ATM are un antet de 5 octei (40 bii), care identific fasciculul vitual i un canal virtual cruia i aparine celula.

Alocarea dinamic a intervalelor de timp (celule) ATM pentru diverse surse de semnal permite:

emularea modului circuit dac aceiai celul se aloc periodic aceleiai surse de semnal (canal logic);

funcionarea asincron n mod pachet dac un numr n ( 1 de celule se aloc dinamic, dup necesiti, pentru transmiterea unor pachete mai mari de date.

Protocoalele ATM sunt deosebite de cele clasice de nivel doi aa cum sunt definite n modelul OSI. Produsul band x timp de ntrziere de transfer este mare n comunicaiile de band larg ceea ce influeneaz modul de control al erorilor i controlul de flux. Se renun la a mai proteja informaia la nivelul ATM, cu excepia antetului folosit n funcia de comutaie, lsnd acest lucru pe seama nivelelor superioare.

O alt deosebire este efectuarea comutaiei la nivelul ATM, deci ATM ncorporeaz funcii pe care n ierarhia de protocoale OSI (Open System Interconnection) le regsim la nivelul trei. Comutaia are loc prin translatarea etichetelor de fascicul/canal virtual, combinat cu comutaia spaial. Astfel se poate trage concluzia c modelul ATM nu respect n totalitate structura modelului OSI cu apte straturi. Modelul ATM este tridimensional i const din urmtoarele straturi: stratul fizic, stratul ATM, stratul de adaptare ATM (AAL), straturile utilizator.

Avnd n vedere tehnologiile care pot fi dezvoltate la nivelul unui sistem de comunicaii, integrarea reelelor de voce i date trebuie s includ o evaluare a urmtoarelor trei tehnologii de transport a pachetelor de voce: voce peste ATM (VoATM), voce peste Frame Relay (VoFR), voce peste IP (VoIP).

Aceste evaluri evideniaz calitiile tehnologiei ATM n sensul c are o mulime de mecanisme pentru controlul ntrzierii i a variaiei ntrzierii. Capabilitiile QoS a ATM permit o cerere specific de trafic cu rat de bit constant de o anumit lrgime de band i cu garantarea variaiei ntrzierii. Utilizarea de celule mici, de mrime fix, reduce ntrzierea datorat cozii i variaia de ntrziere asociat cu pachetele de mrime variabil.

Pe baza tehnologiilor actuale sunt propuse spre analiz urmtoarele arhitecturi de reea cu magistral IP, conform figurii 3.1.

Fibrele optice vor constitui n viitor mediul de baz de transport, utiliznd DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing). DWDM este o procedur de multiplexare special, care utilizeaz diferite lungimi de und pentru a genera o mulime de canale de transport n interiorul unei fibre optice. n mod normal fibrele optice au o rat de transport de 2.5 Gbps. Cu DWDM este posibil o cretere pn la 600 Gbps. Un mare avantaj a DWDM este transportul traficului ATM, IP sau SDH, independent unul fa de cellalt, pe diferite canale, utiliznd o singur fibr optic.

Figura 3.1. Platforme de reea cu magistral IPn tabelul 3.1. sunt ilustrate avantajele i dezavantajele celor patru scenarii prezentate n figura 3.1.

Tabelul 3.1.

IP/ATM/SDH/

DWDMIP/ATM/

DWDMIP/SDH/DWDMIP/DWDM

Avantaje- management

eficient i

dinamic

- QoS garantat

- utilizezaz

infrastructura

existent

ATM i SDH- garanteaz

QoS

- utilizezaz

infrastructura

existent ATM i SDH

- celule overhead

mai mici dect la

IP/ATM/SDH/

DWDM

- complexitate mai

mic / costuri mai

mici dect

IP/ATM/SDH/

DWDM

- utilizeaz

infrastructura

existent SDH- stiv de protocoale

simplificat care

poate reprezenta

n viitor o soluie

pentru dezvoltarea

traficului IP

Dezavantaje- celul

overhead

mare

- implementare

complex/

echipamente

scumpe- standard

nefinalizat

la acest

moment

- celul

overhead mai mare dect n cazul IP/ ATM/SDH/ DWDM- QoS limitat

- management

limitat al lrgimii

de band - QoS garantat

prin supradi-

mensionarea

reelei

- standard

nefinalizat la

acest moment

- nu se

utilizeaz

infrastructura

existent SDH

i ATM

Precum arat tabelul, fiecare tehnologie are avantajele i dezavantajele sale. Toate tehnologiile asigur servicii IP. Acum depinde de dezvoltatorul de reea s aleag cea mai bun soluie pentru propria reea cu magistral IP.

Astzi ATM este cea mai bun soluie pentru reelele magistrale IP, deoarece se garanteaz QoS, asigur managementul lrgimii de band i utilizeaz infrastructura existent. ATM va fi utilizat pe scar larg n urmtorii ani.

Pentru identificarea tehnologiilor de reea optime sunt foarte importante cerinele potenialilor beneficiari rezideniali sau instituionali. Aceste aspecte au urmtoarele semnificaii pentru dezvoltatorii de reele: asigurarea unei lrgimi de band mai mari la marginea reelei i n inima acesteia, scalarea reelei ntr-o manier realizabil, integrarea OSS-urilor (sistemele de suport ale operrii) pentru optimizarea OAM (operare i mentenan), preluarea traficului de date analogice de la reelele de voce, asigurarea QoS (calitatea serviciului) i CoS (clase de servicii) pentru traficul IP, garantarea serviciului asigurat i particularizarea utilizatorului n raport cu ceilali utilizatori, asigurarea de noi servicii mai rapide utilizatorului, asigurarea caracteristicilor de management beneficiar-reea la nivelul beneficiarului, utilizarea echipamentelor actuale i salvarea investiiei deja fcute i decizia optim n alegerea tehnologiei pentru viitor.

Din analiza obiectivelor de mai sus prin prisma platformelor de reea posibile a rezultat c IP peste ATM este unica variant de a asigura servicii difereniate IP-VPN la utilizatorii finali. Tehnologia permite unui dezvoltator de reea s asigure, administreze, monitorizeze i factureze o conexiune cap-cap care are un CoS i QoS specific pentru un anumit utilizator. De asemenea, se asigur o infrastructur unic pentru servicii de transport diferite.

CAPITOLUL 4

CONTRIBUII PRIVIND DEZVOLTAREA REELEI MILITARE

NAIONALE DE COMUNICAII PE BAZA TEHNOLOGIILOR

DE COMUNICAII CU ALOCARE DINAMIC A RESURSELOR

Datorit dezvoltrii actuale a comunicaiilor, o preocupare prioritar a cercetrilor din industria IP o reprezint eficientizarea integrrii reelelor de mare vitez - precum reelele ATM care asigur calitatea serviciilor i controlul ntrzierilor i reelele IP cu avantajul multitudinii aplicaiilor i al bazei instalate - pentru a crea o reea multiservicii de mare vitez ca suport pentru numrul tot mai mare de aplicaii IP. Acest aspect a condus la apariia unor faciliti asociate TCP/IP sau a generat noi tehnici de rutare. Acestea sunt fie integrate n protocolul IP, fie sunt protocoale asociate, precum RSVP (Resource Reservation Protocol) care este un protocol de semnalizare a QoS pentru aplicaii IP sau tehnici de rutare, precum MPLS, care este o modalitate special de rutare bazat pe criterii mai largi dect simpla adres destinaie. Toate acestea sunt destinate adaptrii stivei de protocoale TCP/IP pentru transportul datelor sensibile la ntrzieri prin reele de mare vitez fie ca rezultat al integrrii infrastructurii ATM n reelele IP, fie ca urmare a apariiei de noi tipuri de reelele de transport, cum ar fi cele optice.

Consideraiile privind traficul prin reelele de comunicaii se fac considernd c oricnd, n reea exist suficiente resurse pentru satisfacerea cerinelor momentane de trafic. Doi dintre cei mai importani factori care afecteaz performana reelelor TCP/IP sunt congestia i suprancrcarea (overhead).

Pentru o msurare obiectiv a eficacitii mecanismelor de tratare a congestiei se definesc dou metrici:

eficiena - msoar procentul maxim folosit din debitul unui canal i se calculeaz ca raportul dintre suma tuturor debitelor realizate de toate fluxurile active la momentul msurrii i debitul maxim transferabil prin canalul n cauz:

eficiena =

(1)

- corectitudinea (fairness) - evalueaz ct de corect se mparte canalul disponibil ntre diversele fluxuri care i-l disput; valoarea acestei metrici este definit ca raportul dintre ptratul sumei tuturor debitelor fluxurilor active n momentul msurrii i suma ptratelor acestor debite:

corectitudinea =

(2)Dac eficena msoar modul n care un canal de transmisiuni este folosit n totalitatea sa, corectitudinea indic n ce fel resursele disponibile sunt mprite ntre fluxurile concurente. Utilizarea acestor metrici permite configurarea i ajustarea parametrilor reelei pentru a obine o utilizare ct mai ridicat n condiiile unei repartiii echitabile a resurselor ntre aplicaiile care genereaz trafic.

Modul n care protocoalele de pe diferite niveluri interacioneaz ntre ele este de maxim importan n obinerea unor performane ridicate. Exist dou cazuri diferite care privesc transmiterea datelor generate de o aplicaie peste o reea ale crei principale atribute sunt lrgimea de band i ntrzierea:

- aplicaiile care sunt limitate de lrgimea de band, descriu situaia n care receptorul ncepe s primeasc datele nainte ca emitorul s termine de transmis;

- aplicaiile care sunt limitate de ntrziere, descriu situaia n care sursa termin de transmis datele nainte ca destinaia s nceap s recepioneze.

Primul caz reprezint o situaie ideal pentru transportator deoarece ntreaga capacitate de transmisie este folosit. Cel de al doilea caz reprezint situaia cea mai defavorabil pentru protocoalele care au nevoie de confirmare (cazul TCP), care sunt transformate din protocoale cu fereastr glisant n protocoale de tipul start-stop. Rata de utilizare a canalului n acest caz este:

r =

(3)

unde:

p = lungimea segmentului de date;

a = lungimea segmentului de confirmare;

Tp = timpul de propagare dus-ntors prin mediu;

R = rata de transmisie.

Rata de utilizare a canalului poate avea valori sub 10% pentru valori mici ale ratei de semnalizare, pentru capaciti mari ale canalului sau pentru timpi mari de confirmare.

Formula prezentat arat importana funcionrii protocolului TCP fr ntreruperi cauzate de pierderea pachetelor de confirmare, ceea ce conduce la mrirea timpului de rspuns.

Un caz particular special este comportamentul TCP n implementarea clasic, a crui performan este direct influenat de:

- pierderile de pachete;

- variaia ntrzierilor.

Pierderile de pachete afecteaz n mod direct lrgimea de band disponibil a aplicaiei (goodput). Fiind un protocol cu fereastr glisant de tip go-back-to-N, ntr-o fereastr avem, la un moment dat, o cantitate de date determinat de numrul de pachete transmise:

W = px = R x RTT

(4)unde:

RTT = +Tp

(5)

Pentru o strategie go-back-to-N , dac un singur pachet este pierdut atunci ntreaga fereastr W este transmis. n acest caz goodput-ul poate fi aproximat ca inversul numrului mediu de retransmisii ale ferestrei:

n =

(6)

unde P este probabilitatea ca s avem o eroare care determin retransmiterea.

Se observ c pierderile de pachete datorate oricrui tip de defect pot avea efecte dezastruoase asupra performanelor reelei TCP.

Pentru variantele noi de TCP (de exemplu, implementrile SACK - Selective ACKnowledgement) care respect o strategie de tip retransmitere selectiv, se poate aproxima valoarea n cu:

n = 1 P

(7)

deci o eficien sensibil ridicat, avnd n vedere c probabilitatea P este direct proporional cu rata pachetelor pierdute. Dependena direct de pierderile de pachete se pstreaz, ceea ce subliniaz importana unui management al defectelor ct mai eficient.

Avnd n vedere studiul i evalurile anterioare, implementarea unor servicii de comunicaii bazate pe noi tehnologii trebuie realizat gradual, urmrindu-se funcionalitatea fr ntrerupere a reelei actuale.

Implementarea unei tehnologii de comunicaii cu alocare dinamic a resurselor se poate realiza la nivelul RMNC-STAR prin proiectare structurat, pe baza cerinelor privind resursele de comunicaii la nivelul noilor centre i a celor deja instalate. Proiectarea unei astfel de tehnologii va rspunde pe deplin cererilor actuale de servicii de band larg a cror implementare n tehnologia actual este foarte limitat. La nivelul sistemului RMNC-STAR, implementarea tehnologiei ATM poate fi realizat gradual, astfel:

- nlocuirea multiplexorului de ordin secundar MD 321 i a sistemului de crosare

manual a fluxurilor de date (MCC) cu un comutator ATM;

- nlocuirea multiplexorului de ordin primar MT 441, i a comutatorului digital

CD 141, cu un comutator ATM;

- nlocuirea total a multiplexoarelor de ordin primar i secundar, a

comutatorului digital i a sistemului de crosare manual a fluxurilor de date

dintr-un centru de comunicaie, cu un comutator ATM, meninnd doar

echipamentele de radiofrecven i anume radioreleele.

Oricare ar fi configuraia n care comutatorul ATM se va afla n structura unui centru de comunicaii, acesta va fi dedicat aplicaiilor de band larg i serviciilor de management. Ca posibile servicii de band larg preluate de comutatoarele ATM la nivelul unui nod de comunicaie, pot fi aplicaii INTRANET/INTERNET, videoconferin, date de mare vitez etc.Evoluia spre tehnologia ATM va lsa deschis posibilitatea ulterioar pentru implementarea de noi tehnologii, fr a produce schimbri majore n structura reelei, evoluia viitoare putndu-se realiza printr-un up-grade la nivel software. Viitoarele tehnologii de comunicaii care vor asigura QoS-ul necesar pentru serviciile de comunicaii, vor fi standardizate (precum MPLS) i vor putea fi implementate ulterior, cu uurin n structura topologic a reelei.

Studiul de caz propus reprezint simularea cu programul NETCALC a unei reele de comunicaii militare, compus din 11 noduri de comunicaii, marcate A1A4, B1B4 i respectiv C1C3, ca n figura 4.1. innd cont de analiza fcut n capitolele anterioare privind tendinele tehnologice n domeniul comunicaiilor, n studiul propus s-a utilizat o stiv de protocoale IP/ATM/DWDM. n analiza propus traficul de tip VC este grupat n clase de trafic. Aceasta permite fiecrei clase de trafic s fie rutat diferit i s aib un comportament specific n cazul ntreruperii anumitor legturi la nivelul reelei. Astfel, s-au creat dou clase de trafic, una denumit CBR, iar cealalt denumit UBR. Clasa de trafic cu prioritatea mai mare care va fi rutat prima este CBR, n timp ce traficul cu prioritate mai mic corespunztor clasei UBR va fi rutat ultimul. Dou sau mai multe clase de servicii pot avea aceiai prioritate. Setrile pentru fiecare clas de servicii determin cum va fi rutat circuitul virtual VC cruia i aparine. Cnd se ruteaz un VC analizorul de cale va identifica calea cu costul cel mai mic.

Elementele care stau la baza calcului de cost sunt urmtoarele:

ntrzierea: costul legturii este ntrzierea de propagare plus

ntrzierea de transmisie;

distana: costul legturii reprezint lungimea legturii;

throughput: costul legturii este inversul lrgimii de band a legturii;

Lsthroughput: costul legturii este inversul lrgimii de band disponibile a legturii;

Numrul de hop-uri: costul legturii este dat de numrul de noduri.

Toate clasele de trafic VC vor fi rutate peste acele legturi care au suficient lrgime de band pentru transportul lor. Dac costul cel mai mic al unei ci are o legtur care ar putea avea o utilizare mai mare de 100%, iar VC a fost rutat prin ea, calea cu costul cel mai mic ar putea s nu fie utilizat i o cale alternativ de cost minim ar putea fi identificat. Dac nici o cale nu exist n reea, se genereaz un fiier de log dup faza de indentificare a cii, indicnd care circuite VC nu au fost rutate. Dac aceast caracteristic nu este activat, toate clasele de trafic VC vor fi rutate peste calea cu costul cel mai mic, indiferent dac exist sau nu exist suficient lrgime de band. Interconectarea nodurilor de comunicaii este conform figurii 4.1.

Figura 4.1. Topologia reelei de comunicaii propus pentru analiz

Serviciile de comunicaii simulate la nivelul topologiei de reea analizate, sunt servicii de voce, respectiv servicii de date. Serviciul de voce s-a stabilit ca fcnd parte din clasa de servicii CBR, iar serviciul de date aparinnd clasei UBR. Profilul traficului de date ntre nodurile reelei analizate, corespunztor serviciilor menionate este prezentat n sintez n tabelele 4.1. i 4.2. Pe baza acestui profil se va analiza traficul la nivel reea i situaiile de ntrerupere a legturilor. Traficul ntre dou noduri de comunicaii corespunztor serviciului de date este exprimat n bii/secund, iar traficul corespunztor serviciului de voce este exprimat n numr de canale de comunicaii (1canal=32Kbps).

Tabel 4.1. Traficul serviciului de date ntre nodurile de reea

A1A2A3A4B1B2B3B4C1C2C3

A1*128128128128128128128646464

A2128*128128128256256512646464

A3128128*128128128128128646464

A4128128128*128128128128646464

B1128128128128*512512512646464

B2128256128128512*512128646464

B3128256128128512512*512646464

B4128512128128512128512*646464

C16464646464646464*6464

C2646464646464646464*64

C364646464646464646464*

Tabel 4.2. Traficul serviciului de voce ntre nodurile de reea

A1A2A3A4B1B2B3B4C1C2C3

A1*85583025881515

A28*10825505010555

A3510*10830408555

A45810*830408555

B182588*10010010555

B230503030100*601051515

B32550404010060*301055

B481088101030*1055

C18555551010*55

C215555515555*5

C3155555155555*

n procesul de simulare, s-a considerat la nivel de reea, o prioritate superioar serviciului de voce (nivelul 1) comparativ cu serviciul de date (nivelul 2). Traficul corespunztor serviciului de voce este evaluat pe baza mediei, avnd n vedere c acesta este un serviciu cu trafic constant, comparativ cu serviciul de date IP, care este de tip burst.

Traficul rezultat pentru cele dou servicii de comunicaii care fac obiectul analizei este prezentat n figura 4.2.

Figura 4.2. Traficul total ntre nodurile de reea

Se remarc o ncrcare mai mare a legturilor ntre nodurile B2-B3, B1-B2 i B4-C3, comparativ cu traficul corespunztor celorlate arce. Exist o suprancrcare a reelei n special datorit traficului pe legtura B2-B3. Prin utilizarea nodului B4 rezult o ncrcare semnificativ i a legturii B4-C3.

O ncrcare mare exist i pe linia B1-B2, dar n aceast situaie exist posibiliti suplimentare de rutare automat, innd cont de faptul c pe liniile de comunicaii de 34 Mbps avem ncrcri mult mai mici.

Din punct de vedere al ntrzierilor rezultate n urma procesului de simulare la nivelul reelei, s-au obinut conform diagramelor din figura 4.3., valorile totale ale timpilor de ntrziere pentru serviciile de voce i respectiv de date.

(a) (b)

Figura 4.3. Valoarea total a timpilor de ntrziere (ms) pentru serviciile

de voce (a) i date (b)

Rezult zone de reea unde datorit timpiilor de ntrziere diferii cu cteva ordine de mrime de pe anumite magistrale, nu pot fi asigurate servicii n timp real, rezultnd o cretere a cererilor de retransmitere a mesajelor.

Studiul de caz analizeaz funcionarea reelei n cazul ntreruperii unei legturi. Se analizeaz n special legturile de importan mai mare (B1-B2, B2-B4, B2-B3), dar i a unora de importan mai mic (precum ar fi B4-C3).

Simularea ntreruperii legturilor s-a realizat n modul urmtor: analiza n urma unei ntreruperi manuale respectiv secveniale a legturilor. Traficul de date rezultat la nivelul reelei prin ntreruperea succesiv a legturilor ntre diferite noduri este reprezentat n figura 4.3.

Figura 4.3. Traficul de date n cazul ntreruperii unor trunchiuri de reean cazul ntreruperii legturii de comunicaii B2-B3, exist suprautilizri a legturilor C2-C3, C3-C2, B4-C3, respectiv C3-B4, cu ncrcri de 117,4%, 110,2%, 142,7%, respectiv 153,1%. Astfel, se poate aprecia c efectul ntreruperii legturii B2-B3 va afecta funcionarea serviciilor la nivelul reelei.

Totodat, n urma simulrii apar numeroase mesaje de eroare, care subliniaz imposibilitatea stabilirii unor legturi virtuale ntre diferite noduri.

n cazul ntreruperii legturii de comunicaii B4-C3, exist suprautilizri a legturilor B2-B1, B3-C1, C1-B3, B2-B3, respectiv B3-B2, cu ncrcri de 104,3%, 101,3%, 105,7%, 110,4% respectiv 107,6%. Astfel, se poate aprecia c efectul ntreruperii legturii B4-C3 va afecta semnificativ funcionarea serviciilor la nivelul reelei.

n cazul legturii B4-C3, legturile de comunicaii B2-B1, B3-C1, C1-B3, B2-B3, B3-B2 au utilizri de 104,3%, 101,3%, 105,7%, 110,4% respectiv 107,6%. Totodat, apar numeroase mesaje de eroare, care anun imposibilitatea stabilirii unei legturi virtuale ntre mai multe noduri.

Din analizele efectuate, redundana arcului B1-B2 n topologia reelei, poate fi eliminat avnd n vedere ncrcrile rezultate la nivel de flux pe arcele alturate n contextul traficului maxim definit pentru fiecare n parte. Astfel, eliminarea legturii B1-B2 nu va influena traficul la nivel reea pentru cererea de trafic definit anterior.

De asemenea, pentru legturile de comunicaie A1-A2, A2-A3, A3-A4 i respectiv A1-A4 s-a obinut o ncrcare de trafic foarte mic, ceea ce n-ar justifica meninerea unui flux de 34 Mbps pe aceste legturi de tip trunk.

Pe baza analizei rezultatelor anterioare obinute prin simulare, privind traficul total i ntrzierile pe magistralele reelei, s-a realizat n continuare o nou simulare, cu urmtoarele modificri din punct de vedere al topologiei: s-a eliminat legtura B1-B2 (2 Mbps) i s-au introdus legturile B1-B3 (8 Mbps) i B2-C2 (2 Mbps) pentru evitarea congestiilor, iar capacitatea legturilor de comunicaii A1-A2, A2-A3, A3-A4 i respectiv A1-A4 s-a redus de la valoarea de 34 Mbps la valoarea de 8 Mbps, avnd n vedere ncrcarea relativ sczut a acestora.

Topologia modificat a reelei analizate i traficul total rezultat ntre nodurile de comunicaii, pentru cele dou tipuri de servicii de voce i respectiv de date, sunt reprezentate n figura 4.4.

(a) (b)

Figura 4.4. Topologia optimizat a reelei (a) i traficul total (b) ntre nodurile

de reea

Se observ c n noua configuraie de reea, legturile de comunicaii B2-A3, B2-B4 i respectiv B2-B3 nu mai au ncrcri de trafic la fel de mari ca n cazurile analizate anterior. Singura legtur care prezint un grad ridicat de utilizare este legtura B1-B3, dar care se nscrie n limitele admisibile. De asemenea, valorile ntrzierilor pe legturile reelei sunt mai mici comparative cu situaiile prezentate anterior.

Topologia de reea analizat n final rspunde cererilor de servicii de comunicaii definite la nceput, avnd o structur mai puin costisitoare din punct de vedere al resurselor alocate, dect topologia de la care a pornit studiul de caz. Astfel, de exemplu s-a renunat la legtura B1-B2, care avea un grad de utilizare foarte ridicat i conducea la suprancrcarea legturilor de comunicaii vecine n cazul ntreruperii sale.

Astfel, topologia propus rspunde foarte bine cerinelor de servicii de comunicaii de voce i date definite anterior, asigurnd n acelai timp rutarea optimizat a traficului la nivelul reelei n cazul cderii oricrei legturi de comunicaii. Totodat valorile ntrzierilor pe arcele de reea au valori mai mici dect n cazurile analizate anterior, fapt care asigur implementarea serviciilor de comunicaii n timp real.

n concluzie, studiul de caz propus a evideniat necesitatea analizei prin simulare la nivelul topologiei de reea actuale i respectiv la nivelul serviciilor de comunicaii, a capabilitiilor privind posibilitiile de implementare a unor noi tehnologii de comunicaii. Astfel devine esenial alegerea unei tehnologii optime de comunicaii, iar aceasta nu poate fi dect o tehnologie integratoare de resurse de comunicaii.

n continuare se vor calcula valorile unor parametrii de trafic i de calitate caracteristici reelelor de comunicaii n tehnologie ATM.

Astfel, rata de vrf a celulelor PCR, rezultat n urma transmiterii cu 2048 kbps i folosirii serviciului AAL1 nestructurat care ncapsuleaz ntr-o celul ATM 47 de octei informaionali, va fi:

PCR = 2048 kbps / (47 * 8) bii = 1702 celule/s

(8)

Acest fapt determin ntrzieri de pachetizare 1 i reasamblare 2 a cror valoare este:

1= 2 = (47*8)bii / 2048 kbps = 183,6 s

(9)

Considernd c legtura de tip E3 este realizat prin radioreleu i lungimea traseului este de 50 km, ntrzierea de transmisie 3 va fi:

3= 50 km / 3 * 108 m/s = 166,6 s

(10)

ntrzierile datorate timpilor de transfer ntre porturi, ca rezultat al comutrii i ateptrii n cozile de ateptare, depind de echipamentul ATM. Valori ale vitezei de comutaie de 3 Gbps conduc la o ntrziere datorat timpului de comutare al unei celule, la o valoare de:

RA= 8 bii/ 3 Gbps = 2,66 ns

(11)

Anumii dezvoltatori de reea de comunicaii utilizeaz pentru analize drept parametru ntrzierea de transfer 4. n practic se ntlnesc pentru 4 valori mai mici de 45 s. Se poate estima astfel ntrzierea total ca fiind:

CTD = i i = 578,8 s

(12)

Trebuie precizat c aceasta este valoarea rezultat n urma transmiterii ntre dou noduri vecine. Dac se are n vedere tranzitarea a n-2 noduri, ntrzierea total se poate calcula cu urmtoarea relaie:

CTD = 1+ n* (3+ 4)+ 2

(13)

Avnd n vedere faptul c pentru furnizarea unui serviciu CBR n scopul asigurrii traficului de voce i imagini fr compresie, n literatura de specialitate se recomand ca CTD < 200 ms, rezult astfel posibilitatea tranzitrii a 941 de noduri. Valoarea numrului maxim de noduri tranzitate depinde n mare msur de ntrzierea de transfer, dar se constat din practic c exist o limit maxim datorat ntrzierii de transmisie.

De asemenea, pentru o rat de pierdere a celulelor, CLR = 10-6, la o rat de transfer RT = 34 Mbps, timpul mediu ntre pierderile de celule, ATBCL, se calculeaz astfel:

ATBCL= 53*8*10-7/ ( RT[Mbps]*CLR) = 1,247 s

(14)

Se poate observa c odat cu creterea RT scade ATBCL ceea ce influeneaz aplicaiile sensibile la erori. Pentru servicii CBR (voce i video fr compresie) i rt-VBR (voce i video cu compresie) este de dorit ca erorile s se distribuie uniform, n timp ce pentru situaia utilizrii unor protocoale cu retransmitere n caz de eroare, cum ar fi n cazul serviciilor nrt-VBR (transfer de fiiere ntre dou LAN-uri), este mai avantajos ca pierderile de celule s fie concentrate.

Deoarece pentru antet exist posibilitatea deteciei erorilor i corectrii erorilor de un bit, pentru un mediu caracterizat de BER=10-6 probabilitatea s nu existe nici o eroare n afara octeilor de antet este:

P= (1-BER)48*8 = 0,99961607

(15)

Deseori este definit ca parametru de evaluare a erorilor i rata de eroare a celulelor, CER. De asemenea, trebuie precizat c dac este implementat un mecanism de corecie a erorilor, la nivelul celulelor chiar pentru un BER=10-3 , CER=0. Utilizarea tehnologiei ATM n reelele IP asigur o conectivitate rapid de nivel 2, iar rutrele de la capetele reelei sunt conectate ntre ele utiliznd circuite virtuale de nivel 2. Pentru reele mari acest aspect conduce la creterea complexitii arhitecturii de reea i a proiectrii reelei. n timp ce protocoalele IP ruleaz peste ATM, rutrele IP n reea sunt conectate ntre ele utiliznd circuite virtuale permanente (PVC) de-a lungul norului ATM. Avantajele modelului overlay n general conduce la creterea ptratic a numrului de rutre. Acest lucru conduce la o scdere a scalabilitii i a administrrii reelei.

Utilizarea MPLS over ATM asigur o transmitere rapid a pachetelor prin micorarea complexitii stivei de protocoale, integrnd nivelul 2 de comutaie i nivelul 3 de rutare ntr-o soluie integrat. Integrarea de rutre IP i mecanismele de comutaie ATM asigur scalabilitatea IP over ATM unde transmiterea i controlul cii sunt asigurate de rutre. Arhitectura reelei MPLS din punct de vedere funcional a fost prezentat n capitolul 4.

Fiecare tip de trafic este transportat n norul MPLS utiliznd clase de serviciu, de exemplu CBR, VBR i ABR. Pachetele de informaie sunt transferate de-a lungul conexiunilor ATM cu QoS solicitat, care este realizat utiliznd nivelele de adaptare ATM, AAL1, AAL2 i AAL3/4 pentru clasele CBR, VBR i ABR, conform tabelului 4.3 unde sunt prezentai parametrii reelei ATM.

Tabelul 4.3. Parametrii reelei ATM

ABR (pachete)CBR (pachete)VBR (pachete)UBR (pachete)

PCR1000943117921000

MCR500-106131

ICR2500--1

SBR--10613-

n arhitectura propus pentru simulare, legturile pentru conectarea rutrelor i a comutatoarelor ATM n norul MPLS sunt OC-3 datorit siguranei i capacitii mari a benzii. Legturile ntre rutre i noduri sunt conform standardului IEEE 802.3z Gigabit Ethernet cu CSMA/CD.

Fiecare tip de trafic este transportat de-a lungul norului MPLS cu diferite cerine din punct de vedere a serviciului de comunicaii, corespunztoare claselor CBR, VBR i ABR. Rutrul de intrare LSR1 respectiv LSR2 adaug etichete MPLS de 4 byte la toate pachetele Voice1, Video1 i Data1 nainte de a intra n norul MPLS. Apoi aceste pachete sunt transferate de-a lungul conexiunilor ATM cu cerine privind QoS care este realizat utiliznd nivelele de adaptare ATM AAL1, AAL2 i AAL3/4 pentru CBR, VBR i ABR. Etichetele MPLS sunt ndeprtate la rutrul de ieire LSR3 respectiv LSR4 realiznd traficul multimedia ntre nodul 1 (Node1) i nodul 2 (Node2) de-a lungul norului MPLS. Prin modificarea traficului sursei de mesaje Voice 1-2, Video 1-2 i Data 1-2, ntre 5000-50000 byte/sec la nivelul nodului 1-2, se obine ntrzierea cap-cap i variaia ntrzierii pentru aplicaiile utilzatorului final.

Utiliznd numai conexiunile ATM UBR pentru traficul corespunztor aplicaiilor multimedia, arhitectura IP over ATM produce ntrzieri i variaii ale ntrzierii mult mai ridicate dect n cazul modelului anterior, indiferent de tipul de trafic realizat, voce, video respectiv date. Astfel rezultatele obinute n acest caz devin critice, n special pentru comunicaiile de voce i video.

n cazul ambelor modele arhitecturale analizate mai sus ncrcrile corespunztoare traficului multimedia au fost egale astfel nct analiza comparativ este uor de realizat. Modelul MPLS over ATM nu numai c realizeaz rezultate mai bune cu privire la ntrzieri i la variaia acestora, comparativ cu modelul IP over ATM, dar de asemenea realizeaz o difereniere ntre diferitele tipuri de trafic multimedia n funcie de parametrul QoS cerut. De aceea, pentru traficul serviciului de voce, video i date s-au obinut cele mai bune rezultate privind optimizarea resurselor de comunicaii pe magistralele ATM, prin utilizarea conexiunilor conform claselor de servicii AAL1, AAL2 i AAL3/4.

Rezultatele simulrii ilustreaz faptul c modelul architectural IP over ATM este insuficient pentru traficul corespunztor aplicaiilor multimedia, n timp ce modelul architectural MPLS over ATM asigur pentru acest gen de aplicaii conexiuni cap-cap cu garantarea lrgimii de band i prioritate cerut, conducnd la medii ale ntrzierii i variaii ale ntrzierii sczute.

Rezultatele ntrzierile i variaiile ntrzierilor cap-cap impredictibile sunt cele mai semnificative probleme n dezvoltarea unor reele IP over ATM pentru aplicaii multimedia, n condiiile n care se consider pentru serviciile over IP n ansamblul lor, clasa de servicii UBR. Nu este nici adecvat i nici acceptabil utilizarea serviciului Best-Effort IP over ATM n special pentru trafic la cerere de voce i video n timp real, datorit simplitii i protocolului de rutare care nu este orientat pe conexiune. De asemenea, traficul IP over ATM nu garanteaz suficient QoS pentru fiecare din aceste tipuri de aplicaii. MPLS crete scalabilitatea rutrii i a funciei de forwarding, datorit posibilitiilor de implementare a facilitiilor de ingineria traficului n reelele IP.

Rezultatele simulrilor prezentate conduc la concluzia c prin utilizarea suportului oferit de parametrul QoS, asigurat de stivele de protocoale unde tehnologia ATM este prezent, este necesar definirea de clase de servicii pe tipuri de servicii de comunicaii, fiind cea mai potrivit abordare pentru infrastructura arhitectural a reelelor unde traficul multimedia este n cretere. Concluzia final este c tehnologia de comunicaie optim la nivel 2 OSI este ATM pentru reelele de comunicaii multiservicii.

CAPITOLUL 5

SCENARII DE EVOLUIE TEHNOLOGIC A REELEI MILITARE NAIONALE DE COMUNICAIIPe baza analizelor rezultate din capitolele anterioare, privind posibilitile de dezvoltare tehnologic a reelei militare naionale de comunicaii att la nivel strategic ct i tactic, acest capitol reprezint sinteza abordrii sistemice a soluiei la nivel de reea de comunicaii, n contextul tendinelor tehnologice i a cerinelor de interoperabilitate rezultate din integrarea Romniei n structurile Euro-Atlantice. Arhitecturile funcionale de sistem (stivele de protocoale) propuse ca rspuns la cererea de servicii multimedia la nivel de reea militar de comunicaii, devin arhitecturi fizice de sistem care operaionalizeaz protocoalele de comunicaii i tehnologiile de acces analizate n manier middle-out, ca soluie optim la nivelul reelei. Astfel, rezult c noile tehnologii de comunicaii care trebuie s stea la baza dezvoltrilor actuale i de perspectiv nu pot fi dect tehnologii integratoare de resurse de comunicaii.

Avnd n vedere considerentele prezentate pe parcursul lucrrii, introducerea tehnologiei ATM n reelele de comunicaii digitale militare tactice i strategice este o necesitate. Este necesar un efort unitar n condiiile n care se pun bazele subsistemelor de comunicaii C4ISTAR, la nivel strategic i tactic, chiar dac introducerea noilor tehnologii va urma un proces gradual. Configuraia comutatorului ATM trebuie s respecte Recomandrile ITU-T, ale FORUMULUI ATM, specificaiile militare EUROCOM i STANAG.

Figurile urmtoare ilustreaz integrarea componentelor de infrastructur ntr-o reea consolidat TDM i IP/ATM pentru asigurarea migrrii graduale spre o infrastructur de lucru cu pachete. Traficul realizat n tranzitul TDM (SS7) ar putea fi suplimentat prin trunchiuri virtuale, prin utilizarea reelei de date IP/ATM pentru trunchiuri VoIP, date clasice i transport a noilor tipuri de servicii multimedia convergente, care sunt procesate centralizat, separnd aplicaia serverelor de nivel nalt de platforma deschis de servicii.

Cele mai multe arhitecturi de reele clasice sunt construite precum se arat n figura 5.1., serviciile de voce i date sunt asigurate pe infrastructuri diferite de reea din punct de vedere al tehnologiei de comunicaii implementat.Figura 5.1. Arhitecturi clasice de reea pentru serviciile de voce i date

Figurile urmtoare ilustreaz evoluia reelei de comutaie tradiional spre o arhitectur de reea de comunicaii convergent, cu accentuare pe conservarea investiiilor existente.

O etap important este pstrarea serviciului de voce n reeaua TDM, dar utilizarea reelei IP ca o facilitate de backup pentru voce, conform figurii 5.2.

Figura 5.2. Reteaua IP utilizat ca backup pentru serviciul de voce Vocea emulat peste porile (gateways) IP (VoIP) const n preluarea traficului de voce, compresarea, pachetizarea i transmiterea acestuia ca pachete IP la o reea IP i vice-versa. n al doilea pas, semnalizarea i rutarea inteligent a apelului vor fi extrase din echipamentul de reea i furnizate serverului, care va oferii aceleai servicii pe reeaua IP, ca i pe reeaua TDM.

Urmtorul pas n evoluie ar putea fi comutarea traficului de voce peste reeaua de date i utilizarea reelei TDM numai ca backup la un anumit nivel, conform figurii 5.3.

Figura 5.3. Comutaia serviciului de voce n reeaua de date

Inima arhitecturii ilustrate mai sus este platforma de comunicaii, care include funciile de control (setarea i administrarea apelului), comutaie (conexiunea fizic ntre punctele finale) i interfeele ctre beneficiari (puncte de acces).

Platformele de comunicaie trebuie s asigure:

accesul la reele IP;

accesul la standardul H.323/H.450 pe baza terminalelor;

comutaia conexiunilor de apel n reeaua IP (nu mai este necesar nici o matrice de comutaie, rutarea i locaia fizic este determinat prin infrastructura subnivelului IP);

QoS pentru IP.

Arhitectura final de reea va asigura o alocare distribuit a resurselor de comunicaii n interiorul reelei locale, precum i de-a lungul reelei de mare suprafa bazat pe stiva de protocoale IP/ATM.

Dac serviciile de comunicaii actuale i de perspectiv imediat devin servicii din familia IP, identificarea unei tehnologii de comunicaii de nivel 2 OSI, de acces la mediul de comunicaie, care s asigure alocarea optim a resurselor, reprezint obiectivul numrul unu al proiectanilor viitoarelor reele de comunicaii.

Aplicarea conceptului de sisteme deschise n proiectarea reelelor de comunicaii se impune ca o consecin de facto a misiunilor comune la care particip armata Romniei alturi de Aliai. De aceea, tendinele din domeniul standardizrii i interoperabilitii la nivel NATO, ca elemente de studiu a diferitelor grupuri de lucru din domeniul comunicaiilor pentru identificarea noilor tehnologii, precum ar fi grupul PG 6, trebuie avute n vedere la stabilirea prioritiilor la nivelul armatei romne ca parte integrant n organismul politico-militar al NATO.CAPITOLUL 6

CONCLUZII FINALE

Lucrarea a avut ca obiectiv definirea unor soluii la nivel de sistem de comunicaii, pe fondul transformrilor care au loc la nivelul tehnologiilor de comunicaii, privind optimizarea resurselor n condiiile n care serviciile de comunicaii devin multimedia.

Integrarea Romniei n structurile Euro-Atlantice, impune o nou abordare din punct de vedere al asigurrii sistemelor de comunicaii la nivelul armatei, n noul context al participrii acesteia la misiuni internaionale alturi de Aliai.

Orice reproiectare a reelelor deja existente, care includ diferite tehnologii, trebuie s aib permanent n atenie aspectele economice, i factorii care asigur o apropiere evolutiv. O apropiere evolutiv nseamn c noile proiecte pentru reeaua existent trebuie s in seama de elementele care se vor construi sau planifica.

Avnd n vedere aspectele precizate mai sus, soluiile de sistem analizate i propuse s-au bazat pe conceptul de sistem deschis, component intrinsec a managementului ingineriei sistemelor. Astfel, arhitecturile de sistem propuse au fost proiectate n maniera middle-out, n sensul conservrii serviciilor de comunicaii deja existente la nivelul reelei i dezvoltarea unor servicii noi de tip multimedia. Aplicarea conceptului amintit optimizeaz soluia final din punct de vedere tehnic i economic cu aproximativ 20%, asigurnd o trasabilitate a soluiei n sensul uurinei de mbuntire a acesteia n viitor.

Avnd n vedere cerinele imediate i de perspectiv privind dezvoltarea reelelor de comunicaii ale armatei n contextul noilor aliane, ct i concluziile analizelor experimentale i prin simulare, a rezultat c ATM este tehnologia optim de transport, menit s revoluioneze reelele de comunicaii, asigurnd calitate ireproabil i interoperabilitatea serviciilor.Conceput s mbunteasc vitezele de transmisie prin utilizarea fibrelor optice i a microundelor, ATM va nlocui treptat ntregul sistem de comunicaie cu comutaie de circuite, cu un sistem cu comutaie de celule, oferind lrgime de band pentru aplicaii diverse, precum video la cerere sau interconectarea reelelor locale sau metropolitane.

Dezvoltarea unei tehnologii integratoare de resurse de comunicaii se nscrie pe direcia preocuprilor din punct de vedere tehnic a IEEE i NATO privind interconectarea sistemelor deschise n dorina de globalizare a comunicaiilor i de cooperare militar.

Modalitatea de abordare a lucrrii se nscrie n sfera preocuprilor actuale de la nivelul armatei romne, iar soluiile propuse vor face cu certitudine parte din soluia global de la nivelul reelei militare naionale privind optimizarea serviciilor de comunicaii pentru utilizatorul final, indiferent dac acesta execut o misiune naional sau internaional.

Soluia propus pentru arhitectura noii reele militare naionale de comunicaii a Romniei, bazat pe implementarea stivei de protocoale IP/ATM la nivelul reelei actuale, va asigura un nalt grad de interoperabilitate la nivel strategic i tactic, rspunznd astfel cerinei tehnologice privind dezvoltarea sistemului C4ISTAR.

n sintez, contribuiile privind implementarea tehnologiilor de band larg n reeaua militar naional de comunicaii pot fi rezumate astfel:

1.Analiza prin prisma sistemului C4ISTAR a componentelor de comunicaii la

nivel strategic i tactic, privind dezvoltarea acestora ca rspuns la cererea

pentru servicii de comunicaii multimedia;

2.Propunerea de abordare i dezvoltare tehnologic la nivelul sistemului militar

naional de comunicaii pe nivele de structur logic i fizic;

3.Analiz i propuneri privind o noua arhitectur funcional a reelei militare

naionale de comunicaii, prin definirea unei stive de protocoale pentru

optimizarea traficului la nivel de reea, cu garantarea QoS;

4.Proiectarea noii arhitecturi de reea pe baza unor concepte noi, de management

a ingineriei de sistem; astfel se propune dezvoltarea noii

reele militare

naionale pe baza conceptului de proiectare - middle-out;

5.Propuneri de analiz i implementare a tehnologiilor de comunicaii, din

punct de vedere al alocrii

dinamice a unicei resurse de comunicaii

la nivel de reea, ca o nou abordare conceptual privind proiectarea

reelelor de comunicaii numerice cu integrarea serviciilor;

6.Realizarea de teste de laborator cu echipamente ATM, pe baza rezultatelor

din simulrile realizate utiliznd programele NETCALC i respectiv

COMMNET, pentru tipuri diferite de servicii, precum voce, video i date;

analiza unor parametrii de performan specifici comutatoarelor ATM,

precum EPD/PPD;

7.Realizarea i analiza unei arhitecturi de reea IP/ATM, pe o topologie din

structura reelei militare naionale de comunicaii; prin calcularea unor

parametri, precum ncrcarea pe magistralele de reea, ntrzierea, media

ntrzierii i abaterea standard, s-au evideniat limitrile actualei tehnologii

PDH implementate; pe baza concluziilor s-a propus modificarea topologiei

actuale i a fluxurilor de date pe magistralele reelei;

8.Propuneri concrete pe termen mediu i lung privind posibilitile de evoluie

tehnologic gradual a reelei actuale PDH, spre tehnologii de comunicaii cu

alocare dinamic a resurselor, precum IP/ATM, respectiv IP/MPLS/ATM,

conservnd investiiile deja realizate; propunere concret de modificare

structural a unui centru de comunicaii; sublinierea faptului c implementarea

soluiilor analizate vor crea o dezvoltare imediat a sistemului de comunicaii

al armatei, cu costuri ce vor fi amortizate rapid i vor determina deschiderea

tehnologic total, n sensul c investiiile ulterioare nu vor mai avea ponderea

actual;

9.Analiz i propuneri privind extinderea n mod transparent pentru utilizatorul

final, a reelei militare naionale de comunicaii n zonele teatrelor de operaii

unde armata romn particip la misiuni comune alturi de Aliai;

10.Realizarea ntr-o prim etap a unui documentar, care poate fi dezvoltat

ulterior, privind standardele de comunicaii

militare i civile, necesare n

studiul privind dezvoltarea tehnologic a reelei militare naionale de

comunicaii.

A N E X A 1

DEZVOLTAREA REELEI MILITARE NAIONALE DE COMUNICAII A ROMNIEI

ARHITECTURI DE REEA

SHAPE \* MERGEFORMAT

A N E X A 2

DOCUMENTE DE REFERIN

Recomandrile ITU-T

Numbering Plan:

E.164: The international public telecommunication numbering plan.

Broadband services:

F.811: Broadband, connection oriented bearer services;

H.320: Narrow-band visual telephone systems and terminal equipment;

H.323: Visual telephone systems and equipment for local area networks which provide a non-guaranteed quality of service.

Physical and interface characteristics:

G.702: Digital hierarchy bit rates;

G.703: Physical/Electrical characteristics of hierarchical digital interfaces;

G.704: Synchronous frame structure used at 1544, 6312, 2048, 8448 i 44736 Kbit/s levels;

G.707: Network node interface for the synchronous digital hierarchy (SDH);

G.804: ATM cell maping into plesiochronous digital hierarchy (PDH);

G.813: Timing characteristics of SDH equipment slave clocks (SEC);

G.832: Transport of SDH elements on PDH networks frame and multiplexing structures;

G.921: Digital sections based on the 2048 kbit/s hierarchy;

G.962: Access digital section for ISDN primary rate at 2048 Kbit/s.

General aspects of B-ISDN:

I.113: Vocabulary of terms for broadband aspects of ISDN;

I.121: Broadband aspects of ISDN;

I.150: B-ISDN asynchronous transfer mode functional characteristics ;

I.211: B-ISDN service aspects;

I.311: B-ISDN general network aspects;

I.321: B-ISDN protocol reference model and its application;

I.327: B-ISDN functional architecture;

I.361: B-ISDN ATM Layer specification;

I.363: B-ISDN ATM Adaptation Layer (AAL) specification;

I.371: Traffic control and congestion control in B-ISDN;

I.413: B-ISDN user network interface;

I.432: B-ISDN user network interface; physical layer specification;

I.610: B-ISDN operation and maintenance principles and functions;

I.751: Asynchronous transfer mode management of the network element view;

Q.2931: Digital subscriber SIGNALLING system no. 2 (DSS2) user -network interface (UNI) layer 3specification for basic call/connection control.

Standarde RFC

RFC 1483: Multiprotocol encapsulation over AAL5;

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 2022: Multicast over UNI 3.0/3.1 based ATM;

RFC 2205: RSVP Functional Specifications;

RFC 2475: An Architecture for Differentiated Services;

RFC 2702: Requirements for Traffic Engineering in MPLS Networks;

RFC 3031: MPLS Architecture;

RFC 3032: MPLS Label Stack Encoding.

Recomandrile Forumului-ATM

ATM-FORUM;

LANE 1.0/2.0;

Specificaii militare

EUROCOM D/1, Tactical Communications Systems.

STANAG 4206, 4207, 4208, 4214, 5040, 5046.A N E X A 3

GLOSAR DE TERMENI I ABREVIERI

ABR Clas de servicii ATM (Available Bit Rate);

ACK Pachet de confirmare utilizat de transmisiile TCP (Acknowledgement);

ARP Protocol de rezoluie a adresei de nivel 2 OSI (Address Resolution

Protocol);

ATBCL Timpul mediu a pierderilor de celule (Average Time Between Cell

Loss);

ATMARP Mecanismul ARP adaptat pentru ATM (ATM Address Resolution

Protocol);

BGP Protocol de rutare IP (boarder gateway control);

C4ISTAR Command Control Communications Computers Intelligence

Surveillance Target Acquisition Reconnaissance;

CAC Controlul de admitere a conexiunii;

CBR Clas de servicii ATM n care datele au garantat o lrgime de band

constant, fix, care nu poate fi depit pe ntreaga durat a conexiunii

(Constant Bit Rate);

CER Rata de eroare a celulelor (Cell Error Rate);

CLIP Modelul classic IP-over-ATM de tip overlay (Classical IP over ATM);

CLR Rata de pierdere a celulei (Cell Loss ratio);

CMI Coded Mark Inversion;

CTD ntrzierea de transfer a celulei (Cell Transfer Delay);

DSL Linie de abonat digital (Digital Subscriber Line);

DSLAM Multiplexor de acces la linia de abonat digital;

DVMRP Protocol de rutare IP (Distance Vector Multicast Routing Protocol);

EPD Descrcarea timpurie a pachetului (Early Packet Discard);

ICR Rata iniial a celulei (Initial Cell Rate);

IP Protocol internet;

LANE Tehnic de emulare a unui LAN utiliznd o infrastructur ATM (LAN

Emulation);

LSR Rutr de comutare a etichetei (Label Switching Routers);

MCR Rata minim de transmisie a celulei (Minimum Cell Rate);

MPLS Tehnic de rutare a pachetelor IP care utilizeaz o etichet suplimentar

ataat fiecrui pachet, determinat de destinaia final, clasa de

serviciu etc. (Multiprotocol Label Switching);

MTU Mrimea maxim a unitii de transfer a datelor IP (Maximum Transfer

Unit);

NHRP Protocol IP (Next Hop Resolution Protocol);

NATO North Atlantic Treat Organization;

NNI Network Network Interface;

OAM Totalitatea operaiilor desfurate la nivel de reea pen