DTM per MAN e WAN in fibra

Una tecnologia che combina le caratteristiche della commutazione di circuito e di pacchetto. Pubblicato su netstime 14 del giugno 2001

L'escursione sulle tecnologie per la banda larga continua con la DTM (Dynamic synchronous Transfer Mode). Basata sulla fibra ottica la DTM si colloca nell'ambito MAN e WAN, proponendo un approccio innovativo che combina la commutazione di circuito con la riallocazione dinamica dei time slot. Il risultato è una tecnologia con elevate prestazioni che supporta servizi basati su canali multicast e multirate e applicazioni real time o caratterizzate da traffico asincrono a burst.

La storia della DTM inizia nei laboratori Ericsson. Successivamente la casa svedese ne cedette i brevetti ad una università in Svezia che ne ha portato avanti lo sviluppo, fin quando Net Insight, altra azienda del paese scandinavo, ha implementato i primi prodotti. Attualmente la DTM è in via di standardizzazione presso lo ETSI e conta diversi fautori. Tra questi, Allied Telesyn, che, anche grazie a un accordo con Net Insight, l'ha portata in Italia, dove sta conducendo alcuni progetti pilota con una quindicina di operatori di telecomunicazioni nazionali e locali.

Una commutazione di circuito dinamica

L'origine di tecnologia a commutazione di circuito, garantisce la QoS. DTM risulta compatibile con SONET/SDH e può funzionare sopra una pipe SONET. Anzi, la tecnologia si basa sul TDM (Time Division Multiplexing), dove un canale DTM può essere visto come un canale SDH on demand, cui può essere assegnata una banda configurabile in qualsiasi momento. Si tratta di un grosso vantaggio: per esempio, rispetto al trasporto di IP su SONET/SDH, evita il rischio di basso sfruttamento dei canali, implicito nel sistema SDH, i cui canali hanno una banda poco frammentabile: 155 Mbps, 622 Mbps, 2,48 Gbps e così via.

Inoltre, la DTM presenta gli stessi vantaggi di ATM in termini di interfacce multichannel.

figura - Il posizionamento della tecnologia DTM
: La tecnologia DTM si posiziona tra le tecniche a commutazione di circuito, ma prevede un'allocazione dinamica della banda. In questo modo, ambisce a prendere il meglio delle due categorie di switching (SONET/SDH, da un lato, e ATM, dall'altro), sfruttando tutta la capacità della fibra ottica per costruire reti ad alte prestazioni, a bassa latenza, quasi senza jitter, con flussi di traffico separati e una flessibile assegnazione delle risorse

La topologia di una rete DTM

Normalmente, una rete DTM viene realizzata con una topologia dual ring, ma, se un anello dovesse cadere, automaticamente si configura come dual bus.

I nodi connessi alla rete DTM, comunicano tra loro su canali. Un canale DTM è una risorsa dinamica cui può essere assegnata una banda variabile da 512 Kbps fino alla capacità massima della fibra impiegata, a multipli di 512 Kbps. Inizialmente, a ciascun canale è associato un insieme di time slot. Questi possono essere cambiati dinamicamente durante l'esistenza del canale ma, poiché vengono garantiti, allora è possibile assicurare un quasi totale real time.

La capacità complessiva è divisa in cicli di 125 microsecondi, che sono ulteriormente suddivisi in slot da 64 bit. Il numero di slot per ciclo dipende dal bit rate (con un bit rate di 2,5 Gbps, si avranno circa 4.800 slot).

Una piccola percentuale del time slot è assegnata a informazioni di controllo che ogni nodo può mandare agli altri nodi. In ogni momento, dunque, un nodo ha a disposizione almeno uno slot di controllo, ma il grosso della banda è comunque a disposizione del traffico dati.

DTM usa un algoritmo distribuito di riallocazione degli slot, in cui l'insieme degli slot liberi è distribuito tra i nodi. Questo permette, innanzitutto, di risparmiare overhead, permettendo a ogni nodo di instaurare un canale usando solo gli slot locali. In secondo luogo, l'architettura distribuita introduce una tolleranza rispetto ai guasti dei nodi.

Una rete DTM si può espandere mediante l'interconnessione di diversi link tra i nodi. Lo schema di switching è decentralizzato, nel senso che ogni nodo connesso a due o più link può commutare i dati tra loro. Un vantaggio di ciò consiste nel fatto che la capacità di commutazione può essere espansa gradualmente aggiungendo più switch.

La commutazione è sincrona, perciò il ritardo di commutazione per un canale è costante sia esso costituito da un singolo link o un canale multi hop.

L'unica differenza è che un canale commutato ha un ritardo leggermente più lungo. Basta che lo switch abbia un buffer da un frame di dati per ogni link, che non corre il rischio di congestione o overflow.

Si possono creare canali simplex o duplex, multirate (in base al numero di slot dati), multicast, rinegoziati (si possono aggiungere o rimuovere slot).

Una proprietà di DTM consiste nella scalabilità intrinseca. Si possono impiegare bus corti con molti nodi, bus medio lunghi per ring metropolitani o lunghi bus che servono le giunzioni dei carrier.

In ogni caso, quando il numero di nodi attaccati a un bus diventa troppo grande per le sue capacità è semplice distribuire i nodi su due bus collegati. Inoltre, è una proprietà ricorsiva, che consente alla rete DTM di crescere dolcemente.

IP over DTM e DTM LAN Emulation

Due sono le tecniche per trasportare il protocollo IP su DTM: IPOD (IP over DTM) e DLE (DTM LAN Emulation). La prima usa solo la rete DTM, mentre la seconda instaura delle LAN virtuali sulla rete DTM, rendendo possibile il collegamento di nodi Ethernet alla rete DTM stessa.

Il metodo IPOD utilizza due sistemi di trasmissione dei pacchetti IP: hop by hop e via shortcut.

Nel primo caso, si sfrutta l'interfaccia multichannel del DTM per stabilire percorsi diretti tra la maggior parte dei router, minimizzando il numero di passaggi ed eliminando la necessità di aggregare il traffico in strutture gerarchiche. La possibilità di modificare la larghezza di banda di un canale permette di riallocare efficientemente le risorse in risposta del cambiamento dei percorsi del traffico. Più sono i router nella rete e più passaggi saranno statisticamente necessari.

Per reti molto grandi viene preferito il forwarding basato sui flussi. Viene concesso al protocollo IP di istituire direttamente dei canali attraverso la rete DTM, bypassando tutti i router. In questo modo, il Layer IP si occupa di trasmettere traffico best effort, mentre il Layer DTM trasmette flussi a larga banda. Per istituire una "shortcut" di questo tipo, viene utilizzato il protocollo RSVP.

DLE, invece, permette di usare la DTM come un ponte tra diversi segmenti di una rete Ethernet. I pacchetti vengono trasmessi attraverso la rete DTM in base all'indirizzo di destinazione dell'header Ethernet. Questo consente di definire delle VLAN, cui appartengono nodi dei diversi segmenti connessi alla rete DTM o anche nodi connessi direttamente alla rete DTM con una NIC DTM.

DLE risulta completamente trasparente ai nodi. Di fatto, risulta simile alla LAN Emulation di ATM, differendo quanto differiscono ATM e DTM. Ogni segmento DLE consisterà di un server DLE (DLES) e di diversi client DLE (DLEC), uno per ogni dispositivo Fast Ethernet e uno per ogni nodo direttamente connesso alla rete DTM.

Due segmenti DLE vengono interconnessi tramite router IPOD, che fungeranno da edge router per il segmento DLE e accetteranno eventuali shortcut. In questo modo, due dispositivi Fast Ethernet collegati alla stessa rete DTM non saranno mai più distanti di due hop. Inoltre, è possibile aggiungere ai gateway Fast Ethernet la capacità di supporto delle shortcut, eliminando del tutto i passaggi attraverso i router.

Si ringrazia Allied Telesyn per il materiale fornito

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