Ταξινόμηση δικτύων.

Με εδαφική κατανομή

PAN (Personal Area Network) - ένα προσωπικό δίκτυο σχεδιασμένο για αλληλεπίδραση διάφορες συσκευέςπου ανήκουν στον ίδιο ιδιοκτήτη.

LAN (τοπικό δίκτυο) - τοπικά δίκτυαέχουν κλειστή υποδομή πριν φτάσουν στους παρόχους υπηρεσιών. Ο όρος «LAN» μπορεί να περιγράψει τόσο ένα μικρό δίκτυο γραφείων όσο και ένα δίκτυο στο επίπεδο ενός μεγάλου εργοστασίου που καλύπτει αρκετές εκατοντάδες εκτάρια. Ξένες πηγές δίνουν ακόμη και μια κοντινή εκτίμηση περίπου έξι μιλίων (10 km) σε ακτίνα. Τα τοπικά δίκτυα είναι κλειστά δίκτυα, η πρόσβαση σε αυτά επιτρέπεται μόνο περιορισμένος κύκλοςχρήστες για τους οποίους η εργασία σε ένα τέτοιο δίκτυο σχετίζεται άμεσα με τις επαγγελματικές τους δραστηριότητες.

CAN (Campus Area Network) - ενώνει τοπικά δίκτυα κοντινών κτιρίων.

MAN (Δίκτυο Μητροπολιτικής Περιοχής) - αστικά δίκτυα μεταξύ ιδρυμάτων σε μία ή περισσότερες πόλεις, που συνδέουν πολλά τοπικά δίκτυα.

Το WAN (Wide Area Network) είναι ένα παγκόσμιο δίκτυο που καλύπτει μεγάλες γεωγραφικές περιοχές, συμπεριλαμβανομένων τόσο των τοπικών δικτύων όσο και άλλων τηλεπικοινωνιακών δικτύων και συσκευών. Ένα παράδειγμα WAN είναι ένα δίκτυο μεταγωγής πακέτων (Frame relay), μέσω του οποίου διάφορα δίκτυα υπολογιστών μπορούν να «μιλούν» μεταξύ τους. Παγκόσμια δίκτυαείναι ανοιχτά και επικεντρώνονται στην εξυπηρέτηση οποιουδήποτε χρήστη.

Ο όρος «επιχειρηματικό δίκτυο» χρησιμοποιείται επίσης στη βιβλιογραφία για να αναφερθεί στον συνδυασμό πολλών δικτύων, καθένα από τα οποία μπορεί να κατασκευαστεί σε διαφορετικές τεχνικές, αρχές λογισμικού και πληροφοριών.

Ανά τύπο λειτουργικής αλληλεπίδρασης

Client-server, Μικτό δίκτυο, Peer-to-peer δίκτυο, Multi-peer δίκτυο

Ανά τύπο τοπολογίας δικτύου

Ελαστικό, Δαχτυλίδι, Διπλό Δαχτυλίδι, Αστέρι, Κυψέλη, Καφασωτό, Δέντρο, Χοντρό δέντρο

Ανά τύπο μέσου μετάδοσης

Ενσύρματο (τηλεφωνικό καλώδιο, ομοαξονικό καλώδιο, συνεστραμμένο ζεύγος, καλώδιο οπτικών ινών)

Ασύρματη (μετάδοση πληροφοριών μέσω ραδιοκυμάτων σε συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων)

Με λειτουργικό σκοπό

Δίκτυα αποθήκευσης, φάρμες διακομιστών, δίκτυα ελέγχου διεργασιών, δίκτυα SOHO, οικιακά δίκτυα

Με ταχύτητα μετάδοσης

χαμηλή ταχύτητα (έως 10 Mbit/s), μεσαία ταχύτητα (έως 100 Mbit/s), υψηλή ταχύτητα (πάνω από 100 Mbit/s).

Εάν είναι απαραίτητο να διατηρείται σταθερή σύνδεση

Δίκτυο πακέτων όπως Fidonet και UUCP, Online δίκτυο όπως Internet και GSM

Δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος

Ένα από τα πιο σημαντικά ζητήματα στα δίκτυα υπολογιστών είναι το ζήτημα της μεταγωγής. Η έννοια της μεταγωγής περιλαμβάνει:

1. μηχανισμός διανομής διαδρομής για μετάδοση δεδομένων

2. σύγχρονη χρήσηκανάλι επικοινωνίας

Θα μιλήσουμε για έναν από τους τρόπους επίλυσης του προβλήματος μεταγωγής, δηλαδή για τα δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος. Αλλά πρέπει να σημειωθεί ότι αυτό δεν είναι ο μόνος τρόποςεπίλυση του προβλήματος στα δίκτυα υπολογιστών. Ας πλησιάσουμε όμως πιο κοντά στην ουσία του ζητήματος. Δίκτυα μεταγωγής κυκλώματοςσχηματίζουν ένα κοινό και άθραυστο φυσικό τμήμα (κανάλι) επικοινωνίας μεταξύ των ακραίων κόμβων, μέσω του οποίου περνούν δεδομένα με την ίδια ταχύτητα. Σημειώνεται ότι η ίδια ταχύτητα επιτυγχάνεται λόγω της απουσίας «στάσεως» σε ορισμένα τμήματα, αφού η διαδρομή είναι εκ των προτέρων γνωστή.

Δημιουργία σύνδεσης με δίκτυα μεταγωγής κυκλώματοςξεκινά πάντα πρώτα, γιατί δεν μπορείτε να φτάσετε στον επιθυμητό στόχο χωρίς να συνδεθείτε. Και αφού δημιουργηθεί η σύνδεση, μπορείτε να μεταφέρετε με ασφάλεια τα απαραίτητα δεδομένα. Ας ρίξουμε μια ματιά στα οφέλη των δικτύων μεταγωγής κυκλώματος:

1. Η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων είναι πάντα η ίδια

2. Δεν υπάρχει καθυστέρηση στους κόμβους κατά τη μετάδοση δεδομένων, κάτι που είναι σημαντικό για διάφορα On-line συμβάντα (συνέδρια, επικοινωνία, εκπομπές βίντεο)

Λοιπόν, τώρα πρέπει να πω λίγα λόγια για τις ελλείψεις:

1. Δεν είναι πάντα δυνατή η δημιουργία σύνδεσης, π.χ. μερικές φορές το δίκτυο μπορεί να είναι απασχολημένο

2. Δεν μπορούμε να μεταφέρουμε άμεσα δεδομένα χωρίς να δημιουργήσουμε πρώτα μια σύνδεση, π.χ. ο χρόνος χάνεται

3. όχι πολύ αποτελεσματική χρήση φυσικών καναλιών επικοινωνίας

Επιτρέψτε μου να εξηγήσω για το τελευταίο μείον: όταν δημιουργούμε ένα φυσικό κανάλι επικοινωνίας, καταλαμβάνουμε πλήρως ολόκληρη τη γραμμή, χωρίς να αφήνουμε καμία ευκαιρία σε άλλους να συνδεθούν σε αυτήν.

Με τη σειρά τους, τα δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος χωρίζονται σε 2 τύπους, χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνολογικές προσεγγίσεις:

1. Εναλλαγή κυκλώματος με βάση την πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας (FDM).

Το πρόγραμμα εργασίας έχει ως εξής:

1. κάθε χρήστης μεταδίδει ένα σήμα στις εισόδους του διακόπτη

2. Όλα τα σήματα με τη βοήθεια ενός διακόπτη γεμίζουν τις ζώνες ΔF χρησιμοποιώντας τη μέθοδο διαμόρφωσης συχνότητας του σήματος

2. Εναλλαγή κυκλώματος βάσει πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου (TDM)

Αρχή μεταγωγή κυκλώματοςμε βάση το χρόνο η πολυπλεξία είναι αρκετά απλή. Βασίζεται στη χρονική διαίρεση, δηλ. Κάθε κανάλι επικοινωνίας εξυπηρετείται με τη σειρά του και η χρονική περίοδος για την αποστολή σήματος στον συνδρομητή είναι αυστηρά καθορισμένη.

3.Μεταγωγή πακέτων
Αυτή η τεχνική μεταγωγής σχεδιάστηκε ειδικά για την αποτελεσματική μετάδοση της κίνησης των υπολογιστών. Τα πρώτα βήματα προς τη δημιουργία δίκτυα υπολογιστώνμε βάση τις τεχνικές μεταγωγής κυκλώματος έχουν δείξει ότι αυτός ο τύπος μεταγωγής δεν επιτρέπει την επίτευξη υψηλής συνολικής απόδοσης δικτύου. Τυπικές εφαρμογές δικτύου παράγουν κίνηση πολύ σποραδικά, με υψηλά επίπεδα ραγδαίας ροής δεδομένων. Για παράδειγμα, κατά την πρόσβαση σε έναν απομακρυσμένο διακομιστή αρχείων, ο χρήστης προβάλλει πρώτα τα περιεχόμενα του καταλόγου αυτού του διακομιστή, με αποτέλεσμα τη μεταφορά μικρής ποσότητας δεδομένων. Στη συνέχεια ανοίγει το απαιτούμενο αρχείο επεξεργαστής κειμένου, και αυτή η λειτουργία μπορεί να δημιουργήσει πολύ μεγάλη ανταλλαγή δεδομένων, ειδικά εάν το αρχείο περιέχει μεγάλα γραφικά εγκλείσματα. Αφού εμφανίσει μερικές σελίδες ενός αρχείου, ο χρήστης εργάζεται μαζί τους τοπικά για λίγο, κάτι που δεν απαιτεί καθόλου μεταφορά δικτύου και, στη συνέχεια, επιστρέφει τροποποιημένα αντίγραφα των σελίδων στον διακομιστή - δημιουργώντας και πάλι εντατική μεταφορά δικτύου.

Ο παράγοντας κυματισμού κίνησης ενός μεμονωμένου χρήστη δικτύου, ίσος με την αναλογία της μέσης έντασης ανταλλαγής δεδομένων προς το μέγιστο δυνατό, μπορεί να φτάσει το 1:50 ή και το 1:100. Εάν για την περιγραφόμενη περίοδο λειτουργίας οργανώσουμε την εναλλαγή καναλιών μεταξύ του υπολογιστή του χρήστη και του διακομιστή, τότε τις περισσότερες φορές το κανάλι θα είναι αδρανές. Ταυτόχρονα, οι δυνατότητες μεταγωγής του δικτύου θα εκχωρηθούν σε αυτό το ζεύγος συνδρομητών και δεν θα είναι διαθέσιμες σε άλλους χρήστες του δικτύου.

Όταν συμβαίνει εναλλαγή πακέτων, όλα τα μηνύματα που μεταδίδονται από τον χρήστη αναλύονται στον κόμβο πηγής σε σχετικά μικρά κομμάτια που ονομάζονται πακέτα. Ας θυμηθούμε ότι ένα μήνυμα είναι ένα λογικά ολοκληρωμένο κομμάτι δεδομένων - ένα αίτημα για μεταφορά ενός αρχείου, μια απάντηση σε αυτό το αίτημα που περιέχει ολόκληρο το αρχείο κ.λπ. Τα μηνύματα μπορούν να είναι οποιουδήποτε μήκους, από μερικά byte έως πολλά megabyte. Αντίθετα, τα πακέτα μπορούν συνήθως να έχουν επίσης μεταβλητό μήκος, αλλά εντός στενών ορίων, για παράδειγμα από 46 έως 1500 byte. Κάθε πακέτο παρέχεται με μια κεφαλίδα που καθορίζει τις πληροφορίες διεύθυνσης που απαιτούνται για την παράδοση του πακέτου στον κόμβο προορισμού, καθώς και τον αριθμό του πακέτου που θα χρησιμοποιηθεί από τον κόμβο προορισμού για τη συναρμολόγηση του μηνύματος (Εικόνα 3). Τα πακέτα μεταφέρονται μέσω του δικτύου ως ανεξάρτητα μπλοκ πληροφοριών. Οι μεταγωγείς δικτύου λαμβάνουν πακέτα από τερματικούς κόμβους και, με βάση τις πληροφορίες διεύθυνσης, τα μεταδίδουν μεταξύ τους και τελικά στον κόμβο προορισμού.

Οι μεταγωγείς δικτύου πακέτων διαφέρουν από τους μεταγωγείς κυκλώματος στο ότι διαθέτουν εσωτερική μνήμη προσωρινής αποθήκευσης για προσωρινή αποθήκευση πακέτων εάν η θύρα εξόδου του μεταγωγέα είναι απασχολημένη με τη μετάδοση ενός άλλου πακέτου τη στιγμή που λαμβάνεται το πακέτο (Εικ. 3). Σε αυτήν την περίπτωση, το πακέτο παραμένει για κάποιο χρονικό διάστημα στην ουρά πακέτων στην προσωρινή μνήμη της θύρας εξόδου και όταν φτάσει η σειρά του, μεταφέρεται στον επόμενο διακόπτη. Αυτό το σχήμα μετάδοσης δεδομένων σάς επιτρέπει να εξομαλύνετε τους παλμούς της κυκλοφορίας στις συνδέσεις κορμού μεταξύ των μεταγωγέων και έτσι να τις χρησιμοποιείτε πιο αποτελεσματικά για να αυξήσετε τη χωρητικότητα του δικτύου στο σύνολό του.

Πράγματι, για ένα ζεύγος συνδρομητών, το πιο αποτελεσματικό θα ήταν να τους παρέχεται η αποκλειστική χρήση ενός καναλιού επικοινωνίας μεταγωγής, όπως γίνεται στα δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος. Σε αυτή την περίπτωση, ο χρόνος αλληλεπίδρασης αυτού του ζεύγους συνδρομητών θα ήταν ελάχιστος, αφού τα δεδομένα θα μεταδίδονταν από τον έναν συνδρομητή στον άλλο χωρίς καθυστέρηση. Οι συνδρομητές δεν ενδιαφέρονται για το χρόνο διακοπής του καναλιού κατά τις παύσεις μετάδοσης· είναι σημαντικό για αυτούς να λύσουν γρήγορα το πρόβλημά τους. Ένα δίκτυο μεταγωγής πακέτων επιβραδύνει τη διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ ενός συγκεκριμένου ζεύγους συνδρομητών, καθώς τα πακέτα τους μπορούν να περιμένουν στους μεταγωγείς ενώ άλλα πακέτα που έφτασαν στο μεταγωγέα νωρίτερα μεταδίδονται κατά μήκος των συνδέσεων κορμού.

Ωστόσο, η συνολική ποσότητα δεδομένων υπολογιστή που μεταδίδονται από το δίκτυο ανά μονάδα χρόνου χρησιμοποιώντας την τεχνική μεταγωγής πακέτων θα είναι μεγαλύτερη από τη χρήση της τεχνικής μεταγωγής κυκλώματος. Αυτό συμβαίνει επειδή οι κυματισμοί των μεμονωμένων συνδρομητών, σύμφωνα με το νόμο των μεγάλων αριθμών, κατανέμονται χρονικά έτσι ώστε οι κορυφές τους να μην συμπίπτουν. Επομένως, οι μεταγωγείς φορτώνονται συνεχώς και αρκετά ομοιόμορφα με εργασία εάν ο αριθμός των συνδρομητών που εξυπηρετούν είναι πραγματικά μεγάλος. Στο Σχ. Το σχήμα 4 δείχνει ότι η κίνηση που προέρχεται από τους τερματικούς κόμβους στους διακόπτες κατανέμεται πολύ άνισα με την πάροδο του χρόνου. Ωστόσο, οι μεταγωγείς υψηλότερου επιπέδου στην ιεραρχία ότι οι συνδέσεις υπηρεσίας μεταξύ των μεταγωγέων χαμηλότερου επιπέδου φορτώνονται πιο ομοιόμορφα και η ροή πακέτων στους συνδέσμους κορμού που συνδέουν διακόπτες ανώτερου επιπέδου είναι σχεδόν στο μέγιστο. Η προσωρινή αποθήκευση εξομαλύνει τους κυματισμούς, επομένως ο παράγοντας κυματισμού στα κανάλια κορμού είναι πολύ χαμηλότερος από ό,τι στα κανάλια πρόσβασης συνδρομητών - μπορεί να είναι ίσος με 1:10 ή ακόμα και 1:2.

Η υψηλότερη απόδοση των δικτύων μεταγωγής πακέτων σε σύγκριση με τα δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος (με ίση χωρητικότητα καναλιού επικοινωνίας) αποδείχθηκε στη δεκαετία του '60 τόσο πειραματικά όσο και χρησιμοποιώντας μοντελοποίηση προσομοίωσης. Μια αναλογία με τον πολυπρογραμματισμό είναι κατάλληλη εδώ. λειτουργικά συστήματα. Κάθε μεμονωμένο πρόγραμμα σε ένα τέτοιο σύστημα χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να εκτελεστεί από ό,τι σε ένα σύστημα ενός προγράμματος, όπου το πρόγραμμα κατανέμεται όλος ο χρόνος του επεξεργαστή μέχρι να ολοκληρωθεί η εκτέλεσή του. Ωστόσο, ο συνολικός αριθμός προγραμμάτων που εκτελούνται ανά μονάδα χρόνου είναι μεγαλύτερος σε ένα σύστημα πολλαπλών προγραμμάτων παρά σε ένα σύστημα ενός προγράμματος.
Ένα δίκτυο μεταγωγής πακέτων επιβραδύνει τη διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ ενός συγκεκριμένου ζεύγους συνδρομητών, αλλά αυξάνει την απόδοση του δικτύου στο σύνολό του.

Καθυστερήσεις στην πηγή μετάδοσης:

· χρόνος μεταφοράς κεφαλίδων.

· καθυστερήσεις που προκαλούνται από τα διαστήματα μεταξύ της μετάδοσης κάθε επόμενου πακέτου.

Καθυστερήσεις σε κάθε διακόπτη:

· χρόνος αποθήκευσης πακέτων.

χρόνος μεταγωγής, ο οποίος αποτελείται από:

o χρόνος αναμονής για ένα πακέτο στην ουρά (μεταβλητή τιμή).

o ο χρόνος που χρειάζεται για να μετακινηθεί ένα πακέτο στη θύρα εξόδου.

Πλεονεκτήματα της μεταγωγής πακέτων

1. Υψηλή συνολική διεκπεραίωση δικτύου κατά τη μετάδοση εκρηκτικής κίνησης.

2. Η δυνατότητα δυναμικής ανακατανομής της χωρητικότητας των φυσικών καναλιών επικοινωνίας μεταξύ των συνδρομητών σύμφωνα με τις πραγματικές ανάγκες της επισκεψιμότητάς τους.

Μειονεκτήματα της μεταγωγής πακέτων

1. Αβεβαιότητα στον ρυθμό μεταφοράς δεδομένων μεταξύ συνδρομητών δικτύου, λόγω του γεγονότος ότι οι καθυστερήσεις στις ουρές buffer των μεταγωγέων δικτύου εξαρτώνται από το συνολικό φορτίο δικτύου.

2. Μεταβλητή καθυστέρηση πακέτων δεδομένων, η οποία μπορεί να είναι αρκετά μεγάλη σε στιγμές στιγμιαίας συμφόρησης δικτύου.

3. Πιθανή απώλεια δεδομένων λόγω υπερχείλισης buffer.
Επί του παρόντος, αναπτύσσονται και εφαρμόζονται ενεργά μέθοδοι για την αντιμετώπιση αυτών των ελλείψεων, οι οποίες είναι ιδιαίτερα έντονες για την ευαίσθητη σε καθυστερήσεις κυκλοφορία που απαιτεί σταθερή ταχύτητα μετάδοσης. Τέτοιες μέθοδοι ονομάζονται μέθοδοι Ποιότητας Υπηρεσίας (QoS).

Τα δίκτυα μεταγωγής πακέτων, τα οποία εφαρμόζουν μεθόδους ποιότητας υπηρεσίας, επιτρέπουν την ταυτόχρονη μετάδοση διαφόρων τύπων κίνησης, συμπεριλαμβανομένων σημαντικών όπως η τηλεφωνική και η κίνηση υπολογιστών. Ως εκ τούτου, οι μέθοδοι μεταγωγής πακέτων σήμερα θεωρούνται οι πιο ελπιδοφόρες για τη δημιουργία ενός συγκλινόμενου δικτύου που θα παρέχει ολοκληρωμένες υπηρεσίες υψηλής ποιότητας για συνδρομητές οποιουδήποτε τύπου. Ωστόσο, οι μέθοδοι μεταγωγής κυκλώματος δεν μπορούν να μειωθούν. Σήμερα όχι μόνο λειτουργούν με επιτυχία σε παραδοσιακά τηλεφωνικά δίκτυα, αλλά χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως για τη δημιουργία μόνιμων συνδέσεων υψηλής ταχύτητας στα λεγόμενα κύρια (ραχοκοκαλιά) δίκτυα των τεχνολογιών SDH και DWDM, τα οποία χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία φυσικών καναλιών κορμού μεταξύ τηλεφώνου ή διακόπτες δικτύου υπολογιστών. Στο μέλλον, είναι πολύ πιθανό να εμφανιστούν νέες τεχνολογίες μεταγωγής, με τη μία ή την άλλη μορφή που συνδυάζουν τις αρχές της μεταγωγής πακέτων και καναλιών.

4.VPN Εικονικό ιδιωτικό δίκτυο- εικονικός ιδιωτικό δίκτυο) είναι μια γενικευμένη ονομασία για τεχνολογίες που επιτρέπουν μία ή περισσότερες δικτυακές συνδέσεις(λογικό δίκτυο) πάνω από άλλο δίκτυο (όπως το Διαδίκτυο). Παρά το γεγονός ότι οι επικοινωνίες πραγματοποιούνται μέσω δικτύων με χαμηλότερο άγνωστο επίπεδο εμπιστοσύνης (για παράδειγμα, μέσω δημόσιων δικτύων), το επίπεδο εμπιστοσύνης στο κατασκευασμένο λογικό δίκτυο δεν εξαρτάται από το επίπεδο εμπιστοσύνης στο βασικά δίκτυαχάρη στη χρήση εργαλείων κρυπτογράφησης (κρυπτογράφηση, έλεγχος ταυτότητας, υποδομή δημόσια κλειδιά, σημαίνει προστασία από επαναλήψεις και αλλαγές στα μηνύματα που μεταδίδονται μέσω ενός λογικού δικτύου).

Ανάλογα με τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται και τον σκοπό, ένα VPN μπορεί να παρέχει σύνδεση τριώντύποι: κόμβος-κόμβος,κόμβο-δίκτυοΚαι δίκτυο-δίκτυο. Συνήθως, τα VPN αναπτύσσονται σε επίπεδα όχι υψηλότερα από το επίπεδο δικτύου, καθώς η χρήση κρυπτογραφίας σε αυτά τα επίπεδα επιτρέπει στα πρωτόκολλα μεταφοράς (όπως TCP, UDP) να χρησιμοποιούνται αμετάβλητα.

Χρήστες Microsoft Windowsο όρος VPN υποδηλώνει μία από τις υλοποιήσεις εικονικό δίκτυο- PPTP, το οποίο χρησιμοποιείται συχνά Δενγια τη δημιουργία ιδιωτικών δικτύων.

Τις περισσότερες φορές, για τη δημιουργία ενός εικονικού δικτύου, το πρωτόκολλο PPP ενσωματώνεται σε κάποιο άλλο πρωτόκολλο - IP (αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται από την υλοποίηση του PPTP - Point-to-Point Tunneling Protocol) ή Ethernet (PPPoE) (αν και έχουν επίσης διαφορές ). Τεχνολογία VPN σε Πρόσφαταχρησιμοποιείται όχι μόνο για τη δημιουργία ιδιωτικών δικτύων, αλλά και από ορισμένους παρόχους «τελευταίου μιλίου» στον μετασοβιετικό χώρο για την παροχή πρόσβασης στο Διαδίκτυο.

Με το κατάλληλο επίπεδο υλοποίησης και τη χρήση ειδικού λογισμικού, ένα δίκτυο VPN μπορεί να παρέχει υψηλό επίπεδο κρυπτογράφησης των μεταδιδόμενων πληροφοριών. Στο σωστή ρύθμισηΗ τεχνολογία VPN όλων των στοιχείων εξασφαλίζει την ανωνυμία στο Διαδίκτυο.

Ένα VPN αποτελείται από δύο μέρη: ένα «εσωτερικό» (ελεγχόμενο) δίκτυο, από το οποίο μπορεί να υπάρχουν πολλά, και ένα «εξωτερικό» δίκτυο μέσω του οποίου διέρχεται μια ενθυλακωμένη σύνδεση (συνήθως το Διαδίκτυο). Είναι επίσης δυνατή η σύνδεση ενός ξεχωριστού υπολογιστή σε ένα εικονικό δίκτυο. Η σύνδεση ενός απομακρυσμένου χρήστη με το VPN γίνεται μέσω ενός διακομιστή πρόσβασης, ο οποίος είναι συνδεδεμένος τόσο στο εσωτερικό όσο και στο εξωτερικό (δημόσιο) δίκτυο. Όταν συνδέεται ένας απομακρυσμένος χρήστης (ή κατά τη δημιουργία σύνδεσης σε άλλο ασφαλές δίκτυο), ο διακομιστής πρόσβασης απαιτεί μια διαδικασία αναγνώρισης και, στη συνέχεια, μια διαδικασία ελέγχου ταυτότητας. Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση και των δύο διαδικασιών, ο απομακρυσμένος χρήστης ( απομακρυσμένο δίκτυο) έχει εξουσιοδότηση να εργάζεται στο δίκτυο, δηλαδή λαμβάνει χώρα μια διαδικασία εξουσιοδότησης. Οι λύσεις VPN μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορες κύριες παραμέτρους:

[επεξεργασία]Ανάλογα με τον βαθμό ασφάλειας του περιβάλλοντος που χρησιμοποιείται

Προστατεύεται

Η πιο κοινή έκδοση εικονικών ιδιωτικών δικτύων. Με τη βοήθειά του, είναι δυνατό να δημιουργηθεί ένα αξιόπιστο και ασφαλές δίκτυο που βασίζεται σε ένα αναξιόπιστο δίκτυο, συνήθως στο Διαδίκτυο. Παραδείγματα ασφαλών VPN είναι: IPSec, OpenVPN και PPTP.

Εμπιστος

Χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου το μέσο μετάδοσης μπορεί να θεωρηθεί αξιόπιστο και είναι απαραίτητο μόνο να λυθεί το πρόβλημα της δημιουργίας ενός εικονικού υποδικτύου εντός μεγαλύτερο δίκτυο. Τα θέματα ασφαλείας γίνονται άσχετα. Παραδείγματα τέτοιων λύσεων VPN είναι: Εναλλαγή ετικετών πολλαπλών πρωτοκόλλων (MPLS) και L2TP (Πρωτόκολλο σήραγγας επιπέδου 2) (ακριβέστερα, αυτά τα πρωτόκολλα μεταθέτουν το καθήκον της διασφάλισης της ασφάλειας σε άλλους, για παράδειγμα, το L2TP χρησιμοποιείται συνήθως σε συνδυασμό με το IPSec) .

[επεξεργασία]Με μέθοδο υλοποίησης

Με τη μορφή ειδικού λογισμικού και υλικού

Η υλοποίηση ενός δικτύου VPN πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα ειδικό σύνολο λογισμικού και υλικού. Αυτή η υλοποίηση παρέχει υψηλή απόδοσηκαι, κατά κανόνα, υψηλό βαθμό ασφάλειας.

Ως λύση λογισμικού

Χρήση Προσωπικός υπολογιστήςμε ειδικές λογισμικό, παρέχοντας λειτουργικότητα VPN.

Ολοκληρωμένη Λύση

Η λειτουργικότητα VPN παρέχεται από ένα συγκρότημα που λύνει επίσης τα προβλήματα φιλτραρίσματος της κυκλοφορίας δικτύου, οργάνωσης τείχος προστασίαςκαι τη διασφάλιση της ποιότητας των υπηρεσιών.

[επεξεργασία]Όπως προβλέπεται

Χρησιμοποιούνται για τη συνένωση πολλών κατανεμημένων υποκαταστημάτων ενός οργανισμού σε ένα ενιαίο ασφαλές δίκτυο, ανταλλάσσοντας δεδομένα μέσω ανοιχτών καναλιών επικοινωνίας.

Απομακρυσμένη πρόσβαση VPN

Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ασφαλούς καναλιού μεταξύ ενός τμήματος εταιρικό δίκτυο(κεντρικό γραφείο ή υποκατάστημα) και ένας μεμονωμένος χρήστης που, εργάζεται στο σπίτι, συνδέεται με εταιρικούς πόρους με οικιακός υπολογιστής, εταιρικό φορητό υπολογιστή, smartphone ή περίπτερο internet.

Χρησιμοποιείται για δίκτυα στα οποία συνδέονται «εξωτερικοί» χρήστες (για παράδειγμα, πελάτες ή πελάτες). Το επίπεδο εμπιστοσύνης σε αυτούς είναι πολύ χαμηλότερο από ό,τι στους υπαλλήλους της εταιρείας, επομένως είναι απαραίτητο να παρέχονται ειδικές «γραμμές» προστασίας που εμποδίζουν ή περιορίζουν την πρόσβαση των τελευταίων σε ιδιαίτερα πολύτιμες, εμπιστευτικές πληροφορίες.

Χρησιμοποιείται για την παροχή πρόσβασης στο Διαδίκτυο από παρόχους, συνήθως όταν πολλοί χρήστες συνδέονται μέσω ενός φυσικού καναλιού.

VPN πελάτη/διακομιστή

Παρέχει προστασία για τα μεταδιδόμενα δεδομένα μεταξύ δύο κόμβων (όχι δικτύων) ενός εταιρικού δικτύου. Η ιδιαιτερότητα αυτής της επιλογής είναι ότι το VPN δημιουργείται μεταξύ κόμβων που βρίσκονται, κατά κανόνα, στο ίδιο τμήμα δικτύου, για παράδειγμα, μεταξύ σταθμός εργασίαςκαι ο διακομιστής. Αυτή η ανάγκη προκύπτει πολύ συχνά σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν πολλά λογικά δίκτυα σε ένα φυσικό δίκτυο. Για παράδειγμα, όταν είναι απαραίτητο να κατανεμηθεί η κίνηση μεταξύ του οικονομικού τμήματος και του τμήματος ανθρώπινου δυναμικού που έχει πρόσβαση σε διακομιστές που βρίσκονται στο ίδιο φυσικό τμήμα. Αυτή η επιλογή είναι παρόμοια με την τεχνολογία VLAN, αλλά αντί να διαχωρίζει την κυκλοφορία, είναι κρυπτογραφημένη.

[επεξεργασία]Κατά τύπο πρωτοκόλλου

Υπάρχουν υλοποιήσεις εικονικών ιδιωτικών δικτύων για TCP/IP, IPX και AppleTalk. Σήμερα όμως υπάρχει μια τάση για μια γενική μετάβαση στο πρωτόκολλο TCP/IP και η συντριπτική πλειοψηφία των λύσεων VPN το υποστηρίζει. Η διευθυνσιοδότηση σε αυτό επιλέγεται συχνότερα σύμφωνα με το πρότυπο RFC5735, από το φάσμα των ιδιωτικών δικτύων TCP/IP

[επεξεργασία]Κατά επίπεδο πρωτόκολλο δικτύου

Με επίπεδο πρωτοκόλλου δικτύου που βασίζεται σε σύγκριση με τα επίπεδα του μοντέλου δικτύου αναφοράς ISO/OSI.

5. Μοντέλο αναφοράςΤο OSI, που μερικές φορές ονομάζεται στοίβα OSI, είναι μια ιεραρχία δικτύου 7 επιπέδων (Εικόνα 1) που αναπτύχθηκε από τον Διεθνή Οργανισμό Τυποποίησης (ISO). Αυτό το μοντέλο περιέχει ουσιαστικά 2 διάφορα μοντέλα:

· ένα οριζόντιο μοντέλο βασισμένο σε πρωτόκολλα, παρέχοντας έναν μηχανισμό αλληλεπίδρασης μεταξύ προγραμμάτων και διαδικασιών σε διαφορετικά μηχανήματα

· κάθετο μοντέλο που βασίζεται σε υπηρεσίες που παρέχονται από παρακείμενα στρώματα μεταξύ τους στο ίδιο μηχάνημα

ΣΕ οριζόντιο μοντέλοΤα δύο προγράμματα απαιτούν ένα κοινό πρωτόκολλο για την ανταλλαγή δεδομένων. Σε κάθετη, γειτονικά επίπεδα ανταλλάσσουν δεδομένα χρησιμοποιώντας διεπαφές API.

Σχετική πληροφορία.

Τα όρια απόστασης για τα ραδιοφωνικά κανάλια δίνονται από τους προμηθευτές με την υπόθεση ότι δεν υπάρχει φυσική παρεμβολή στην πρώτη ζώνη Fresnel. Ένας απόλυτος περιορισμός στην εμβέλεια επικοινωνίας των καναλιών ραδιοφωνικού ρελέ επιβάλλεται από την καμπυλότητα της γης, βλ. 7.15. Για συχνότητες άνω των 100 MHz, τα κύματα διαδίδονται σε ευθεία γραμμή (Εικ. 7.15.Α) και, επομένως, μπορούν να εστιαστούν. Για τις υψηλές συχνότητες (HF) και UHF, η γη απορροφά κύματα, αλλά η HF χαρακτηρίζεται από ανάκλαση από την ιονόσφαιρα (Εικ. 7.15B) - αυτό επεκτείνει πολύ την περιοχή εκπομπής (μερικές φορές συμβαίνουν αρκετές διαδοχικές ανακλάσεις), αλλά αυτό το φαινόμενο είναι ασταθές και εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την κατάσταση της ιονόσφαιρας.

Ρύζι. 7.15.

Κατά την κατασκευή μεγάλων ραδιοφωνικών καναλιών, πρέπει να εγκατασταθούν επαναλήπτες. Εάν οι κεραίες τοποθετηθούν σε πύργους ύψους 100 m, η απόσταση μεταξύ των αναμεταδοτών μπορεί να είναι 80-100 km. Το κόστος ενός συγκροτήματος κεραίας είναι συνήθως ανάλογο με τον κύβο της διαμέτρου της κεραίας.

Το σχέδιο ακτινοβολίας μιας κατευθυντικής κεραίας φαίνεται στο Σχ. 7.16 (το βέλος υποδεικνύει την κύρια κατεύθυνση της ακτινοβολίας). Αυτό το διάγραμμα θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την επιλογή μιας θέσης εγκατάστασης κεραίας, ειδικά όταν χρησιμοποιείται υψηλή ισχύς ακτινοβολίας. Διαφορετικά, ένας από τους λοβούς ακτινοβολίας μπορεί να πέσει σε μέρη μόνιμης κατοικίας ανθρώπων (για παράδειγμα, στέγαση). Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις συνθήκες, είναι σκόπιμο να ανατεθεί ο σχεδιασμός αυτού του είδους καναλιών σε επαγγελματίες.

Ρύζι. 7.16.

Στις 4 Οκτωβρίου 1957, ο πρώτος δορυφόρος τεχνητής γης εκτοξεύτηκε στην ΕΣΣΔ, το 1961 ο Yu. A. Gagarin πέταξε στο διάστημα και σύντομα ο πρώτος τηλεπικοινωνιακός δορυφόρος "Molniya" εκτοξεύτηκε σε τροχιά - έτσι είναι η διαστημική εποχή των επικοινωνιών άρχισε. Το πρώτο δορυφορικό κανάλι για το Διαδίκτυο στη Ρωσική Ομοσπονδία (Μόσχα-Αμβούργο) χρησιμοποίησε τον γεωστατικό δορυφόρο "Raduga" (1993). Η τυπική κεραία INTELSAT έχει διάμετρο 30 m και γωνία δέσμης 0,01 0 . Δορυφορικά κανάλιαχρήση εύρη συχνοτήτωναναφέρονται στον πίνακα 7.6.

Πίνακας 7.6. Ζώνες συχνοτήτων που χρησιμοποιούνται για δορυφορικές τηλεπικοινωνίες

Εύρος	Κατερχόμενη σύνδεση [GHz]	Uplink (Uplink)[GHz]	Πηγές παρεμβολών
ΜΕ	3,7-4,2	5,925-6,425	Παρεμβολή εδάφους
Ku	11,7-12,2	14,0-14,5	Βροχή
Κα	17,7-21,7	27,5-30,5	Βροχή

Η μετάδοση πραγματοποιείται πάντα σε υψηλότερη συχνότητα από το σήμα που λαμβάνεται από τον δορυφόρο.

Η εμβέλεια δεν είναι ακόμη «πληθυσμένη» πολύ πυκνά· επιπλέον, για αυτό το εύρος οι δορυφόροι μπορούν να απέχουν 1 βαθμό ο ένας από τον άλλο. Η ευαισθησία στην παρεμβολή βροχής μπορεί να παρακαμφθεί χρησιμοποιώντας δύο επίγειους σταθμούς λήψης που απέχουν αρκετά μεταξύ τους μεγάλη απόσταση(το μέγεθος των τυφώνων είναι περιορισμένο). Ένας δορυφόρος μπορεί να έχει πολλές κεραίες που στοχεύουν σε διαφορετικές περιοχές της επιφάνειας της γης. Το μέγεθος του σημείου "έκθεσης" μιας τέτοιας κεραίας στο έδαφος μπορεί να είναι αρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα σε μέγεθος. Ένας τυπικός δορυφόρος έχει 12-20 αναμεταδότες (δέκτες), καθένας από τους οποίους έχει μια ζώνη 36-50 MHz, η οποία επιτρέπει το σχηματισμό μιας ροής δεδομένων 50 Mbit/s. Δύο αναμεταδότες μπορούν να χρησιμοποιήσουν διαφορετικές πολώσεις σήματος ενώ λειτουργούν στην ίδια συχνότητα. Τέτοιος διακίνησηεπαρκής για τη λήψη 1600 τηλεφωνικών καναλιών υψηλής ποιότητας (32 kbit/s). Οι σύγχρονοι δορυφόροι χρησιμοποιούν τεχνολογία μετάδοσης στενού ανοίγματος VSAT(Τερματικά πολύ μικρού διαφράγματος). Η διάμετρος του σημείου «έκθεσης» στην επιφάνεια της γης για αυτές τις κεραίες είναι περίπου 250 km. Οι ακροδέκτες γείωσης χρησιμοποιούν κεραίες με διάμετρο 1 μέτρο και ισχύς εξόδουπερίπου 1 W. Ταυτόχρονα, το κανάλι προς τον δορυφόρο έχει απόδοση 19,2 Kbit/s και από τον δορυφόρο - περισσότερο από 512 Kbit/s. Τέτοια τερματικά δεν μπορούν να επικοινωνούν απευθείας μεταξύ τους μέσω τηλεπικοινωνιακού δορυφόρου. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, χρησιμοποιούνται ενδιάμεσες κεραίες γείωσης με υψηλό κέρδος, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την καθυστέρηση (και αυξάνει το κόστος του συστήματος), βλ. 7.17.

Ρύζι. 7.17.

Οι γεωστατικοί δορυφόροι που αιωρούνται πάνω από τον ισημερινό σε υψόμετρο περίπου 36.000 km χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μόνιμων καναλιών τηλεπικοινωνιών.

Θεωρητικά, τρεις τέτοιοι δορυφόροι θα μπορούσαν να παρέχουν επικοινωνίες σε ολόκληρη σχεδόν την κατοικημένη επιφάνεια της Γης (βλ. Εικ. 7.18).

Ρύζι. 7.18.

Στην πραγματικότητα, η γεωστατική τροχιά είναι γεμάτη με δορυφόρους διαφόρων σκοπών και εθνικοτήτων. Συνήθως οι δορυφόροι επισημαίνονται με το γεωγραφικό μήκος των τόπων πάνω από τα οποία κρέμονται. Στο σημερινό επίπεδο τεχνολογικής ανάπτυξης, δεν είναι συνετό να τοποθετούνται δορυφόροι πιο κοντά από 2 0 . Έτσι, σήμερα είναι αδύνατο να αναπτυχθούν περισσότεροι από 360/2=180 γεωστατικοί δορυφόροι.

Ένα σύστημα γεωστατικών δορυφόρων μοιάζει με ένα περιδέραιο αρδευόμενο σε μια τροχιά αόρατη στο μάτι. Μία γωνιακή μοίρα για μια τέτοια τροχιά αντιστοιχεί σε ~600 km. Αυτό μπορεί να φαίνεται σαν μια τεράστια απόσταση. Η πυκνότητα των δορυφόρων σε τροχιά είναι άνιση - υπάρχουν πολλοί από αυτούς στο γεωγραφικό μήκος της Ευρώπης και των ΗΠΑ, αλλά λίγοι πάνω από τον Ειρηνικό Ωκεανό, απλά δεν χρειάζονται εκεί. Οι δορυφόροι δεν διαρκούν για πάντα, η διάρκεια ζωής τους συνήθως δεν ξεπερνά τα 10 χρόνια, αποτυγχάνουν κυρίως όχι λόγω αστοχιών εξοπλισμού, αλλά λόγω έλλειψης καυσίμου για να σταθεροποιήσουν τη θέση τους στην τροχιά. Μετά την αποτυχία, οι δορυφόροι παραμένουν στη θέση τους και μετατρέπονται σε διαστημικά σκουπίδια. Υπάρχουν ήδη πολλοί τέτοιοι δορυφόροι και με την πάροδο του χρόνου θα υπάρξουν ακόμη περισσότεροι. Φυσικά, μπορούμε να υποθέσουμε ότι η ακρίβεια της εκτόξευσης σε τροχιά θα γίνει μεγαλύτερη με την πάροδο του χρόνου και οι άνθρωποι θα μάθουν να τους εκτοξεύουν με ακρίβεια 100 μ. Αυτό θα καταστήσει δυνατή την τοποθέτηση 500-1000 δορυφόρων σε μία «θέση» (η οποία σήμερα φαίνεται σχεδόν απίστευτο, γιατί πρέπει να τους αφήσεις χώρο για ελιγμούς). Η ανθρωπότητα θα μπορούσε έτσι να δημιουργήσει κάτι παρόμοιο με έναν τεχνητό δακτύλιο του Κρόνου, που αποτελείται εξ ολοκλήρου από νεκρούς τηλεπικοινωνιακούς δορυφόρους. Είναι απίθανο να φτάσουν τα πράγματα ως εδώ, αφού θα βρεθεί τρόπος να αφαιρεθούν ή να αποκατασταθούν οι ανενεργοί δορυφόροι, αν και αυτό αναπόφευκτα θα αυξήσει σημαντικά το κόστος των υπηρεσιών τέτοιων συστημάτων επικοινωνίας.

Ευτυχώς, οι δορυφόροι που χρησιμοποιούν διαφορετικές ζώνες συχνοτήτων δεν ανταγωνίζονται μεταξύ τους. Για το λόγο αυτό, πολλοί δορυφόροι με διαφορετικές συχνότητες λειτουργίας μπορούν να βρίσκονται στην ίδια θέση σε τροχιά. Στην πράξη, ένας γεωστατικός δορυφόρος δεν στέκεται ακίνητος, αλλά κινείται κατά μήκος μιας τροχιάς που (όταν παρατηρείται από τη Γη) μοιάζει με σχήμα 8. Το γωνιακό μέγεθος αυτού του σχήματος οκτώ πρέπει να ταιριάζει στο άνοιγμα εργασίας της κεραίας, διαφορετικά η κεραία πρέπει να διαθέτει μονάδα σερβομηχανισμού που να παρέχει αυτόματη παρακολούθηση του δορυφόρου. Λόγω ενεργειακών προβλημάτων, ο τηλεπικοινωνιακός δορυφόρος δεν μπορεί να παρέχει υψηλό επίπεδο σήματος. Για το λόγο αυτό, η κεραία γείωσης πρέπει να έχει μεγάλη διάμετρο και εξοπλισμός λήψης- χαμηλό επίπεδο θορύβου. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τις βόρειες περιοχές, όπου η γωνιακή θέση του δορυφόρου πάνω από τον ορίζοντα είναι χαμηλή (πραγματικό πρόβλημα για γεωγραφικά πλάτη μεγαλύτερα από 70 0), και το σήμα διέρχεται από ένα μάλλον παχύ στρώμα της ατμόσφαιρας και μειώνεται αισθητά. Οι δορυφορικές συνδέσεις μπορεί να είναι οικονομικά αποδοτικές για περιοχές που απέχουν περισσότερο από 400-500 km μεταξύ τους (υποθέτοντας ότι δεν υπάρχουν άλλα μέσα). Σωστή επιλογήΟ δορυφόρος (το γεωγραφικό του μήκος) μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος του καναλιού.

Ο αριθμός των θέσεων για την τοποθέτηση γεωστατικών δορυφόρων είναι περιορισμένος. Πρόσφατα, σχεδιάζεται να χρησιμοποιηθούν οι λεγόμενοι δορυφόροι χαμηλής πτήσης για τηλεπικοινωνίες ( <1000 км; период обращения ~1 час ). Αυτοί οι δορυφόροι κινούνται σε ελλειπτικές τροχιές και καθένας από αυτούς ξεχωριστά δεν μπορεί να εγγυηθεί ένα σταθερό κανάλι, αλλά μαζί αυτό το σύστημα παρέχει όλο το φάσμα των υπηρεσιών (κάθε ένας από τους δορυφόρους λειτουργεί στη λειτουργία "αποθήκευση και μετάδοση"). Λόγω του χαμηλού υψομέτρου, οι επίγειοι σταθμοί σε αυτή την περίπτωση μπορεί να έχουν μικρές κεραίες και χαμηλό κόστος.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι λειτουργίας μιας συλλογής επίγειων τερματικών με δορυφόρο. Σε αυτή την περίπτωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί πολυπλεξίακατά συχνότητα (FDM), κατά χρόνο (TDM), CDMA (Πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης κώδικα), ALOHA ή μέθοδο ερωτήματος.

Το σχέδιο αιτήματος προϋποθέτει ότι σχηματίζονται επίγειοι σταθμοί λογικό δαχτυλίδι, κατά μήκος του οποίου κινείται ο δείκτης. Ο επίγειος σταθμός μπορεί να αρχίσει να εκπέμπει στον δορυφόρο μόνο αφού λάβει αυτόν τον δείκτη.

Απλό σύστημα ALOHA(αναπτύχθηκε από την ομάδα του Norman Abramson στο Πανεπιστήμιο της Χαβάης τη δεκαετία του '70) επιτρέπει σε κάθε σταθμό να αρχίσει να εκπέμπει όποτε θέλει. Ένα τέτοιο σχέδιο οδηγεί αναπόφευκτα σε συγκρούσεις προσπαθειών. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο γεγονός ότι η πλευρά που εκπέμπει μαθαίνει για τη σύγκρουση μόνο μετά από ~270 ms. Αρκεί το τελευταίο bit ενός πακέτου από έναν σταθμό να συμπίπτει με το πρώτο bit ενός άλλου σταθμού, και τα δύο πακέτα θα χαθούν και θα πρέπει να σταλούν εκ νέου. Μετά τη σύγκρουση, ο σταθμός περιμένει κάποια ψευδοτυχαία ώρα και επιχειρεί εκ νέου μετάδοση ξανά. Αυτός ο αλγόριθμος πρόσβασης εξασφαλίζει αποδοτικότητα χρήσης καναλιού 18%, κάτι που είναι εντελώς απαράδεκτο για τόσο ακριβά κανάλια όπως τα δορυφορικά. Για το λόγο αυτό, η έκδοση domain του συστήματος ALOHA, η οποία διπλασιάζει την αποτελεσματικότητα (προτάθηκε το 1972 από τον Roberts), χρησιμοποιείται συχνότερα. Η χρονική κλίμακα χωρίζεται σε διακριτά διαστήματα που αντιστοιχούν στο χρόνο μετάδοσης ενός καρέ.

Σε αυτή τη μέθοδο, το μηχάνημα δεν μπορεί να στείλει ένα πλαίσιο όποτε θέλει. Ένας επίγειος σταθμός (αναφορά) στέλνει περιοδικά ένα ειδικό σήμα που χρησιμοποιείται από όλους τους συμμετέχοντες για συγχρονισμό. Εάν το μήκος του πεδίου χρόνου είναι , τότε ο αριθμός τομέα ξεκινά τη χρονική στιγμή σε σχέση με το σήμα που αναφέρεται παραπάνω. Δεδομένου ότι τα ρολόγια διαφορετικών σταθμών λειτουργούν διαφορετικά, είναι απαραίτητος ο περιοδικός επανασυγχρονισμός. Ένα άλλο πρόβλημα είναι η εξάπλωση του χρόνου μετάδοσης του σήματος για διαφορετικούς σταθμούς. Ο συντελεστής χρήσης καναλιού για έναν δεδομένο αλγόριθμο πρόσβασης αποδεικνύεται ίσος με (όπου είναι η βάση του φυσικού λογάριθμου). Όχι τεράστιος αριθμός, αλλά εξακολουθεί να είναι διπλάσιος από τον κανονικό αλγόριθμο ALOHA.

Μέθοδος πολυπλεξίας συχνότητας (FDM) είναι το παλαιότερο και πιο συχνά χρησιμοποιούμενο. Ένας τυπικός αναμεταδότης 36 Mbps μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη λήψη 500 καναλιών PCM (Pulse Code Modulation) των 64 kbps, που το καθένα λειτουργεί σε μια μοναδική συχνότητα. Για την εξάλειψη των παρεμβολών, τα γειτονικά κανάλια πρέπει να απέχουν αρκετά μεταξύ τους σε συχνότητα. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να ελέγχετε τη στάθμη του μεταδιδόμενου σήματος, καθώς εάν η ισχύς εξόδου είναι πολύ υψηλή, ενδέχεται να προκύψουν παρεμβολές στο παρακείμενο κανάλι. Εάν ο αριθμός των σταθμών είναι μικρός και σταθερός, τα κανάλια συχνότητας μπορούν να εκχωρηθούν μόνιμα. Αλλά με μεταβλητό αριθμό τερματικών ή αισθητές διακυμάνσεις στη φόρτωση, πρέπει να μεταβείτε σε δυναμική κατανομή των πόρων.

Ένας από τους μηχανισμούς μιας τέτοιας διανομής ονομάζεται ΦΤΥΑΡΙ, χρησιμοποιήθηκε στις πρώτες εκδόσεις συστημάτων επικοινωνίας που βασίζονται στο INTELSAT. Κάθε αναμεταδότης συστήματος SPADE περιέχει 794 κανάλια PCM simplex των 64 kbit/s και ένα κανάλι σήματος με εύρος ζώνης 128 kbit/s. Τα κανάλια PCM χρησιμοποιούνται σε ζεύγη για να παρέχουν πλήρη αμφίδρομη επικοινωνία. Ταυτόχρονα, τα κανάλια upstream και downstream έχουν εύρος ζώνης 50 Mbit/s. Το κανάλι σήματος χωρίζεται σε 50 τομείς του 1 ms (128 bit). Κάθε τομέας ανήκει σε έναν από τους επίγειους σταθμούς, ο αριθμός των οποίων δεν υπερβαίνει τους 50. Όταν ο σταθμός είναι έτοιμος για μετάδοση, επιλέγει τυχαία ένα αχρησιμοποίητο κανάλι και καταγράφει τον αριθμό αυτού του καναλιού στον επόμενο τομέα 128 bit του. Εάν δύο ή περισσότεροι σταθμοί προσπαθήσουν να καταλάβουν το ίδιο κανάλι, θα συμβεί σύγκρουση και θα αναγκαστούν να προσπαθήσουν ξανά αργότερα.

Η μέθοδος της πολυπλεξίας χρόνου είναι παρόμοια με την FDM και χρησιμοποιείται αρκετά ευρέως στην πράξη. Ο συγχρονισμός για τομείς είναι επίσης απαραίτητος εδώ. Αυτό γίνεται, όπως στο σύστημα τομέα ALOHA, χρησιμοποιώντας έναν σταθμό αναφοράς. Η εκχώρηση τομέα σε επίγειους σταθμούς μπορεί να γίνει κεντρικά ή αποκεντρωμένη. Σκεφτείτε το σύστημα ΠΡΑΞΕΙΣ(Advanced Communication Technology Satellite). Το σύστημα διαθέτει 4 ανεξάρτητα κανάλια (TDM) των 110 Mbit/s (δύο upstream και δύο downstream). Κάθε ένα από τα κανάλια είναι δομημένο με τη μορφή πλαισίων 1-ms, τα οποία έχουν 1728 τομείς χρόνου. Όλοι οι προσωρινοί τομείς διαθέτουν ένα πεδίο δεδομένων 64-bit, το οποίο καθιστά δυνατή την υλοποίηση ενός καναλιού φωνής με εύρος ζώνης 64 Kbps. Η διαχείριση τομέων χρόνου προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί ο χρόνος που απαιτείται για τη μετακίνηση του διανύσματος ακτινοβολίας του δορυφόρου απαιτεί γνώση της γεωγραφικής θέσης των επίγειων σταθμών. Η διαχείριση των προσωρινών τομέων γίνεται από έναν από τους επίγειους σταθμούς ( MCS- Κύριος Σταθμός Ελέγχου). Η λειτουργία του συστήματος ACTS είναι μια διαδικασία τριών βημάτων. Κάθε βήμα διαρκεί 1 ms. Στο πρώτο βήμα, ο δορυφόρος λαμβάνει το πλαίσιο και το αποθηκεύει σε ένα buffer 1728 κυψελών. Στη δεύτερη, ο ενσωματωμένος υπολογιστής αντιγράφει κάθε εγγραφή εισόδου στο buffer εξόδου (πιθανώς για διαφορετική κεραία). Τέλος, η εγγραφή εξόδου μεταδίδεται στον επίγειο σταθμό.

Την αρχική στιγμή, σε κάθε επίγειο σταθμό εκχωρείται ένας τομέας χρόνου. Για να αποκτήσετε έναν επιπλέον τομέα, για παράδειγμα, για να οργανώσετε ένα άλλο τηλεφωνικό κανάλι, ο σταθμός στέλνει ένα αίτημα MCS. Για τους σκοπούς αυτούς, διατίθεται ειδικό κανάλι ελέγχου με χωρητικότητα 13 αιτημάτων ανά δευτερόλεπτο. Υπάρχουν επίσης δυναμικές μέθοδοι για την κατανομή πόρων στο TDM (μέθοδοι Crouser, Binder και Roberts).

Η μέθοδος CDMA (Code Division Multiple Access) είναι πλήρως αποκεντρωμένη. Όπως και άλλες μέθοδοι, δεν είναι χωρίς μειονεκτήματα. Πρώτον, η χωρητικότητα του καναλιού CDMA παρουσία θορύβου και έλλειψης συντονισμού μεταξύ των σταθμών είναι συνήθως χαμηλότερη από ό,τι στην περίπτωση του TDM. Δεύτερον, το σύστημα απαιτεί γρήγορο και ακριβό εξοπλισμό.

Η τεχνολογία ασύρματου δικτύου αναπτύσσεται αρκετά γρήγορα. Αυτά τα δίκτυα είναι κατά κύριο λόγο κατάλληλα για κινητές συσκευές. Το πιο πολλά υποσχόμενο έργο φαίνεται να είναι το IEEE 802.11, το οποίο θα πρέπει να διαδραματίσει τον ίδιο ρόλο ενσωμάτωσης για τα ραδιοδίκτυα όπως το 802.3 για τα δίκτυα Ethernet και το 802.5 για το Token Ring. Το πρωτόκολλο 802.11 χρησιμοποιεί τον ίδιο αλγόριθμο πρόσβασης και καταστολής σύγκρουσης με το 802.3, αλλά εδώ χρησιμοποιεί ραδιοκύματα αντί για καλώδιο σύνδεσης (Εικ. 7.19.). Τα μόντεμ που χρησιμοποιούνται εδώ μπορούν επίσης να λειτουργούν στην περιοχή υπερύθρων, κάτι που μπορεί να είναι ελκυστικό εάν όλα τα μηχανήματα βρίσκονται σε έναν κοινό χώρο.

Ρύζι. 7.19.

Το πρότυπο 802.11 προϋποθέτει λειτουργία σε συχνότητα 2,4-2,4835 GHz χρησιμοποιώντας διαμόρφωση 4FSK/2FSK

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΚΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Κρατικό εκπαιδευτικό ίδρυμα προϋπολογισμού

ανώτερη επαγγελματική εκπαίδευση

Τεχνικό Πανεπιστήμιο Επικοινωνιών και Πληροφορικής της Μόσχας

Τμήμα Επικοινωνιακών Δικτύων και Συστημάτων μεταγωγής

Κατευθυντήριες γραμμές

και τον έλεγχο των εργασιών

κατά πειθαρχία

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΚΟΠΤΗΣΗΣ

για φοιτητές μερικής φοίτησης 4ου έτους

(κατεύθυνση 210700, προφίλ - SS)

Μόσχα 2014

Σχέδιο UMD για το ακαδημαϊκό έτος 2014/2015.

Οδηγίες και έλεγχοι

κατά πειθαρχία

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΚΟΠΤΗΣΗΣ

Συντάχθηκε από: Stepanova I.V., καθηγήτρια

Η δημοσίευση είναι στερεότυπη. Εγκρίθηκε σε συνεδρίαση του τμήματος

Δίκτυα επικοινωνιών και συστήματα μεταγωγής

Κριτής Malikova E.E., αναπληρώτρια καθηγήτρια

ΓΕΝΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ

Το γνωστικό αντικείμενο «Συστήματα μεταγωγής», μέρος δεύτερο, μελετάται στο δεύτερο εξάμηνο του τέταρτου έτους από φοιτητές της σχολής αλληλογραφίας της ειδικότητας 210406 ​​και αποτελεί συνέχεια και περαιτέρω εμβάθυνση παρόμοιου κλάδου που είχαν σπουδάσει φοιτητές το προηγούμενο εξάμηνο.

Αυτό το μέρος του μαθήματος συζητά τις αρχές της ανταλλαγής πληροφοριών ελέγχου και της αλληλεπίδρασης μεταξύ συστημάτων μεταγωγής, τα βασικά του σχεδιασμού ψηφιακών συστημάτων μεταγωγής (DSS).

Το μάθημα περιλαμβάνει διαλέξεις, πρόγραμμα μαθημάτων και εργαστηριακή εργασία. Πραγματοποιείται εξέταση και υπερασπίζεται ένα έργο μαθήματος. Η ανεξάρτητη εργασία για την κατάκτηση του μαθήματος συνίσταται στη μελέτη του υλικού του σχολικού βιβλίου και των διδακτικών βοηθημάτων που προτείνονται στις κατευθυντήριες γραμμές και στην ολοκλήρωση του έργου του μαθήματος.

Εάν κάποιος μαθητής αντιμετωπίσει δυσκολίες κατά τη μελέτη της συνιστώμενης βιβλιογραφίας, τότε μπορείτε να επικοινωνήσετε με το Τμήμα Δικτύων Επικοινωνίας και Συστημάτων μεταγωγής για να λάβετε τις απαραίτητες συμβουλές. Για να γίνει αυτό, η επιστολή πρέπει να αναφέρει τον τίτλο του βιβλίου, το έτος έκδοσης και τις σελίδες όπου παρουσιάζεται ασαφές υλικό. Το μάθημα θα πρέπει να μελετάται διαδοχικά, θέμα προς θέμα, όπως προτείνεται στις οδηγίες. Όταν μελετάτε με αυτόν τον τρόπο, θα πρέπει να προχωρήσετε στην επόμενη ενότητα του μαθήματος αφού απαντήσετε σε όλες τις ερωτήσεις ελέγχου που είναι ερωτήσεις στα γραπτά των εξετάσεων και λύσετε τα προτεινόμενα προβλήματα.

Η κατανομή του χρόνου στις φοιτητικές ώρες για τη μελέτη του γνωστικού κλάδου «Συστήματα μεταγωγής», μέρος 2, φαίνεται στον Πίνακα 1.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Κύριος

1. Goldstein B.S. Συστήματα μεταγωγής. – SPb.:BHV – St. Petersburg, 2003. – 318 p.: ill.

2. Lagutin V. S., Popova A. G., Stepanova I. V. Συστήματα μεταγωγής ψηφιακών καναλιών σε τηλεπικοινωνιακά δίκτυα. – Μ., 2008. - 214 σελ.

Πρόσθετος

3.Lagutin V.S., Popova A.G., Stepanova I.V. Υποσύστημα χρήστη τηλεφωνίας για σηματοδότηση μέσω κοινού καναλιού. – Μ. «Ράδιο και Επικοινωνίες», 1998.–58 σελ.

4. Lagutin V.S., Popova A.G., Stepanova I.V. Η εξέλιξη των ευφυών υπηρεσιών σε συγκλίνοντα δίκτυα. – Μ., 2008. – Δεκαετία 120.

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ

1. Σηματοδότηση 2ВСК και R 1.5, σενάριο ανταλλαγής σήματος μεταξύ δύο αυτόματων τηλεφωνικών κέντρων.

2.Διαχείριση δεδομένων συνδρομητή σε ψηφιακό PBX. Ανάλυση μηνυμάτων έκτακτης ανάγκης ψηφιακού αυτόματου τηλεφωνικού κέντρου.

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Χαρακτηριστικά της κατασκευής συστημάτων μεταγωγής ψηφιακών κυκλωμάτων

Είναι απαραίτητο να μελετηθούν τα χαρακτηριστικά της κατασκευής συστημάτων μεταγωγής κυκλώματος χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός ψηφιακού PBX τύπου EWSD. Εξετάστε τα χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες των μονάδων ψηφιακής πρόσβασης συνδρομητών DLU, την υλοποίηση της απομακρυσμένης πρόσβασης συνδρομητών. Ελέγξτε τα χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες της ομάδας γραμμών LTG. Μελετήστε την κατασκευή ενός πεδίου μεταγωγής και την τυπική διαδικασία δημιουργίας μιας σύνδεσης.

Το ψηφιακό σύστημα μεταγωγής EWSD (Digital Electronic Switching System) αναπτύχθηκε από τη Siemens ως ένα καθολικό σύστημα μεταγωγής κυκλώματος για δημόσια τηλεφωνικά δίκτυα. Η χωρητικότητα πεδίου μεταγωγής του συστήματος EWSD είναι 25200 Erlang. Ο αριθμός των εξυπηρετούμενων κλήσεων στο CHNN μπορεί να φτάσει το 1 εκατομμύριο κλήσεις. Το σύστημα EWSD, όταν χρησιμοποιείται ως PBX, σας επιτρέπει να συνδέσετε έως και 250 χιλιάδες συνδρομητικές γραμμές. Ένα κέντρο επικοινωνίας που βασίζεται σε αυτό το σύστημα επιτρέπει την εναλλαγή έως και 60 χιλιάδων γραμμών σύνδεσης. Τα τηλεφωνικά κέντρα με κοντέινερ επιτρέπουν τη σύνδεση από αρκετές εκατοντάδες έως 6000 απομακρυσμένους συνδρομητές. Τα κέντρα μεταγωγής παράγονται για δίκτυα κινητής τηλεφωνίας και για την οργάνωση διεθνών επικοινωνιών. Υπάρχει άφθονη ευκαιρία να οργανώσετε μονοπάτια δεύτερης επιλογής: έως επτά μονοπάτια άμεσης επιλογής συν ένα μονοπάτι τελευταίας επιλογής. Μπορούν να εκχωρηθούν έως και 127 ζώνες δασμών. Κατά τη διάρκεια μιας ημέρας, το τιμολόγιο μπορεί να αλλάξει έως και οκτώ φορές. Ο εξοπλισμός παραγωγής παρέχει υψηλό βαθμό σταθερότητας των παραγόμενων ακολουθιών συχνοτήτων:

σε πλησιόχρονη λειτουργία – 1 10 -9, σε σύγχρονη λειτουργία –1 10 -11.

Το σύστημα EWSD έχει σχεδιαστεί για να χρησιμοποιεί τροφοδοτικά -60V ή -48V. Επιτρέπονται αλλαγές θερμοκρασίας στην περιοχή 5-40 ° C με υγρασία 10-80%.

Το υλικό EWSD χωρίζεται σε πέντε κύρια υποσυστήματα (βλ. Εικ. 1): μονάδα ψηφιακού συνδρομητή (DLU). γραμμική ομάδα (LTG); πεδίο μεταγωγής (SN); έλεγχος δικτύου κοινού καναλιού (CCNC). συντονιστικό επεξεργαστή (CP). Κάθε υποσύστημα έχει τουλάχιστον έναν μικροεπεξεργαστή, που ονομάζεται GP. Χρησιμοποιούνται συστήματα σηματοδότησης R1.5 (ξένη έκδοση R2), μέσω κοινού καναλιού σηματοδότησης Νο. 7 SS7 και EDSS1. Ψηφιακές μονάδες συνδρομητών DLUεξυπηρετούν: αναλογικές συνδρομητικές γραμμές. συνδρομητικές γραμμές χρηστών ψηφιακών δικτύων με ενοποίηση υπηρεσιών (ISDN). αναλογικοί θεσμικοί υποσταθμοί (PBX)· ψηφιακό PBX. Τα μπλοκ DLU παρέχουν τη δυνατότητα ενεργοποίησης αναλογικών και ψηφιακών τηλεφώνων και πολυλειτουργικών τερματικών ISDN. Στους χρήστες ISDN παρέχονται κανάλια (2B+D), όπου B = 64 kbit/s - τυπικό κανάλι εξοπλισμού PCM30/32, μετάδοση σήματος καναλιού D με ταχύτητα 16 kbit/s. Για τη μετάδοση πληροφοριών μεταξύ EWSD και άλλων συστημάτων μεταγωγής, χρησιμοποιούνται κύριες ψηφιακές γραμμές κορμού (DSL, Αγγλικά PDC) - (30V + 1D + συγχρονισμός) με ταχύτητα μετάδοσης 2048 kbit/s (ή με ταχύτητα 1544 kbit/s σε η ΗΠΑ).

Εικ.1. Μπλοκ διάγραμμα του συστήματος μεταγωγής EWSD

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί τοπική ή απομακρυσμένη λειτουργία DLU. Οι απομακρυσμένες μονάδες DLU εγκαθίστανται σε μέρη όπου είναι συγκεντρωμένοι οι συνδρομητές. Ταυτόχρονα, μειώνεται το μήκος των συνδρομητικών γραμμών και συγκεντρώνεται η κίνηση στις ψηφιακές γραμμές σύνδεσης, γεγονός που οδηγεί σε μείωση του κόστους οργάνωσης ενός δικτύου διανομής και βελτιώνει την ποιότητα μετάδοσης.

Σε σχέση με τις συνδρομητικές γραμμές, μια αντίσταση βρόχου έως 2 kOhm και μια αντίσταση μόνωσης έως και 20 kOhm θεωρούνται αποδεκτές. Το σύστημα μεταγωγής μπορεί να δεχτεί παλμούς κλήσης από έναν περιστροφικό επιλογέα που φτάνει με ταχύτητα 5-22 παλμούς/δευτ. Τα σήματα συχνότητας κλήσης λαμβάνονται σύμφωνα με τη Σύσταση CCITT REC.Q.23.

Ένα υψηλό επίπεδο αξιοπιστίας διασφαλίζεται με: τη σύνδεση κάθε DLU σε δύο LTG. αντιγραφή όλων των μονάδων DLU με κοινή χρήση φορτίου. πραγματοποιούνται συνεχώς δοκιμές αυτοελέγχου. Για τη μετάδοση πληροφοριών ελέγχου μεταξύ των ομάδων γραμμών DLU και LTG, χρησιμοποιείται η σηματοδότηση κοινού καναλιού (CCS) στον αριθμό καναλιού χρόνου 16.

Τα κύρια στοιχεία του DLU είναι (Εικ. 2):

μονάδες συνδρομητικής γραμμής (SLM) τύπου SLMA για σύνδεση αναλογικών συνδρομητικών γραμμών και τύπου SLMD για σύνδεση συνδρομητικών γραμμών ISDN.

δύο ψηφιακές διεπαφές (DIUD) για τη σύνδεση συστημάτων ψηφιακής μετάδοσης (PDC) σε ομάδες γραμμών.

δύο μονάδες ελέγχου (DLUC) που ελέγχουν τις εσωτερικές ακολουθίες DLU, διανέμοντας ή συγκεντρώνοντας ροές σήματος προς και από σετ συνδρομητών. Για να διασφαλιστεί η αξιοπιστία και να αυξηθεί η απόδοση, το DLU περιέχει δύο ελεγκτές DLUC. Λειτουργούν ανεξάρτητα το ένα από το άλλο σε λειτουργία κοινής χρήσης εργασιών. Εάν το πρώτο DLUC αποτύχει, το δεύτερο μπορεί να αναλάβει τον έλεγχο όλων των εργασιών.

δύο δίκτυα ελέγχου για τη μετάδοση πληροφοριών ελέγχου μεταξύ μονάδων γραμμής συνδρομητών και συσκευών ελέγχου·

μονάδα δοκιμής (TU) για δοκιμές τηλεφώνων, συνδρομητικών γραμμών και γραμμών κορμού.

Τα χαρακτηριστικά του DLU αλλάζουν όταν μετακινούνται από τη μια τροποποίηση στην άλλη. Για παράδειγμα, η επιλογή DLUB προβλέπει τη χρήση αναλογικών και ψηφιακών μονάδων κιτ συνδρομητών με 16 κιτ σε κάθε μονάδα. Μία μονάδα συνδρομητή DLUB μπορεί να συνδέσει έως και 880 αναλογικές συνδρομητικές γραμμές και συνδέεται με LTG χρησιμοποιώντας 60 κανάλια PCM (4096 Kbps). Σε αυτή την περίπτωση, οι απώλειες λόγω έλλειψης καναλιών θα πρέπει να είναι πρακτικά μηδενικές. Για να ικανοποιηθεί αυτή η προϋπόθεση, η απόδοση ενός DLUB δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 100 Erl. Εάν αποδειχθεί ότι το μέσο φορτίο ανά μονάδα είναι μεγαλύτερο από 100 Erl, τότε ο αριθμός των γραμμών συνδρομητών που περιλαμβάνονται σε ένα DLUB θα πρέπει να μειωθεί. Έως 6 DLUB μπορούν να συνδυαστούν σε μια μονάδα τηλεχειρισμού (RCU).

Ο Πίνακας 1 παρουσιάζει τα τεχνικά χαρακτηριστικά της μονάδας ψηφιακών συνδρομητών μιας πιο σύγχρονης τροποποίησης του DLUG.

Πίνακας 1. Τεχνικά χαρακτηριστικά της μονάδας ψηφιακών συνδρομητών DLUG

Χρησιμοποιώντας ξεχωριστές γραμμές, μπορούν να συνδεθούν καρτοτηλέφωνα με κερματοδέκτη, αναλογικά θεσμικά-βιομηχανικά αυτόματα τηλεφωνικά κέντρα РВХ (Private Automatic Branch Exchange) και ψηφιακά РВХ μικρής και μεσαίας χωρητικότητας.

Παραθέτουμε μερικές από τις πιο σημαντικές λειτουργίες της μονάδας κιτ συνδρομητών SLMA για τη σύνδεση αναλογικών συνδρομητικών γραμμών:

παρακολούθηση γραμμής για τον εντοπισμό νέων κλήσεων.

Τροφοδοτικό DC με ρυθμιζόμενες τιμές ρεύματος.

μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό και ψηφιακό σε αναλογικό.

συμμετρική σύνδεση σημάτων κουδουνίσματος.

παρακολούθηση βραχυκυκλωμάτων βρόχου και βραχυκυκλωμάτων στη γείωση.

λήψη παλμών για δεκαήμερη κλήση και κλήση συχνότητας.

αλλαγή της πολικότητας του τροφοδοτικού (αντιστροφή της πολικότητας των καλωδίων για καρτοτηλέφωνα).

Σύνδεση της γραμμικής πλευράς και της πλευράς συνδρομητή στον δοκιμαστικό διακόπτη πολλαπλών θέσεων, προστασία από υπέρταση.

DC αποσύνδεση σημάτων ομιλίας.

μετατροπή μιας γραμμής επικοινωνίας δύο καλωδίων σε γραμμή τεσσάρων συρμάτων.

Τα μπλοκ λειτουργιών που είναι εξοπλισμένα με τους δικούς τους μικροεπεξεργαστές είναι προσβάσιμα μέσω του δικτύου ελέγχου DLU. Τα μπλοκ μετρώνται κυκλικά ως προς την ετοιμότητα για μετάδοση μηνυμάτων και προσπελάζονται απευθείας για τη μετάδοση εντολών και δεδομένων. Το DLUC πραγματοποιεί επίσης προγράμματα δοκιμών και παρακολούθησης για τον εντοπισμό σφαλμάτων.

Υπάρχουν τα ακόλουθα συστήματα διαύλου DLU: λεωφορεία ελέγχου. λεωφορεία 4096 kbit/s; ελαστικά ανίχνευσης σύγκρουσης. λεωφορεία για τη μετάδοση σημάτων κουδουνίσματος και τιμολογιακών παλμών. Τα σήματα που μεταδίδονται κατά μήκος των λεωφορείων συγχρονίζονται με παλμούς ρολογιού. Οι δίαυλοι ελέγχου μεταδίδουν πληροφορίες ελέγχου με ρυθμό μετάδοσης 187,5 kbit/s. με αποτελεσματικό ρυθμό μετάδοσης δεδομένων περίπου 136 kbit/s.

Οι δίαυλοι 4096 kbit/s μεταδίδουν ομιλία/δεδομένα προς και από μονάδες συνδρομητικής γραμμής SLM. Κάθε λεωφορείο έχει 64 κανάλια και προς τις δύο κατευθύνσεις.

Κάθε κανάλι λειτουργεί με ρυθμό μετάδοσης 64 kbit/s (64 x 64 kbit/s = 4096 kbit/s). Η αντιστοίχιση καναλιών διαύλου 4096 kbit/s σε κανάλια PDC καθορίζεται και προσδιορίζεται μέσω του DIUD (βλ. Εικ. 3). Η σύνδεση DLU σε ομάδες γραμμών τύπου B, F ή G (τύποι LTGB, LTGF ή LTGG, αντίστοιχα) πραγματοποιείται μέσω γραμμών πολυπλεξίας 2048 kbit/s. Το DLU μπορεί να συνδεθεί με δύο LTGB, δύο LTGF (B) ή δύο LTGG.

Line/Trunk Groupe (LTG)σχηματίζει τη διεπαφή μεταξύ του ψηφιακού περιβάλλοντος του κόμβου και του ψηφιακού πεδίου μεταγωγής SN (Εικ. 4). Τα LTG εκτελούν λειτουργίες αποκεντρωμένου ελέγχου και απαλλάσσουν τον επεξεργαστή συντονισμού CP από τις συνήθεις εργασίες. Οι συνδέσεις μεταξύ του LTG και του πλεονάζοντος πεδίου μεταγωγής γίνονται μέσω δευτερεύουσας ψηφιακής ζεύξης (SDC). Η ταχύτητα μετάδοσης SDC από το LTG στο πεδίο SN και στην αντίστροφη κατεύθυνση είναι 8192 kbit/s (συντομογραφία 8 Mbit/s).

Εικ.3. Πολυπλεξία, αποπολυπλεξία και

μεταφορά πληροφοριών ελέγχου στο DLUC

Εικ.4. Διάφορες επιλογές για πρόσβαση στο LTG

Κάθε ένα από αυτά τα συστήματα πολλαπλών 8 Mbit/s έχει 127 χρονοθυρίδες στα 64 kbit/s η καθεμία για τη μεταφορά πληροφοριών ωφέλιμου φορτίου και μία χρονοθυρίδα στα 64 kbit/s χρησιμοποιείται για τη μετάδοση μηνυμάτων. Το LTG εκπέμπει και λαμβάνει φωνητικές πληροφορίες και από τις δύο πλευρές του πεδίου μεταγωγής (SN0 και SN1), εκχωρώντας φωνητικές πληροφορίες από το ενεργό μπλοκ του πεδίου μεταγωγής στον αντίστοιχο συνδρομητή. Η άλλη πλευρά του πεδίου SN θεωρείται ανενεργή. Σε περίπτωση αποτυχίας, η μετάδοση και η λήψη των πληροφοριών χρήστη ξεκινά αμέσως μέσω αυτής. Η τάση τροφοδοσίας LTG είναι +5V.

Η LTG υλοποιεί τις ακόλουθες λειτουργίες επεξεργασίας κλήσεων:

λήψη και ερμηνεία σημάτων που φτάνουν μέσω σύνδεσης και
συνδρομητικές γραμμές?

μετάδοση πληροφοριών σηματοδότησης·

μετάδοση ακουστικών τόνων.

μετάδοση και λήψη μηνυμάτων προς/από τον επεξεργαστή συντονισμού (CP)·

μετάδοση αναφορών σε ομαδικούς επεξεργαστές (GP) και λήψη αναφορών από
ομαδοποιήστε τους επεξεργαστές άλλων LTG (βλ. Εικ. 1).

μετάδοση και λήψη αιτημάτων προς/από τον ελεγκτή δικτύου σηματοδότησης μέσω κοινού καναλιού (CCNC)·

έλεγχος συναγερμών που εισέρχονται στο DLU.

συντονισμός καταστάσεων σε γραμμές με καταστάσεις τυπικής διεπαφής 8 Mbit/s με διπλό πεδίο μεταγωγής SN.

δημιουργία συνδέσεων για τη μετάδοση πληροφοριών χρήστη.

Διάφοροι τύποι LTG χρησιμοποιούνται για την εφαρμογή διαφορετικών τύπων γραμμής και μεθόδων σηματοδότησης. Διαφέρουν ως προς την υλοποίηση μπλοκ υλικού και ειδικών προγραμμάτων εφαρμογής στον ομαδικό επεξεργαστή (CP). Τα μπλοκ LTG έχουν μεγάλο αριθμό τροποποιήσεων, που διαφέρουν ως προς τη χρήση και τις δυνατότητες. Για παράδειγμα, το μπλοκ LTG της λειτουργίας Β χρησιμοποιείται για τη σύνδεση: έως και 4 κύριες ψηφιακές γραμμές επικοινωνίας τύπου PCM30 (PCM30/32) με ρυθμούς μετάδοσης 2048 kbit/s. έως 2 ψηφιακές γραμμές επικοινωνίας με ρυθμό μεταφοράς 4096 kbit/s για τοπική πρόσβαση DLU.

Το μπλοκ λειτουργίας LTG C χρησιμοποιείται για τη σύνδεση έως και 4 βασικών ψηφιακών γραμμών επικοινωνίας με ταχύτητες 2048 kbit/s.

Ανάλογα με τον σκοπό του LTG (B ή C), υπάρχουν διαφορές στη λειτουργική σχεδίαση του LTG, για παράδειγμα, στο λογισμικό του ομαδικού επεξεργαστή. Εξαίρεση αποτελούν οι σύγχρονες μονάδες LTGN, οι οποίες είναι καθολικές και για να αλλάξει ο λειτουργικός τους σκοπός, είναι απαραίτητο να «αναδημιουργηθούν» προγραμματικά με διαφορετικό φορτίο (βλ. Πίνακας 2 και Εικ. 4).

Πίνακας 2. Προδιαγραφές Ομάδας γραμμής N (LTGN).

Όπως φαίνεται στο Σχ. 5, εκτός από τις τυπικές διεπαφές 2 Mbit/s (RSMZ0), το σύστημα EWSD παρέχει μια εξωτερική διεπαφή συστήματος με υψηλότερο ρυθμό μετάδοσης (155 Mbit/s) με πολυπλέκτη τύπου STM-1 της σύγχρονης SDH ψηφιακό δίκτυο ιεραρχίας στις επικοινωνίες γραμμών οπτικών ινών. Χρησιμοποιείται ένας πολυπλέκτης τερματισμού τύπου Ν (σύγχρονος πολυπλέκτης διπλού τερματισμού, SMT1D-N) που είναι εγκατεστημένος στον πίνακα LTGM.

Ο πολυπλέκτης SMT1D-N μπορεί να παρουσιαστεί με τη μορφή βασικής διαμόρφωσης με διεπαφή 1xSTM1 (60xРSMЗ0) ή με τη μορφή πλήρους διαμόρφωσης με διεπαφές 2xSTM1 (120хРSMЗ0).

Εικ.5. Σύνδεση SMT1 D-N στο δίκτυο

Πεδίο μεταγωγής SNΤα συστήματα μεταγωγής EWSD συνδέουν τα υποσυστήματα LTG, CP και CCNC μεταξύ τους. Το κύριο καθήκον του είναι να δημιουργήσει συνδέσεις μεταξύ ομάδων LTG. Κάθε σύνδεση δημιουργείται ταυτόχρονα και από τα δύο μισά (επίπεδα) του πεδίου μεταγωγής SN0 και SN1, έτσι ώστε εάν η μία πλευρά του πεδίου αποτύχει, να υπάρχει πάντα μια εφεδρική σύνδεση. Στα συστήματα μεταγωγής τύπου EWSD, μπορούν να χρησιμοποιηθούν δύο τύποι πεδίου μεταγωγής: SN και SN(B). Το πεδίο μεταγωγής τύπου SN(B) είναι μια νέα εξέλιξη και χαρακτηρίζεται από μικρότερες διαστάσεις, μεγαλύτερη διαθεσιμότητα και μειωμένη κατανάλωση ενέργειας. Υπάρχουν διάφορες επιλογές για την οργάνωση SN και SN(B):

πεδίο μεταγωγής για 504 ομάδες γραμμών (SN:504 LTG).

πεδίο μεταγωγής για ομάδες γραμμών 1260 (SN: 1260 LTG).

πεδίο μεταγωγής για 252 ομάδες γραμμών (SN:252 LTG).

πεδίο μεταγωγής για 63 ομάδες γραμμών (SN:63 LTG).

Οι κύριες λειτουργίες του πεδίου μεταγωγής είναι:

μεταγωγή κυκλώματος? εναλλαγή μηνυμάτων? μετάβαση σε κράτηση.

Το πεδίο μεταγωγής αλλάζει κανάλια και συνδέσεις με ρυθμό μετάδοσης 64 kbit/s (βλ. Εικ. 6). Κάθε σύνδεση απαιτεί δύο διαδρομές σύνδεσης (για παράδειγμα, καλούντος προς καλούντα και καλούντος προς καλούντα). Ο επεξεργαστής συντονισμού αναζητά ελεύθερες διαδρομές μέσω του πεδίου μεταγωγής με βάση πληροφορίες σχετικά με την πληρότητα των διαδρομών σύνδεσης που είναι αποθηκευμένες αυτήν τη στιγμή στη συσκευή αποθήκευσης. Η εναλλαγή των διαδρομών σύνδεσης πραγματοποιείται από συσκευές ελέγχου της ομάδας μεταγωγής.

Κάθε πεδίο μεταγωγής έχει τη δική του μονάδα ελέγχου, που αποτελείται από μια μονάδα ελέγχου ομάδας μεταγωγέων (SGC) και μια μονάδα διασύνδεσης μεταξύ των SGC και μια μονάδα προσωρινής αποθήκευσης μηνυμάτων MBU:SGC. Με ελάχιστη χωρητικότητα σταδίου 63 LTG, ένα SGC της ομάδας διακοπτών εμπλέκεται στη μεταγωγή της διαδρομής σύνδεσης, ωστόσο, με χωρητικότητα σταδίου 504, 252 ή 126 LTG, χρησιμοποιούνται δύο ή τρία SGC. Αυτό εξαρτάται από το εάν οι συνδρομητές είναι συνδεδεμένοι στην ίδια ομάδα TS ή όχι. Οι εντολές για τη δημιουργία μιας σύνδεσης εκδίδονται σε κάθε συμμετέχοντα GP της ομάδας μεταγωγής από τον επεξεργαστή CP.

Εκτός από τις συνδέσεις που καθορίζονται από τους συνδρομητές πληκτρολογώντας έναν αριθμό, το πεδίο μεταγωγής αλλάζει συνδέσεις μεταξύ ομάδων γραμμών και του επεξεργαστή συντονισμού CP. Αυτές οι συνδέσεις χρησιμοποιούνται για την ανταλλαγή πληροφοριών ελέγχου και ονομάζονται ημιμόνιμες συνδέσεις μέσω τηλεφώνου. Χάρη σε αυτές τις συνδέσεις, τα μηνύματα ανταλλάσσονται μεταξύ ομάδων γραμμών χωρίς να καταναλώνονται πόροι της μονάδας επεξεργασίας συντονισμού. Οι καρφωμένες συνδέσεις και οι συνδέσεις για σηματοδότηση μέσω ενός κοινού καναλιού καθιερώνονται επίσης με την αρχή των ημιμόνιμων συνδέσεων.

Το πεδίο μεταγωγής στο σύστημα EWSD χαρακτηρίζεται από πλήρη προσβασιμότητα. Αυτό σημαίνει ότι κάθε κωδική λέξη 8-bit που μεταδίδεται σε έναν κορμό που εισέρχεται στο πεδίο μεταγωγής μπορεί να μεταδοθεί σε οποιαδήποτε άλλη χρονική θυρίδα σε έναν κορμό που προέρχεται από το πεδίο μεταγωγής. Όλοι οι αυτοκινητόδρομοι με ταχύτητα μετάδοσης 8192 kbit/s έχουν 128 κανάλια με ικανότητα μετάδοσης 64 kbit/s το καθένα (128x64 = 8192 kbit/s). Τα στάδια μεταγωγής πεδίου με χωρητικότητες SN:504 LTG, SN:252 LTG, SN:126 LTG έχουν την ακόλουθη δομή:

εφάπαξ εισερχόμενο στάδιο μεταγωγής (TSI)·

τρία στάδια χωρικής μεταγωγής (SSM).

εξερχόμενο στάδιο μεταγωγής ενός χρόνου (TSO).

Οι μικρομεσαίοι σταθμοί (SN:63LTG) περιλαμβάνουν:

ένα στάδιο εισόδου μεταγωγής χρόνου (TSI).

ένα στάδιο χωρικής μεταγωγής (SS).

ένα εξερχόμενο στάδιο μεταγωγής χρόνου (TSO).

Εικ.6. Παράδειγμα εγκατάστασης σύνδεσης στο πεδίο μεταγωγής SN

Επεξεργαστής συντονισμού 113 (CP113 ή CP113C)είναι ένας πολυεπεξεργαστής, η χωρητικότητα του οποίου αυξάνεται σταδιακά Στον πολυεπεξεργαστή CP113C, δύο ή περισσότεροι πανομοιότυποι επεξεργαστές λειτουργούν παράλληλα με την κατανομή φορτίου. Τα κύρια λειτουργικά μπλοκ του πολυεπεξεργαστή είναι: ο κύριος επεξεργαστής (MAP) για την επεξεργασία, τη λειτουργία και τη συντήρηση κλήσεων. ένας επεξεργαστής επεξεργασίας κλήσεων (CAP), σχεδιασμένος για την επεξεργασία κλήσεων· κοινόχρηστος χώρος αποθήκευσης (CMY)· ελεγκτής εισόδου/εξόδου (IOC); επεξεργαστής εισόδου/εξόδου (IOP). Κάθε επεξεργαστής VAP, CAP και IOP περιέχει μία μονάδα εκτέλεσης προγράμματος (PEX). Ανάλογα με το αν πρόκειται να εφαρμοστούν ως επεξεργαστές VAP, επεξεργαστές CAP ή ελεγκτές I0C, ενεργοποιούνται συγκεκριμένες λειτουργίες υλικού.

Ας απαριθμήσουμε τα κύρια τεχνικά δεδομένα των VAR, CAP και IOC. Τύπος επεξεργαστή - MC68040, συχνότητα ρολογιού -25 MHz, πλάτος διεύθυνσης 32 bit και πλάτος δεδομένων 32 bit, πλάτος λέξης - 32 bit δεδομένων. Δεδομένα τοπικής μνήμης: επέκταση - μέγιστο 64 MB (βάσει DRAM 16M bit). στάδιο επέκτασης 16 MB. Δεδομένα Flash EPROM: Επέκταση 4 MB. Ο επεξεργαστής συντονισμού CP εκτελεί τις ακόλουθες λειτουργίες: επεξεργασία κλήσεων (ανάλυση αριθμητικών ψηφίων, έλεγχος δρομολόγησης, επιλογή περιοχής εξυπηρέτησης, επιλογή διαδρομής στο πεδίο μεταγωγής, καταγραφή κόστους κλήσεων, διαχείριση δεδομένων κίνησης, διαχείριση δικτύου). λειτουργία και συντήρηση - είσοδος και έξοδος από εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης (EM), επικοινωνία με το τερματικό λειτουργίας και συντήρησης (OMT), επικοινωνία με τον επεξεργαστή μεταφοράς δεδομένων (DCP). 13

Ο πίνακας SYP (βλ. Εικ. 1) εμφανίζει εξωτερικούς συναγερμούς, για παράδειγμα, πληροφορίες σχετικά με μια πυρκαγιά. Η εξωτερική μνήμη EM χρησιμοποιείται για την αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων που δεν χρειάζεται να αποθηκεύονται μόνιμα στο CP, ολόκληρο το σύστημα προγραμμάτων εφαρμογής για αυτόματη ανάκτηση δεδομένων σχετικά με την τιμολόγηση των τηλεφωνικών κλήσεων και τις αλλαγές κυκλοφορίας.

Το λογισμικό επικεντρώνεται στην εκτέλεση συγκεκριμένων εργασιών που αντιστοιχούν στα υποσυστήματα EWSD. Το λειτουργικό σύστημα (OS) αποτελείται από προγράμματα που βρίσκονται κοντά στο υλικό και είναι συνήθως τα ίδια για όλα τα συστήματα μεταγωγής.

Η μέγιστη ικανότητα επεξεργασίας κλήσεων του SR είναι πάνω από 2.700.000 κλήσεις ανά ώρα αιχμής. Χαρακτηριστικά του συστήματος CP EWSD: χωρητικότητα αποθήκευσης - έως 64 MB. χωρητικότητα διευθύνσεων - έως 4 GB. μαγνητική ταινία - έως 4 συσκευές, 80 MB η καθεμία. μαγνητικός δίσκος - έως 4 συσκευές, 337 MB η καθεμία.

Η δουλειά του Message Buffer (MB) είναι να ελέγχει την ανταλλαγή μηνυμάτων:

μεταξύ του επεξεργαστή συντονισμού CP113 και των ομάδων LTG·

Πεδίο μεταγωγής μεταξύ CP113 και ελεγκτών ομάδας μεταγωγής SGCB.

μεταξύ ομάδων LTG·

μεταξύ των LTG και του ελεγκτή δικτύου σηματοδότησης μέσω ενός κοινού καναλιού CCNC.

Οι ακόλουθοι τύποι πληροφοριών μπορούν να μεταδοθούν μέσω MV:

Τα μηνύματα αποστέλλονται από τα DLU, LTG και SN στον επεξεργαστή συντονισμού CP113.

Οι αναφορές αποστέλλονται από το ένα LTG στο άλλο (οι αναφορές δρομολογούνται μέσω του CP113, αλλά δεν υποβάλλονται σε επεξεργασία από αυτό).

Οι οδηγίες αποστέλλονται από το CCNC στο LTG και από το LTG στο CCNC, δρομολογούνται μέσω του CP113, αλλά δεν υποβάλλονται σε επεξεργασία από αυτό.

Οι εντολές αποστέλλονται από το CP113 στο LTG και στο SN. Το MV μετατρέπει τις πληροφορίες για μετάδοση μέσω της δευτερεύουσας ψηφιακής ροής (SDC) και τις στέλνει στο LTG και στο SGC.

Ανάλογα με το στάδιο χωρητικότητας, μια διπλή συσκευή MB μπορεί να περιέχει έως και τέσσερις ομάδες προσωρινής αποθήκευσης μηνυμάτων (MBG). Αυτή η δυνατότητα υλοποιείται σε έναν κόμβο δικτύου με πλεονασμό, δηλαδή, το MB0 περιλαμβάνει ομάδες MBG00...MBG03 και το MB1 περιλαμβάνει ομάδες MBG10...MBG13.

Τα συστήματα μεταγωγής EWSD με σηματοδότηση μέσω κοινού καναλιού στο σύστημα Νο. 7 είναι εξοπλισμένα συσκευή ελέγχου του δικτύου σηματοδότησης μέσω ενός κοινού καναλιού CCNC. Μπορούν να συνδεθούν έως και 254 ζεύξεις σηματοδότησης στη συσκευή CCNC μέσω αναλογικών ή ψηφιακών γραμμών επικοινωνίας.

Η συσκευή CCNC συνδέεται στο πεδίο μεταγωγής μέσω συμπιεσμένων γραμμών με ταχύτητα μετάδοσης 8 Mbit/s. Ανάμεσα στο CCNC και σε κάθε επίπεδο πεδίου μεταγωγής, υπάρχουν 254 κανάλια για κάθε κατεύθυνση μετάδοσης (254 ζεύγη καναλιών).

Τα κανάλια μεταφέρουν δεδομένα σήματος και στα δύο επίπεδα SN προς και από ομάδες γραμμών στα 64 kbit/s. Οι διαδρομές αναλογικού σήματος συνδέονται στο CCNC μέσω μόντεμ. Το CCNC αποτελείται από: το πολύ 32 ομάδες με 8 τερματικά διαδρομής σήματος η καθεμία (32 ομάδες SILT). ένας περιττός επεξεργαστής κοινού καναλιού (CCNP).

Ερωτήσεις ελέγχου

1.Σε ποιο μπλοκ εκτελείται η μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό;

2. Πόσες αναλογικές συνδρομητικές γραμμές μπορούν να συμπεριληφθούν στο DLUB; Για ποια χωρητικότητα έχει σχεδιαστεί αυτό το μπλοκ;

3. Με ποια ταχύτητα μεταδίδονται πληροφορίες μεταξύ DLU και LTG, μεταξύ LTG και SN;

4. Καταγράψτε τις κύριες λειτουργίες του πεδίου μεταγωγής. Με ποια ταχύτητα υλοποιείται η σύνδεση μεταξύ συνδρομητών.

5. Καταχωρίστε τις επιλογές για την οργάνωση του πεδίου μεταγωγής του συστήματος EWSD.

6. Καταγράψτε τα κύρια στάδια της εναλλαγής με το πεδίο μεταγωγής.

7. Εξετάστε το πέρασμα της διαδρομής συνομιλίας από το πεδίο μεταγωγής του συστήματος μεταγωγής EWSD.

8. Ποιες λειτουργίες επεξεργασίας κλήσεων υλοποιούνται σε μπλοκ LTG;

9. Ποιες λειτουργίες υλοποιεί η πλευρά MV;

©2015-2019 ιστότοπος
Όλα τα δικαιώματα ανήκουν στους δημιουργούς τους. Αυτός ο ιστότοπος δεν διεκδικεί την πνευματική ιδιοκτησία, αλλά παρέχει δωρεάν χρήση.
Ημερομηνία δημιουργίας σελίδας: 2017-06-11

Τα δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος έχουν πολλές σημαντικές κοινές ιδιότητες, ανεξάρτητα από τον τύπο πολυπλεξίας που χρησιμοποιούν.

Τα δίκτυα με δυναμική μεταγωγή απαιτούν μια προκαταρκτική διαδικασία για τη δημιουργία σύνδεσης μεταξύ συνδρομητών. Για να γίνει αυτό, η διεύθυνση του καλούμενου συνδρομητή μεταδίδεται στο δίκτυο, το οποίο διέρχεται από τους διακόπτες και τους διαμορφώνει για μεταγενέστερη μετάδοση δεδομένων. Το αίτημα σύνδεσης δρομολογείται από τον ένα διακόπτη στον άλλο και τελικά φτάνει στον καλούμενο. Το δίκτυο μπορεί να αρνηθεί τη δημιουργία σύνδεσης εάν η χωρητικότητα του απαιτούμενου καναλιού εξόδου έχει ήδη εξαντληθεί. Για έναν διακόπτη FDM, η χωρητικότητα του καναλιού εξόδου είναι ίση με τον αριθμό των ζωνών συχνοτήτων αυτού του καναλιού και για έναν διακόπτη TDM - ο αριθμός των χρονοθυρίδων στις οποίες διαιρείται ο κύκλος λειτουργίας του καναλιού. Το δίκτυο αρνείται επίσης τη σύνδεση εάν ο αιτούμενος συνδρομητής έχει ήδη δημιουργήσει σύνδεση με κάποιον άλλο. Στην πρώτη περίπτωση λένε ότι ο διακόπτης είναι απασχολημένος, και στη δεύτερη - ο συνδρομητής. Η πιθανότητα αστοχίας σύνδεσης είναι ένα μειονέκτημα της μεθόδου μεταγωγής κυκλώματος.

Εάν η σύνδεση μπορεί να πραγματοποιηθεί, τότε της εκχωρείται μια σταθερή ζώνη συχνοτήτων σε δίκτυα FDM ή ένα σταθερό εύρος ζώνης σε δίκτυα TDM. Αυτές οι τιμές παραμένουν αμετάβλητες καθ' όλη τη διάρκεια της περιόδου σύνδεσης. Η εγγυημένη διεκπεραίωση δικτύου μόλις δημιουργηθεί μια σύνδεση είναι μια σημαντική ιδιότητα που απαιτείται για εφαρμογές όπως η φωνή, το βίντεο ή ο έλεγχος εγκαταστάσεων σε πραγματικό χρόνο. Ωστόσο, τα δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος δεν μπορούν να αλλάξουν δυναμικά τη χωρητικότητα καναλιού κατόπιν αιτήματος ενός συνδρομητή, γεγονός που τα καθιστά αναποτελεσματικά σε συνθήκες έντονης κυκλοφορίας.

Το μειονέκτημα των δικτύων μεταγωγής κυκλώματος είναι η αδυναμία χρήσης εξοπλισμού χρήστη που λειτουργεί σε διαφορετικές ταχύτητες. Τα επιμέρους μέρη ενός σύνθετου κυκλώματος λειτουργούν με την ίδια ταχύτητα, επειδή τα δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος δεν αποθηκεύουν δεδομένα χρήστη.

Τα δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος είναι κατάλληλα για εναλλαγή ροών δεδομένων σταθερού ρυθμού, όπου η μονάδα μεταγωγής δεν είναι ένα μόνο byte ή πακέτο δεδομένων, αλλά μια μακροπρόθεσμη σύγχρονη ροή δεδομένων μεταξύ δύο συνδρομητών. Για τέτοιες ροές, τα δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος προσθέτουν μια ελάχιστη επιβάρυνση για τη δρομολόγηση δεδομένων μέσω του δικτύου, χρησιμοποιώντας τη χρονική θέση κάθε bit της ροής ως διεύθυνση προορισμού στους μεταγωγείς δικτύου.

Παροχή διπλής όψης λειτουργίας με βάση τις τεχνολογίες FDM, TDM και WDM

Ανάλογα με την κατεύθυνση της πιθανής μετάδοσης δεδομένων, οι μέθοδοι μετάδοσης δεδομένων μέσω μιας γραμμής επικοινωνίας χωρίζονται στους ακόλουθους τύπους:

o simplex - η μετάδοση πραγματοποιείται μέσω της γραμμής επικοινωνίας προς μία μόνο κατεύθυνση.

o half-duplex - η μετάδοση πραγματοποιείται και προς τις δύο κατευθύνσεις, αλλά εναλλάξ στο χρόνο. Ένα παράδειγμα τέτοιας μετάδοσης είναι η τεχνολογία Ethernet.

o duplex - η μετάδοση πραγματοποιείται ταυτόχρονα σε δύο κατευθύνσεις.

Η λειτουργία Duplex είναι ο πιο ευέλικτος και παραγωγικός τρόπος λειτουργίας του καναλιού. Η απλούστερη επιλογή για την οργάνωση μιας λειτουργίας διπλής όψης είναι η χρήση δύο ανεξάρτητων φυσικών καναλιών (δύο ζεύγη αγωγών ή δύο οπτικών ινών) σε ένα καλώδιο, καθένα από τα οποία λειτουργεί σε λειτουργία απλής, δηλαδή μεταδίδει δεδομένα προς μία κατεύθυνση. Αυτή είναι η ιδέα που βασίζεται στην εφαρμογή του τρόπου λειτουργίας διπλής όψης σε πολλές τεχνολογίες δικτύου, όπως το Fast Ethernet ή το ATM.

Μερικές φορές μια τόσο απλή λύση δεν είναι διαθέσιμη ή αποτελεσματική. Τις περισσότερες φορές, αυτό συμβαίνει σε περιπτώσεις όπου υπάρχει μόνο ένα φυσικό κανάλι για αμφίδρομη ανταλλαγή δεδομένων και η οργάνωση ενός δεύτερου συνδέεται με υψηλό κόστος. Για παράδειγμα, όταν ανταλλάσσετε δεδομένα χρησιμοποιώντας μόντεμ μέσω του τηλεφωνικού δικτύου, ο χρήστης έχει μόνο ένα φυσικό κανάλι επικοινωνίας με το PBX - μια γραμμή δύο καλωδίων και δεν είναι σκόπιμο να αγοράσει ένα δεύτερο. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ο τρόπος λειτουργίας διπλής όψης οργανώνεται με βάση τη διαίρεση του καναλιού σε δύο λογικά υποκανάλια χρησιμοποιώντας τεχνολογία FDM ή TDM.

Τα μόντεμ χρησιμοποιούν τεχνολογία FDM για να οργανώσουν τη λειτουργία διπλής όψης σε μια γραμμή δύο καλωδίων. Τα μόντεμ διαμόρφωσης συχνότητας λειτουργούν σε τέσσερις συχνότητες: δύο συχνότητες για κωδικοποίηση μονάδων και μηδενικά προς μία κατεύθυνση και οι υπόλοιπες δύο συχνότητες για μετάδοση δεδομένων προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Με την ψηφιακή κωδικοποίηση, η λειτουργία διπλής όψης σε μια γραμμή δύο καλωδίων οργανώνεται χρησιμοποιώντας την τεχνολογία TDM. Ορισμένες χρονοθυρίδες χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση δεδομένων προς μία κατεύθυνση και κάποιες άλλες για τη μετάδοση δεδομένων προς την άλλη κατεύθυνση. Συνήθως, οι χρονοθυρίδες σε αντίθετες κατευθύνσεις εναλλάσσονται, γι' αυτό και αυτή η μέθοδος ονομάζεται μερικές φορές μετάδοση «πινγκ-πονγκ». Η διαίρεση γραμμών TDM είναι τυπική, για παράδειγμα, για ψηφιακά δίκτυα ολοκληρωμένων υπηρεσιών (ISDN) στα άκρα δύο καλωδίων συνδρομητών.

Στα καλώδια οπτικών ινών, όταν χρησιμοποιείται μία οπτική ίνα για την οργάνωση ενός τρόπου λειτουργίας διπλής όψης, τα δεδομένα μεταδίδονται προς μία κατεύθυνση χρησιμοποιώντας δέσμη φωτός ενός μήκους κύματος και προς την αντίθετη κατεύθυνση χρησιμοποιώντας διαφορετικό μήκος κύματος. Αυτή η τεχνική ανήκει στη μέθοδο FDM, αλλά για τα οπτικά καλώδια ονομάζεται πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος (WDM). Το WDM χρησιμοποιείται επίσης για την αύξηση της ταχύτητας μετάδοσης δεδομένων προς μία κατεύθυνση, χρησιμοποιώντας συνήθως από 2 έως 16 κανάλια.

Αλλαγή πακέτων

Αρχές μεταγωγής πακέτων

Η μεταγωγή πακέτων είναι μια τεχνική μεταγωγής συνδρομητών που σχεδιάστηκε ειδικά για την αποτελεσματική μετάδοση της κίνησης του υπολογιστή. Τα πειράματα για τη δημιουργία των πρώτων δικτύων υπολογιστών που βασίζονται στην τεχνολογία μεταγωγής κυκλώματος έδειξαν ότι αυτός ο τύπος μεταγωγής δεν επιτρέπει την επίτευξη υψηλής συνολικής απόδοσης δικτύου. Η ουσία του προβλήματος έγκειται στην έντονη φύση της κίνησης που δημιουργούν οι τυπικές εφαρμογές δικτύου. Για παράδειγμα, κατά την πρόσβαση σε έναν απομακρυσμένο διακομιστή αρχείων, ο χρήστης προβάλλει πρώτα τα περιεχόμενα του καταλόγου αυτού του διακομιστή, με αποτέλεσμα τη μεταφορά μικρής ποσότητας δεδομένων. Στη συνέχεια ανοίγει το επιθυμητό αρχείο σε ένα πρόγραμμα επεξεργασίας κειμένου, μια λειτουργία που μπορεί να δημιουργήσει πολύ μεγάλη ανταλλαγή δεδομένων, ειδικά αν το αρχείο περιέχει μεγάλα γραφικά. Αφού εμφανίσει μερικές σελίδες ενός αρχείου, ο χρήστης εργάζεται μαζί τους τοπικά για λίγο, κάτι που δεν απαιτεί καθόλου μεταφορά δικτύου και, στη συνέχεια, επιστρέφει τροποποιημένα αντίγραφα των σελίδων στον διακομιστή - δημιουργώντας και πάλι εντατική μεταφορά δικτύου.

Ο παράγοντας κυματισμού κίνησης ενός μεμονωμένου χρήστη δικτύου, ίσος με την αναλογία της μέσης έντασης ανταλλαγής δεδομένων προς το μέγιστο δυνατό, μπορεί να είναι 1:50 ή 1:100. Εάν για την περιγραφόμενη περίοδο λειτουργίας οργανώσουμε την εναλλαγή καναλιών μεταξύ του υπολογιστή του χρήστη και του διακομιστή, τότε τις περισσότερες φορές το κανάλι θα είναι αδρανές. Ταυτόχρονα, θα χρησιμοποιηθούν οι δυνατότητες μεταγωγής του δικτύου - μέρος των χρονοθυρίδων ή των ζωνών συχνοτήτων των μεταγωγέων θα είναι κατειλημμένο και δεν θα είναι διαθέσιμο σε άλλους χρήστες του δικτύου.

Όταν συμβαίνει εναλλαγή πακέτων, όλα τα μηνύματα που μεταδίδονται από έναν χρήστη του δικτύου χωρίζονται στον κόμβο πηγής σε σχετικά μικρά μέρη που ονομάζονται πακέτα. Ας θυμηθούμε ότι ένα μήνυμα είναι ένα λογικά ολοκληρωμένο κομμάτι δεδομένων - ένα αίτημα για μεταφορά ενός αρχείου, μια απάντηση σε αυτό το αίτημα που περιέχει ολόκληρο το αρχείο, κ.λπ. Τα μηνύματα μπορεί να έχουν αυθαίρετο μήκος, από πολλά byte έως πολλά megabyte. Αντίθετα, τα πακέτα μπορούν συνήθως να έχουν επίσης μεταβλητό μήκος, αλλά εντός στενών ορίων, για παράδειγμα από 46 έως 1500 byte. Κάθε πακέτο παρέχεται με μια κεφαλίδα που καθορίζει τις πληροφορίες διεύθυνσης που απαιτούνται για την παράδοση του πακέτου στον κόμβο προορισμού, καθώς και τον αριθμό του πακέτου που θα χρησιμοποιηθεί από τον κόμβο προορισμού για τη συναρμολόγηση του μηνύματος (Εικόνα 2.29). Τα πακέτα μεταφέρονται στο δίκτυο ως ανεξάρτητα μπλοκ πληροφοριών. Οι μεταγωγείς δικτύου λαμβάνουν πακέτα από τερματικούς κόμβους και, με βάση τις πληροφορίες διεύθυνσης, τα μεταδίδουν μεταξύ τους και τελικά στον κόμβο προορισμού.

Ρύζι. 2.29.Διαχωρισμός μηνύματος σε πακέτα

Οι μεταγωγείς δικτύου πακέτων διαφέρουν από τους μεταγωγείς κυκλώματος στο ότι διαθέτουν εσωτερική μνήμη προσωρινής αποθήκευσης για προσωρινή αποθήκευση πακέτων εάν η θύρα εξόδου του μεταγωγέα είναι απασχολημένη με τη μετάδοση ενός άλλου πακέτου τη στιγμή που λαμβάνεται το πακέτο (Εικ. 2.30). Σε αυτήν την περίπτωση, το πακέτο παραμένει για κάποιο χρονικό διάστημα στην ουρά πακέτων στην προσωρινή μνήμη της θύρας εξόδου και όταν φτάσει η σειρά του, μεταφέρεται στον επόμενο διακόπτη. Αυτό το σχήμα μετάδοσης δεδομένων σάς επιτρέπει να εξομαλύνετε τους κυματισμούς της κυκλοφορίας στις συνδέσεις κορμού μεταξύ των μεταγωγέων και έτσι να τους χρησιμοποιήσετε με τον πιο αποτελεσματικό τρόπο για να αυξήσετε τη διεκπεραίωση του δικτύου στο σύνολό του.

Ρύζι. 2.30.Εξομάλυνση της κυκλοφορίας ριπής σε δίκτυο μεταγωγής πακέτων

Πράγματι, για ένα ζεύγος συνδρομητών, το πιο αποτελεσματικό θα ήταν να τους παρέχεται η αποκλειστική χρήση ενός καναλιού επικοινωνίας μεταγωγής, όπως γίνεται στα δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος. Με αυτή τη μέθοδο, ο χρόνος αλληλεπίδρασης αυτού του ζεύγους συνδρομητών θα ήταν ελάχιστος, αφού τα δεδομένα θα μεταδίδονταν από τον έναν συνδρομητή στον άλλο χωρίς καθυστέρηση. Οι συνδρομητές δεν ενδιαφέρονται για το χρόνο διακοπής του καναλιού κατά τις παύσεις μετάδοσης· είναι σημαντικό για αυτούς να λύσουν γρήγορα το δικό τους πρόβλημα. Ένα δίκτυο μεταγωγής πακέτων επιβραδύνει τη διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ ενός συγκεκριμένου ζεύγους συνδρομητών, καθώς τα πακέτα τους μπορούν να περιμένουν στους μεταγωγείς ενώ άλλα πακέτα που έφτασαν στο μεταγωγέα νωρίτερα μεταδίδονται κατά μήκος των συνδέσεων κορμού.

Ωστόσο, η συνολική ποσότητα δεδομένων υπολογιστή που μεταδίδονται από το δίκτυο ανά μονάδα χρόνου χρησιμοποιώντας την τεχνική μεταγωγής πακέτων θα είναι μεγαλύτερη από τη χρήση της τεχνικής μεταγωγής κυκλώματος. Αυτό συμβαίνει επειδή οι παλμοί των μεμονωμένων συνδρομητών, σύμφωνα με το νόμο των μεγάλων αριθμών, κατανέμονται με την πάροδο του χρόνου. Επομένως, οι μεταγωγείς φορτώνονται συνεχώς και αρκετά ομοιόμορφα με εργασία εάν ο αριθμός των συνδρομητών που εξυπηρετούν είναι πραγματικά μεγάλος. Στο Σχ. Το Σχήμα 2.30 δείχνει ότι η κίνηση που προέρχεται από τους τερματικούς κόμβους στους διακόπτες είναι πολύ άνισα κατανεμημένη με την πάροδο του χρόνου. Ωστόσο, οι μεταγωγείς υψηλότερου επιπέδου στην ιεραρχία ότι οι συνδέσεις υπηρεσίας μεταξύ των μεταγωγέων χαμηλότερου επιπέδου φορτώνονται πιο ομοιόμορφα και η ροή πακέτων στους συνδέσμους κορμού που συνδέουν διακόπτες ανώτερου επιπέδου είναι σχεδόν στο μέγιστο.

Η υψηλότερη απόδοση των δικτύων μεταγωγής πακέτων σε σύγκριση με τα δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος (με ίση χωρητικότητα καναλιού επικοινωνίας) αποδείχθηκε στη δεκαετία του '60 τόσο πειραματικά όσο και χρησιμοποιώντας μοντελοποίηση προσομοίωσης. Μια αναλογία με λειτουργικά συστήματα πολλαπλών προγραμμάτων είναι κατάλληλη εδώ. Κάθε μεμονωμένο πρόγραμμα σε ένα τέτοιο σύστημα χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να εκτελεστεί από ό,τι σε ένα σύστημα ενός προγράμματος, όπου το πρόγραμμα κατανέμεται όλος ο χρόνος του επεξεργαστή μέχρι να ολοκληρώσει την εκτέλεσή του. Ωστόσο, ο συνολικός αριθμός προγραμμάτων που εκτελούνται ανά μονάδα χρόνου είναι μεγαλύτερος σε ένα σύστημα πολλαπλών προγραμμάτων παρά σε ένα σύστημα ενός προγράμματος.

Επικοινωνίες ευρείας περιοχής που βασίζονται σε δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος

Οι μισθωμένες γραμμές αντιπροσωπεύουν το πιο αξιόπιστο μέσο σύνδεσης τοπικών δικτύων μέσω παγκόσμιων καναλιών επικοινωνίας, καθώς ολόκληρη η χωρητικότητα μιας τέτοιας γραμμής είναι πάντα στη διάθεση των αλληλεπιδρώντων δικτύων. Ωστόσο, αυτός είναι επίσης ο πιο ακριβός τύπος παγκόσμιων συνδέσεων - εάν υπάρχουν N απομακρυσμένα τοπικά δίκτυα που ανταλλάσσουν εντατικά δεδομένα μεταξύ τους, θα πρέπει να έχετε μισθωμένες γραμμές Nx(N-l)/2. Για τη μείωση του κόστους των παγκόσμιων μεταφορών, χρησιμοποιούνται κανάλια δυναμικής μεταγωγής, το κόστος των οποίων κατανέμεται μεταξύ πολλών συνδρομητών αυτών των καναλιών.

Οι υπηρεσίες τηλεφωνικού δικτύου είναι οι φθηνότερες, καθώς οι μεταγωγείς τους πληρώνονται από μεγάλο αριθμό συνδρομητών που χρησιμοποιούν τηλεφωνικές υπηρεσίες και όχι μόνο από συνδρομητές που συνδυάζουν τα τοπικά τους δίκτυα.

Τα τηλεφωνικά δίκτυα χωρίζονται σε αναλογικά και ψηφιακά ανάλογα με τη μέθοδο πολυπλεξίας των συνδρομητικών και κορυφαίων καναλιών. Πιο συγκεκριμένα, ψηφιακά είναι δίκτυα στα οποία οι πληροφορίες παρουσιάζονται στα άκρα των συνδρομητών σε ψηφιακή μορφή και στα οποία χρησιμοποιούνται μέθοδοι ψηφιακής πολυπλεξίας και μεταγωγής, και αναλογικά είναι δίκτυα που λαμβάνουν δεδομένα από συνδρομητές σε αναλογική μορφή, δηλαδή από κλασικά αναλογικά τηλέφωνα και Η πολυπλεξία και η μεταγωγή πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας τόσο αναλογικές όσο και ψηφιακές μεθόδους. Τα τελευταία χρόνια, υπάρχει μια αρκετά εντατική διαδικασία αντικατάστασης διακοπτών τηλεφωνικού δικτύου με ψηφιακούς διακόπτες που λειτουργούν με βάση την τεχνολογία TDM. Ωστόσο, ένα τέτοιο δίκτυο θα παραμείνει αναλογικό τηλεφωνικό δίκτυο, ακόμα κι αν όλοι οι μεταγωγείς λειτουργούν χρησιμοποιώντας τεχνολογία TDM, επεξεργάζονται δεδομένα σε ψηφιακή μορφή, εάν τα άκρα των συνδρομητών του παραμένουν αναλογικά και η μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό γίνεται στο δίκτυο PBX που βρίσκεται πλησιέστερα στο ο συνδρομητής. Η νέα τεχνολογία μόντεμ V.90 μπόρεσε να εκμεταλλευτεί το γεγονός ότι υπάρχει μεγάλος αριθμός δικτύων στα οποία η πλειοψηφία των μεταγωγέων είναι ψηφιακά.

Τα τηλεφωνικά δίκτυα με ψηφιακούς τερματισμούς συνδρομητών περιλαμβάνουν τις λεγόμενες υπηρεσίες Switched 56 (56 Kbit/s μεταγωγή καναλιών) και ψηφιακά δίκτυα με ενσωματωμένες υπηρεσίες ISDN (Intergrated Services Digital Network). Οι υπηρεσίες Switched 56 εμφανίστηκαν σε ορισμένες δυτικές χώρες ως αποτέλεσμα της παροχής στους τελικούς συνδρομητές ψηφιακού τερματισμού συμβατό με τα πρότυπα της γραμμής T1. Αυτή η τεχνολογία δεν έχει γίνει διεθνές πρότυπο και σήμερα αντικαθίσταται από την τεχνολογία ISDN, η οποία έχει τέτοιο καθεστώς.

Τα δίκτυα ISDN έχουν σχεδιαστεί όχι μόνο για τη μετάδοση φωνής, αλλά και δεδομένων υπολογιστή, συμπεριλαμβανομένης της μεταγωγής πακέτων, λόγω της οποίας ονομάζονται δίκτυα με ενσωματωμένες υπηρεσίες. Ωστόσο, ο κύριος τρόπος λειτουργίας των δικτύων ISDN παραμένει η μεταγωγή κυκλώματος και η υπηρεσία μεταγωγής πακέτων έχει ταχύτητα που είναι πολύ χαμηλή για τα σύγχρονα πρότυπα - συνήθως έως 9600 bps. Επομένως, η τεχνολογία ISDN θα συζητηθεί σε αυτήν την ενότητα για τα δίκτυα μεταγωγής κυκλώματος. Η νέα γενιά δικτύων ολοκληρωμένων υπηρεσιών, που ονομάζεται B-ISDN (από ευρυζωνική σύνδεση), βασίζεται εξ ολοκλήρου στην τεχνολογία μεταγωγής πακέτων (ακριβέστερα, κυψέλες τεχνολογίας ATM), επομένως αυτή η τεχνολογία θα συζητηθεί στην ενότητα για τα δίκτυα μεταγωγής πακέτων.