КОЛБАНЁВ МИХАИЛ ОЛЕГОВИЧ Доктор технических наук, профессор Основы построения инфокоммуникационных сетей
СЕТИ ПЕРЕМЕЩАЮТ ИНФОРМАЦИЮ В ПРОСТРАНСТВЕ Телеграф Морзе Концепт радио Для перемещения информации в пространстве надо «доверить» данные материальному носителю, способному достаточно быстро перенестись от источника к получателю информации (почтовые отправления, электрические колебания, радиоволны, свет и др. ). Говорит А. Белл Угольный микрофон Связка оптических световодов и волоконно-оптический кабель Системы, состоящие из устройств, перемещающих данные, образуют сети связи.
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ Транспортирование данных через сети связи предполагает реализацию трех телекоммуникационных процессов: процесс передачи информации от отправителя к получателю путем перемещения ее в пространстве от передающей к приемной стороне; процесс мультиплексирования (уплотнения), который позволяет повысить использование физических сетевых ресурсов, обеспечивающих процесс передачи; процесс коммутации, который предназначен для организации совместного использования отправителями групповых (доступных группе отправителей) сетевых ресурсов, образованных в результате мультиплексирования.
МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ Процесс передачи информации описывает следующая модель: 1) отправитель на исходящей стороне подготавливает сообщение; 2) информационная система отправителя (в простейшем случае его терминал) преобразуют сообщение в сигнал; 3) сигнал перемещается по линии связи, которая соединяет исходящую и приемную стороны; 4) информационная система получателя (или его терминал) принимает сигнал и преобразует его в сообщение; 5) получатель получает сообщение отправителя. Отправитель сообщения Линия связи Получатель сообщения Сигнал помехи Процесс передачи характеризуется: 1) временем, 2) достоверностью и 3) безопасностью доставки информации. Время передачи зависит от расстояния между взаимодействующими системами и скорости распространения сигналов по линии связи. Достоверность и безопасность характеризуют способность сети противостоять помехам, искажающим передаваемые сигналы, и несанкционированному «считыванию» сигналов, соответственно.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ Главные проблемы: 1) как сформировать сообщение? (Теория информации. Шеннон. Харкевич. ). 2) как преобразовать сообщение в сигнал? (Изобретение телеграфа, телефона, радио и т. д. Шиллинг. Белл. Попов. ). 3) как построить линию связи для передачи сигналов? (Это целая индустрия и очень много денег. Примерно 2/3 стоимости сетей связи – это стоимость линейных сооружений. ).
СООБЩЕНИЕ представляет в сети информацию, подлежащую передаче, например, это – живая речь, рукописный текст, набор символов или изображение. Сообщения могут быть: непрерывными (описываться непрерывными функциями времени); дискретными (задаваться конечной последовательностью некоторых символов). Любое непрерывное сообщение для передачи по цифровой сети можно представить в дискретной форме. Дискретные сообщения называют данными. Основная информационная характеристика сообщения – это количество сведений (информации), которое в нем содержится. Чем больше сведений содержится в сообщениях, тем больше данных подлежит передаче по сети связи. Оценка количества информации в сообщении основывается на следующей идее: информация устраняет неопределенность, незнание того, в каком из возможных состояний находится описываемый объект. Чем больше число состояний системы, тем больше информации несет сообщение о ее конкретном текущем состоянии, так как при этом устраняется большая неопределенность. «Информация - это коммуникация и связь в процессе которой устраняется неопределенность» (К. Шеннон).
СИГНАЛ – это физическая величина, отображающая данные таким образом, что они могут быть извлечены на приемной стороне. Главным свойством физического процесса, при помощи которого формируется сигнал, является способность перемещаться от источника к получателю. В качестве сигналов выступают почтовые отправ- Сигнал подвержен воздействию помех ления, электрический ток, световые, электромагнитные волны и др. Три операции превращения сообщения в сигнал могут реализовываться независимыми устройствами или одним совмещенным устройством: преобразование/восстановление, модуляция/демодуляция и кодирование/декодирование. Преобразование – это операция изменения вида физической величины, представляющей сообщение. Ее осуществляют, например, микрофон телефонного аппарата (звуковое давление в электрический сигнал), цифровой фотоаппарат (световой поток в электрический сигнал). Модуляция – это операция изменения параметров сигнала в соответствии с передаваемым сообщением (например, амплитуды, фазы или частоты импульсного сигнала). Устройство, реализующее операции модуляции/демодуляции, называется модем. Кодирование определяет математическую сторону превращения сообщения в сигнал. Это изменение сигнала производимое для улучшения условий его доставки. Различают статистическое, помехоустойчивое, криптографическое кодирование и др.
ЛИНИЯ СВЯЗИ – это совокупность физической среды и технических устройств, обеспечивающих передачу сигналов. Линию связи характеризуют: время, в течение которого она может использоваться для передачи сигналов (это время тем больше, чем выше надежность линии); пропускная способность, измеряемая в количестве сведений или объеме данных, которые могут быть переданы по линии связи в единицу времени (чем выше пропускная способность, тем с большей скоростью можно передавать данные); физические характеристики линии, которые во всех случаях должны быть согласованы с физическими характеристиками сигналов. В качестве линии связи для передачи различных типов сигналов выступают: магистрали на основе медного кабеля (электрические сигналы), волоконно-оптические линии (оптические сигнал), эфирные радиотехнические системы (электромагнитные сигналы). Физической средой для передачи сигналов связи может выступать и электрическая (энергетическая) сеть.
ЧТО ТАКОЕ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ (УПЛОТНЕНИЕ)? Простой ответ: мультиплексирование – это один из телекоммуникационных процессов.
МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ Когда говорят о мультиплексировании линии связи в простейшем случае имеют в виду следующую модель: к одной и той же линии при помощи специального оборудования (мультиплексора) подключается несколько отправителей сообщений; сообщения всех отправителей одновременно перемещаются к получателям на приемную сторону; получатели на приемной стороне при помощи демультиплексора принимают каждый свое сообщение из линии связи. Отправитель сообщений Мультиплексированная линия связи 1 … Мультиплексор Отправитель сообщений n Получатель сообщений 1 … Демультиплексор … Сигнал 1 Сигнал n … помехи Получатель сообщений n
МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ – это процесс, позволяющий увеличить пропускную способность физических линий связи за счет одновременной передачи по ним нескольких сигналов. Проблему нехватки пропускной способности линий связи можно так же решить путем прокладки новых линий, что экономически оправдано только при небольших расстояниях. Мультиплексор – это устройство, реализующее функцию мультиплексирования (он смешивает передачей в линию сигналы, отображающие сообщения разных информационных источников). Демультиплексор реализует обратную функцию (он разделяет и преобразовывает сигналы, поступившие из линии, в независимые сообщения). При мультиплексировании физическая высокоскоростная линия связи разделяется на отдельные каналы, каждый из которых одновременно с другими каналами может использоваться для организации информационного взаимодействия пользователей, которые получающих доступ через низкоскоростные линий связи.
ИЕРАРХИЧИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПРОЦЕССА МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ При мультиплексировании образуются иерархические каскады мультиплексоров. В первом каскаде объединяются информационные потоки нескольких линий связи, через которые информационные системы пользователей подключаются к входам сети. Во втором каскаде объединяются линии, уплотненные в первом каскаде и так далее. Для выделения исходных информационных потоков необходимо построить соответствующую иерархию демультиплексоров. Важной характеристикой уплотненной линии является количество каналов, которое может быть образовано в пределах одного медного кабеля, одной оптической линией или одной радиотехнической системой. Оно зависит от выбранного способа выделения каналов, максимальной скорости передачи информации по соответствующей линии связи и той скорости, которая выделяется на отдельные каналы.
ОБРАЗОВАНИЕ КАНАЛОВ ПРИ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИИ Технологии мультиплексирования различаются способом образования каналов при уплотнении физической линии связи. Частотное мультиплексирование предполагает, что каналы занимают определенные частотные полосы в отведенных для них частотных диапазонах. Входные сигналы накладываются на разные несущие частоты и поэтому в частотной области практически не перекрываются. Выделение каждого конкретного сигнала из смеси, передаваемой по линии, осуществляется при помощи операции фильтрации. Применяется - радио/телевидение (каждому каналу соответствует своя частота), - в сетях мобильной связи, - на магистральных линиях связи между аналоговыми телефонными станциями для мультиплексирования (уплотнения) аналоговых каналов.
ПРИМЕР ЧАСТОТНОГО МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ на магистральных линиях связи между аналоговыми телефонными станциями для мультиплексирования (уплотнения) аналоговых каналов. Подключение к интернет через такую аппаратуру – сложная задача.
ВОЛНОВОЕ (СПЕКТРАЛЬНОЕ) РАЗДЕЛЕНИЕ КАНАЛОВ По одному световоду (оптическому волокну) передается несколько световых потоков (каналов) с разными длинами волн. Оптическое мультиплексирование с разделением по длинам волн (Wavelength Division Multiplexing, WDM) позволяет существенно увеличить пропускную способность канала. Оно допускает использование уже проложенных волоконно-оптических линий. Благодаря WDM удается организовать двустороннюю многоканальную передачу трафика по одному волокну (в обычных линиях используется пара волокон – для передачи в прямом и обратном направлениях).
ОБРАЗОВАНИЕ КАНАЛОВ ПРИ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИИ Технологии мультиплексирования различаются способом образования каналов при уплотнении физической линии связи. Временное мультиплексирование предполагает, что все время использования линии делится на циклы передачи и временные слоты, которые и образуют каналы. В распоряжение источникам сообщений периодически один раз за цикл предоставляется весь ресурс линии связи на время продолжительности слота. В этом случае для выделения нужного сигнала приеме необходимо синхронизировать работу передающей и приемной информацион-ных систем. Применяется: - для передачи аналоговой информации в дискретном (цифровом) виде в цифровых АТС. - в сетях передачи данных (технологии локальных, глобальных сетей).
ПРИМЕР ВРЕМЕННОГО МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ Сигналы от трех независимых информационных источников мультиплексируются по времени в одну линию связи.
ИМПУЛЬСНО-КОДОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ
ОБРАЗОВАНИЕ КАНАЛОВ ПРИ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИИ При кодовом разделении сигналы от каждого источника специальным способом кодируются при передаче. Выделить сигнал на приемной сторонне из смеси сигналов можно, зная использованную при кодировании кодовую комбинацию. Применяется в сетях мобильной связи 3 G. Возможны и смешанные механизмы, при которых используется некоторая комбинация способов мультиплексирования. Например, канал может образовываться за счет временного мультиплексирования отдельных частотных диапазонов.
ЧТО ТАКОЕ КОММУТАЦИЯ? Простой ответ: коммутация – это один из телекоммуникационных процессов.
КОММУТАЦИЯ – это телекоммуникационный процесс занятия канальных ресурсов и построения сетевых соединений. Использование центров коммутации позволяет получить экономически оправданные решения для сетей любой емкости. Центры коммутации организуют доступ большой группы пользователей к ограниченному количеству общих ресурсов, при помощи которых может быть построено ограниченное этим количеством число соединений (рисунок справа). Последствия использования центров коммутации при построении сети: 1) сети большой емкости приобретают иерархическую структуру; 2) для выполнения функций сетевые центры должны получать адресную информацию о направлениях передачи сообщений. Эта служебная (управляющая) информация циркулирует в сети и «отнимает» у полезной информации сетевые ресурсы; 3) существует вероятность отказа или задержки передачи сообщений из-за перег-рузки, поскольку пропускная способность сети (соединительных линий) меньше, чем количество данных, которое может быть одновременно заявлено для передачи информационными источниками.
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ТЕЛЕФОННОЙ СЕТИ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ Принцип нумерации отражает иерархический принцип построения сети: выход на АМТС 8~ <код зоны> 813 <код города в зоне> 75 <номер телефона в городе> ***** Зоновые сети имеют оконечные АМТС, входящие в междугородную телефонную сеть. Через АМТС междугородная сеть объединяет все зоновые сети в единую сеть. Городская и сельская телефонные сети связаны с АМТС своей зоны. С АМТС зоны непосредственно соединяются районные АТС (РАТС) или междугородные узлы входящего сообщения городских телефонных сетей (УВСМ). Для объединения зоновых телефонных сетей страны в общегосударственную создается междугородная телефонная сеть, в которую входят узлы автоматической коммутации первого класса (УАК-1) и второго класса (УАК-Н).
ТРЕХУРОВНЕВАЯ ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОМПАНИИ CISCO Компания Cisco определила три иерархических уровня, на каждом из которых выполняются специфические сетевые функций. Каждый уровень отвечает за реализацию определенных функций. При построении физической реализации иерархической сети несколько устройств могут попасть на один уровень, либо одно устройство будет выполнять функции нескольких уровней. Следовательно, уровни являются логическими, но не физическими понятиями. Базовый уровень формирует ядро сети и отвечает за быструю и надежную пересылку больших объемов трафика. Его назначение – быстрая коммутация трафика. Весьма важно обеспечить высокую надежность, скорость и маленькие задержки. Уровень распространения или уровень рабочих групп предназначен для маршрутизации и фильтрации пакетов при доступе к региональным сетям и к базовому уровню. Здесь реализуются системы безопасности, устанавливается политика сети, а также обеспечиваются возможности гибкого описания сетевых операций. Уровень доступа реализует управление пользователями и рабочими группами при обращении к ресурсам глобальной сети. Наибольшая часть необходимых пользователям сетевых ресурсов должна быть доступна им локально. Здесь выполняется перенаправление трафика к удаленным службам.
СПОСОБЫ УРЕГУЛИРОВАНИЯ КОЛЛИЗИЙ Две дисциплины обслуживания: 1) при дисциплине с потерями заявка на занятие сетевых ресурсов получает отказ в обслуживании и не сохраняется в центре коммутации, если ресурсы в момент попытки установления соединения заняты обслуживанием других заявок. В результате ресурсы сети жестко закрепляются за информационным источником на все время передачи сообщения и число сообщений, которые сетевой центр принимает для передачи, не может превышать количество каналов связи. При таком подходе в интервалы времени, когда передающая система, захватившая канал, не осуществляет передачу данных, возникают паузы в использовании канального ресурса. Это снижает использование полосы пропускания линии связи в целом. 2) при дисциплине с ожиданием при занятости ресурсов заявка не покидает сетевой центр, а сохраняется в буфере и удовлетворя-ется по мере освобождения ресурсов. В этом случае появляется возможность установить приоритеты обслуживания для разных сообщений и(или) пользователей. Промежуточное положение занимают дисциплины урегулирования коллизий с ограниченным временем ожидания (заявка теряется при превышении некоторого допустимого времени пребывания в буфере) и с ограниченным числом мест ожидания (потери возникают, если при поступлении заявки заняты не только требуемые ресурсы, но и все места ожидания в буфере).
СВОЙСТВА КОММУТИРУЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ К числу важных свойств коммутируемых соединений, которые устанавливаются центрами коммутации, относятся: направление соединения – симплексные, дуплексные; топология соединения – точка-точка, точка-многоточка, многоточка-многоточка; однородность соединений – технологические, энергетические, логические и другие характеристики отдельных участков могут или не могу отличаться друг от друга; информационная безопасность соединения – способность регистрировать и хранить передаваемую информацию и параметры соединений; способ оплаты за соединение – плата за время существования соединения или за переданную информацию; требования к информационной технологии – ручная, электромеханическая, электронная, аналоговая или цифровая технологии построения соединения; представление передаваемой информации – есть или нет ограничения на формат передаваемых сообщений; качество канала – вероятность искажения сообщений; чувствительность к перегрузкам – сложность механизмов защиты. Главным свойством любого соединения является поддерживаемая им скорость передачи данных! Способность устанавливать соединения с затребованными пользователями свойствами и скоростями передачи данных – важная характеристика центра коммутации.
СКОРОСТЬ КОММУТИРУЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ Линии связи уже сегодня могут иметь скорость до 10 Тбит/сек по одному волокну! Разные инфоуслуги требуют разной скорости. Важная задача – предоставить в распоряжение пользователя канал связи с нужной ему скоростью передачи. Телефонная сеть общего пользования не удовлетворяет этому требованию. Она устанавливает дуплексные соединения точка-точка на скорости 64 кбит/с или в частотном диапазоне 0, 3 -3, 4 к. Гц. Услуги Triple. Play инфокоммуникационных мультисервисных сетей связаны с доставкой речи, видео и данных и предоставлении разных услуг требуют разной скорости передачи данных.
КАК УПРАВЛЯТЬ СКОРОСТЬЮ КАНАЛА? Механизмы управления скоростью передачи данных зависят от свойств каналов: если в результате мультиплексирования организуются каналы с разной скоростью передачи данных, охватывающие весь диапазон требуемых скоростей, то механизм управления сводится к выбору канала с требуемой скоростью; если все каналы связи имеют одинаковую относительно небольшую скорость, то в распоряжение пользователя по его заявке может быть предоставлено несколько каналов, скорость которых при построении соединения складывается; если все каналы связи имеют одинаковую относительно большую скорость, то в распоряжение пользователя может быть предоставлена часть канального ресурса, притом, что остальная часть будет использоваться в интересах других пользователей. Следует различать три технологии коммутации: каналов – центр коммутации предоставляет каналы связи в распоряжение пользователей на все время соединения, сообщений – центр коммутации организует очередь из поступивших сообщений и передает их получателям по мере освобождения каналов связи, пакетов – сообщение разделяется на отдельные блоки данных, которые коммутируются центром коммутации и передаются по сети независимо друг от друга.
КОММУТАЦИЯ КАНАЛОВ Коммутация каналов предполагает закрепление за пользователями всех общесетевых ресурсов сети, необходимых для информационного взаимодействия, на все время взаимодействия. Создается составное соединение из каналов связи, соединяющих центры коммутации друг с другом и с пользователями. Такое соединение разрушается только по инициативе пользователей и обеспечивает работу в реальном масштабе времени. В электромеханических сетях коммутация каналов реализуется в форме соединения электрических цепей для переноса энергии сигналов. В цифровых сетях – в форме переноса данных об уровне сигнала в дискретные моменты во временных слотах.
РУЧНЫЕ ТЕЛЕФОННЫЕ СТАНЦИИ Первая телефонная станция была построена в городе Нью-Хейвен (США) в 1878 году. Следующая телефонная станция появилась в Париже (1879 год), а в 1881 году в Москве, Петербурге, Одессе, Берлине, Риге и Варшаве. Благодаря этим станциям, первые проводные телефонные аппараты смогли соединится с другом и выполнять свою основную функцию – передавать человеческую речь на большие расстояния.
РУЧНЫЕ КОММУТАТОРЫ (начало и середина ХХ века)
ЛАМЕЛЬНЫЙ КОММУТАТОР
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ДЕКАДНО-ШАГОВЫЕ АТС Принцип действия искателя Дисковый номеронабиратель и шаговый искатель ШИ-11
ДЕКАДНО-ШАГОВЫЙ ИСКАТЕЛЬ (ИСКАТЕЛЬ СТРОУДЖЕРА) Декадно-шаговый искатель типа ДШИ-100: 1 — трёхсекционное контактное поле для подключения трёхпроводных выходов; 2 — контакты вращения, переключающиеся при 11 -м шаге вращения, замыкают цепь посылки сигнала занятости; 3 — контакты вращения, переключающиеся при 1 -м шаге вращения, размыкают цепь питания электромагнита подъёма; 4 — токоподводящие пружины для подключения искателя к управляющему устройству; 5 — контакт электромагнита вращения, переключающийся при каждом срабатывании, обеспечивает свободное движение щёток; 6 — контакты подъёма, переключающиеся при 1 -м шаге подъёма.
ПРИНЦИП СОЕДИНЕНИЯ АБОНЕНТОВ ПРИ ПОМОЩИ ИСКАТЕЛЕЙ Здесь изображена функциональная схема АТС на 100 номеров, из которой видно, что каждая абонентская линия включена в щетки искателя и, параллельно, в ламели контактного поля всех линейных искателей данной станции. Вследствие того, что каждая абонентская линия непосредственно соединена со своим (индивидуальным) искателем, для стономерной АТС потребуется сто достаточно сложных и дорогих искателей ДШИ-100, использование которых ограничено, так как из ста абонентов одновременно разговаривают не более 10— 15 пар. Кроме того, емкость такой АТС ограничена емкостью контактного поля ДШИ-100 (не более 100 номеров).
ВРЕМЕННАЯ КОММУТАЦИЯ ВРЕМЕННЫХ КАНАЛОВ (СЛОТОВ) При цифровой коммутации, в отличие от аналоговой, точка коммутации характеризуется не только местом нахождения в пространстве, но и моментом времени, когда осуществляется коммутация. Поэтому в цифровых системах различают временную и пространственную коммутацию. При временной коммутации необходимо перенести информацию из одного слота (временного положения) в другой.
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ КОММУТАЦИЯ ВРЕМЕННЫХ КАНАЛОВ (СЛОТОВ) Пространственная коммутация заключается в переносе информации из одного цифрового тракта в другой без изменения слота.
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ КОММУТАЦИЯ ВРЕМЕННЫХ КАНАЛОВ (СЛОТОВ) На практике применяют многозвенные пространственно-временные блоки коммутации, когда перенос информации проводится одновременно и в другой тракт и в другой слот.
УЗЕЛ КОММУТАЦИИ ТИПА Аlcatel 1000 S 12
КОММУТАЦИЯ КАНАЛОВ Процесс коммутации каналов включает три последовательных этапа: 1) получение от пользователя адресной информации, выбор и занятие сетевых ресурсов для создания соединения, 2) информационный обмен между пользователями через созданное соединение, 3) освобождение занятых ресурсов после отбоя вызывающей или вызываемой стороны. На первом этапе используется дисциплина обслуживания с потерями. Главный недостаток. В результате коммутации каналов ресурсы сети жестко закреп -ляются за одним определенным соединением на все время передачи сообщения. Поэто -му число сообщений, которые сетевой центр принимает для передачи, не может превы -шать количество каналов связи. При таком подходе в интервалы времени, когда переда-ющая система, захватившая канал, не осуществляет передачу данных, возникают паузы в использовании канального ресурса. Это снижает использование полосы пропускания линии связи в целом.
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ КОММУТАЦИИ КАНАЛОВ Последователь ных
КОММУТАЦИЯ СООБЩЕНИЙ не предполагает закрепления за пользователем сетевых и канальных ресурсов. Пришедшее на центр коммутации сообщение должно сопровождаться адресной информацией и сначала сохраняется в специальной памяти, и лишь затем, после определения адресата, ставится в очередь для передачи в нужном направлении связи. Передача сообщения по сети связи осуществляется не в реальном масштабе времени, а по мере освобождения общесетевых ресурсов. Технология коммутации сообщений была разработана для телеграфных сетей и продолжает быть эффективной в почтовых сетях, где в качестве носителя информации используются материальные объекты. Коммутация сообщений используется в сочетании с дисциплиной обслуживания с ожиданием. Это современный центр сортировки почтовых отправлений.
КОММУТАЦИЯ ПАКЕТОВ При коммутации пакетов сообщение, подлежащее передаче: 1) разбивается на части (блоки данных) одинаковой или разной длины; 2) к каждому блоку данных прикрепляется адресная и другая служебная (управляющая) информация, позволяющая установить принадлежность блока к одному и тому же сообщению и место блока внутри разделенного сообщения; 3) передача блоков данных происходит по технологии коммутации сообщений и в общем случае может осуществляться через разные соединения (каналы связи). 4) после поступления блоков данных на приемную сторону сообщение восстанавливается и передается адресату. При передаче блоков данных используется дисциплина обслуживания с ожиданием. Важным достоинством этой технологии является возможность статистического уплотнения каналов связи, при котором пропускная способность каналов распределяется между источниками информации в зависимости от их активности. Недостаток – необходимость передавать адресную и другую служебную информацию в каждом блоке данных, загружая каналы связи. Пользователя же интересует только скорость передачи «полезной информации» (битрейт).
МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ БЛОКОВ ДАННЫХ Дискретное сообщение, подлежащее передаче соответствующему адресату: Адрес 0110101001101010010100111101100101001101001010… Разделение сообщения на блоки данных Блок 1 Адрес + сл. инф. 011010 1 Блок 2 2 Адрес + сл. инф. 1001101010 3 Блок 3 Адрес + сл. инф. 0101010010 Блок 4 Адрес + сл. инф. 1001010011 Блок 5 Адрес + сл. инф. 0101001101 … Сеть связи 4 5 В пакетной сети связи коммутация и передача разных блоков одного и того же сообщения осуществляются независимо друг от друга
ПРИМЕРЫ БЛОКОВ ДАННЫХ Пример кадра Token-Ring (цифры – размер поля в байтах) Формат кадра сетей Ethernet (цифры – размер поля в байтах) Синхронизации Начало среды кадра Контрольная сумма
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ КОММУТАЦИИ ПАКЕТОВ Последователь ных
РЕЖИМЫ ПАКЕТНОЙ КОММУТАЦИИ Каждый следующий пакет одного сообщения может передаваться по сети через создаваемое специально для него соединение. В этом случае говорят, что пакетная сеть работает в дейтаграммном режиме без установления соединений. Если же пакетная сеть строит соединение один раз для всех пакетов сообщения, то говорят, что пакетная сеть работает с установлением виртуального соединения.
ДЕЙТАГРАММНЫЙ РЕЖИМ КОММУТАЦИИ ПАКЕТОВ пакета к определенному информационному потоку никак не передачи данных основан на том, что все передаваемые пакеты Дейтаграммный способучитывается. обрабатываются независимо друг от друга. Выбор интерфейса, на который надо передать поступивший пакет, происходит только на основании адреса назначения, содержащегося в заголовке пакета. Принадлежность пакета к определенному информационному потоку никак не учитывается.
ОСОБЕННОСТИ ДЕЙТАГРАММНОГО РЕЖИМА Последователь ных
ПЕРЕДАЧА ПАКЕТОВ ПО ВИРТУАЛЬНОМУ КАНАЛУ пакета к определенному информационному потоку никак не учитывается. Виртуальные каналы – это устойчивые пути следования пакетов. Для того чтобы выделить поток данных из общего трафика, каждый пакет этого потока помечается меткой. Прокладка виртуального канала начинается с отправки из узла-источника запроса. В запросе указывается адрес назначения и метка потока, для которого прокладывается этот виртуальный канал. Запрос, проходя по сети, формирует новую запись в каждом из коммутаторов, расположенных на пути от отправителя до получателя.
ОСОБЕННОСТИ МЕТОДА ВИРТУАЛЬНОГО КАНАЛА Последователь ных
ЭВОЛЮЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ КОММУТАЦИИ В системах с многоскоростной коммутацией каналов за одним соединением может одновременно закрепляться несколько цифровых каналов, что позволяет изменять скорость переноса. Основная проблема – это сложность синхронизации компонент информационного потока, передаваемых по разным каналам. При быстрой коммутации каналов ресурсы в сети занимаются только на время передачи информации. Основная трудность заключается в реализации управляющей системы, которая должна устанавливать и разъединять соединения между пользователями за очень короткий интервал времени. Главное достоинство ATM и IP/MPLS – это возможность поддержки любых инфоуслуг независимо от требуемой им скорости передачи данных.
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЦЕНТРОВ КОММУТАЦИИ Сетевой центр коммутации реализует процессы коммутации и состоит из исполнительной и управляющей систем: исполнительная система обеспечивает реализацию теле -коммуникационных процессов передачи, мультиплексиро -вания и коммутации. К числу ее компонент относятся каналы и линии связи, оборудование коммутации, разнообразные элементы, согласующие энергетические параметры сигналов и т. п. ; управляющая система обрабатывает управляющую ин- формацию и вырабатывает команды, в соответствии с которыми занимаются/освобождаются элементы исполнительной системы. Ее компонентами являются программы управления, компьютеры, реализующие эти программы, средства взаимодействия этих Многоуровневая матрица компьютеров и т. п. ПРИМЕРЫ ЦЕНТРОВ КОММУТАЦИИ: - автоматическая телефонная станция; - почтамт; Линейные карты - маршрутизатор. для подключения линий связи Архитектура маршрутизатора Cisco CRS-1 Процессоры (управление) коммутации
Скачать презентацию КОЛБАНЁВ МИХАИЛ ОЛЕГОВИЧ Доктор технических наук профессор Основы
07_Основы построения сетей.ppt