Технологии передачи в сетях

Для инфокоммуникационных и корпоративных сетей будем рассматривать только способы организации цифровых каналов передачи. В большинстве сетей цифровые каналы строятся на основе систем плезиохронной цифровой иерархии (PDH) и синхронной цифровой иерархии (SDH). Те и другие системы используют принцип временного мультиплексирования или TDM (Time Division Multiplexing). В системах PDH используется импульсно-кодовая модуляция – ИКМ. Она была разработана для передачи аналоговых сигналов по цифровым каналам связи. ,Этот вид модуляции основан на измерении амплитуды аналогового сигнала с периодом, определяемым по теореме Котельникова - не менее двух отсчетов на период колебаний, для высшей составляющей в частотном спектре сигнала. В цифровых каналах ОЦК за основу принята передача голоса с частотным диапазоном от 300 гц до 4 кГц, а кодирование производится байтом или восьмью битами (семь информационных и один проверочный). Отсюда получаем, что частота отсчетов (передача байтов) равна 8 кГц ( 4 кГц,х2), что соответствует периоду отсчета равному 125 мкс. Такой период имеют все плезиохронные и синхронные системы передачи TDM. Это означает, что очередной байт конкретного канала должен быть передан через 125 мкс. Место расположения байта каждого канала во временном спекте системы называют временным слотом канала.

Плезиохронные системы имеют уровни иерархии кратные 4. Это системы передачи, имеющие 30, 120, 480 и 1920 рабочих каналов. С точки зрения интерфейса с системами синхронной цифровой иерархии эти системы имеют наименование Е1,Е2,Е3 и Е4. В рекомендации МСЭ G.703 определена структура физического интерфейса для сопряжения систем PDH и SDH. Более подробно технология SDH будет рассмотрена в следующих лекциях.

В настоящее время для передачи цифровой информации используются также аналоговые методы. Это серия протоколов xDSL. В этих методах используются сложные способы модуляции и организации связи. Например, в протоколе HDSL производится установление соединение в асинхронном байт-ориентированном режиме, после образования соединения осуществляется переход в синхронный бит-ориентированный режим. Существует серия протоколов для модемов, устанавливаемых на двухпроводных абонентских линиях типа RS-232C, которые имеют спецификации V.21, V.22bis и др. Существуют протоколы для четырехпроводных линий- V.23, V.26 и др.

Вопросы к лекции 1

1.К каким типам сетей по терминологии Закона о связи относятся корпоративные сети?

2. Какое основное отличие корпоративной сети от сети общего пользования?

3. Какой информационный объект обрабатывается во вторичных сетях?

4. каким образом реализуется распределительная функция в первичной сети?

5. Чем отличаются логические сети от физических сетей?

6. В чем основное отличие асинхронных систем передачи от систем TDM?

7. Почему цикл синхронных систем равен 125 мкс?

Лекция 2 Система телефонной связи общего пользования и её подсистемы Коммутационные технологии

При всем многообразии существующих коммутационных технологий по принципу действия они могут быть разделены на два класса – коммутации каналов (КК) и коммутации пакетов(КП). Метод коммутации сообщений является частным случаем коммутации пакетов и в настоящее время практически не используется. Метод коммутации каналов может быть реализован в виде аналоговой пространственной коммутации и виде цифровой пространственно-временной коммутации.

Аналоговые пространственные коммутаторы обычно реализуются с помощью переключающих или коммутирующих схем, которые организуют многоступенные коммутаторы, которые позволяют существенно уменьшить число переключательных элементов по сравнению с одноступенными коммутаторами. Расчет числа коммутирующих элементов в различных коммутаторах будет нами проведен на практических занятиях.

Пространственно-временной коммутатор построен на основе буферной памяти, запись передаваемого байта в ее ячейки производится последовательным опросом входов, а коммутация осуществляется благодаря считыванию данных на выходы из нужных ячеек памяти. При этом происходит задержка на время одного цикла «запись-чтение».

В том и с другом случае согласно принципу КК вначале между абонентами устанавливается прямое соединение (логическое), по которому передается сообщение. При занятости одного из участков сети вызывающий абонент получает отказ. При этом могут быть использованы различные системы сигнализации, но наиболее распространенной в настоящее время является сигнализация по общему каналу сигнализации №7 (ОКС №7). Описание полной процедуры установления соединения с помощью ОКС №7 приводилось в ранее изученных дисциплинах по курсу автоматической коммутации, поэтому в данном курсе подробно не рассматривается. Однако с точки зрения принципов построения и взаимодействия коммутируемых сетей необходимо знать ряд основных положений.

• Для обеспечения сигнализации по ОКС №7 в телефонной сети должна строиться специальная сеть ОКС №7, которая состоит из узлов двух типов: пункт сигнализации (SP) и транзитный пункт сигнализации (STP). Функции этих узлов сигнализации выполняются программным способом на цифровых телефонных станциях.

• Каждый канал сигнализации ОКС №7 или звено сигнализации (link) представляет собой канал передачи данных, работающий со скоростью 64 Кбит/с и обслуживает, как правило, несколько пучков телефонных каналов с суммарной емкостью до 1500 разговорных каналов.

• ОКС может обслуживать соединения в связанном режиме, если пути канала сигнализации совпадает с путями разговорных каналов. В несвязанном режиме маршрут канала сигнализации отличается от маршрута разговорного канала, в предельном случае они могут совпадать только в крайних точках.

• Узел SP обрабатывает сигнальную информацию для тех разговорных соединений, которые коммутируются в данной станции (узле). Для соединений, обслуживаемых ОКС в несвязанном режиме выполняются функции STP.

• Установление соединения на телефонной сети согласно принятой в нашей стране последовательной системе маршрутизации производится позвенно и сигнализация по ОКС №7 также производится между станциями позвенно (link by link).Все сигналы сигнализации между коммутационными станциями передаются по каналу ОКС №7, сигнализация от станции к абоненту передается без использования ОКС.

В сетях с коммутацией пакетов сообщения передаются между узлами сети с накоплением. Поскольку длина каждого пакета небольшая (порядка тысячи бит), а скорости передачи высокие, то в сетях с КП обеспечивается небольшая задержка передаваемых данных. В сетях КП различают два режима работы: режим виртуальных каналов (связь с установлением логического соединения) и дейтаграммный режим (связь без установления соединения). В режиме виртуальных каналов (например, в технологии MPLS) пакеты одного сообщения передаются в последовательном порядке по заранее устанавливаемому маршруту. В дейтаграммном режиме каждый пакет адресуется и передаётся независимо. При этом очередные пакеты могут разделяться пакетами других сообщений или задерживаться в буферах промежуточных узлов. Контроль правильности передачи осуществляется путем посылки от получателя к отправителю подтверждения правильного приема или положительной квитанции.

В таблице 2.1 приводится сравнение основных характеристик сетей с КК и с КП.

Таблица 2.1

КК	КП
Реализуется на базе временного прямого соединения	Отсутствует прямое электрическое соединение
Отсутствует накопление сообщений	Накапливаются небольшие части сообщений в оперативном запоминающем устройстве
Возможен обмен в реальном времени, возможен диалог	Диалог возможен
Тракт организуется на время длительности одного соединения	Тракт устанавливается для каждого пакета или на время сеанса
Сеть работает как система с отказами	Сеть работает как система с ожиданием и отказами
При перегрузке имеют место отказы	При перегрузке возникают задержки в доставке. Также возникают и отказы, но вероятность их на порядок меньше, чем в сети с КК.
Защита сообщений выполняется пользователем.	Основные функции защиты реализуются в сети.
Невозможны преобразования скоростей, кодов, форматов.	Возможны преобразования скоростей, кодов, форматов.
Экономичная сеть при низких объёмах нагрузки.	Экономичная сеть при больших объёмах нагрузки.

Рассмотрим построение самой крупной сети в РФ – телефонной сети общего пользования (ТфОП).

Сеть ТфОП состоит из трёх уровней: местной, зоновой и магистральной. Однако в настоящее время принято считать, что местная сеть – городская также входит в зону. На рис. изображены функции ТфОП и ее подсистемы.

АКТС- автоматическая коммутация телефонных сообщений

Рис. 2.1. Подсистемы ТфОП