kryl_vych_seti

Этим требованиям удовлетворяют цифровые сети с интеграцией служб (ЦСИС) или ISDN (Integrated Services Digital Network). Основные службы, предоставляемые этими сетями: телефон, передача данных, факсимиле, доступ к банкам данных и т. д.

Сначала появились узкополосные ЦСИС (У-ЦСИС) или N-ISDN (Narrowband Integrated Services Digital Network), т. е. узкополосные цифровые сети с интеграцией служб, а затем и широкополосные Ш-ЦСИС или B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network). Скорость передачи информации у У-ЦСИС до 2 Мбит/с, а у широкополосных 155 Мбит/с и выше.

Вэтих сетях наряду с системной осуществлена и информационная интеграция.

ВЦСИС применяются следующие методы коммутации: коммутация каналов (КК); коммутация пакетов (КП);

трансляция кадров (Frame Relay); коммутация сообщений (КС); многоканальная коммутация (МК); быстрая коммутация пакетов (БКП).

Для связи, чувствительной к задержкам (речь и т. д.), обычно при-

меняют сети с коммутацией каналов. При этом соединения получают фиксированную часть пропускной способности линий на весь сеанс связи, в узлах коммутации накопление и обработка не производятся, а просто передается сигнал из одной линии в другую. При этом обеспечивается предсказуемое малое время доставки сообщения, но при передаче с переменной скоростью пропускная способность канала используется не полностью.

В сетях с коммутацией пакетов соединению в узле коммутации выделяется вся пропускная способность выходной линии на время передачи пакета, затем узел может перейти к передаче пакета другого соединения (режим мультиплексирования). При этом минимизируется время простоя линии, однако появляется некоторая неопределенность в работе сети, поскольку пакеты могут иметь различную длину и поступают в узел коммутации неравномерно. При совместной передаче речевого и видеотрафика с трафиком данных длинные пакеты могут вызывать недопустимо большие колебания задержки речи и видеоизображений. Возможность накопления пакетов в узлах коммутации позволяет применять статистическое мультиплексирование прерывистых потоков, при

81

котором типовая скорость выходного потока может быть меньше суммы пиковых скоростей входных потоков. Однако из-за указанной неопределенности возможны потери пакетов при переполнении буфера в узле коммутации. Поэтому существуют и разрабатываются новые методы ограничений трафика от пользователей.

Трансляция кадров – это режим коммутации пакетов (характерный для сетей Frame Relay), при котором не предусматривается повторная передача ошибочных кадров между узлами коммутации. Подтверждение о правильности приема информации осуществляется лишь между пользователями.

Коммутация сообщений сходна с коммутацией пакетов, но требует памяти большого объема в узлах коммутации, так как сообщения имеют произвольную длину.

При многоканальной коммутации осуществляется коммутация пользователей на скорости n × 64 Кбит/с; n = 1,…, 30 [1].

Быстрая коммутация пакетов (fast packet switching) – это новый метод коммутации, повышающий производительность коммутаторов. Основным отличием этого метода является реализация основных функций узла коммутации аппаратным способом и применение параллельной обработки. Узлы коммутации проектируются по модульному принципу: чтобы увеличить число портов и производительность узла, достаточно увеличить число процессоров в нем. Благодаря этому в глобальных сетях задержка в узлах становится значительно меньшей, чем задержка распространения в линиях, что характерно для сетей коммутации каналов.

4.2.Требования к параметрам передачи различных видов информации

Основными видами информации, поступающей от пользователей вычислительных сетей интегрального обслуживания, являются следующие [5].

Речевая информация передается обычно по каналам тональной частоты в диапазоне 200–3400 Гц. В современных телефонных и интегрированных вычислительных сетях аналоговый речевой сигнал после дискретизации с частотой 8–10 КГц преобразуется в цифровую форму. Наиболее часто используется импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) или дельтамодуляция (ДМ). Для эффективного использования каналов связи речевая информация передается пакетами малого объема (по технологии ATM пакеты имеют длину 53 байта). Таким образом, преобразованная рече-

82

вая информация образует поток (трафик) реального времени, который задает жесткие требования к задержке при передаче, но не критичен к ошибкам. При этом сеть передачи должна обеспечить достаточно малое время прохождения речевых сигналов, а вариации этого времени должны быть небольшими, иначе существенно теряется качество передачи речи. Задержка доставки не должна превышать 800 нс.

Видеопотоки – это большие (сотни мегабит) потоки информации в аналоговой форме. Типичным примером является промышленное телевидение. Видеопотоки похожи на речевые потоки информации, но требуют значительно большей полосы пропускания от сети передачи и, следовательно, скоростей передачи.

Оперативные данные представляют собой цифровые потоки информации относительно небольшого объема. При этом они весьма чувствительны к задержкам и шумам. Они могут быть пользовательскими и служебными, предназначенными для управления сетью.

Диалоговые данные – это относительно короткие сообщения. Они допускают достаточно большие задержки, но критичны к шумам и наводкам. Диалоговый трафик меняется весьма интенсивно во времени и носит взрывной, часто не предсказуемый характер.

Файлы данных и видеофайлы образуют так называемую фоновую информацию.

Для передачи такого вида информации обычно используют режимы передачи сообщений большой длины и с обязательным подтверждением приема. Для передачи всех перечисленных видов информации обычно используют три уровня приоритетов, которые называются абсолютным, высоким и низким соответственно.

При абсолютном уровне приоритетов информация передается по кратчайшему пути независимо от состояния трафика сети. Высокий уровень приоритетов передачи назначается для информации, передаваемой в реальном масштабе времени. При передаче с высоким уровнем приоритета сообщения не прерываются, кроме случая, когда необходимо передать сообщение с абсолютным приоритетом. При низком уровне приоритета сообщения могут быть прерваны сообщениями более высокого уровня.

При передаче информации используются следующие методы коммутации:

коммутация сообщений (КС); коммутация датаграмм (КД);

83

коммутация пакетов (КП); коммутация каналов (КК); кроссовая коммутация (КрК).

								Таблица 4.1
Предельно-допустимыепараметрыприпередаче
	различныхвидовинформации
Вид	Метод			Уровни		приоритетов
		абсолютный			высокий			низкий
информации	коммутации
		P0	G	T, c	P0	G	T, c	P0	G	T, c
Речь	КС	10–3	0,2	0,5	10–3	0,2	0,5
	КД	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"
	КП	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"
	КрК	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"
Видеопотоки	КС	10–3	0,2	0,5	10–3	0,2	1
	КД	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"
	КП	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"	0,5
	КрК	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"
Оперативные	КС	10–12	1,0	2	10–9	1,0	10
данные	КД	''-"	''-"	10	''-"	''-"	''-"
	КП	''-"	''-"	''-"	10–12		''-"
	КК	''-"	''-"	''-"	10–9	0,2	0,5
	КрК	''-"	''-"	''-"	''-"	1,0	''-"
Диалоговые	КС	10–9	1,0	2	10–9	1,0	10
данные	КД	''-"	''-"	10	''-"	''-"	''-"
	КП	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"
	КК	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"
	КрК	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"	''-"
Файлы данных	КС							10–9	–		–
	КП							''-"
	КрК							''-"
Видеофайлы	КС							10–3	–		–
	КрК							''-"

В табл . 4.1 приведены предельно-допустимые параметры при передаче различных видов информации при использовании перечисленных методов коммутации и уровней приоритетов. При этом P0 – допустимая вероятность возникновения ошибки, G – среднеквадратическое отклонение допустимого времени передачи; T – допустимое время передачи.

84

4.3. Услуги, предоставляемые интегрированными вычислительными сетями

Внастоящее время наиболее широкий спектр запросов, удовлетворяемых сетями интегрального обслуживания, обеспечивается сетями B-ISDN или широкополосными сетями интегрального обслуживания (Ш-ЦСИО), которые согласно рекомендации I.121 Международного союза электросвязи (МСЭ-Т) являются развитием узкополосных сетей интегрального обслуживания (У-ЦСИО). Основным отличием Ш-ЦСИО от У-ЦСИО является предоставление пользователям разных видов широкополосного сервиса с высоким качеством обслуживания. При этом требуются следующие скорости передачи (в Мбит/с) [5]:

цветное телевидение – 4–6; телевидение высокой четкости – 16–24; черно-белое факсимиле – 1–4; полутоновое факсимиле – 9–16; цветное факсимиле – 30–60; машинная графика с высокой разрешающей способностью – 10 –100;

пересылка файлов – до нескольких сотен.

Широкополосные виды сервиса, предоставляемые сетями Ш-ЦСИО, разделяются на интерактивные и дистрибутивные.

Интерактивные виды сервиса подразделяются на три класса: сервис типа ''диалог"; сервис типа ''поиск";

сервис типа ''передача и хранение".

Впервом случае две или более сторон обмениваются сообщениями в течение сеанса связи. Во втором случае пользователи сети могут осуществлять поиск нужной им информации в различных информационных центрах, например производится поиск фильмов в фильмотеках, поиск звуковой информации в хранилищах и т. д. В третьем случае пользователи обмениваются информацией с помощью ''почтового ящика". При этом они могут производить редактирование и другую обработку информации.

Дистрибутивные виды сервиса делятся на два класса:

виды сервиса, в которых предусмотрено воздействие со стороны пользователя;

85

виды сервиса, в которых не предусмотрено воздействие со стороны пользователя.

К дистрибутивным видам сервиса, в которых не предусмотрено воздействие со стороны пользователя, относятся виды сервиса, когда некоторый центральный источник передает непрерывный поток информации пользователям, подключенным к сети. При этом отдельный пользователь не может влиять на начало передачи информации и порядок передачи.

Типичным примером является передача телевизионных и аудиопрограмм.

В дистрибутивных видах сервиса, в которых возможно взаимодействие со стороны пользователя, информация передается в виде периодически повторяющихся информационных кадров. Примером является широковещательная видеография. Виды интерактивного сервиса приведены в табл. 4.2.

			Таблица 4.2
	Видыинтерактивногосервиса
Класс	Вид сервиса		Области применения
Диалог	Видеотелефония	Телеобучение
		Выбор и заказ товаров с помощью
		телевидения
		Телереклама
	Видеоконференции	То же
	Видеослежение	Охрана зданий
		Контроль за перемещением транспорта
	Высокоскоростная пере-	Высокоскоростная передача данных
	дача цифровой инфор-	Связь между отдельными ЭВМ
	мации	Связь между ЛВС
		Передача	видеоинформации
	Передача больших мас-	Передача	файлов данных
	сивов информации
	Высокоскоростное теле-	Управление в реальном масштабе
	видение	времени
		Телеметрия
		Оповещение о тревоге
	Высокоскоростной	Передача текстов, изображений,
	телефакс	рисунков

86

		Продолжение табл. 4.2
Класс	Вид сервиса	Области применения
	Изображение с высокой	Медицинская диагностика
	разрещающей способ-	Передача высококачественных изоб-
	ностью	ражений
	Обмен документами	Передача документов смешаного типа
Поиск	Видеопочта	Электронная почта для передачи видео-
		изображений
	Электронная почта	Для передачи документов
Передача	Видеотекст	Удаленное обучение и тренинг
и хране-		Реклама
ние		Выбор и заказ товаров
		Поиск новостей
	Поиск изображений с вы-	Удаленное обучение и тренинг
	сокой разрешающей спо-	Медицинская диагностика
	собностью	Поиск высококачественных изображений
	Поиск документов	Поиск документов смешанного типа
		в информационных центрах и архивах
	Поиск данных	Поиск программного обеспечения

4.4. Синхронная иерархия цифровых систем передачи

Появление качественно новых потребностей в сетях связи, таких как видеоконференции (не менее трех участников), передача файлов мультимедиа потребовала создания новых видов связи с управляемой пользователем полосой пропускания с доступностью по требованию. Этим требованиям удовлетворяет синхронная иерархия цифровых систем передачи (SDH – Syncronous Digital Hierarchy). Данные сети должны заменить системы плезихронной цифровой иерархии (PDH – Plesechronous Digital Hierarchy), под которыми понимаются иерархические системы со скоростями передачи 34 и 140 Мбит/с [5 ]. В отличие от них синхронная иерархия цифровых систем передачи наряду с каналами со скоростями 64 Кбит/с и 2 Мбит/с предполагает наличие высокоскоростных каналов со скоростями 155 Мбит/с и 2,5 Гбит/с, что соответствует системам передачи с волоконно-оптическими линиями связи (ВОЛС).

Системы SDH преодолевают такой недостаток PDH, как сложность; используют ту же самую физическую среду передачи, могут предос-

87

тавлять доступ пользователям с переменной битовой скоростью, имеют меньший объем оборудования и развитое программное управление. Кроме того, эти сети обладают расширенными возможностями восстановления и реконфигурации и обеспечивают более качественный доступ и быстрое предоставление расширенного класса услуг по сравнению с сетями плезихронной связи.

В сетях SDH и SONET (Synchronous Optical Network) предусмотрены передача информации с помощью синхронных транспортных модулей (Synchronous Transport Module – STM) и волоконно-оптических линий SONET OC (Optical Connection) или STS (Synchronous Transport Signal) (табл. 4.3).

			Таблица 4.3
Уровнииерархиивсетях SDHиSONET
Скорость передачи,	Уровни иерархии	Уровни иерархии
Мбит/с	SONET		SDH
55,84	OC-1/STS-1	STM-0	или STM-1/3
155,52	OC-3/STS-3	STM-1
622,08	OC-12/STS-12	STM-4
2488,32 (2,4 Гбит/с)	OC-48/STS-48	STM-16
9953,28	OC-152/STS-152	STM-64

Рекомендация международного союза электросвязи определяет структуру мультиплексирования, с помощью которой сигнал STM-1 может переносить несколько сигналов более низкой скорости. SDH определяет ряд ''контейнеров", каждый из которых соответствует определенной плезихронной скорости. Информация, поступающая на этих скоростях, отображается в соответствующий контейнер (табл. 4.4).

			Таблица 4.4
	Скоростные характеристики контейнеров
Контейнер		Скорость передачи, Мбит/с	Регион применения
С-1.1		1,5	Европа
С-1.2		2	США
С-2		6	Европа
С-3		34	Европа
		45	США
С-4		140	Европа

88

Структурная схема мультиплексирования для синхронного транспортного модуля STM-1 показана на рис. 4.1.

x1

AUG

AU-4

VC-4

C-4

x3

x3

Европа

TUG-3

x1

TU-3

VC-3

x7

x1

AU-3

VC-3

C-3

x7

x1

SONET (США)

TUG-2

TU-2

VC-2

C-2

x4

x3

TU-1.2

VC-1.2

C-1.2

TU-1.1

VC-1.1

C-1.1

Рис. 4.1. Структурная схема мультиплексирования синхронного транспортного модуля STM-1

При этом введены следующие обозначения: C – conteiner (контейнер);

VC – virtual conteiner (виртуальный контейнер); TU – transport unit (транспортная единица);

TUG – transport unit qroup (группа транспортных единиц); AU – administration unit (административная единица);

AUG – administration unit group (группа административных единиц). Каждый контейнер снабжается управляющей информацией – заголовком пути (Path Overhead – OH), с помощью которой можно установить соединение между передатчиком и приемником информации и осу-

ществить наблюдение и контроль возникающих ошибок. Виртуальный контейнер содержит непосредственно контейнер и за-

головок пути.

89

На самом нижнем уровне имеются контейнеры C-n, n = 1, …, 4, образующие базовые элементы сигнала STM-1 и представляющие собой группу байтов, предназначенных для переноcа сигналов с соответствующими скоростями. Эти байты поступают на вход SDH-мультиплексо- ра. Затем они преобразуются в виртуальные контейнеры VC-n, n = 1, …, 4. Различают виртуальные контейнеры низкого (n = 1,2) и высокого (n = 3,4) порядка.

Виртуальные контейнеры низкого порядка содержат соответствующие контейнеры и заголовки пути.

Виртуальные контейнеры высокого порядка (n = 3,4) кроме заголовка пути могут включать также группу транспортных единиц (блоков) TUG. Например, VC-3 может содержать TUG-2, а VC-4 – TUG-3. Для виртуальных контейнеров высокого порядка заголовок пути содержит также характеристику структуры мультиплексирования. В SDH-сети все оборудование синхронизируется от общего генератора сети. При этом задержка, связанная с трактом передачи, может немного измениться во времени. Таким образом, положение виртуальных контейнеров внутри цикла не может быть строго фиксированным. Поэтому каждому виртуальному контейнеру приписывается указатель (pointer), который определяет положение начала виртуального контейнера по отношению к началу цикла STM-1. Значение указателя может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от текущего положения контейнера.

Транспортный блок TU-n, n = 1, …, 3 состоит из соответствующего виртуального контейнера и указателя транспортного блока. Значение указателя определяет согласование фазы VC и заголовка транспортного блока.

Группа транспортных блоков TUG-n, n = 2, 3 представляет собой группу идентичных TU или TUG, позволяющая смешивать различные виды нагрузки.

Административные блоки AU-n (n = 3,4) состоят из VC-3 или VC-4 соответственно и указателя. Они обеспечивают сопряжение путей высокого порядка (VC-3 для AU-3 или VC-4 для AU-4 соответственно) и секции мультиплексирования для контейнеров более низкого порядка (TUG-2 для AU-3 и TUG-3 для AU-4 соответственно). Значение указателя AU определяется степенью согласования фазы соответствующего VC с началом кадра STM-1 (скорость 155,52 Мбит/с).

90