2. Функции и характеристики концентраторов. Управление концентратором по протоколу snmp. Интеллектуальные функции коммутаторов.

Сетевой концентратор или хаб— сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. Термин концентратор (хаб) применим также к другим технологиям передачи данных: USB, FireWire и пр.

В настоящее время хабы почти не выпускаются — им на смену пришли сетевые коммутаторы (свитчи), выделяющие каждое подключённое устройство в отдельный сегмент. Сетевые коммутаторы ошибочно называют «интеллектуальными концентраторами».

Характеристики сетевых концентраторов

• Количество портов — разъёмов для подключения сетевых линий, обычно выпускаются концентраторы с 4, 5, 6, 8, 12, 16, 24 и 48 портами (наиболее популярны с 4, 8 и 16). В некоторых для этого предусмотрены специальные порты.

• Скорость передачи данных — измеряется в Мбит/с, выпускаются концентраторы со скоростью 10, 100 и 1000. Скорость может переключаться как автоматически, так и с помощью перемычек или переключателей.

• Тип сетевого носителя — обычно это витая пара или оптоволокно, но существуют концентраторы и для других носителей, а также смешанные, например для витой пары и коаксиального кабеля.

• Тип питания — концентраторы без внешнего питания называются «пассивными», с внешним питанием — «активными». Пассивные сетевые концентраторы до сих пор нередко применяются для построения малых сетей в условиях частого отключения электричества.

Функции концентраторов

Концентраторы считаются устройствами первого уровня, поскольку они всего лишь регенерируют сигнал и повторяют его на всех своих портах

Для отправки и получения сообщений все порты концентратора Ethernet подключаются к одному и тому же каналу

Через концентратор Ethernet можно одновременно отправлять только одно сообщение. Возможно, два или более узла, подключенные к одному концентратору, попытаются одновременно отправить сообщение. При этом происходит столкновение электронных сигналов, из которых состоит сообщение.

Столкнувшиеся сообщения искажаются. Узлы не смогут их прочесть. Поскольку концентратор не декодирует сообщение, он не обнаруживает, что оно искажено, и повторяет его всем портам. Область сети, в которой узел может получить искаженное при столкновении сообщение, называется доменом коллизий.

По мере того, как количество подключенных к концентратору узлов растет, растет и вероятность столкновения. Чем больше столкновений, тем больше будет повторов. При этом сеть перегружается, и скорость передачи сетевого трафика падает. Поэтому размер домена коллизий необходимо ограничить.

Управление концентратором по протоколу snmp

Большинство концентраторов, поддерживающих интеллектуальные дополнительные функции, могут управляться централизованно по сети с помощью популярного протокола управления SNMP из стека TCP/IP.

В блок управления концентратором встраивается так называемый SNMP-агент. Этот агент собирает информацию о состоянии контролируемого устройства и хранит ее в так называемой базе данных управляющей информации - MIB. Эта база данных имеет стандартную структуру, что позволяет одному из компьютеров сети, выполняющему роль центральной станции управления, запрашивать у агента значения стандартных переменных базы MIB. В базе MIB хранятся не только данные о состоянии устройства, но и управляющая информация, воздействующая на это устройство. Например, в MIB есть переменная, управляющая состоянием порта, имеющая значения «включить» и «выключить». Если станция управления меняет значение управляющей переменной, то агент должен выполнить это указание и воздействовать на устройство соответствующим образом, например выключить порт или изменить связь порта с внутренними шинами концентратора.

Концентратор, который управляется по протоколу SNMP, должен поддерживать основные протоколы стека TCP/IP и иметь IP- и МАС - адреса.

Сетевой коммутатор, свич, свитч (переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

БИЛЕТ № 30

1. Сотовые системы связи и сотовые модемы. Беспроводные сети на основе технологии расширения спектра. Коды Баркера и комплементарные коды. Расширение спектра скачкообразной перестройкой частоты. Прямое последовательное расширение спектра.

Сотовая связь, сеть подвижной связи — один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).

Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону действия другого.

Модемы в аналоговых сетях. Внешние модемы            Для успешной передачи данных через аналоговую сотовую сеть на стороне подвижного абонента требуется наличие, как минимум, сотового модема, поддерживающего один из сотовых протоколов передачи. Такие протоколы, как правило, описывают функции протокола модуляции, протокола исправления ошибок и, иногда, сжатия данных . Наиболее известны сотовые протоколы MNPIO, MNP10EC, ZyCELL, ETC, TX-CEL.            Протоколы фирмы Microcom MNP10 и MNP10EC (Enhanced Cellular) предусматривают механизмы адаптации, реализованные на канальном и более высоких уровнях. Похожий подход реализован в протоколе фирмы AT&T Paradine ETC (Enhanced Throughput Cellular), основаном на стандарте V.32bis. Более совершенным является протокол ZyCELL фирмы ZyXEL. Он базируется на протоколе V.42 с селективным повтором (ARQ типа SR) и большом числе процедур адаптации как канального, так и физического уровня. Протокол TX-CEL компании Celeritas Technologies является также адаптивным и определяет порядок динамической подстройки электрических характеристик сигнала.            С помощью модемов пользователи могут получить надежный коммутируемый канал для передачи данных со скоростью 9,6 Кбит/с (без их сжатия), а при хороших радиоусловиях — 14,4 Кбит/с. Недостаток этой системы — необходимость использовать сотовые модемы на обоих концах со- единения. Если на одном конце установлен обычный модем, то надежность и производительность соединения могут серьезно пострадать.     Модемы в цифровых сетях. Внешние модемы            В настоящее время существуют и развиваются две конкурирующие технологии цифровой сотовой связи. Одна из них основана на множественном доступе с разделением по времени TDMA (Time Division Multiple Access), другая — с кодовым разделением CDMA (Code Division Multiple Access). Первая технология обещает троекратное увеличение емкости сетей по сравнению с аналоговыми системами, вторая — еще большее, возможно десятикратное. TDMA уже используется в системах типа GSM, D-AMPS, а технология CDMA еще ждет своего внедрения. Технология передачи данных в системах С DM А определяется стандартом IS-99.            Согласно этим стандартам портативный компьютер будет соединяться с цифровым сотовым телефоном не с помощью внешнего модема, а через последовательный порт и использовать АТ-команды, поддерживаемые большинством традиционных стационарных модемов. Пользователи получат возможность передавать данные и факсимильную информацию в системах TDMA со скоростью 9,6 Кбит/с, а в системах CDMA, вероятно, и со скоростью до 14,4 Кбит/с. Цифровые сотовые сети предоставят также услугу пересылки коротких сообщений, аналогичную услугам пейджинговых сетей, но гарантирующую надежную доставку информации.            На физическом уровне разные виды информации, передаваемой по цифровой сотовой сети, — речь, факсы, данные — выглядят одинаково. По мере повышения уровня сетевых протоколов, различия между ними становятся все более существенными, а, следовательно, и способы обработки разной информации должны быть разными. Стандарты передачи данных по цифровым сотовым сетям определяют протоколы канального уровня, обеспечивающие надежную передачу данных по относительно ненадежному радиоканалу. При вызове мобильного устройства один телефонный номер будет использоваться в целях установления соединения для передачи речи, а другой — факсимильной информации и данных. Для исходящих вызовов мобильное устройство будет выдавать команду цифровому сотовому телефону, указывая вид требуемой услуги.            Существуют потенциальные возможности для повышения скорости передачи данных по цифровым сотовым сетям. GSM, D-AMPS и технология CDMA поддерживают объединение каналов. D-AMPS позволяет объединять три канала для передачи данных с суммарной скоростью 28,8 Кбит/с, a CDMA возможно позволит достичь скорости до 64 Кбит/с. .

Технология расширения спектра методом прямой последовательности (DSSS)

Основная идея технологии расширения спектра (Spread Spectrum, SS) заключается в том, чтобы

от узкополосного спектра сигнала, возникающего при обычном потенциальном кодировании,

перейти к широкополосному спектру. Именно это позволяет значительно повысить

помехоустойчивость передаваемых данных. Рассмотрим более детально, как это происходит.

При потенциальном кодировании информационные биты 0 и 1 передаются прямоугольными

импульсами напряжений. Из курса математики и физики хорошо известно, что любую функцию

и соответственно любой сигнал (ограничения, налагаемые на функцию, мы для простоты

опускаем) можно представить в виде дискретного или непрерывного набора гармоник -

синусоидальных сигналов с определенным образом подобранными весовыми коэффициентами

и частотами. Такое представление называют преобразованием Фурье, а сами частоты

гармонических сигналов образуют спектральное разложение функции.

При передаче прямоугольного импульса длительностью T спектр сигнала описывается

функцией:

Несмотря на бесконечный спектр сигнала, наиболее весомые гармоники, то есть вносящие

значительный вклад в результирующий сигнал, сосредоточены в небольшой частотной области,

ширина которой обратно пропорциональна длительности импульса. Таким образом, с хорошей

степенью точности исходный сигнал можно представить как совмещение гармоник в

спектральной полосе, ширина которой равна длительности импульса T. Соответственно, чем

меньше длительность импульса, тем больший спектральный диапазон занимает такой сигнал.

Для того чтобы повысить помехоустойчивость передаваемого сигнала, то есть увеличить

вероятность безошибочного распознавания сигнала на приемной стороне в условиях шума,

можно воспользоваться методом перехода к широкополосному сигналу, добавляя избыточность

в исходный сигнал. Для этого в каждый передаваемый информационный бит ≪встраивают≫

определенный код, состоящий из последовательности так называемых чипов

Две различные функции похожи друг на друга. Соответственно под автокорреляцией

понимается степень подобия функции самой себе в различные моменты времени. Например,

если некоторая функция зависит (меняется) от времени и эта зависимость выражается в виде

, то можно рассмотреть функцию в некоторый момент времени

и в момент времени

Метод Complementary Code Keying, который применяет последовательность кодов, называемых дополнительными (Complementary Sequences), не намного совершеннее OFDM. В нем последовательность состоит из 64 8-чиповых кодирующих слов, что позволяет закодировать одним словом до 6 бит. Код CCK модулируется с помощью схемы квадратурно-фазовой модуляции (Quadrature Phase Shift Keying), точно такой же, как и в методе 802.11 DSSS. Это добавляет к символу еще два бита. Символы посылаются со скоростью 1,375 Mбит/c, что и дает в результате пропускную способность 11 Mбит/c. Однако если в случае OFDM близлежащие точки доступа наводят помехи, из-за которых отдельные пакеты данных пересылаются повторно, то в случае с модуляцией с помощью дополнительного кода (CKK) происходит увеличение объема служебной информации, что уменьшает и без того не самую широкую эффективную полосу пропускания стандарта 802.11b (11 Mбит/c).