ЗАДАЧА СОЕДИНЕНИЯ УЗЛОВ В СЕТИ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ТОПОЛОГИИ

ЗАДАЧА СОЕДИНЕНИЯ УЗЛОВ В СЕТИ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ТОПОЛОГИИ

Задача соединения узлов в сети произвольной топологии Маршрут – последовательность транзитных узлов на пути от отправителя к получателю Задачи: 1. Определение информационных потоков 2. Определение маршрутов для потоков 3. Сообщение о найденных маршрутах узлам сети 4. Продвижение – распознавание и локальная коммутация 5. Мультиплексирование и демультиплексирование потоков

Определение информационных потоков • Информационный поток (data flow, data stream) – последовательность данных, объединённая общим набором признаков, который выделяет эти данные из общего сетевого трафика. • Определить потоки – задать набор отличительных признаков. • Виды признаков: • локальные; • глобальные. • В качестве признака может применяться метка потока.

Определение маршрутов Определить маршрут — однозначно задать последовательность транзитных узлов и их интерфейсов, через которые надо передавать данные, чтобы доставить их адресату. Критерии: • номинальная пропускная способность; • загруженность каналов связи; • задержки, вносимые каналами; • количество промежуточных транзитных узлов; • надежность каналов и транзитных узлов; • стоимость передачи данных; • … Методы: • вручную; • автоматически, с использованием специальных протоколов.

Оповещение сети о найденных маршрутах Оповестить сеть о найденных маршрутах — настроить каждый коммутатор таким образом, чтобы он "знал", в каком направлении следует передавать каждый поток. В таблице коммутации создаётся запись, связывающая признак потока с интерфейсом, на который необходимо передать относящиеся к потоку данные. Режимы оповещения: • вручную; • автоматически.

Продвижение • Локальная коммутация: • Распознавание потока • Пересылка данных с одного порта на другой • Коммутация абонентов: • Последовательность локальных коммутаций на транзитных узлах

Мультиплексирование и демультиплексирование • Демультиплексирование (demultiplexing) – разделение суммарного агрегированного потока, поступающего на один интерфейс, на несколько потоков. • Мультиплексирование (multiplexing) – образование из нескольких отдельных потоков общего агрегированного потока, который может быть передан по одному физическому каналу связи. Мультиплексор Демультиплексор

СПОСОБЫ КОММУТАЦИИ

Способы коммутации Коммутация каналов Коммутация пакетов Перед началом связи формируется непрерывный составной канал, используемый только конечными клиентами Передаваемые данные разделяются на небольшие фрагменты, независимо передаваемые по сети.

Коммутация каналов Сеть образует между конечными узлами непрерывный составной физический канал из последовательно соединенных коммутаторами промежуточных канальных участков. Обязательна процедура установления связи. Транзитные узлы не буферизируют данные.

Коммутация каналов Достоинства: 1. Постоянная и известная скорость передачи данных между конечными узлами 2. Низкий и постоянный уровень задержки при передаче данных через сеть Недостатки: 1. Возможность отказа при установлении соединения 2. Нерациональное использование пропускной способности каналов для компьютерного трафика 3. Обязательная задержка перед началом передачи данных

Коммутация пакетов Сообщение разбивается на пакеты, каждый из которых снабжается заголовком, содержащим адресную информацию и информацию для сборки сообщения. Пакеты транспортируются по сети как независимые информационные блоки.

Коммутация пакетов Буферизация пакетов транзитными узлами • Сглаживает пульсации трафика на магистральных каналах • Вносит задержку в передачу данных Задержки: • В источнике передачи данных • Время на передачу заголовка • Интервалы между передачей пакетов • В транзитных узлах: • Время буферизации • Время коммутации: • Время ожидания в очереди • Время перемещения пакета в выходной порт

Коммутация пакетов Достоинства: 1. Высокая общая пропускная способность при передаче пульсирующего трафика 2. Динамическое перераспределение ресурсов сети Недостатки: 1. Неопределённость скорости передачи 2. Переменная, возможно большая, величина задержки 3. Возможность потери данных

Коммутация пакетов Механизмы передачи данных в сетях с коммутацией пакетов: • Дейтаграммная передача • Виртуальные каналы (virtual circuit, virtual channel)

Коммутация пакетов Дейтаграммная передача • Передаваемые пакеты обрабатываются независимо друг от друга. • Принадлежность пакетов одному потоку игнорируется • Решение о передаче пакета принимается на основе таблиц маршрутизации по адресу получателя пакета. • Пакеты одного потока могут доставляться по разным маршрутам

Коммутация пакетов Виртуальные каналы • Создаётся устойчивый путь следования трафика через сеть • Учитывает существование потоков данных • Между двумя узлами может быть проложено несколько виртуальных каналов • Упрощает реализацию механизмов Qo. S • Для принятия решения о передаче пакетов используется локальная метка

Способы коммутации Коммутация каналов Коммутация пакетов + обеспечиваются гарантированные характеристики качества канала + более эффективное использование каналов связи в случае пульсирующей нагрузки - задержка перед началом связи + возможность динамически распределять пропускную способность между абонентами - возможен отказ в построении канала - невозможность динамического перераспределения ресурсов - неопределённость пропускной способности и задержек при передаче (Qo. S) - возможность потери данных

Коммутация сообщений – передача единого блока данных между транзитными компьютерами с временной буферизацией этого блока на каждом компьютере.

ПЕРЕДАЧА СИГНАЛОВ

О спектре сигнала Сложный сигнал можно разложить на простые колебания (гармоники): v v t t v Спектр – диаграмма распределения простых колебаний в сигнале. v t v 1. 5 1 t 0. 5 0 0 1 f 2 2 3 f 3 4 f

Затухание и полоса пропускания • Витая пара Оптоволокно

Затухание и полоса пропускания Полоса пропускания – непрерывный диапазон частот, в котором затухание не превышает заданный предел.

Пропускная способность канала •

Математическое представление сигнала v Гармоника = простое колебание t Фаза Представление в виде вращающегося вектора: j Амплитуда А Начальная фаза v А 1 t

Преобразование Фурье •

Дискретное преобразование Фурье • Дискретный сигнал – набор отсчётов, взятый через • • определённый промежуток времени из значений аналогово сигнала. Особенности дискретизации сигнала описываются теоремой Котельникова – Шеннона – Найквиста. Для дискретного сигнала можно применить дискретное преобразование Фурье, позволяющее переходить к массиву чисел спектра, которые являются коэффициентами при ортогональных функциях разложения Существует алгоритм быстро вычисляющий дискретное преобразование Фурье: FFT. Алгоритму FFT удобно работать с массивами, размер которых является степенью двойки.

Модуляция • Амплитудная модуляция (АМ) Частотная модуляция (ЧМ) Фазовая модуляция (ФМ) АМ f

Цифровые схемы модуляции Amplitude Shift Keying ASK Frequency Shift Keying FSK Phase Shift Keying PSK

QAM 16 -QAM 4 -QAM Амплитуда 1000 0001 1101 1111 1100 1110 0101 0110 0111 135° 1001 315° 0100 75% 247° 1110 225° 1100 75% 337° 0110 25% 1010 75% 0011 1100 25% 0010 225° 25% 1001 Данные 25% 1011 Фаза 225° 1100 75% 225° 1111