ХНУРЕ Харків +380577272727 +380672727272
ЗМІСТ
ФУНКЦІОНАЛЬНА ПОБУДОВА І ІНТЕРФЕЙСИ
1.2 Модель цифрового каналу зв'язку
2.1 Структурна схема, яка прийнята в стандарті GSM
3.1 Класифікація
зон обслуговування
3.2 Система нумерації мережі GSM
ХАРАКТЕРИСТИКИ І ТЕХНОЛОГІЇ ГЛОБАЛЬНОЇ ІНФОРМАЦІЙНОЇ
ІНФРАСТРУКТУРИ
4.3
Провайдери послуг розподілених мереж
5. Пристрої розподілених мереж
5.2
Стандарти сигналізації і швидкості передачі в розподілених мережах
5.3
Пристрої розподілених мереж
6.
Розподілені мережі і еталонна модель OSI
6.1 Фізичний
рівень розподіленої мережі
6.2
Канальний рівень OSI розподіленої мережі
6.3 Формати
інкапсуляції фреймів в розподілених мережах
7.
Фундаментальні типи каналів
7.4
Висновки до тематичного модуля 2
Дисципліна вивчається на п’ятому курсі студентами, які готуються за напрямом «Телекомунікації».
ФУНКЦІОНАЛЬНА ПОБУДОВА І ІНТЕРФЕЙСИ
У назві дисципліни є одне поняття – інфраструктура, яке вимагає визначення. Слово це має англійське походження і пояснено в книзі «Словарь активного усвоения лексики английского языка – М.: Рус. Яз., 1988 – 710с.
Infrastructure – the system which supports the operation of an organization: the country’s transport infrastructure (=its roads, railways, ets.).
Таким чином, глобальна інформаційна інфраструктура – це система каналів зв’язку, які підтримують роботу глобальної інформаційної мережі.
Interface: The common boundary between two associated systems (source: ITU-T I.112).
Інтерфейс: спільна межа між двома зв'язаними системами (джерело: СЕКТОР СТАНДАРТИЗАЦІЇ МІЖНАРОДНОГО СОЮЗУ ЕЛЕКТРОЗВ'ЯЗКУ I.112).
1.2
Модель цифрового каналу зв'язку
Всі цифрові мережі зв’язку будуються на основі цифрового каналу. Теоретичні основи цифрового каналу зв'язку були закладені в сорокові роки 20-го століття К.Е. Шеноном в його прославленій роботі «Математична теорія зв'язку» [1948].
З рідкісною інтуїцією Клод Шенон відчув, що надійний цифровий зв'язок каналами і максимально ефективне перетворення аналогових сигналів в цифрову форму – два аспекти однієї проблеми і, отже, допускають загальний опис і майже однакове розв'язання.
Це рішення, за
суттю, з'явилося вже в основоположній роботі Шенона.
Наступні десятиліття цілий ряд дослідників був зайнятий уточненням і
прикрашанням теорії і перекладом її на мову практичних розробок; їх зусилля
супроводив розвиток технології, необхідної для реалізації продиктованих теорією
методів і алгоритмів.
Джерело 1 моделюється як випадковий генератор даних, або як підготовлений до передавання стохастичний сигнал. Модуль кодування джерела 2 здійснює відображення виходу джерела 1 в дискретну послідовність. Відображення, яке здійснюється модулем кодування 2, може бути взаємно однозначним, якщо саме джерело 1 має дискретний вихід.
На деякий час замінимо канал 4 з модулем кодування 3 і декодування 5 безпосереднім з'єднанням, так званим каналом без шуму. Якщо відображення модуля кодування 2 джерела взаємно однозначне, то модуль декодування джерела 6 надає одержувачу інформацію, в точності співпадаючу із створеною джерелом 1. При цьому модуль декодування 6 здійснює тільки зворотне відображення.
Отже, призначення пари модуль кодування декодування джерела полягає в мінімальному представленні виходу джерела. Мірою стиснення даних, що досягається, служить швидкість, виражена числом символів в одиницю часу, які необхідні для повного представлення і подальшого відновлення декодером вихідної послідовності джерела. Мінімальна швидкість, з якою послідовність стохастичного дискретного джерела може бути передана по каналу без шуму з подальшим точним відновленням, пов'язана з основним параметром стохастичного джерела, званим ентропією.
Запровадивши при кодуванні в каналі достатню, але обмежену надмірність, декодером каналу можна відновити вхідну послідовність з будь-якою бажаною точністю.
Міра надмірності, що вводиться, визначається швидкістю, рівною числу дискретних символів в одиницю часу на вході модуля кодування і на виході модуля декодування каналу.
Головний результат роботи Шенона полягає в тому, що якщо швидкість на вході модуля кодування каналу не перевищує деякої межі, яка визначається пропускною спроможністю каналу, то існують такі операції кодування і декодування, які при досить довгих послідовностях можуть забезпечити асимптотичне безпомилкове відновлення вхідної послідовності. Пропускна спроможність – основний параметр каналу, яка є функцію від умовного розподілу ймовірності в каналі.
З теорії кодування джерела і теорії кодування в каналі витікає, що якщо мінімальна швидкість, при якій дискретна послідовність джерела може бути однозначно представлена модулем кодування джерела, менше максимальної швидкості, при якій вихідна послідовність каналу може бути безпомилково відновлена декодером каналу, то система може передати цифрові дані від джерела 1 до одержувача 7 з скільки завгодно великою точністю. Це справедливо і для аналогових джерел з тією різницею, що при певних допустимих похибках, які задають мінімальну швидкість джерела, ця швидкість повинна бути менше згаданої максимальної швидкості каналу.
Математична теорія зв'язку майже із самого початку одержала назву теорії інформації. І хоча один з аспектів вказаної теорії пов'язаний з визначенням інформації і з'ясуванням її сенсу з позицій інженера, до головних досягнень теорії слід віднести з'ясування можливостей і обмежень систем цифрового зв'язку у формі, корисній для інженера-зв'язківця.
В першому тематичному модулі розглядається функціональна побудова, інтерфейси, характеристики і технології глобальної інформаційної інфраструктури мережі мобільного зв'язку стандарту GSM.
В другому тематичному модулі узагальнюється функціональна побудова, інтерфейси, характеристики і технології глобальної інформаційної інфраструктури.
Разом перший та другий тематичний модулі входять до складу першого залікового модуля.
Третій тематичний модуль присвячений розгляду всіх життєвих циклів глобальної системи.
У четвертому тематичному модулі детально розглянуті виділені канали на прикладі протоколу PPP. Описані основні компоненти, процеси і операції, що визначають функціонування протоколу точка-точка (Point-to-Point Protocol, PPP).
Комутовані канали розглядаються в п'ятому тематичному модулі. Опис служб, стандартів, компонентів, принципу дії і конфігурації цифрової мережі інтегрованих служб є прикладом комутації каналів.
Аналогічний опис протоколу ретрансляції кадрів представляє комутацію пакетів. Завершує дисципліну докладний опис правил експлуатації цих каналів (Integrated Services Digital Network ISDN & Frame Relay).
2.1 Структурна схема, яка прийнята в стандарті GSM
Устаткування
системи базових станцій BSS складається з контролерів (Base
Station Controller – BSC) і
базових приймально-передавальних станцій (Base Transceiver Station – BTS). Одна
базова приймально-передавальна станція обслуговує один частотний канал і 8
часових інтервалів. Один контролер BSC може управляти декількома станціями BTS.
BSC – Base Station Controller – контролер базової станції;
BTS – Base Transceiver Station – базова приймально-передавальна станція;
MS – Mobile Station – мобільна станція;
MSC – Mobile Switching Center – центр комутації рухомого зв'язку;
PSTN – Public Switched Telephone Network – телефонна мережа загального користування;
PDN – Public Data Networks – мережа передавання даних загального користування;
ISDN – Integrated Services Digital Network – цифрова мережа інтегрального обслуговування;
HLR – Home Location Register – домашній регістр місцеположення;
VLR – Visitor Location Register – гостьовий регістр місцеположення;
AUC – Authentication Center – центр підтвердження автентичності;
EIR – Equipment Identity Register – регістр ідентифікації устаткування;
ADC – Administration Center – адміністративний центр;
NMC – Network Management Center – центр управління мережею;
OMC – Operations and Maintenance Center – центр управління і обслуговування.
Устаткування підсистеми комутації SSS має наступні елементи:
центр комутації (Mobile Switching Center – MSC);
домашній регістр (Home Location Register – HLR);
гостьовий регістр (Visitor Location Register – VLR);
центр підтвердження автентичності (Authentication Center – AUC) та регістр ідентифікації устаткування (Equipment Identity Register – EIR).
В системах GSM існують три види інтерфейсів:
для з'єднання із зовнішніми мережами;
між різним устаткуванням мережі GSM;
між GSM і
зовнішнім устаткуванням (рекомендація GSM 03.02).
Перший вид
інтерфейсу:
а) інтерфейс з мережею PSTN. Здійснюється центром MSC по каналу 2Мбіт/с
відповідно до протоколу SS№7. Електричні характеристики відповідають
рекомендації ITU-T G.732;
б) інтерфейс з мережею ISDN. Для з'єднання застосовують чотири лінії
зв'язку 2Мбіт/с, які підтримують протокол SS№7 і відповідають рекомендаціям
ITU-T Q.700;
в) з міжнародними мережами GSM. Здійснюється на підставі протоколів
управління з’єднаннями (Signalling Connection Control Part – SCCP) між шлюзами мережної комутації рухомого
зв'язку (Gateway Mobile-services Switching
Centre – GMSC).
Внутрішні
GSM-інтерфейси:
інтерфейс А – між центром MSC і системою BSS, забезпечує передачу
сигналів для управління системи BSS, передачу виклику, управління пересуванням,
об'єднує канали зв'язку SS№7 і відповідає специфікації GSM 08.ХХ;
інтерфейс В – між центром MSC і
регістром HLR, який поєднаний з регістром VLR;
інтерфейс C – між центром MSC і
регістром HLR;
інтерфейс D – між регістрами HLR
і VLR, використовується для розширення обміну даними про положення мобільної
станції MS і управління процесом зв'язку;
інтерфейс Е – між центрами комутації MSC, забезпечує взаємодію між
різними MSC при здійсненні процедури естафетної передачі (hand
over), тобто передачі абонента із зони в зону при
пересуванні в процесі сеансу зв'язку, без її перерви;
інтерфейс A-bis
– між станцією BTS і контролером BSC, визначений для процесів встановлення
з'єднання і управління устаткуванням, передача виконується потоком 2Мбіт/с,
можливий фізичний інтерфейс 64кбит/с;
інтерфейс О – між контролером
BSC і центром ОМС, що здійснюється за протоколом Х.25;
внутрішній інтерфейс контролеру
BSC – зв'язок між устаткуванням базових станцій, устаткуванням кодування,
використовується імпульсно-кодова модуляція 2,048Мбіт/с, дозволяє організувати
з чотирьох каналів 16 кбит/с канал – 64 кбит/с;
інтерфейс Um – між станціями MS і BTS
(рекомендації GSM 04.ХХ, GSM 05.ХХ);
мережний інтерфейс між центрами
ОМС та мережею, інтерфейс визначений рекомендаціями GSM 12.01.
Третій вид – інтерфейси між мережею GSM і зовнішнім устаткуванням:
інтерфейс між центром комутації MSC і сервіс центром (Service Centre – SC) потрібен для
реалізації служби передачі коротких повідомлень (GSM 03.40, 3GPP TS 23.040);
інтерфейс до іншого центру ОМС.
Кожен ОМС повинен з'єднуватися з іншими центрами ОМС, які управляють мережами в
інших регіонах або іншими мережами.
3.1
Класифікація зон обслуговування
Зони
обслуговування глобальної інфраструктури:
антени (Cell);
зона місцезнаходження або пошуку (Location Area);
зона обслуговування центру комутації рухомого зв'язку MSC (MSC Service Area);
зона обслуговування національної телефонної мережі (PLMN Service Area);
зона обслуговування глобальної телефонної мережі мобільного зв’язку
(GSM Service Area).
3.2 Система нумерації мережі GSM
Такий похід до
функціональної організації визначає і систему нумерації мережі GSM. Враховуючи,
що стільникових телефонних мереж GSM
При цьому номер рухомої станції в загальному плані нумерації MSISDN (Mobile Station ISDN Number) містить: код країни, код мережі, номер абонента. Для України буде представлений як +380677237551. Проте телефонні мережі GSM є мережею виділеного персонального зв’язку і може об'єднувати мережі різних країн. Тому відповідно до рекомендацій GSM в межах мережі GSM прийнята єдина нумерація, і при реєстрації абоненту привласнюється єдиний міжнародний номер IMSI, довжина якого не повинна перевищувати 15 цифр. Структура номера IMSI аналогічна структурі номера MSISDN, але під код країни в мережі GSM відводяться 3 цифри; під код мережі 1-2 цифри; під номер абонента максимум 11 цифр.
Крім того, виникає проблема при маршрутизації вхідних викликів в MSC від стаціонарної телефонної мережі через те, що MS, вільно переміщаючись, може змінювати зони обслуговування. Унаслідок чого, у відмінності від стаціонарних телефонних мереж, в обліковому номері (MSISDN, IMSI) не може бути закладений код логічного напряму зв'язку, що однозначно визначає MSC, в зоні обслуговування якого в даний момент знаходиться MS. Щоб забезпечити можливість маршрутизації, кожен MSC (VLR) має в своєму розпорядженні сукупність номерів MSRN, які на вимогу надаються головному MSC (якщо система включає більш одного MSC) тільки на час маршрутизації виклику до конкретного MSC. Враховуючи це, номер MSRN на відміну від номера MSISDN містить не номер абонента, а номер, що ідентифікує MSC. У MSC (VLR) виділений номер MSRN ставиться в однозначну відповідність з номером IMSI тієї MS, що викликається. Для визначення зони пошуку (місцезнаходження) в мережі GSM використовується номер LAI, що відрізняється від номера IMSI тим, що тут замість номера абонента указується код зони місцезнаходження.
Крім вказаних номерів в мережі GSM використовується номер, що визначає елементи в межах зони місцезнаходження CGI, і номер (код), що визначає базову станцію BSIC. Разом з розглянутими номерами, використовуваними в процесі маршрутизації викликів, стандартом GSM передбачені номер для ідентифікації устаткування IMEI і тимчасовий номер абонента TMSI, використовуваний для забезпечення конфіденційності. Номер IMEI включає коди типу устаткування і заводу, який його виготовляє, серійний номер. Номер TMSI визначається адміністрацією мережі, і його довжина повинна складати не більше 4 байт.
Кодове перетворення засноване на використанні особливостей голосових органів людини.
По суті справи голосові зв'язки людини генерують частоту, яка далі модулюється горлом і ротом, як фільтром. Знаючи в кожен момент часу частоту і параметри фільтру, можна відновити вихідний сигнал.
Враховуючи особливості голосових органів людини, можна вважати, що за невеликий проміжок часу (10-30мс) вони не змінюють свого стану, тобто залишаються постійними частота і параметри фільтру. Отже, якщо брати відрізки мовного сигналу по 20мс, визначати частоту основного тону і параметри фільтру мовного тракту, то по ним легко можна відновити вихідний сигнал.
Так, наприклад, при кодуванні з лінійним прогнозуванням визначається і передається наступна інформація: параметри моделі мовного тракту; признак збудження; період основного тону; коефіцієнт посилення.
ХАРАКТЕРИСТИКИ І ТЕХНОЛОГІЇ ГЛОБАЛЬНОЇ ІНФОРМАЦІЙНОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ
4.1 Огляд технологій
Розподілена мережа є мережею передачі даних, сфера дії якої тягнеться за межі локальної мережі.
Однією з відмінностей розподіленої мережі від локальної є те, що для використання розподіленої мережі потрібно укласти договір із зовнішнім провайдером таким, наприклад, як регіональна дирекція підприємства Укртелеком.
Це дозволяє в розподіленій мережі скористатися послугами мережевих провайдерів (carrier network services).
У розподіленій мережі використовуються канали передавання даних, такі як інтегровані служби цифрових мереж (Integrated Services Digital Network, ISDN) і ретрансляція фреймів Frame Relay, що надається мережевими провайдерами, для отримання доступу до виділеної смуги пропускання в межах області дії розподіленої мережі.
Розподілені мережі звичайно передають дані різних типів, такі як звук, цифрові дані і відео.
В 1983 році робота в продовж 6 років Міжнародної організації з стандартизації (International Standards Organization, ISO) щодо еталонної моделі архітектури мережі передавання даних була закінчена та був оприлюднений міжнародний стандарт ISO7498.
Технології
розподілених мереж функціонують на трьох нижніх рівнях еталонної моделі OSI.
4.2 Служби розподілених мереж
Найчастіше використовуються такі служби розподілених мереж, як телефонний зв'язок і передача даних.
Ці служби функціонують на ділянці між точкою присутності (point of presence, POP) і телефонною станцією (Central Office) провайдера.
Три типи
провайдерів послуг:
Служба виклику (call setup).
Ця служба встановлює і припиняє зв'язок між користувачами телефонів. Для
установки виклику найчастіше використовується система сигналізації номер 7 (Signaling System 7 – SS7), яка
передає і приймає телефонні управляючі повідомлення і сигнали на шляху від
точки передачі до пункту призначення.
Служба часового мультиплексування (Time-division
multiplexing, TDM). Для передачі інформації від багатьох
джерел використовується смуга пропускання фіксованої ширини в одному і тому ж
передавальному середовищі. Здійснюючи
мультиплексування потоків даних у фіксований часовий проміжок, TDM дозволяє
уникнути перевантаження пристроїв і зміни значень затримки. Канали TDM
використовуються базовою телефонною службою і ISDN.
Служба Frame Relay являється статистичною службою мультиплексування, на відміну від
TDM, вона використовує ідентифікатори 2-го рівня і постійні віртуальні канали.
4.3 Провайдери послуг розподілених мереж
Стаціонарне устаткування користувача. Пристрої, фізично розташовані в приміщеннях користувача. Вони включають як пристрої, що належать споживачу, так і пристрої, орендовані у провайдера.Customer’s Premises Equipment, CPE.
Комутатор телефонної станції. Комутуючий пристрій, який є найближчим до точки присутності для служби провайдера розподіленої мережі. CO switch.
На ділянці користувача основна взаємодія відбувається між устаткуванням терміналу даних (data terminal equipment, DTE) і кінцевим устаткуванням каналу (data circuit-terminating equipment, DCE).
Звичайно DTE це маршрутизатор, а DCE це пристрій, який використовується для перетворення даних користувача з форми, використовуваної DCE у форму, відповідну пристрою служби розподіленої мережі.
В якості DCE
може застосовуватися приєднаний модем (modem), модуль
обслуговування каналу/модуль обслуговування даних CSU/DSU (channel
service unit/data service unit)
або термінальний адаптер/мережне закінчення 1 (terminal
adapter/network terminator 1 TA/NT1).
5. Пристрої розподілених мереж
Відрізок шляху між двома DTE називають каналом, ланцюгом або лінією.
Спочатку DCE забезпечує інтерфейс для доступу DTE до каналу середовища розподіленої мережі.
Інтерфейс DTE/DCE виступає як межа, на якій відповідальність за передачу потоку даних переходить від передплатника розподіленої мережі до провайдера.
Віртуальний канал (virtual circuit) створюється для забезпечення надійного зв'язку між двома пристроями мережі.
У протилежність каналу типу “ точка-точка ”, він є не фізичний, а логічний ланцюг.
Існують два типу віртуальних каналів: комутовані віртуальні канали (switched virtual circuit) і постійні віртуальні канали (permanent virtual circuit).
5.2 Стандарти сигналізації і швидкості
передачі в розподілених мережах
У провайдера розподіленої мережі можна замовити канали з різною швидкістю передачі даних, яка вимірюється в бітах в секунду (біт/с).
Ця швидкість визначає, як швидко дані передаватимуться розподіленою мережею.
Наприклад у США ширина смуги пропускання звичайно регламентується Північноамериканською класифікацією цифрових ліній (North American Digital Hierarchy), яку приведено в таблиці.
5.3 Пристрої розподілених мереж
Маршрутизатори, що виконують
різноманітні функції, зокрема, регулювання мережевих процесів і управління
портами інтерфейсів.
Комутатори, що здійснюють передачу
голосових, цифрових і відеосигналів в межах смуги пропускання розподіленої
мережі.
Модеми, які реалізують інтерфейс
для служб голосових даних. Модеми включають пристрої CSU/DSU і TA/NT1, що
підтримують інтерфейс із службами ISDN.
Комунікаційні сервери, основним
завданням яких є установка і відключення зв'язку з користувачем.
6. Розподілені мережі і еталонна модель
OSI
6.1 Фізичний рівень розподіленої мережі
Стандарти
розподілених мереж звичайно описують як методи доставки фізичного рівня, так і
вимоги канального рівня, включаючи адресацію, управління потоком і
інкапсуляцію.
Інкапсуляція (encapsulation). У мережному контексті – розміщення даних в пакеті або фреймі деякого протоколу. Протоколи фізичного рівня розподіленої мережі описують роботу служб розподілених мереж, що здійснюють електричні, механічні, операційні і функціональні з'єднання.
Розподілені мережі вимагають наявність з'єднання, яке забезпечується провайдером комунікаційної служби (таким, наприклад, як Укртелеком), іншим провайдером таким, наприклад, як провайдер послуг Internet або агенцією пошти, телеграфу і телефону (post, telegraph and telephone agency, PTT).
Протоколи
фізичного рівня EIA / TIA
Протоколи фізичного рівня ITU-T
6.2 Канальний рівень OSI розподіленої
мережі
Виділений канал типу точка-точка. Вибір протоколів інкапсуляції Cisco HDLC, PPP, LAPB залежить від технології розподіленої мережі і від типу устаткування, що здійснює зв'язок
Комутація пакетів. Вибір протоколів IETF ретрансляції кадрів: X.25; Frame Relay; SMDS; залежить від технології розподіленої мережі і від типу устаткування, що здійснює зв'язок
Комутація каналів. ISDN D-канал LAPD; ISDN B-канал PPP.
Протокол типу «точка-точка». Описується специфікацією RFC 1661; був
розроблений IETF. У заголовку міститься
спеціальне поле протоколу, в якому указується тип протоколу мережевого
рівня.(Point-to-Point,
PPP).
Збалансований
протокол доступу до каналу. Цей протокол використовується в мережах з
комутацією пакетів для інкапсуляції пакетів на 2 рівні стека Х.25. Він також
може бути використаний в каналі типу точка-точка у разі, коли канал має невисоку надійність
або має внутрішню затримку, наприклад, в супутникових каналах. Протокол LAPB
забезпечує високу надійність передачі і управління потоком на основі з'єднання
типу точка-точка.(Link
Access Procedure, Balanced, LAPB).
Управління
каналом передавання даних високого рівня. Не дивлячись на відповідність
стандарту ISO, різні типи протоколів HDLC придбані у різних виробників, можуть
виявитися несумісними один з одним, оскільки кожен виробник може вибирати свій
спосіб реалізації цього протоколу. Протокол HDLC підтримує обидві конфігурації:
точка-точка і багато точкову конфігурацію. (High-Level Data Link Control, HDLC).
OSI
6.3 Формати інкапсуляції фреймів в
розподілених мережах
Кожен тип з'єднання при передачі даних каналами розподіленої мережі використовує для інкапсуляції протокол 2-го рівня.
Для того, щоб бути упевненим в правильності протоколу, використовуваного для інкапсуляції, необхідно задати тип конфігурації 2-го рівня для кожного послідовного інтерфейсу маршрутизатора.
Вибір протоколу інкапсуляції залежить від використовуваної технології розподіленої мережі і від типу комунікаційного устаткування.
Протоколи HDLC і РРР це два типу протоколів інкапсуляції, які можна використовувати для з'єднань, які наведені в даній темі.
Для забезпечення спільної роботи версій програм, придбаних у різних виробників, протокол РРР використовує декілька додаткових протоколів:
1) протокол LCP для узгодження взаємодії на основній лінії;
2) сімейство мережевих протоколів управління, для узгодження індивідуальних протоколів 3-го рівня і їх IP-опцій (таких, як IP-протокол управління, IP Control Protocol, IPCP) і інших опцій, таких як стиснення даних.
При узгодженні параметрів каналу РРР спочатку вибирається протокол управління каналом, а потім додаткові мережеві протоколи управління.
7. Фундаментальні типи каналів
7.1 Виділені лінії
Виділені лінії, також звані орендованими лініями (leased lines), забезпечують постійне користування службою.
Вони звичайно використовуються для передачі цифрових даних, голосових даних і, іноді, відеоданих.
При проектуванні мережі передачі даних виділені лінії звичайно забезпечують базове або магістральне з'єднання між основними ділянками або сайтами.
Використання виділених ліній вважається основним варіантом при проектуванні розподілених мереж.
Комутація
пакетів є такий метод комутації в розподілених мережах, при якому мережеві
пристрої спільно використовують окремий канал типу точка-точка для
транспортування пакетів від джерела до адресата через мережу-носій. Як приклад технологій з комутацією пакетів
можна привести Frame Relay, SMDS, X.25.
Комутовані мережі можуть переносити фрейми (пакети) змінного розміру або комірки постійного розміру.
Найбільш типовим прикладом мережі з комутацією пакетів є мережа, що використовує протокол Frame Relay.
Протокол Frame Relay був розроблений для роботи у високошвидкісних і надійних каналах передачі даних.
Така постановка задачі привела до того, що цей протокол не володіє могутніми засобами для пошуку помилок і має невисоку надійність; для вирішення цих задач використовуються протоколи верхніх рівнів.
Проектування розподіленої мережі з використанням Frame Relay може чинити дію на роботу протоколів верхнього рівня, таких як IP, IРХ і AppleTalk , зокрема, на розщеплювання горизонту.
Протокол Frame Relay називається технологією множинного доступу без широкомовлення, оскільки в ньому відсутній можливості широкомовлення.
Широкомовні повідомлення передаються цим протоколом шляхом розсилки індивідуальних пакетів всім пунктам призначення.
Frame Relay визначає з'єднання між користувачем DТЕ і провайдером DСЕ. Звичайно DТЕ є маршрутизатор, а DСЕ це комутатор Frame Relay. В даному випадку DТЕ і DСЕ відносяться не до фізичного рівня, а до канального. Frame Relay забезпечує доступ з швидкостями 56Кбіт/с, 64Кбіт/с або 1,544 Мбіт/с.
Використання
Frame Relay являється ефективною у фінансовому відношенні альтернативою
проектуванню каналів точка-точка. Кожна ділянка може бути з'єднана із будь-якою
іншою за допомогою віртуального каналу. Кожному маршрутизатору потрібен тільки
один фізичний інтерфейс до провайдера. Протокол Frame Relay звичайно
реалізується у вигляді послуги, що надається провайдером, але він може також
бути використаний для приватних мереж.
Ретрансляція фреймів звичайно здійснюється через постійні віртуальні канали. Як канал передачі даних, канал PVC володіє невисокою надійністю.
Ідентифікатор каналу з'єднання (data-link connection identifier, DLCI) використовується для вказівки конкретного постійного віртуального каналу.
Номер DLCI являється локальним ідентифікатором в середовищі між DТЕ і DСЕ. Він описує логічний зв'язок між пристроями відправника і одержувача.
Угода про DLCI визначає узгоджену швидкість передачі інформації (committed information rate), що надається провайдером і вимірюється в бітах в секунду.
Це швидкість,
з якою комутатор Frame Relay зобов'язується передавати дані.
Комутація
каналів є метод комутації в розподілених мережах, при якому виділена фізична
лінія встановлюється, підтримується і ліквідовується для кожного сеансу зв'язку
через мережу-носій.
Цей тип комутації широко використовується
мережами телефонних компаній і діє багато в чому аналогічно звичайному
телефонному виклику. Прикладом комутації ліній може служити протокол ISDN.
З'єднання з комутацією каналів встановлюються при необхідності і звичайно не вимагають великої смуги пропускання.
З'єднання, що побудовані на основі звичайних телефонних служб без ущільнення, як правило, використовують обмежену ширину смуги в 28,8 Кбіт/с, а з'єднання протоколу ISDN обмежені швидкостями від 64 до 128Кбіт/с.
Комутація каналів використовується в першу чергу для з'єднання віддалених і мобільних користувачів з корпоративною локальною мережею.
З'єднання з комутацією каналів також використовуються як запасні лінії для високошвидкісних каналів, таких як Frame Relay і виділені лінії.
Маршрутизація з підключенням за запитом ( dial-on demand, DDR) це режим роботи, при якому маршрутизатор може динамічно ініціювати і закривати сеанси з комутацією каналів в той час, коли це потрібно передавальним прикінцевим станціям.
Коли
маршрутизатор отримує потік даних, спрямований у віддалену мережу, створюється канал і потік прямує ним
звичайним шляхом.
Особливі точки інтерфейсу ISDN:
Інтерфейс S/T, який є інтерфейс між TE1 і NT використовується також як
інтерфейс від термінального адаптера до NT
R- інтерфейс є інтерфейс між ТЕ2 і TA
Під U розуміється дводротовий інтерфейс між NT і середовищем ISDN
Два види служб ISDN
Мають два види служб ISDN: інтерфейс базової швидкості (Basic Rate Interface,BRI) і інтерфейс первинної швидкості передачі даних (Primary Rate Interface,PRI).
BRI працює головним чином з використанням витих мідних пар телефонних дротів, вже встановлених на даний момент. BRI розділяє загальну ширину смуги пропускання 144 Кбіт/с на три канали. два з цих каналів, званих В-каналами (bearer channel, канал-носій), працюють із швидкістю 64 Кбіт/с і використовуються для передачі голосових повідомлень або для передачі цифрових даних. Третій канал, званий D-каналом (delta channel) є сигнальний канал із смугою 16 Кбіт/с і використовується для передачі інструкцій, які вказують телефонний мережі режим роботи з кожним з В-каналів BRI часто позначають як 2В+1. Протокол ISDN розглядається детальніше у модулі 5.
7.4 Висновки до тематичного модуля 2
Розподілені
мережі використовуються для зв'язку між собою локальних мереж, що знаходяться
на значних відстанях одна від одної.
Розподілена мережа забезпечує шлях передачі даних між маршрутизаторами і локальними мережами, які обслуговуються кожним з цих маршрутизаторів.
Абонентам розподіленої мережі надаються різні види послуг, при цьому абонент повинен знати, як дістати доступ до служби провайдера глобальної інформаційної інфраструктури.
Пристрої розподілених мереж включають комутатори, модеми і термінальні адаптери ISDN
Розподілені мережі функціонують головним чином на фізичному і канальному рівнях еталонної моделі ОSI
Для інкапсуляції в розподілених мережах використовуються формати протоколів РРР і НDLC
У розподілених мережах використовуються такі типи каналів, як виділені лінії для з'єднання типу “ точка-точка ”, з'єднання з комутацією пакетів(такі як Frame Relay) і з'єднання з комутацією каналів (такі як DDR і ISDN)
1. A Mathematical Theory of Communication. Shennon,
Clod. October 1948, The Bell System Technical Journal, Vol. 27, pp.
379-423, 623-656.
2. Скляр,
Бернард. Цифровая связь. М : Издательский дом
"Вильям", 2007.