35. Классификация сетей передачи данных.

Любая сеть связи представляет собой совокупность узлов связи, оконечных пунктов и линий (каналов) связи. Основной функцией сети является доставка сообщений в соответствии с заданным адресом, при этом должны быть обеспечены необходимые качественные показатели по скорости передачи или времени доставки, верности, надежности и стоимости.

Различают первичные и вторичные сети. Первичная сеть представляет собой сеть типовых каналов и трактов передачи. Первичная сеть может использовать различные линии передачи – кабельные, волоконно-оптические, радио-релейные, спутниковые. Вторичные сети обеспечивают транспортировку и коммутацию сигналов определенных служб электросвязи. Службой электросвязи называют комплекс технических средств, специально созданный для того, чтобы обеспечить предоставление пользователям определенных услуг.

Сети передачи дискретных сообщений относятся к вторичным сетям и обеспечивают работу служб документальной электросвязи (ДЭС).

К службам ДЭС относятся:

• Телеграфная служба (ТЛГ).

• Служба передачи данных (ПД).

• Телематические службы (ТМ).

Телеграфные сети.

Телеграфная связь предназначена для автоматизированного приема-передачи по электрическим проводным каналам связи коротких текстовых документированных сообщений. Телеграфная служба базируется на оборудовании телеграфных сетей. Телеграфная сеть РФ состоит из следующих сетей:

• Сеть общего пользования ТгОП. Обеспечивает передачу и доставку адресатам телеграмм, принятых в городских отделениях связи (ГОС), сельских отделениях связи (ОС), районных узлах связи (РУС). Адресатом может быть любое физическое или юридическое лицо на территории РФ.

• Сеть абонентского телеграфирования АТ, по которой передаются телеграммы или организуются телеграфные переговоры между абонентами сети. Обеспечивает связь только в пределах территории бывшего СССР.

• Сеть международного абонентского телеграфирования Телекс. В настоящее время идут работы по объединению сетей абонентского телеграфирования в единую сеть АТ/Телекс.

Телеграфная сеть имеет иерархическую структуру с тремя уровнями. На верхнем уровне расположены главные узлы ГУ (столицы республик, краевые центры), соединенные по принципу "каждый с каждым". На среднем уровне расположены областные узлы ОУ, которые подключаются радиально к главным узлам. На нижнем уровне располагаются районные узлы РУ (райцентры). Главные узлы и часть областных узлов являются оконечно - транзитными узлами, другая часть ОУ и районные узлы являются оконечными, то есть не обслуживают транзитную нагрузку.

Все телеграфные сети используют для передачи международный алфавит №2 (МТК-2), который представляет символы латиницы, кириллицы, цифры и знаки препинания и служебные знаки 5-элементным кодом. Для синхронизации оконечных установок используется старт-стопный метод передачи, при котором каждая кодовая комбинация кроме 5 информационных бит содержит стартовый элемент в начале и стоповый элемент длительностью не менее 1,5t₀ в конце. На телеграфных сетях используются низкие скорости передачи – 50, 100, 200 Бод.

Сеть общего пользования ТгОП.

Сеть ТгОП в настоящее время является комбинированной сетью, то есть использует несколько методов коммутации. Главную роль играет метод коммутации сообщений КС, который используется во всех главных и большинстве областных узлов.

Под коммутацией каналов понимают совокупность операций, выполняемых для получения сквозного канала, связывающего две точки сети (два оконечных пункта или оконечный пункт и удаленный узел коммутации). При этом для пары взаимодействующих точек на время сеанса связи занимаются некоторые ресурсы сети – средства передачи и коммутации. Таким образом, при коммутации каналов сначала организуется сквозной канал передачи сообщений, а затем осуществляется передача. Выделенные ресурсы сети находятся в монопольном владении взаимодействующих точек в течение сеанса связи независимо от того, используются они в данный момент или нет. Узлы с коммутацией каналов обслуживают поступающие вызовы по системе с отказами. Показателем качества обслуживания является процент отказов.

Коммутация сообщений КС относится к коммутации с накоплением. Коммутацией с накоплением называется совокупность операций по приему узлом коммутации целого сообщения или его части и последующей передачи в соответствии с содержащимся в нем адресом. Таким образом, сообщение поэтапно передается через ряд узлов в пункт назначения. В случае занятости исходящих каналов в требуемом направлении сообщение хранится в памяти узла до освобождения канала.

К коммутации с накоплением относится и метод коммутации пакетов КП. Он отличается от КС тем, что длинные сообщения передаются не целиком, а разбиваются на относительно короткие части – пакеты. Различают два режима передачи пакетов: режим виртуальных соединений и датаграммный режим. Предполагается, что в будущем телеграммы будут обрабатываться узлами с коммутацией пакетов. В настоящее время КП используется в сетях передачи данных.

Сеть АТ/Телекс.

В основу сети абонентского телеграфирования был положен принцип максимального приближения услуг телеграфа пользователю. Абонентская установка представляет собой телетайп или персональный компьютер со специальным модемом – телеграфным адаптером. В настоящее время абонентом сети может быть как юридическое, так и физическое лицо. Абоненту сети предоставляются следующие возможности:

• Получение немедленного соединения с другим абонентом этой сети и ведения с ним телеграфных переговоров в режиме полудуплексной связи.

• Передача сообщений другим абонентам сети независимо от присутствия оператора у приемного аппарата.

• Соединение со станционным аппаратом своего узла коммутации для передачи сообщений по сети ТгОП.

В сети абонентского телеграфирования на всех участках строго выдерживается принцип коммутации каналов.

Направления развития телеграфной связи.

В связи с бурным развитием современных видов документальной электросвязи, таких как передача данных, электронная почта и факсимильная связь, министерство связи РФ определило главные направления технического развития документальной электросвязи, включая телеграфную связь:

• Поддержание функционирования существующих телеграфных сетей на уровне необходимом для удовлетворения спроса на телеграфные услуги.

• Развитие новых общероссийских служб документальной электросвязи и распространение этих услуг по всей территории страны аналогично существующим телеграфным службам.

• Интеграция услуг документальной электросвязи, в частности использование сети передачи данных в качестве транспортной среды для телеграфных служб.

Сети передачи данных.

Сеть передачи данных – это совокупность узлов и каналов электросвязи, специально созданная для организации ПД между источником и получателем данных. Такая сеть называется специализированной. Оконечное оборудование передачи данных, которое устанавливается в абонентском пункте, состоит из оконечного оборудования данных (ООД) и аппаратуры окончания канала данных (АКД). Оконечное оборудование передачи данных часто называют терминалом.

Аппаратура окончания канала данных (АКД) – это аппаратно-программные средства, которые входят в состав сети ПД или дополняют неспециализированную сеть электросвязи и обеспечивают согласование сигналов ООД с характеристиками каналов используемой сети.

В качестве специализированных сетей ПД могут использоваться сети:

• С коммутацией пакетов по протоколу Х.25

• С коммутацией пакетов по протоколу IP

• С ретрансляцией кадров Frame Relay

• Сети с использованием технологии АТМ (асинхронный режим переноса).

К неспециализированным сетям ПД общего пользования относятся сети:

• Телефонная сеть общего пользования

• Цифровая сеть с интеграцией служб ЦСИС (ISDN).

Доступ ООД к службе передачи данных может осуществляться по арендованному каналу или физической линии (прямой доступ) либо через промежуточную коммутируемую сеть (сеть доступа), в которой организуется постоянное или коммутируемое соединение.

Рассмотрим подробнее специализированные сети передачи данных.

Классификация сетей передачи данных.

Существует много критериев для классификации сетей ПД: по типу абонентов (корпоративные сети и сети общего пользования), по скорости передачи, размеру сети, способам коммутации, структуре сети (иерархическая и неиерархическая). Мы рассмотрим два общепризнанных фактора для различения сетей: технология передачи и масштаб.

Технология передачи.

Существует два основных типа технологий передачи в сетях ПД:

• Вещание (передача от одного ко многим)

• Точка – точка.

Сети типа "вещание" имеют один канал передачи, который используют все пользователи сети. В подавляющем большинстве сетей ПД терминалы обмениваются между собой относительно короткими сообщениями, которые имеют специальную структуру и называются "пакет". В определенном поле пакета указывается адрес получателя. Отправленный какой-либо машиной пакет получают все другие машины сети. Каждая машина проверяет поле адреса. Если она обнаруживает в этом поле свой адрес, то приступает к обработке пакета. В противном случае машина игнорирует полученный пакет. Большую часть времени каждая машина находится в состоянии прослушивания канала. Передать пакет машина имеет право, только если канал никем не занят. Ситуация, когда несколько машин начинают передачу одновременно, называется конфликтом. Конфликтующие машины должны прекратить передачу и возобновить ее через случайный промежуток времени.

Сети типа вещание, как правило, используются на географически небольших территориях.

Сети "точка – точка" соединяют пару машин индивидуальным каналом. На пути от источника до адресата пакет проходит через несколько промежуточных машин. Поэтому в такой сети необходимо осуществлять маршрутизацию. От эффективности маршрутизации зависит распределение нагрузки и время доставки сообщений в сети. По такому принципу строятся крупные сети, охватывающие большие регионы.

Масштаб сети.

По размеру сети ПД можно классифицировать на две группы.

• Локальные сети (ЛВС, LAN). Локальная сеть обычно охватывает комнату, здание или комплекс зданий.Обеспечивают скорости передачи от 10 Мбит/с до нескольких Гигабит/с. Используют технологию передачи -вещание. В качестве физической среды передачи используется витая пара, коаксиальный кабель или оптоволоконный кабель.Самые распространенные топологии ЛВС: Шина (все машины подключены к одному общему кабелю), Звезда (имеется специальное центральное устройство – хаб, от которого идут лучи к каждой машине), кольцо (информация передается между станциями по кольцу с переприемом в каждой машине).

• Региональные и глобальные сети (WAN).

Региональные сети располагаются на территории города или области, глобальные – на территории государства или группы государств. Глобальные сети передачи данных обеспечивают доступ удаленных машин пользователей (рабочих станций) к мощным ЭВМ, так называемым ХОСТам или серверам, которые предоставляют свои ресурсы серверам, или обеспечивают взаимодействие удаленных ЛВС. Используется технология передачи точка – точка. Сеть содержит специализированные машины, выполняющие задачи маршрутизации, и которые называются маршрутизаторами или центрами коммутации пакетов. Топология соединения маршрутизаторов определяется требованиями по надежности и стоимости сети. Могут использоваться топологии типа звезда, кольцо, древовидная сеть, полносвязная сеть, нерегулярная.

Принципы коммутации пакетов.

Режим виртуальных соединений.

В сети с виртуальными соединениями или виртуальными каналами абоненту – получателю сначала направляется служебный пакет, прокладывающий виртуальное соединение. В каждом центре коммутации – маршрутизаторе служебный пакет оставляет распоряжение вида: пакеты k-го виртуального соединения, поступающие по i-му физическому каналу, следует направлять в j-й канал с l-м номером виртуального соединения. Таким образом, виртуальное, то есть условное, соединение существует только в памяти машины. Дойдя до машины – получателя служебный пакет запрашивает у нее разрешение на передачу и сообщает, какой объем памяти потребуется для приема. В обратную сторону по тому же маршруту отправляется служебный пакет с положительным или отрицательным подтверждением. Получив положительное подтверждение машина – отправитель приступает к передаче сообщения пакетами, которые в адресной части содержат номер виртуального канала. Пакеты проходят один за другим по виртуальному соединению и поступают в машину – получатель в том же порядке, как были отправлены.

Виртуальное соединение существует до тех пор, пока одна из машин не отправит служебный пакет разъединения, который сотрет инструкции по данному соединению в памяти узлов.

Датаграммный режим.

Термин "датаграмма" используют для обозначения самостоятельного пакета, движущегося в сети независимо от других пакетов данного сообщения. У каждой датаграммы должен быть полный адрес доставки. Получив датаграмму узел коммутации – маршрутизатор направляет ее в сторону смежного узла, максимально приближенного к адресату и ожидает подтверждения получения. Если подтверждение не получено, датаграмма будет отправлена в другой смежный узел, и так до тех пор, пока пакет не будет принят. Существуют различные алгоритмы маршрутизации, но все они направлены на минимизацию среднего времени доставки пакета.

Телематические службы ( ТМ ) – службы электросвязи ( кроме телефонной, телеграфной и служб передачи данных ), которые организуются с целью обмена информацией через сети электросвязи. Подробнее рассмотрены в следующем вопросе.