Компьютерные сети. 6-е изд.

Выделение каналов в DOCSIS обычно предполагает их распределение между CMTS и одним или несколькими кабельными модемами в домах абонентов. CMTS должна обслуживать все исходящие и входящие каналы и отбрасывать любые фреймы, исходный MAC-адрес которых не принадлежит модемам в группе. Центральную роль в MAC-уровне стандарта DOCSIS играет концепция служебного потока (service flow). Он позволяет обеспечить управление QoS для исходящих и входящих потоков. С каждым кабельным модемом ассоциируются идентификаторы одного или нескольких служебных потоков, которые выбираются на этапе регистрации модема. На каждый поток могут накладываться разные ограничения в зависимости от типа трафика. Так, служебный поток может иметь ограничение по размеру пакета или предназначаться только для определенных приложений, например, с постоянной скоростью потока. Любой кабельный модем должен поддерживать минимум по одному исходящему и входящему служебному потоку, которые называются «основными».

Процесс удовлетворения запросов и DOCSIS с низкой задержкой

Когда у кабельного модема появляются данные для передачи, он отправляет CMTS короткий запрос с информацией о количестве этих данных. Затем он ждет сообщения о выделении пропускной способности с описанием доступных отправителю возможностей для исходящей передачи.

Распределение полосы обеспечивается путем разделения исходящей передачи на дискретные интервалы, называемые мини-слотами (minislots). Мини-слот — это просто подходящая в данном случае единица времени для исходящего трафика, обычно с шагом увеличения 6,25 мкс. В первых версиях стандарта DOCSIS размер мини-слота должен был равняться произведению минимального приращения на степень двойки, однако в последних версиях это ограничение было снято. Регулируя размер мини-слотов, предоставленных конкретному служебному потоку, CMTS может тем самым обеспечивать QoS и приоритизацию для различных потоков трафика.

Как правило, QoS позволяет CMTS выделять больше пропускной способности отдельным кабельным модемам (предоставляя более качественный сервис абонентам, относящимся к более высокому классу обслуживания). В последних версиях стандарта DOCSIS также появилась возможность предоставления дифференцированного обслуживания для приложений, чувствительных к задержкам. В частности, новая версия протокола DOCSIS позволяет снизить величину задержки за счет использования спецификации под названием DOCSIS с низкой задержкой (Low-Latency DOCSIS, LLD). LLD учитывает то, что для многих интерактивных приложений (например, игр и видеоконференций) низкая задержка столь же важна, как и высокая пропускная способность. В существующих сетях DOCSIS значение задержки для некоторых потоков часто может быть достаточно большим, что может объясняться затратами времени на получение доступа к среде передачи данных и на формирование очереди.

LLD решает эти проблемы, уменьшая циклическую задержку, связанную с процессом удовлетворения запросов, а также используя две очереди (одна для чувствительного к задержкам трафика приложений, вторая — для нечувствительного). Уменьшение задержки процесса удовлетворения запросов позволяет CMTS сократить длительность планирования с 2–4 мс до 1 мс. Для полного устранения задержки, вызываемой удовлетворением запросов, LLD использует механизмы проактивного планирования выделения каналов сервисным потокам. LLD позволяет приложениям указать, имеются ли у них пакеты, которые нельзя поставить в очередь, используя маркировку поля дифференцированного обслуживания во фрейме DOCSIS. Более подробные сведения о LLD можно найти в работе Уайта (White, 2019).

4.7. Коммутация на канальном уровне

У многих организаций есть несколько LAN, которые желательно объединить. Может быть, удобно соединить их в одну большую LAN? Это можно сделать с помощью специальных устройств, называемых мостами (bridges). Коммутаторы Ethernet, описанные в разделе 4.3.4, — это современное название мостов. Они обеспечивают функциональность, которая выходит за рамки классического Ethernet и концентраторов Ethernet, — дают возможность соединить несколько LAN в большую и быструю сеть. Мы будем использовать термины «мост» и «коммутатор» как синонимы.

Мосты работают на канальном уровне. Они анализируют адреса, содержащиеся во фреймах этого уровня, и в соответствии с ними осуществляют маршрутизацию. Поскольку мосты не проверяют у фрейма поле Payload, они одинаково хорошо справляются как с пакетами IP, так и с другими типами пакетов, например AppleTalk. В отличие от мостов, маршрутизаторы анализируют адреса в пакетах и действуют, основываясь на этой информации, поэтому они могут работать только с теми протоколами, для которых предназначены.