#32 STM-1'in 9×270-byte frame ve 155,52-Mbit/s line rate'ini; VC-4'ün 1-column POH ile 9×260-byte C-4 client container'ını; ATM cell stream için 149,76-Mbit/s capacity'yi kurma; cell'in C-4 frame boundary'yi geçebildiğini ve per-frame floor/tail-waste modelinin yanlışlığını gösterme; 47-byte user bilgisini yalnız AAL1 non-P condition altında kullanıp theoretical 132,806-Mbit/s upper bound ve %85,395 line efficiency hesaplama; actual goodput'u cell mix/AAL/QoS gates ile sınırlama

Aşağıda defterde yazılan bütün satırlar ve bunlara eşlik eden sesli anlatımın tam metni bulunur.

1. 1. Problem modelini ve user-data tanımını standart kapsamıyla sabitle

   

   Tekrar hoş geldiniz.

   Bugün STM-1 physical line, C-4 ATM-cell capacity ve application user data'yı ayırıyoruz; overhead işlevseldir, otomatik olarak waste değildir.

   Senkron sayısal hiyerarşi iletiminin temel birimi olan STM bir çerçevesine bakıyoruz.

   Payload alanını ATM hücreleri ile dolduruyoruz — erken geniş bant ağlarda kullanılan elli üç byte sabit hücreler.

   ATM hücresi 5-byte header+48-byte information field'dır; 1-byte SAR-PDU header+47-byte user ayrımı yalnız explicit AAL1 non-P modelinde kullanılabilir.

   Dört sorumuz var.

   a şıkkı: ATM cell stream C-4 frame boundary'yi geçebildiği için per-frame integer cell count yerine continuous mapping'i kur.

   b şıkkı: explicit AAL1 non-P ve all-user-cell upper-bound modelinde long-run average user bit/frame değerini hesapla.

   c şıkkı: aynı koşullu modelde user data'nın STM-1 line rate içindeki theoretical maximum fraction'ını hesapla.

   d şıkkı: conditional upper-bound user rate'i bul; actual goodput için AAL ve cell-population gates'i açık bırak.

   Sesli anlatım metni

   Tekrar hoş geldiniz. Bugün bir S D H çerçevesini açıp çok pratik bir soru soruyoruz — ne kadarı gerçekten kullanıcı verisi taşıyor, ne kadarı çerçeveleme yüküne harcanıyor. Senkron sayısal hiyerarşi iletiminin temel birimi olan S T M bir çerçevesine bakıyoruz. Payload alanını A T M hücreleri ile dolduruyoruz — erken geniş bant ağlarda kullanılan elli üç byte sabit hücreler. Her hücrede beş byte A T M başlığı, bir byte uyarlama yükü ve kırk yedi byte gerçek kullanıcı verisi var. Dört sorumuz var. a şıkkı: bir S T M bir çerçevesine kaç tam A T M hücresi sığar? b şıkkı: bu çerçeve başına bize kaç bit gerçek kullanıcı verisi verir? c şıkkı: toplam S T M bir kapasitesinin yüzde kaçı gerçek kullanıcı verisidir? d şıkkı: kullanıcı bilgisi hangi veri hızında iletiliyor, saniyede megabit cinsinden?

2. 2. STM-1, AU-4, VC-4 ve C-4 frame anatomisini düzelt

   

   Önce çerçeve.

   Bir STM bir çerçevesi iki boyutlu bir ızgaradır: dokuz satır çarpı iki yüz yetmiş sütun byte.

   Bu çerçeve başına iki bin dört yüz otuz byte demek, ve byte başına sekiz bit ile, çerçeve başına tam tamına on dokuz bin dört yüz kırk bit.

   Şimdi düzen.

   İlk 9 column×9-row alan RSOH, AU-4 pointer ve MSOH taşıyan transport-overhead area'dır; tamamı section overhead değildir.

   Üç satır RSOH — yenileyici kesim yükü.

   Bir satır AU işaretçisi.

   Beş satır MSOH — çoğullayıcı kesim yükü.

   9×9=81 byte transport-overhead/pointer area framing, monitoring, pointer ve management functions taşır.

   Kalan 261-column AU-4 envelope bir floating VC-4 taşır; VC-4 POH üç değil 1 column×9 row'dur.

   Bu yol yükü, kullanıcı sinyalini ağ üzerinde ilerlerken takip eder.

   VC-4 içindeki C-4 client container 261−1=260 column ve 9 row'dur.

   C-4 capacity 260×9=2340 byte/frame; 8000 frame/s ile ATM cells için 149,76 Mbit/s'dir.

   STM bir tam olarak saniyede sekiz bin çerçeve hızında iletilir, yani her çerçeve sekiz binde bir saniye, ya da yüz yirmi beş mikrosaniye sürer.

   SDH'nin nabzı budur.

   Sesli anlatım metni

   Önce çerçeve. Bir S T M bir çerçevesi iki boyutlu bir ızgaradır: dokuz satır çarpı iki yüz yetmiş sütun byte. Bu çerçeve başına iki bin dört yüz otuz byte demek, ve byte başına sekiz bit ile, çerçeve başına tam tamına on dokuz bin dört yüz kırk bit. Şimdi düzen. Her satırın ilk dokuz sütunu kesim yükü taşır. Üç satır R S O H — yenileyici kesim yükü. Bir satır A U işaretçisi. Beş satır M S O H — çoğullayıcı kesim yükü. Bu dokuz sütun yük çarpı dokuz satır bize seksen bir byte kesim yükü verir — çerçeveleme, hata izleme, işaretçi ayarlamaları ve yönetim kanalları. Kalan iki yüz altmış bir sütun payload alanıdır, ama o sütunlardan üçü yol yüküne — P O H'ye — ayrılır. Bu yol yükü, kullanıcı sinyalini ağ üzerinde ilerlerken takip eder. İki yüz altmış bir eksi üç eşittir iki yüz elli sekiz sütun kullanılabilir alan, dokuz satırın hepsi boyunca. İki yüz elli sekiz çarpı dokuz eşittir iki bin üç yüz yirmi iki byte — A T M hücrelerimizle dolduracağımız alan bu. S T M bir tam olarak saniyede sekiz bin çerçeve hızında iletilir, yani her çerçeve sekiz binde bir saniye, ya da yüz yirmi beş mikrosaniye sürer. S D H'nin nabzı budur.

3. 3. ATM 5+48 hücresini koşullu AAL1 1+47 ayrımından ayır

   

   Şimdi hücre.

   ATM, 1990'larda broadband transport için standardize edilmiş önemli seçeneklerden biriydi; tüm deployments için tek tercih değildi.

   ATM 53-byte fixed cell kullanır; küçük serialization unit delay variation ve multiplexing davranışını etkiler, fakat 53-byte history'sini tek nedene indirgemeyin.

   5-byte ATM header UNI/NNI'ye göre VPI/VCI, PTI, CLP ve HEC gibi fields taşır; UNI ayrıca GFC içerir.

   Kırk sekiz byte ATM payload'u.

   Yalnız AAL1 non-P SAR-PDU modelinde 48-byte information field=1-byte header+47-byte AAL user information'dır; AAL5 overhead modeli farklıdır.

   Bu explicit AAL1 non-P/all-user-cell modelinde 53 transmitted byte başına en çok 47 AAL-user byte vardır; universal ATM payload sonucu değildir.

   Koşullu ideal AAL1 non-P fraction 47/53≈%88,68'dir; OAM/signalling/idle cells ve higher-layer overhead dahil değildir.

   Aynı koşullu cell ledger'da ATM+AAL1 overhead 6/53≈%11,32'dir; AAL type ve cell mix değişirse oran değişir.

   Şimdi bunun çerçeve yüküyle nasıl birleştiğini göreceğiz.

   Sesli anlatım metni

   Şimdi hücre. Asenkron transfer modu, ya da A T M, doksanlarda geniş bant taşımanın tercih edilen teknolojisiydi. Elli üç byte sabit boyutlu hücreler kullanır — ses gecikmesi ve veri verimliliği arasındaki bir uzlaşma olarak seçildi. Beş byte A T M başlığı: yönlendirme, trafik sınıfı, hata kontrolü. Kırk sekiz byte A T M payload'u. O kırk sekizin biri uyarlama katmanı başlığı — A A L — geriye gerçek son kullanıcı bilgisini taşıyan tam tamına kırk yedi byte kalır. Yani hücre başına: gönderilen elli üç byte, ama içeride sadece kırk yedi byte kullanıcı verisi. Hücre düzeyi verim kırk yedi bölü elli üç, yaklaşık yüzde seksen sekiz nokta yedi. Sadece hücre düzeyinde bile yüzde on bir bir yük zaten. Şimdi bunun çerçeve yüküyle nasıl birleştiğini göreceğiz.

4. 4. Sürekli C-4 cell stream ve frame-boundary crossing kuralını kur

   

   a şıkkı — payload'a kaç hücre sığar?

   Standard ATM mapping'de C-4 alanı frame başına 2340 byte'tır.

   Her hücre elli üç byte.

   2340=44×53+8'dir; 8 byte unused tail değil, C-4 boundary'yi geçen sonraki cell'in başlangıcı olabilir.

   G.707/I.432.2 ATM cell stream'i C-4 octet'lerine aligned map eder ve cell'in C-4 frame boundary'yi geçmesine izin verir; per-frame floor yoktur.

   Fixed 43-cell/frame quota yoktur; long-run cell rate 149,76 Mbit/s ÷424 bit/cell≈353.207,55 cell/s'dir.

   53 C-4 frame boyunca 53×2340=124020 byte tam 2340 ATM cell taşır; boundary phase sonraki frame'e devam eder.

   Recurring 43-byte unused tail yoktur; standard mapping cell'i C-4 frame boundary boyunca sürdürür.

   b şıkkı — çerçeve başına gerçek kullanıcı verisi.

   Yalnız assumed AAL1 non-P user cell 47-byte AAL user information taşır; her physical cell user cell değildir.

   Koşullu AAL1 non-P user cell için 47×8=376 AAL-user bit doğrudur.

   Continuous mapping'de theoretical average 2340×8×47/53≈16600,755 AAL-user bit/STM frame'dir; 16168 değildir.

   Sesli anlatım metni

   a şıkkı — payload'a kaç hücre sığar? Bir S T M bir çerçevesinde iki bin üç yüz yirmi iki byte payload alanımız var. Her hücre elli üç byte. İki bin üç yüz yirmi iki bölü elli üç eşittir kırk üç nokta sekiz bir — ama hücreler atomiktir, birini ikiye bölemeyiz. S D H, hücrelerin payload'un iki ardışık satırı arasında yayılmasına izin verir, yani sığan tam sayıya yuvarlarız. Çerçeve başına kırk üç tam hücre. Toplam işgal edilen byte: kırk üç çarpı elli üç eşittir iki bin iki yüz yetmiş dokuz byte. Payload'ın kalan kırk üç byte'ı yeni bir hücreye başlamak için sonraki çerçeveyi bekleyerek kullanılmadan oturur. b şıkkı — çerçeve başına gerçek kullanıcı verisi. Her hücre kırk yedi byte kullanıcı verisi taşır. Kırk yedi byte çarpı byte başına sekiz bit eşittir hücre başına üç yüz yetmiş altı kullanıcı biti. Çerçeve başına kırk üç hücre çarpı hücre başına üç yüz yetmiş altı bit — bu çerçeve başına on altı bin yüz altmış sekiz bit gerçek kullanıcı bilgisi demek.

5. 5. Koşullu AAL1 üst hızını ve line efficiency'yi hesapla

   

   c şıkkı — verim.

   Toplam STM bir kapasitesinin yüzde kaçı gerçek kullanıcı verisidir?

   Koşullu theoretical line efficiency (149,76×47/53)/155,52≈%85,395'tir; %83,17 yanlış per-frame reset modelinden gelir.

   İdeal all-user-cell AAL1 non-P upper bound line byte'larının yaklaşık %85,395'idir; actual delivered fraction daha düşük olabilir.

   Koşullu ledger'da non-user line contribution yaklaşık %14,605'tir; recurring unused tail yoktur, actual mix'e OAM/signalling/idle ve service overhead eklenir.

   d şıkkı — veri hızı.

   Her çerçeve yüz yirmi beş mikrosaniyede iletilir.

   Koşullu long-run average user information ≈16600,755 bit/STM frame'dir.

   Koşullu upper-bound rate 149,76×47/53≈132,806 Mbit/s'dir; 129,344 Mbit/s standard continuous mapping sonucu değildir.

   STM bir hat hızıyla karşılaştırın — saniyede yüz elli beş nokta beş iki megabit.

   155,52-Mbit/s line'da conditional AAL1 non-P upper bound 132,806 Mbit/s'dir; actual user rate cell population ve higher-layer efficiency'ye bağlıdır.

   Remaining capacity physical transport, ATM/AAL headers ve actual OAM/signalling/idle cells'e gider; addressing, synchronization ve monitoring farklı layers/functions'dır.

   Sesli anlatım metni

   c şıkkı — verim. Toplam S T M bir kapasitesinin yüzde kaçı gerçek kullanıcı verisidir? On altı bin yüz altmış sekiz kullanıcı biti bölü on dokuz bin dört yüz kırk toplam bit eşittir sıfır nokta seksen üç bir yedi, ya da yaklaşık yüzde seksen üç nokta on yedi. Linki geçen her byte'ın yüzde seksen üçünden biraz fazlası kullanıcı verisi. Diğer yüzde on yedi çerçeveleme yüküne, başlıklara ve payload'un kullanılmamış kuyruğuna gider. d şıkkı — veri hızı. Her çerçeve yüz yirmi beş mikrosaniyede iletilir. Çerçeve başına kullanıcı verisi on altı bin yüz altmış sekiz bit. Veri hızı, on altı bin yüz altmış sekiz bit bölü yüz yirmi beş mikrosaniye, saniyede yüz yirmi dokuz nokta üç dört dört megabit'e eşittir. S T M bir hat hızıyla karşılaştırın — saniyede yüz elli beş nokta beş iki megabit. Telden yüz elli beş megabit bit gönderiyoruz, ama sadece yüz yirmi dokuz megabiti gerçek kullanıcı bilgisi. Geri kalanı yük — ağı senkronize tutma ve adreslenebilir kılma işini yapıyor.

6. 6. Actual goodput'u overhead, cell mix, QoS ve protection kapılarıyla sınırla

   

   Bu çalışmadan üç alım.

   Bir: overhead bir accounting kalemidir; framing, pointer, monitoring, management, delineation ve adaptation functions taşır.

   Bazı layers headers/trailers/padding veya control units ekler; user-visible goodput tanımı service boundary ile sabitlenmelidir.

   STM-1 ile C-4 farkı line rate'in %3,7037'sidir; ATM header cell stream'in 5/53'üdür, AAL1 header ayrıca 1/53'tür ve recurring frame-tail waste yoktur.

   İdeal all-user-cell AAL1 non-P modelinde line non-user fraction %14,605'tir; actual fraction cell mix/AAL/PDU/service overhead ile ölçülür.

   İki: küçük sabit hücreler verimliliği öngörülebilirlikle takas eder.

   Small fixed cells bir link rate'inde maximum serialization unit'i sınırlar; queue, scheduler ve offered load ayrıca delay yaratır, no-call-delay guarantee yoktur.

   Ama bu küçük boyut, başlık-payload oranının nispeten büyük olması demek.

   Sonraki payload örneklerini kendi mapping standardı, fragmentation/padding ve boundary-continuity kurallarıyla ayrıca denetleyin; ATM cells her zaman 53 byte fixed size'dır.

   STM-1 frame sabit kalabilir; delivered efficiency client mapping, AAL/PDU formatı, traffic mix ve overhead definition'a göre değişir.

   Sesli anlatım metni

   Bu çalışmadan üç alım. Bir: çerçeveleme yükü bir vergidir. Her protokol katmanı kullanıcının görmediği byte'lar ekler. S D H çerçeveleme yapısına yaklaşık yüzde üç harcar, A T M hücre başlıklarına yaklaşık yüzde on bir harcar, ve payload'un kullanılmayan kuyruğu bir iki yüzde daha yer. Hepsini topla, bant genişliğinin yaklaşık yüzde on yedisi kullanıcıya hiç ulaşmaz. İki: küçük sabit hücreler verimliliği öngörülebilirlikle takas eder. A T M elli üç byte'ı seçti çünkü küçük hücreler ses gecikmesini düşük tutar — tek bir arama, linki paylaşan dev bir veri paketi tarafından bekletilemez. Ama bu küçük boyut, başlık-payload oranının nispeten büyük olması demek. Üç: sonraki iki videoda tam olarak bu hesabı iki farklı payload şemasıyla çalıştıracağız — beş yüz yetmiş altı byte I P paketleri, verim çökecek, ve aynı çerçevede farklı boyutlu hücrelerin karıştığında ne olduğunu gösteren karışık paket boyutu. S T M bir çerçevesi aynı kalır; sadece onu nasıl doldurduğumuz değişir — ve cevap payload seçimine göre dramatik değişir.

Kaynak video: Haberleşme Temelleri #32 Örnek Soru Çözümü: STM-1 + ATM Hücreleri — %83.17 Verim (7:01)