Tīklu klasifikācija.

Pēc teritoriālā sadalījuma

PAN (Personal Area Network) - personīgais tīkls, kas paredzēts mijiedarbībai dažādas ierīces pieder vienam un tam pašam īpašniekam.

LAN (vietējais tīkls) — vietējie tīkli slēgta infrastruktūra pirms pakalpojumu sniedzēju sasniegšanas. Termins “LAN” var raksturot gan nelielu biroju tīklu, gan tīklu lielas rūpnīcas līmenī, kas aptver vairākus simtus hektāru. Ārvalstu avoti pat sniedz aptuveni sešas jūdzes (10 km) rādiusu. Vietējie tīkli ir slēgti tīkli, piekļuve tiem ir atļauta tikai ierobežots loks lietotāji, kuriem darbs šādā tīklā ir tieši saistīts ar viņu profesionālo darbību.

CAN (Campus Area Network) - apvieno tuvējo ēku lokālos tīklus.

MAN (Metropolitan Area Network) - pilsētu tīkli starp iestādēm vienas vai vairāku pilsētu ietvaros, kas savieno daudzus lokālos tīklus.

WAN (Wide Area Network) ir globāls tīkls, kas aptver lielus ģeogrāfiskos reģionus, tostarp gan vietējos tīklus, gan citus telekomunikāciju tīklus un ierīces. WAN piemērs ir pakešu komutācijas tīkls (Frame Relay), caur kuru dažādi datortīkli var “sarunāties” savā starpā. Globālie tīkli ir atvērti un koncentrējas uz jebkuru lietotāju apkalpošanu.

Termins "uzņēmuma tīkls" tiek lietots arī literatūrā, lai apzīmētu vairāku tīklu kombināciju, no kuriem katrs var būt veidots uz dažādiem tehniskajiem, programmatūras un informācijas principiem.

Pēc funkcionālās mijiedarbības veida

Klients-serveris, jauktais tīkls, vienādranga tīkls, vairāku vienādranga tīkls

Pēc tīkla topoloģijas veida

Riepa, gredzens, dubultgredzens, zvaigzne, šūnveida, režģis, koks, resns koks

Pēc pārraides vides veida

Vadu (telefona vads, koaksiālais kabelis, vītā pāra, optiskās šķiedras kabelis)

Bezvadu (informācijas pārsūtīšana pa radioviļņiem noteiktā frekvenču diapazonā)

Pēc funkcionālā mērķa

Uzglabāšanas tīkli, serveru fermas, procesu vadības tīkli, SOHO tīkli, mājas tīkli

Pēc pārraides ātruma

maza ātruma (līdz 10 Mbit/s), vidēja ātruma (līdz 100 Mbit/s), liela ātruma (virs 100 Mbit/s);

Ja nepieciešams, lai uzturētu pastāvīgu savienojumu

Pakešu tīkls, piemēram, Fidonet un UUCP, tiešsaistes tīkls, piemēram, internets un GSM

Ķēdes komutācijas tīkli

Viens no svarīgākajiem datortīklu jautājumiem ir pārslēgšanas jautājums. Pārslēgšanas jēdziens ietver:

1. maršruta sadales mehānisms datu pārraidei

2. sinhrona lietošana komunikācijas kanāls

Mēs runāsim par vienu no komutācijas problēmas risināšanas veidiem, proti, par ķēdes komutācijas tīkliem. Bet jāatzīmē, ka tā nav vienīgais ceļš problēmas risināšana datortīklos. Bet pietuvosimies jautājuma būtībai. Ķēdes komutācijas tīkli veido kopīgu un nelaužamu fizisku saziņas posmu (kanālu) starp gala mezgliem, caur kuru dati iet ar tādu pašu ātrumu. Jāatzīmē, ka vienāds ātrums tiek sasniegts, jo atsevišķos posmos nav "pieturas", jo maršruts ir iepriekš zināms.

Savienojuma izveide ar ķēdes komutācijas tīkli vienmēr sākas pirmais, jo jūs nevarat iegūt maršrutu uz vēlamo mērķi bez savienojuma. Un pēc savienojuma izveides varat droši pārsūtīt nepieciešamos datus. Apskatīsim ķēdes komutācijas tīklu priekšrocības:

1. datu pārraides ātrums vienmēr ir vienāds

2. datu pārraides laikā nav aizkaves mezglos, kas ir svarīgi dažādiem On-line pasākumiem (konferencēm, saziņai, video pārraidēm)

Nu, tagad man jāsaka daži vārdi par trūkumiem:

1. Ne vienmēr ir iespējams izveidot savienojumu, t.i. dažreiz tīkls var būt aizņemts

2. Mēs nevaram nekavējoties pārsūtīt datus, iepriekš neizveidojot savienojumu, t.i. laiks ir izniekots

3. ne pārāk efektīva fizisko sakaru kanālu izmantošana

Paskaidrošu par pēdējo mīnusu: veidojot fizisko sakaru kanālu, mēs pilnībā aizņemam visu līniju, neatstājot iespēju citiem tai pieslēgties.

Savukārt ķēdes komutācijas tīklus iedala 2 veidos, izmantojot dažādas tehnoloģiskās pieejas:

1. Uz frekvences dalīšanas multipleksēšanu (FDM) balstīta ķēžu komutācija

Darba shēma ir šāda:

1. katrs lietotājs pārraida signālu uz slēdža ieejām

2. Visi signāli ar slēdža palīdzību aizpilda ΔF joslas, izmantojot signāla frekvences modulācijas metodi.

2. Ķēžu pārslēgšana, pamatojoties uz laika dalīšanas multipleksēšanu (TDM)

Princips ķēdes pārslēgšana pamatojoties uz laika multipleksēšana ir diezgan vienkārša. Tā pamatā ir laika dalījums, t.i. Katrs sakaru kanāls tiek apkalpots pēc kārtas, un signāla nosūtīšanas laiks abonentam ir stingri noteikts.

3.Pakešu komutācija
Šī komutācijas tehnika tika īpaši izstrādāta efektīvai datora trafika pārraidei. Pirmie soļi ceļā uz radīšanu datortīkli Pamatojoties uz ķēžu komutācijas paņēmieniem, ir pierādīts, ka šāda veida komutācija neļauj sasniegt augstu kopējo tīkla caurlaidspēju. Tipiskas tīkla lietojumprogrammas ģenerē trafiku ļoti sporādiski ar augstu datu pārraides ātruma pārrāvumu. Piemēram, piekļūstot attālam failu serverim, lietotājs vispirms apskata šī servera direktorijas saturu, kā rezultātā tiek pārsūtīts neliels datu apjoms. Pēc tam tiek atvērts nepieciešamais fails teksta redaktors, un šī darbība var radīt diezgan lielu datu apmaiņu, it īpaši, ja failā ir lieli grafiskie ieslēgumi. Pēc dažu faila lappušu parādīšanas lietotājs kādu laiku strādā ar tām lokāli, kam vispār nav nepieciešama tīkla pārsūtīšana, un pēc tam atgriež serverī pārveidotās lapu kopijas – atkal radot intensīvu tīkla pārsūtīšanu.

Atsevišķa tīkla lietotāja trafika pulsācijas koeficients, kas vienāds ar datu apmaiņas vidējās intensitātes attiecību pret maksimāli iespējamo, var sasniegt 1:50 vai pat 1:100. Ja aprakstītajai sesijai mēs organizējam kanālu pārslēgšanu starp lietotāja datoru un serveri, tad lielāko daļu laika kanāls būs dīkstāvē. Tajā pašā laikā tīkla komutācijas iespējas tiks piešķirtas šim abonentu pārim un nebūs pieejamas citiem tīkla lietotājiem.

Kad notiek pakešu pārslēgšana, visi lietotāja pārsūtītie ziņojumi tiek sadalīti avota mezglā salīdzinoši mazās daļās, ko sauc par paketēm. Atgādināsim, ka ziņojums ir loģiski aizpildīts datu fragments - pieprasījums pārsūtīt failu, atbilde uz šo pieprasījumu, kurā ir viss fails utt. Ziņojumi var būt jebkura garuma, no dažiem baitiem līdz daudziem megabaitiem. Gluži pretēji, paketēm parasti var būt arī mainīgs garums, bet šaurās robežās, piemēram, no 46 līdz 1500 baitiem. Katra pakete ir nodrošināta ar galveni, kas norāda adreses informāciju, kas nepieciešama, lai piegādātu paketi galamērķa mezglā, kā arī paketes numuru, ko mērķa mezgls izmantos ziņojuma apkopošanai (3. attēls). Paketes tiek transportētas pa tīklu kā neatkarīgi informācijas bloki. Tīkla slēdži saņem paketes no gala mezgliem un, pamatojoties uz adrešu informāciju, pārsūta tās viens otram un galu galā gala mezglam.

Pakešu tīkla slēdži atšķiras no ķēdes slēdžiem ar to, ka tiem ir iekšējā buferatmiņa pakešu pagaidu glabāšanai, ja slēdža izejas ports paketes saņemšanas brīdī ir aizņemts ar citas paketes pārsūtīšanu (3. att.). Šajā gadījumā pakete kādu laiku paliek pakešu rindā izejas porta buferatmiņā un, kad to sasniedz, tā tiek pārsūtīta uz nākamo slēdzi. Šī datu pārraides shēma ļauj izlīdzināt trafika pulsāciju mugurkaula saitēs starp slēdžiem un tādējādi tos visefektīvāk izmantot, lai palielinātu tīkla jaudu kopumā.

Patiešām, abonentu pārim visefektīvākais būtu nodrošināt viņiem tikai komutēta sakaru kanāla izmantošanu, kā tas tiek darīts ķēdes komutācijas tīklos. Šajā gadījumā šī abonentu pāra mijiedarbības laiks būtu minimāls, jo dati no viena abonenta uz otru tiktu pārsūtīti bez kavēšanās. Abonentus neinteresē kanālu dīkstāve pārraides paužu laikā, viņiem ir svarīgi ātri atrisināt problēmu. Pakešu komutācijas tīkls palēnina mijiedarbības procesu starp noteiktu abonentu pāri, jo viņu paketes var gaidīt slēdžos, kamēr citas paketes, kas pie slēdža ieradās agrāk, tiek pārraidītas pa mugurkaula saitēm.

Tomēr kopējais datora datu apjoms, ko tīkls pārraida laika vienībā, izmantojot pakešu komutācijas tehniku, būs lielāks nekā izmantojot ķēdes komutācijas tehniku. Tas notiek tāpēc, ka atsevišķu abonentu pulsācijas saskaņā ar lielo skaitļu likumu tiek sadalītas laikā tā, ka to maksimumi nesakrīt. Tāpēc slēdži ir pastāvīgi un diezgan vienmērīgi noslogoti ar darbu, ja to apkalpoto abonentu skaits ir patiešām liels. Attēlā 4. attēlā redzams, ka satiksme, kas nāk no gala mezgliem uz slēdžiem, laika gaitā tiek sadalīta ļoti nevienmērīgi. Tomēr augstāka līmeņa slēdži hierarhijā, ka pakalpojumu savienojumi starp zemāka līmeņa slēdžiem ir vienmērīgāk noslogoti, un pakešu plūsma maģistrālajos posmos, kas savieno augšējā līmeņa slēdžus, ir gandrīz maksimāli izmantots. Buferizācija izlīdzina viļņus, tāpēc pulsācijas koeficients maģistrālajos kanālos ir daudz zemāks nekā abonentu piekļuves kanālos – tas var būt vienāds ar 1:10 vai pat 1:2.

Pakešu komutācijas tīklu augstāka efektivitāte salīdzinājumā ar ķēdes komutācijas tīkliem (ar vienādu sakaru kanālu jaudu) tika pierādīta 60. gados gan eksperimentāli, gan izmantojot simulācijas modelēšanu. Šeit ir piemērota analoģija ar daudzprogrammēšanu. operētājsistēmas. Katras atsevišķas programmas izpilde šādā sistēmā aizņem ilgāku laiku nekā vienas programmas sistēmā, kur programmai tiek atvēlēts viss procesora laiks līdz tās izpildes pabeigšanai. Tomēr kopējais izpildīto programmu skaits laika vienībā ir lielāks vairāku programmu sistēmā nekā vienas programmas sistēmā.
Pakešu komutācijas tīkls palēnina mijiedarbības procesu starp noteiktu abonentu pāri, bet palielina tīkla caurlaidspēju kopumā.

Kavēšanās pie pārraides avota:

· laiks pārsūtīt galvenes;

· aizkaves, ko izraisa intervāli starp katras nākamās paketes pārraidi.

Kavējumi katrā slēdžā:

· pakešu buferizācijas laiks;

pārslēgšanās laiks, kas sastāv no:

o paketes gaidīšanas laiks rindā (mainīga vērtība);

o laiks, kas nepieciešams, lai pakete pārvietotos uz izvades portu.

Pakešu komutācijas priekšrocības

1. Augsta kopējā tīkla caurlaidspēja, pārraidot trafiku.

2. Spēja dinamiski pārdalīt fizisko sakaru kanālu jaudu starp abonentiem atbilstoši viņu trafika reālajām vajadzībām.

Pakešu komutācijas trūkumi

1. Nenoteiktība datu pārraides ātrumā starp tīkla abonentiem, jo ​​kavējumi tīkla slēdžu bufera rindās ir atkarīgi no kopējās tīkla slodzes.

2. Mainīga datu pakešu aizkave, kas momentānas tīkla pārslodzes brīžos var būt diezgan ilga.

3. Iespējamais datu zudums bufera pārpildes dēļ.
Pašlaik tiek aktīvi izstrādātas un ieviestas metodes, lai novērstu šos trūkumus, kas ir īpaši aktuāli trafikam, kas ir jutīgs pret kavēšanos un kam nepieciešams nemainīgs pārraides ātrums. Šādas metodes sauc par pakalpojumu kvalitātes (QoS) metodēm.

Pakešu komutācijas tīkli, kuros tiek realizētas kvalitatīvas servisa metodes, ļauj vienlaikus pārraidīt dažāda veida trafiku, tostarp tādus svarīgus kā telefonu un datoru trafiku. Tāpēc pakešu komutācijas metodes mūsdienās tiek uzskatītas par visdaudzsološākajām, lai izveidotu konverģētu tīklu, kas nodrošinās visaptverošus augstas kvalitātes pakalpojumus jebkura veida abonentiem. Tomēr ķēdes pārslēgšanas metodes nevar ignorēt. Mūsdienās tie ne tikai veiksmīgi darbojas tradicionālajos telefonu tīklos, bet arī tiek plaši izmantoti, lai veidotu ātrgaitas pastāvīgos savienojumus tā sauktajos SDH un DWDM tehnoloģiju primārajos (mugurkaula) tīklos, kurus izmanto, lai izveidotu mugurkaula fiziskos kanālus starp telefona vai datortīklu slēdži. Pilnīgi iespējams, ka nākotnē parādīsies jaunas komutācijas tehnoloģijas, vienā vai otrā veidā apvienojot pakešu un kanālu komutācijas principus.

4. VPN Virtuālais privātais tīkls- virtuāls privātais tīkls) ir vispārināts nosaukums tehnoloģijām, kas pieļauj vienu vai vairākas tīkla savienojumi(loģiskais tīkls) virs cita tīkla (piemēram, interneta). Neskatoties uz to, ka sakari tiek veikti tīklos ar zemāku nezināmu uzticības līmeni (piemēram, izmantojot publiskos tīklus), uzticības līmenis izveidotajam loģiskajam tīklam nav atkarīgs no uzticības līmeņa pamattīklos pateicoties kriptogrāfijas rīku izmantošanai (šifrēšana, autentifikācija, infrastruktūra publiskās atslēgas, līdzekļi, kas aizsargā pret atkārtojumiem un izmaiņām ziņojumos, kas tiek pārraidīti pa loģisko tīklu).

Atkarībā no izmantotajiem protokoliem un mērķa, VPN var nodrošināt savienojums no trim veidi: mezgls-mezgls,mezglu tīkls Un tīkls-tīkls. Parasti VPN tiek izvietoti līmeņos, kas nav augstāki par tīkla līmeni, jo kriptogrāfijas izmantošana šajos līmeņos ļauj transportēšanas protokolus (piemēram, TCP, UDP) izmantot nemainītus.

Lietotāji Microsoft Windows termins VPN apzīmē vienu no implementācijām virtuālais tīkls- PPTP, ko bieži izmanto Nav lai izveidotu privātos tīklus.

Visbiežāk, lai izveidotu virtuālo tīklu, PPP protokols tiek iekapsulēts kādā citā protokolā - IP (šo metodi izmanto, ieviešot PPTP - Point-to-Point Tunneling Protocol) vai Ethernet (PPPoE) (lai gan tiem ir arī atšķirības ). VPN tehnoloģija iekšā Nesen izmantoja ne tikai pašu privāto tīklu izveidei, bet arī daži “pēdējās jūdzes” pakalpojumu sniedzēji postpadomju telpā, lai nodrošinātu piekļuvi internetam.

Ar pareizu ieviešanas līmeni un īpašas programmatūras izmantošanu VPN tīkls var nodrošināt augstu pārsūtītās informācijas šifrēšanas līmeni. Plkst pareizs iestatījums Visu komponentu VPN tehnoloģija nodrošina anonimitāti internetā.

VPN sastāv no divām daļām: “iekšējā” (kontrolētā) tīkla, kuru var būt vairāki, un “ārējā” tīkla, caur kuru iet iekapsulēts savienojums (parasti internets). Ir iespējams arī pieslēgt atsevišķu datoru virtuālajam tīklam. Attālā lietotāja savienojums ar VPN tiek veikts caur piekļuves serveri, kas ir savienots gan ar iekšējo, gan ārējo (publisko) tīklu. Kad attālais lietotājs izveido savienojumu (vai izveido savienojumu ar citu drošu tīklu), piekļuves serverim ir nepieciešams identifikācijas process un pēc tam autentifikācijas process. Pēc abu procesu veiksmīgas pabeigšanas attālais lietotājs ( attālais tīkls) ir apveltīts ar pilnvarām strādāt tīklā, tas ir, notiek autorizācijas process. VPN risinājumus var klasificēt pēc vairākiem galvenajiem parametriem:

[rediģēt]Atbilstoši izmantotās vides drošības pakāpei

Aizsargāts

Visizplatītākā virtuālo privāto tīklu versija. Ar tās palīdzību ir iespējams izveidot uzticamu un drošu tīklu, kura pamatā ir neuzticams tīkls, parasti internets. Drošu VPN piemēri: IPSec, OpenVPN un PPTP.

Uzticams

Tos izmanto gadījumos, kad pārraides vidi var uzskatīt par uzticamu un ir nepieciešams tikai atrisināt virtuālā apakštīkla izveides problēmu lielāks tīkls. Drošības jautājumi kļūst nenozīmīgi. Šādu VPN risinājumu piemēri ir: Multi-protocol label switching (MPLS) un L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) (precīzāk, šie protokoli pārceļ drošības nodrošināšanas uzdevumu uz citiem, piemēram, L2TP parasti tiek izmantots kopā ar IPSec) .

[rediģēt]Pēc ieviešanas metodes

Īpašas programmatūras un aparatūras veidā

VPN tīkla ieviešana tiek veikta, izmantojot īpašu programmatūras un aparatūras komplektu. Šī īstenošana nodrošina augsta veiktspēja un, kā likums, augsta drošības pakāpe.

Kā programmatūras risinājums

Izmantot Personālais dators ar īpašu programmatūra, nodrošinot VPN funkcionalitāti.

Integrēts risinājums

VPN funkcionalitāti nodrošina komplekss, kas risina arī tīkla trafika filtrēšanas, organizēšanas problēmas ugunsmūris un pakalpojumu kvalitātes nodrošināšana.

[rediģēt]Kā paredzēts

Tos izmanto, lai apvienotu vairākas vienas organizācijas izplatītās filiāles vienā drošā tīklā, apmainoties ar datiem, izmantojot atvērtus sakaru kanālus.

Attālās piekļuves VPN

Izmanto, lai izveidotu drošu kanālu starp segmentu korporatīvais tīkls(centrālais birojs vai filiāle) un viens lietotājs, kurš, strādājot mājās, pieslēdzas korporatīvajiem resursiem ar mājas dators, uzņēmuma klēpjdators, viedtālrunis vai interneta kiosks.

Izmanto tīkliem, kuriem pieslēdzas “ārējie” lietotāji (piemēram, klienti vai klienti). Uzticības līmenis viņiem ir daudz zemāks nekā uzņēmuma darbiniekiem, tāpēc ir nepieciešams nodrošināt īpašas aizsardzības “līnijas”, kas liedz vai ierobežo pēdējo piekļuvi īpaši vērtīgai, konfidenciālai informācijai.

To izmanto, lai pakalpojumu sniedzēji nodrošinātu piekļuvi internetam, parasti, ja vairāki lietotāji savienojas, izmantojot vienu fizisko kanālu.

Klienta/servera VPN

Tas nodrošina aizsardzību pārsūtītajiem datiem starp diviem korporatīvā tīkla mezgliem (nevis tīkliem). Šīs opcijas īpatnība ir tāda, ka VPN tiek veidots starp mezgliem, kas parasti atrodas vienā tīkla segmentā, piemēram, starp darbstacija un serveris. Šāda vajadzība ļoti bieži rodas gadījumos, kad ir nepieciešams izveidot vairākus loģiskos tīklus vienā fiziskajā tīklā. Piemēram, ja ir nepieciešams sadalīt trafiku starp finanšu nodaļu un cilvēkresursu nodaļu, kas piekļūst serveriem, kas atrodas tajā pašā fiziskajā segmentā. Šī opcija ir līdzīga VLAN tehnoloģijai, taču trafika atdalīšanas vietā tā tiek šifrēta.

[rediģēt]Pēc protokola veida

Ir virtuālo privāto tīklu ieviešana TCP/IP, IPX un AppleTalk. Taču šodien ir tendence uz vispārēju pāreju uz TCP/IP protokolu, un lielākā daļa VPN risinājumu to atbalsta. Adresēšana tajā visbiežāk tiek izvēlēta saskaņā ar RFC5735 standartu no TCP/IP privāto tīklu klāsta.

[rediģēt]Pēc līmeņa tīkla protokols

Pēc tīkla protokola slāņa, pamatojoties uz salīdzinājumu ar ISO/OSI atsauces tīkla modeļa slāņiem.

5. Atsauces modelis OSI, dažreiz saukta par OSI steku, ir 7 slāņu tīkla hierarhija (1. attēls), ko izstrādājusi Starptautiskā standartizācijas organizācija (ISO). Šajā modelī būtībā ir 2 dažādi modeļi:

· horizontāls modelis, kas balstīts uz protokoliem, nodrošinot mehānismu mijiedarbībai starp programmām un procesiem dažādās iekārtās

· vertikālais modelis, kas balstīts uz pakalpojumiem, ko blakus esošie slāņi viens otram nodrošina vienā un tajā pašā mašīnā

IN horizontālais modelis abām programmām datu apmaiņai ir nepieciešams kopīgs protokols. Vertikālā līmenī blakus esošie līmeņi apmainās ar datiem, izmantojot API saskarnes.

Saistītā informācija.

Radio kanālu attāluma ierobežojumus sniedz piegādātāji, pieņemot, ka pirmajā Fresnel zonā nav fizisku traucējumu. Absolūtu ierobežojumu radioreleja kanālu sakaru diapazonam nosaka zemes izliekums, sk. 7.15. Frekvencēm virs 100 MHz viļņi izplatās taisnā līnijā (7.15.A att.) un līdz ar to var tikt fokusēti. Augstām frekvencēm (HF) un UHF zeme absorbē viļņus, bet HF raksturo atstarošana no jonosfēras (7.15.B att.) - tas ievērojami paplašina apraides laukumu (dažkārt notiek vairāki secīgi atspīdumi), taču šis efekts ir nestabils un lielā mērā ir atkarīgs no jonosfēras stāvokļa.

Rīsi. 7.15.

Būvējot garus radioreleja kanālus, ir jāuzstāda retranslatori. Ja antenas novieto uz 100 m augstiem torņiem, attālums starp retranslatoriem var būt 80-100 km. Antenas kompleksa izmaksas parasti ir proporcionālas antenas diametra kubam.

Virziena antenas starojuma modelis ir parādīts attēlā. 7.16 (bultiņa apzīmē galveno starojuma virzienu). Šī diagramma jāņem vērā, izvēloties antenas uzstādīšanas vietu, īpaši, ja tiek izmantota liela starojuma jauda. Pretējā gadījumā viena no starojuma daivām var nokrist uz cilvēku pastāvīgās dzīvesvietas vietām (piemēram, mājokļiem). Ņemot vērā šos apstākļus, šāda veida kanālu projektēšanu vēlams uzticēt profesionāļiem.

Rīsi. 7.16.

1957. gada 4. oktobrī tika palaists pirmais mākslīgais zemes pavadonis PSRS, 1961. gadā kosmosā izlidoja Ju. A. Gagarins, drīz vien orbītā tika palaists pirmais telekomunikāciju satelīts "Molņija" - tā sākās sakaru kosmosa ēra. sākās. Pirmais satelīta kanāls internetam Krievijas Federācijā (Maskava-Hamburga) izmantoja ģeostacionāro satelītu "Raduga" (1993). Standarta INTELSAT antenas diametrs ir 30 m un staru kūļa leņķis ir 0,01 0 . Satelīta kanāli izmantot frekvenču diapazoni kas uzskaitīti 7.6. tabulā.

7.6. tabula. Satelītu telekomunikācijām izmantotās frekvenču joslas

Diapazons	Lejupsaite [GHz]	Augšupsaite (augšupsaite)[GHz]	Traucējumu avoti
AR	3,7-4,2	5,925-6,425	Zemes traucējumi
Ku	11,7-12,2	14,0-14,5	Lietus
Ka	17,7-21,7	27,5-30,5	Lietus

Pārraide vienmēr tiek veikta ar augstāku frekvenci nekā signāls, kas saņemts no satelīta.

Diapazons vēl nav “apdzīvots” pārāk blīvi, turklāt šajā diapazonā satelīti var atrasties 1 grāda attālumā viens no otra. Jutību pret lietus traucējumiem var apiet, izmantojot divas zemes uztveršanas stacijas, kas atrodas pietiekami tālu viena no otras gara distance(viesuļvētru izmēri ir ierobežoti). Satelītam var būt daudz antenu, kas vērstas uz dažādiem zemes virsmas reģioniem. Šādas antenas “ekspozīcijas” vietas izmērs uz zemes var būt vairākus simtus kilometru liels. Tipiskam satelītam ir 12-20 transponderi (uztvērēji), no kuriem katram ir 36-50 MHz josla, kas ļauj veidot 50 Mbit/s datu plūsmu. Divi transponderi var izmantot dažādas signāla polarizācijas, darbojoties vienā frekvencē. Tādas caurlaidspēja pietiek, lai uztvertu 1600 augstas kvalitātes telefona kanālus (32 kbit/s). Mūsdienu satelīti izmanto šauras apertūras pārraides tehnoloģiju VSAT(Ļoti mazas apertūras termināļi). Šo antenu "ekspozīcijas" vietas diametrs uz zemes virsmas ir aptuveni 250 km. Zemes termināļos tiek izmantotas antenas ar diametru 1 metrs un izejas jauda apmēram 1 W. Tajā pašā laikā kanāla caurlaidspēja uz satelītu ir 19,2 Kbit/s, bet no satelīta - vairāk nekā 512 Kbit/s. Šādi termināļi nevar tieši sazināties savā starpā, izmantojot telekomunikāciju satelītu. Lai atrisinātu šo problēmu, tiek izmantotas starpzemes antenas ar lielu pastiprinājumu, kas ievērojami palielina aizkavi (un palielina sistēmas izmaksas), sk. 7.17.

Rīsi. 7.17.

Ģeostacionārie satelīti, kas lidinās virs ekvatora aptuveni 36 000 km augstumā, tiek izmantoti, lai izveidotu pastāvīgus telekomunikāciju kanālus.

Teorētiski trīs šādi satelīti varētu nodrošināt sakarus gandrīz ar visu Zemes apdzīvoto virsmu (sk. 7.18. att.).

Rīsi. 7.18.

Realitātē ģeostacionārā orbīta ir pārpildīta ar dažādu mērķu un tautību satelītiem. Parasti satelīti ir atzīmēti ar to vietu ģeogrāfisko garumu, pār kurām tie karājas. Pašreizējā tehnoloģiju attīstības līmenī nav prātīgi novietot satelītus tuvāk par 2 0 . Tādējādi šodien nav iespējams izvietot vairāk par 360/2=180 ģeostacionāriem satelītiem.

Ģeostacionāro satelītu sistēma izskatās kā kaklarota, kas savērta acij neredzamā orbītā. Viens leņķa grāds šādai orbītai atbilst ~600 km. Tas var šķist milzīgs attālums. Satelītu blīvums orbītā ir nevienmērīgs - to ir daudz Eiropas un ASV garuma grādos, bet maz virs Klusā okeāna, tie tur vienkārši nav vajadzīgi. Satelīti nekalpo mūžīgi, to kalpošanas laiks parasti nepārsniedz 10 gadus, tie sabojājas galvenokārt nevis iekārtu kļūmju dēļ, bet gan degvielas trūkuma dēļ, lai stabilizētu savu pozīciju orbītā. Pēc neveiksmes satelīti paliek savās vietās, pārvēršoties kosmosa atkritumos. Tādu satelītu jau ir daudz, un laika gaitā to būs vēl vairāk. Protams, varam pieņemt, ka palaišanas orbītā precizitāte ar laiku kļūs augstāka un cilvēki iemācīsies tos palaist ar precizitāti līdz 100 m. Tas ļaus vienā “nišā” novietot 500-1000 satelītus (kas šodien šķiet gandrīz neticami, jo jāatstāj vieta viņu manevriem). Tādējādi cilvēce varētu izveidot kaut ko līdzīgu mākslīgam Saturna gredzenam, kas pilnībā sastāv no mirušiem telekomunikāciju satelītiem. Maz ticams, ka lietas līdz tam nonāks, jo tiks atrasts veids, kā noņemt vai atjaunot nedarbojošos satelītus, lai gan tas neizbēgami ievērojami palielinās šādu sakaru sistēmu pakalpojumu izmaksas.

Par laimi, satelīti, kas izmanto dažādas frekvenču joslas, savā starpā nekonkurē. Šī iemesla dēļ orbītā vienā pozīcijā var atrasties vairāki satelīti ar atšķirīgām darbības frekvencēm. Praksē ģeostacionārs satelīts nestāv uz vietas, bet pārvietojas pa trajektoriju, kas (skatoties no Zemes) izskatās kā skaitlis 8. Šī astoņnieka leņķiskajam izmēram ir jāiekļaujas antenas darba apertūrā, pretējā gadījumā antena jābūt servo piedziņai, kas nodrošina automātisku satelīta izsekošanu. Enerģijas problēmu dēļ telekomunikāciju satelīts nevar nodrošināt augstu signāla līmeni. Šī iemesla dēļ zemes antenai jābūt ar lielu diametru un saņemšanas iekārtas- zems trokšņa līmenis. Tas ir īpaši svarīgi ziemeļu reģioniem, kur satelīta leņķiskais stāvoklis virs horizonta ir zems (reāla problēma platuma grādiem, kas lielāki par 70 0), un signāls iet cauri diezgan biezam atmosfēras slānim un ir ievērojami vājināts. Satelītu savienojumi var būt rentabli apgabalos, kas atrodas vairāk nekā 400–500 km attālumā viens no otra (pieņemot, ka nav citu līdzekļu). Pareiza izvēle satelīts (tā garums) var ievērojami samazināt kanāla izmaksas.

Pozīciju skaits ģeostacionāro satelītu izvietošanai ir ierobežots. Pēdējā laikā telekomunikācijām plānots izmantot tā sauktos zemo lidojumu satelītus ( <1000 км; период обращения ~1 час ). Šie satelīti pārvietojas pa eliptiskām orbītām, un katrs atsevišķi nevar garantēt stacionāru kanālu, taču kopā šī sistēma nodrošina visu pakalpojumu klāstu (katrs no satelītiem darbojas režīmā “glabāt un pārraidīt”). Zemā augstuma dēļ zemes stacijām šajā gadījumā var būt mazas antenas un zemas izmaksas.

Ir vairāki veidi, kā ar satelītu darbināt zemes termināļu kolekciju. Šajā gadījumā to var izmantot multipleksēšana pēc frekvences (FDM), pēc laika (TDM), CDMA (Code Division Multiple Access), ALOHA vai vaicājuma metodes.

Pieprasījuma shēmā tiek pieņemts, ka veidojas zemes stacijas loģisks gredzens, pa kuru pārvietojas marķieris. Zemes stacija var sākt pārraidi uz satelītu tikai pēc šī marķiera saņemšanas.

Vienkārša sistēma ALOHA(izstrādāja Normana Abramsona grupa Havaju universitātē 70. gados) ļauj katrai stacijai sākt pārraidīt, kad vien tā vēlas. Šāda shēma neizbēgami noved pie mēģinājumu sadursmēm. Daļēji tas ir saistīts ar faktu, ka raidītāja puse uzzina par sadursmi tikai pēc ~270 ms. Pietiek, ja vienas stacijas paketes pēdējais bits sakrīt ar citas stacijas pirmo bitu, abas paketes tiks pazaudētas un būs jānosūta atkārtoti. Pēc sadursmes stacija gaida kādu pseidogadījuma laiku un vēlreiz mēģina pārraidīt. Šis piekļuves algoritms nodrošina kanālu izmantošanas efektivitāti 18%, kas ir pilnīgi nepieņemami tik dārgiem kanāliem kā satelīta kanāli. Šī iemesla dēļ biežāk tiek izmantota ALOHA sistēmas domēna versija, kas dubulto efektivitāti (1972. gadā ierosināja Roberts). Laika skala ir sadalīta diskrētos intervālos, kas atbilst viena kadra pārraides laikam.

Izmantojot šo metodi, iekārta nevar nosūtīt kadru, kad vien tā vēlas. Viena zemes stacija (atsauce) periodiski nosūta īpašu signālu, ko visi dalībnieki izmanto sinhronizācijai. Ja laika domēna garums ir , tad domēna numurs sākas laika momentā attiecībā pret iepriekš minēto signālu. Tā kā dažādu staciju pulksteņi darbojas atšķirīgi, ir nepieciešama periodiska atkārtota sinhronizācija. Vēl viena problēma ir signāla izplatīšanās laika izplatība dažādām stacijām. Kanāla izmantošanas koeficients konkrētajam piekļuves algoritmam izrādās vienāds ar (kur ir naturālā logaritma bāze). Nav milzīgs skaitlis, bet tomēr divreiz lielāks par parasto ALOHA algoritmu.

Frekvenču multipleksēšanas metode (FDM) ir vecākais un visbiežāk izmantotais. Tipisku 36 Mbps retranslatoru var izmantot, lai uztvertu 500 64 kbps PCM (impulsa koda modulācijas) kanālus, katrs darbojas ar unikālu frekvenci. Lai novērstu traucējumus, blakus esošie kanāli ir jānovieto pietiekamā attālumā viens no otra pēc frekvences. Turklāt ir nepieciešams kontrolēt pārraidītā signāla līmeni, jo, ja izejas jauda ir pārāk augsta, blakus kanālā var rasties traucējumu traucējumi. Ja staciju skaits ir mazs un nemainīgs, frekvenču kanālus var piešķirt pastāvīgi. Bet ar mainīgu termināļu skaitu vai manāmām ielādes svārstībām jums ir jāpārslēdzas uz dinamisku resursu piešķiršana.

Viens no šādas sadales mehānismiem tiek saukts LĀPKSTS, tas tika izmantots pirmajās uz INTELSAT balstīto sakaru sistēmu versijās. Katrs SPADE sistēmas transponderis satur 794 simpleksus PCM kanālus ar ātrumu 64 kbit/s un vienu signāla kanālu ar joslas platumu 128 kbit/s. PCM kanāli tiek izmantoti pa pāriem, lai nodrošinātu pilnu duplekso komunikāciju. Tajā pašā laikā augšupējo un lejupējo kanālu joslas platums ir 50 Mbit/s. Signāla kanāls ir sadalīts 50 domēnos pa 1 ms (128 biti). Katrs domēns pieder vienai no zemes stacijām, kuru skaits nepārsniedz 50. Kad stacija ir gatava raidīšanai, tā nejauši izvēlas neizmantotu kanālu un ieraksta šī kanāla numuru savā nākamajā 128 bitu domēnā. Ja divas vai vairākas stacijas mēģina aizņemt vienu kanālu, notiks sadursme un vēlāk tās būs spiestas mēģināt vēlreiz.

Laika multipleksēšanas metode ir līdzīga FDM un tiek diezgan plaši izmantota praksē. Šeit ir nepieciešama arī domēnu sinhronizācija. Tas tiek darīts, tāpat kā ALOHA domēna sistēmā, izmantojot atsauces staciju. Domēna piešķiršanu zemes stacijām var veikt centralizēti vai decentralizēts. Apsveriet sistēmu DARBĪBAS(Advanced Communication Technology Satellite). Sistēmai ir 4 neatkarīgi kanāli (TDM) ar ātrumu 110 Mbit/s (divi augšpus un divi lejup pa straumi). Katrs no kanāliem ir strukturēts 1 ms kadru veidā, kuriem ir 1728 laika domēni. Visos pagaidu domēnos ir 64 bitu datu lauks, kas ļauj ieviest balss kanālu ar 64 Kb/s joslas platumu. Lai pārvaldītu laika domēnus, lai samazinātu laiku, kas nepieciešams satelīta starojuma vektora pārvietošanai, ir nepieciešamas zināšanas par zemes staciju ģeogrāfisko atrašanās vietu. Pagaidu domēnus pārvalda viena no zemes stacijām ( MCS- Galvenā vadības stacija). ACTS sistēmas darbība ir trīs soļu process. Katrs solis aizņem 1 ms. Pirmajā posmā satelīts saņem kadru un saglabā to 1728 šūnu buferī. Otrajā gadījumā borta dators katru ievades ierakstu kopē izejas buferī (iespējams, citai antenai). Visbeidzot, izvades ieraksts tiek pārsūtīts uz zemes staciju.

Sākotnējā brīdī katrai zemes stacijai tiek piešķirts viens laika domēns. Lai iegūtu papildu domēnu, piemēram, organizētu citu tālruņa kanālu, stacija nosūta MCS pieprasījumu. Šiem nolūkiem tiek piešķirts īpašs vadības kanāls ar jaudu 13 pieprasījumi sekundē. Ir arī dinamiskas metodes resursu piešķiršanai TDM (Crouser, Binder un Roberts metodes).

CDMA (Code Division Multiple Access) metode ir pilnībā decentralizēta. Tāpat kā citas metodes, tai nav bez trūkumiem. Pirmkārt, CDMA kanāla jauda trokšņa un koordinācijas trūkuma klātbūtnē starp stacijām parasti ir mazāka nekā TDM gadījumā. Otrkārt, sistēmai ir nepieciešams ātrs un dārgs aprīkojums.

Bezvadu tīkla tehnoloģija attīstās diezgan ātri. Šie tīkli galvenokārt ir piemēroti mobilajām ierīcēm. Visdaudzsološākais projekts šķiet IEEE 802.11, kam būtu jāpilda tāda pati integrējošā loma radiotīklos kā 802.3 Ethernet tīkliem un 802.5 Token Ring. Protokols 802.11 izmanto to pašu piekļuves un sadursmju slāpēšanas algoritmu kā 802.3, taču šeit savienojuma kabeļa vietā izmanto radioviļņus (7.19. att.). Šeit izmantotie modemi var darboties arī infrasarkanajā diapazonā, kas var būt pievilcīgs, ja visas iekārtas atrodas kopējā telpā.

Rīsi. 7.19.

802.11 standarts paredz darbību ar frekvenci 2,4-2,4835 GHz, izmantojot 4FSK/2FSK modulāciju

FEDERĀLĀ KOMUNIKĀCIJAS AĢENTŪRA

Valsts izglītības budžeta iestāde

augstākā profesionālā izglītība

Maskavas Komunikāciju un informātikas Tehniskā universitāte

Sakaru tīklu un komutācijas sistēmu katedra

Vadlīnijas

un kontroles uzdevumi

pēc disciplīnas

SLĒDZES SISTĒMAS

4. kursa nepilna laika studentiem

(virziens 210700, profils - SS)

Maskava 2014

UMD plāns 2014./2015.mācību gadam.

Vadlīnijas un kontroles

pēc disciplīnas

SLĒDZES SISTĒMAS

Sastādītāja: Stepanova I.V., profesore

Publikācija ir stereotipiska. Apstiprināts nodaļas sēdē

Sakaru tīkli un komutācijas sistēmas

Recenzente Malikova E.E., asociētā profesore

KURSA VISPĀRĪGĀS VADLĪNIJAS

Otrās daļas disciplīnu “Komutācijas sistēmas” ceturtā kursa otrajā semestrī apgūst 210406 ​​specialitātes neklātienes fakultātes studenti, un tā ir turpinājums un tālāka padziļināšana līdzīgai disciplīnai, kuru studenti apguva iepriekšējā semestrī.

Šajā kursa daļā tiek apskatīti vadības informācijas apmaiņas principi un komutācijas sistēmu mijiedarbība, digitālo komutācijas sistēmu (DSS) projektēšanas pamati.

Kursā ietilpst lekcijas, kursa projekts un laboratorijas darbi. Tiek nokārtots eksāmens un aizstāvēts kursa projekts. Patstāvīgais darbs pie kursa apguves sastāv no vadlīnijās ieteiktā mācību grāmatas materiāla un mācību līdzekļu apguves un kursa projekta izpildes.

Ja studentam, studējot ieteicamo literatūru, rodas grūtības, tad var vērsties Sakaru tīklu un komutācijas sistēmu katedrā, lai saņemtu nepieciešamo padomu. Lai to izdarītu, vēstulē jānorāda grāmatas nosaukums, izdošanas gads un lapas, kurās uzrādīts neskaidrs materiāls. Kurss jāapgūst secīgi, pa tēmām, kā ieteikts vadlīnijās. Mācoties šādā veidā, jums vajadzētu pāriet uz nākamo kursa sadaļu pēc tam, kad esat atbildējis uz visiem kontroljautājumiem, kas ir eksāmena darbu jautājumi, un atrisinājis ieteiktās problēmas.

Laika sadalījums studentu stundās disciplīnas “Komutācijas sistēmas” 2. daļas apguvei parādīts 1. tabulā.

BIBLIOGRĀFIJA

Galvenā

1. Goldstein B.S. Komutācijas sistēmas. – SPb.:BHV – Sanktpēterburga, 2003. – 318 lpp.: ill.

2. Lagutins V. S., Popova A. G., Stepanova I. V. Digitālās kanālu komutācijas sistēmas telekomunikāciju tīklos. – M., 2008. - 214 lpp.

Papildu

3.Lagutins V.S., Popova A.G., Stepanova I.V. Telefonijas lietotāju apakšsistēma signalizācijai pa kopīgu kanālu. – M. “Radio un sakari”, 1998.–58 lpp.

4. Lagutins V.S., Popova A.G., Stepanova I.V. Viedo pakalpojumu attīstība konverģētajos tīklos. – M., 2008. gads. – 120. gadi.

LABORATORIJAS DARBU SARAKSTS

1. Signalizācija 2ВСК un R 1.5, signāla apmaiņas scenārijs starp divām automātiskajām telefona centrālēm.

2. Abonentu datu pārvaldība ciparu PBX. Digitālās automātiskās telefona centrāles avārijas ziņojumu analīze.

KURSA NODAĻU METODOLISKIE NORĀDĪJUMI

Digitālo ķēžu komutācijas sistēmu izveides iezīmes

Nepieciešams izpētīt ķēžu komutācijas sistēmu konstruēšanas iezīmes, izmantojot EWSD tipa digitālā pbx piemēru. Apsveriet digitālo abonentu piekļuves vienību DLU īpašības un funkcijas, attālās abonentu piekļuves ieviešanu. Pārskatiet LTG līniju grupas raksturlielumus un funkcijas. Izpētiet komutācijas lauka uzbūvi un tipisko savienojuma izveides procesu.

Ciparu komutācijas sistēmu EWSD (Digital Electronic Switching System) Siemens izstrādāja kā universālu ķēžu komutācijas sistēmu publiskajiem telefonu tīkliem. EWSD sistēmas komutācijas lauka ietilpība ir 25200 Erlang. Apkalpoto zvanu skaits CHNN var sasniegt 1 miljonu zvanu. EWSD sistēma, izmantojot kā PBX, ļauj pieslēgt līdz 250 tūkstošiem abonentu līniju. Uz šīs sistēmas bāzes izveidots sakaru centrs ļauj pārslēgt līdz 60 tūkstošiem savienojošo līniju. Konteineru telefona centrāles ļauj pieslēgt no vairākiem simtiem līdz 6000 attāliem abonentiem. Komutācijas centri tiek ražoti mobilo sakaru tīkliem un starptautisko sakaru organizēšanai. Ir plašas iespējas organizēt otrās izvēles ceļus: līdz septiņiem tiešās izvēles ceļiem plus viens pēdējās izvēles ceļš. Var iedalīt līdz 127 tarifu zonām. Vienas dienas laikā tarifs var mainīties pat astoņas reizes. Ģenerēšanas iekārtas nodrošina augstu ģenerēto frekvenču secību stabilitātes pakāpi:

plesiohronā režīmā – 1 10 -9, sinhronajā režīmā –1 10 -11.

EWSD sistēma ir paredzēta -60V vai -48V barošanas avotu izmantošanai. Temperatūras izmaiņas ir atļautas diapazonā no 5-40 ° C ar mitrumu 10-80%.

EWSD aparatūra ir sadalīta piecās galvenajās apakšsistēmās (sk. 1. att.): digitālā abonenta vienība (DLU); lineārā grupa (LTG); komutācijas lauks (SN); kopējo kanālu tīkla vadība (CCNC); koordinācijas procesors (KP). Katrā apakšsistēmā ir vismaz viens mikroprocesors, kas apzīmēts kā GP. Tiek izmantotas signalizācijas sistēmas R1.5 (ārzemju versija R2), izmantojot kopējo signalizācijas kanālu Nr.7 SS7 un EDSS1. Ciparu abonentu vienības DLU apkalpot: analogās abonentu līnijas; ciparu tīklu lietotāju abonentlīnijas ar pakalpojumu integrāciju (ISDN); analogās institucionālās apakšstacijas (PBX); digitālā pbx. DLU bloki nodrošina iespēju ieslēgt analogos un digitālos tālruņu aparātus un daudzfunkcionālos ISDN termināļus. ISDN lietotājiem tiek nodrošināti kanāli (2B+D), kur B = 64 kbit/s - PCM30/32 iekārtas standarta kanāls, D-kanāla signalizācijas pārraide ar ātrumu 16 kbit/s. Lai pārsūtītu informāciju starp EWSD un citām komutācijas sistēmām, tiek izmantotas primārās digitālās maģistrāles (DSL, angļu PDC) - (30V + 1D + sinhronizācija) ar pārraides ātrumu 2048 kbit/s (vai ar ātrumu 1544 kbit/s in Amerikas Savienotās Valstis).

1. att. EWSD komutācijas sistēmas blokshēma

Var izmantot lokālo vai attālo DLU darbības režīmu. Attālinātās DLU vienības tiek uzstādītas vietās, kur ir koncentrēti abonenti. Tajā pašā laikā tiek samazināts abonentu līniju garums un koncentrēta satiksme uz digitālajām pieslēguma līnijām, kas samazina sadales tīkla organizēšanas izmaksas un uzlabo pārraides kvalitāti.

Attiecībā uz abonentu līnijām cilpas pretestība līdz 2 kOhm un izolācijas pretestība līdz 20 kOhm tiek uzskatīta par pieņemamu. Komutācijas sistēma var pieņemt numura sastādīšanas impulsus no rotējošā zvanītāja, kas pienāk ar ātrumu 5-22 impulsi/s. Frekvences sastādīšanas signāli tiek uztverti saskaņā ar CCITT ieteikumu REC.Q.23.

Augstu uzticamības līmeni nodrošina: katra DLU savienošana ar diviem LTG; visu DLU vienību dublēšana ar slodzes sadali; nepārtraukti veiktas paškontroles pārbaudes. Lai pārsūtītu vadības informāciju starp DLU un LTG līniju grupām, laika kanālam 16 tiek izmantota kopējā kanāla signalizācija (CCS).

Galvenie DLU elementi ir (2. att.):

SLMA tipa abonentlīniju moduļi (SLM) analogo abonentlīniju un SLMD tipa ISDN abonentlīniju pieslēgšanai;

divas digitālās saskarnes (DIUD) ciparu pārraides sistēmu (PDC) savienošanai ar līniju grupām;

divas vadības vienības (DLUC), kas kontrolē iekšējās DLU secības, sadalot vai koncentrējot signālu plūsmas uz un no abonentu komplektiem. Lai nodrošinātu uzticamību un palielinātu caurlaidspēju, DLU ir divi DLUC kontrolleri. Viņi darbojas neatkarīgi viens no otra uzdevumu koplietošanas režīmā. Ja pirmais DLUC neizdodas, otrais var pārņemt visu uzdevumu kontroli;

divi vadības tīkli vadības informācijas pārraidīšanai starp abonenta līniju moduļiem un vadības ierīcēm;

testa vienība (TU) tālruņu, abonentu līniju un maģistrālo līniju pārbaudei.

DLU īpašības mainās, pārejot no vienas modifikācijas uz citu. Piemēram, opcija DLUB nodrošina analogo un digitālo abonentu komplektu moduļu izmantošanu ar 16 komplektiem katrā modulī. Viena DLUB abonenta vienība var savienot līdz 880 analogajām abonentu līnijām, un tā savienojas ar LTG, izmantojot 60 PCM kanālus (4096 Kbps). Šajā gadījumā zaudējumiem kanālu trūkuma dēļ vajadzētu būt praktiski nullei. Lai izpildītu šo nosacījumu, viena DLUB caurlaidspēja nedrīkst pārsniegt 100 Erl. Ja izrādās, ka vidējā slodze uz vienu moduli ir lielāka par 100 Erl, tad vienā DLUB iekļauto abonentu līniju skaits ir jāsamazina. Līdz 6 DLUB var apvienot tālvadības pultī (RCU).

1. tabulā ir parādīti modernākas DLUG modifikācijas digitālā abonenta bloka tehniskie parametri.

1. tabula. Digitālās abonenta vienības DLUG tehniskie parametri

Izmantojot atsevišķas līnijas, var pieslēgt ar monētām darbināmus taksofonus, analogās institucionāli rūpnieciskās automātiskās telefonu centrāles РВХ (Privātā automātiskā filiāļu centrāle) un digitālās РВХ mazas un vidējas jaudas.

Mēs uzskaitām dažas no svarīgākajām SLMA abonentu komplekta moduļa funkcijām analogo abonentu līniju savienošanai:

līniju uzraudzība, lai noteiktu jaunus zvanus;

Līdzstrāvas barošanas avots ar regulējamām strāvas vērtībām;

analogo-digitālo un digitālo-analogo pārveidotāji;

simetrisks zvana signālu savienojums;

cilpas īssavienojumu un īssavienojumu uz zemi uzraudzība;

impulsu saņemšana desmit dienu sastādīšanai un frekvenču sastādīšanai;

barošanas avota polaritātes maiņa (taksofonu vadu polaritātes maiņa);

lineārās puses un abonenta komplekta puses savienojums ar daudzpozīcijas pārbaudes slēdzi, pārsprieguma aizsardzība;

Runas signālu līdzstrāvas atsaiste;

pārveidojot divu vadu sakaru līniju par četru vadu līniju.

Funkciju blokiem, kas aprīkoti ar saviem mikroprocesoriem, var piekļūt, izmantojot DLU vadības tīklu. Bloki tiek cikliski aptaujāti par gatavību nosūtīt ziņojumus, un tiem tiek tieši piekļūts komandu un datu pārsūtīšanai. DLUC arī veic testēšanas un uzraudzības programmas, lai identificētu kļūdas.

Pastāv šādas DLU kopņu sistēmas: vadības kopnes; autobusi 4096 kbit/s; sadursmes noteikšanas riepas; autobusi zvana signālu un tarifu impulsu pārraidīšanai. Signāli, kas tiek pārraidīti pa autobusiem, tiek sinhronizēti ar pulksteņa impulsiem. Vadības kopnes pārraida vadības informāciju ar pārraides ātrumu 187,5 kbit/s; ar efektīvu datu pārraides ātrumu aptuveni 136 kbit/s.

4096 kbit/s kopnes pārraida runu/datus uz un no SLM abonentlīnijas moduļiem. Katram autobusam ir 64 kanāli abos virzienos.

Katrs kanāls darbojas ar pārraides ātrumu 64 kbit/s (64 x 64 kbit/s = 4096 kbit/s). 4096 kbit/s kopnes kanālu piešķiršana PDC kanāliem ir fiksēta un noteikta caur DIUD (sk. 3. att.). DLU savienojums ar B, F vai G tipa līniju grupām (attiecīgi LTGB, LTGF vai LTGG tipiem) tiek veikts, izmantojot 2048 kbit/s multipleksas līnijas. DLU var izveidot savienojumu ar diviem LTGB, diviem LTGF (B) vai diviem LTGG.

Līnijas/maģistrāles grupa (LTG) veido interfeisu starp mezgla digitālo vidi un ciparu komutācijas lauku SN (4. att.). LTG veic decentralizētas vadības funkcijas un atbrīvo CP koordinācijas procesoru no ikdienas darba. Savienojumi starp LTG un lieko komutācijas lauku tiek veikti, izmantojot sekundāro digitālo saiti (SDC). SDC pārraides ātrums no LTG uz SN lauku un pretējā virzienā ir 8192 kbit/s (saīsināti kā 8 Mbit/s).

3. att. Multipleksēšana, demultipleksēšana un

kontroles informācijas nodošana DLUC

4. att. Dažādas iespējas piekļūt LTG

Katrai no šīm 8 Mbit/s multipleksu sistēmām ir 127 laika nišas ar ātrumu 64 kbit/s, lai pārnēsātu lietderīgās slodzes informāciju, un vienu laika nišu ar ātrumu 64 kbit/s izmanto ziņojumu pārraidei. LTG pārraida un saņem balss informāciju pa abām komutācijas lauka pusēm (SN0 un SN1), piešķirot balss informāciju no komutācijas lauka aktīvā bloka attiecīgajam abonentam. SN lauka otra puse tiek uzskatīta par neaktīvu. Ja rodas kļūme, caur to nekavējoties sākas lietotāja informācijas pārraide un saņemšana. LTG barošanas spriegums ir +5V.

LTG īsteno šādas zvanu apstrādes funkcijas:

signālu uztveršana un interpretācija, kas pienāk caur savienošanu un
abonentu līnijas;

Signalizācijas informācijas pārraide;

akustisko toņu pārraide;

ziņojumu pārraide un saņemšana uz/no koordinācijas procesora (CP);

ziņojumu pārsūtīšana grupas procesoriem (GP) un ziņojumu saņemšana no
citu LTG grupu procesori (sk. 1. att.);

pieprasījumu pārraide un saņemšana uz/no signalizācijas tīkla kontrollera, izmantojot kopējo kanālu (CCNC);

DLU ienākošo trauksmju kontrole;

stāvokļu koordinēšana līnijās ar standarta 8 Mbit/s interfeisa stāvokļiem ar dublētu komutācijas lauku SN;

savienojumu izveidošana lietotāja informācijas pārsūtīšanai.

Dažādu līniju tipu un signalizācijas metožu ieviešanai tiek izmantoti vairāki LTG veidi. Tie atšķiras ar aparatūras bloku un specifisku lietojumprogrammu ieviešanu grupas procesorā (CP). LTG blokiem ir liels skaits modifikāciju, kas atšķiras pēc lietojuma un iespējām. Piemēram, funkcijas B LTG bloku izmanto, lai savienotu: līdz 4 primārajām PCM30 tipa digitālajām sakaru līnijām (PCM30/32) ar pārraides ātrumu 2048 kbit/s; līdz 2 digitālajām sakaru līnijām ar pārraides ātrumu 4096 kbit/s vietējai DLU piekļuvei.

LTG funkcijas C bloks tiek izmantots, lai savienotu līdz 4 primārajām digitālajām sakaru līnijām ar ātrumu 2048 kbit/s.

Atkarībā no LTG (B vai C) mērķa ir atšķirības LTG funkcionālajā dizainā, piemēram, grupas procesora programmatūrā. Izņēmums ir modernie LTGN moduļi, kas ir universāli, un, lai mainītu to funkcionālo mērķi, nepieciešams tos programmatiski “atveidot” ar citu slodzi (skat. 2. tabulu un 4. att.).

2. tabula. N līniju grupas (LTGN) specifikācijas

Kā parādīts 5. attēlā, papildus standarta 2 Mbit/s saskarnēm (RSMZ0) EWSD sistēma nodrošina ārēju sistēmas interfeisu ar lielāku pārraides ātrumu (155 Mbit/s) ar SDH sinhronās STM-1 tipa multipleksoriem. digitālās hierarhijas tīkls optisko šķiedru līniju sakaros. Tiek izmantots LTGM skapī uzstādīts N-veida beigu multiplekseris (sinhronais divējāda gala multiplekseris, SMT1D-N).

SMT1D-N multipleksoru var uzrādīt pamata konfigurācijas veidā ar 1xSTM1 interfeisu (60xРSMЗ0) vai pilnas konfigurācijas veidā ar 2xSTM1 saskarnēm (120хРSMЗ0).

5. att. SMT1 D-N pievienošana tīklam

Pārslēgšanas lauks SN EWSD komutācijas sistēmas savieno LTG, CP un CCNC apakšsistēmas viena ar otru. Tās galvenais uzdevums ir nodibināt sakarus starp LTG grupām. Katrs savienojums tiek izveidots vienlaikus caur abām komutācijas lauka pusēm (plaknēm) SN0 un SN1, lai, ja viena lauka puse neizdodas, vienmēr ir rezerves savienojums. EWSD tipa komutācijas sistēmās var izmantot divu veidu komutācijas laukus: SN un SN(B). Komutācijas lauka tips SN(B) ir jauna izstrāde, un to raksturo mazāki izmēri, augstāka pieejamība un samazināts enerģijas patēriņš. SN un SN(B) organizēšanai ir dažādas iespējas:

komutācijas lauks 504 līniju grupām (SN:504 LTG);

komutācijas lauks 1260 līniju grupām (SN: 1260 LTG);

komutācijas lauks 252 līniju grupām (SN:252 LTG);

komutācijas lauks 63 līniju grupām (SN:63 LTG).

Komutācijas lauka galvenās funkcijas ir:

ķēžu komutācija; ziņojumu pārslēgšana; pārejot uz rezervi.

Komutācijas lauks pārslēdz kanālus un savienojumus ar pārraides ātrumu 64 kbit/s (sk. 6. att.). Katram savienojumam ir nepieciešami divi savienojuma ceļi (piemēram, no zvanītāja uz zvanītāju un no zvanītāja ar zvanītāju). Koordinācijas procesors meklē brīvus ceļus pa pārslēgšanas lauku, pamatojoties uz informāciju par savienojošo ceļu noslogojumu, kas pašlaik ir saglabāts atmiņas ierīcē. Savienojošo ceļu pārslēgšanu veic komutācijas grupas vadības ierīces.

Katram slēdža laukam ir savs vadības bloks, kas sastāv no slēdžu grupas vadības bloka (SGC) un interfeisa moduļa starp SGC un ziņojumu bufera bloku MBU:SGC. Ar minimālo posma jaudu 63 LTG, pieslēguma ceļa komutācijā ir iesaistīts viens slēdžu grupas SGC, savukārt ar posmu jaudu 504, 252 vai 126 LTG tiek izmantoti divi vai trīs SGC. Tas ir atkarīgs no tā, vai abonenti ir savienoti ar vienu un to pašu TS grupu. Komandas savienojuma izveidei katram komutācijas grupas iesaistītajam GP izsniedz CP procesors.

Papildus savienojumiem, ko abonenti nosaka, sastādot numuru, komutācijas lauks pārslēdz savienojumus starp līniju grupām un CP koordinācijas procesoru. Šie savienojumi tiek izmantoti vadības informācijas apmaiņai, un tos sauc par daļēji pastāvīgajiem iezvanes savienojumiem. Pateicoties šiem savienojumiem, starp līniju grupām notiek ziņojumu apmaiņa, nepatērējot koordinācijas procesora bloka resursus. Pienaglotie savienojumi un savienojumi signalizācijai pa kopīgu kanālu tiek izveidoti arī pēc daļēji pastāvīgo savienojumu principa.

Pārslēgšanās laukam EWSD sistēmā ir raksturīga pilnīga pieejamība. Tas nozīmē, ka katru 8 bitu koda vārdu, kas tiek pārraidīts uz mugurkaula, kas ieiet komutācijas laukā, var pārsūtīt jebkurā citā laika spraugā mugurkaulā, kas izplūst no komutācijas lauka. Visās maģistrālēs ar pārraides ātrumu 8192 kbit/s ir 128 kanāli ar pārraides jaudu katrs 64 kbit/s (128x64 = 8192 kbit/s). Komutācijas lauka pakāpēm ar ietilpību SN:504 LTG, SN:252 LTG, SN:126 LTG ir šāda struktūra:

vienreizējas pārslēgšanas posma ienākošais (SITS);

trīs telpiskās pārslēgšanas posmi (SSM);

vienreizējas pārslēgšanas posma izejošais (PSO).

Mazajās un vidējās stacijās (SN:63LTG) ietilpst:

vienreizējas pārslēgšanas ievades (SITS) posms;

viens telpiskās komutācijas (SS) posms;

viens izejošais laika pārslēgšanas posms (PSO).

6. att. Savienojuma izveides piemērs komutācijas laukā SN

Koordinācijas procesors 113 (CP113 vai CP113C) ir daudzprocesors, kura jauda palielinās pakāpeniski.. CP113C daudzprocesorā paralēli slodzes dalīšanai darbojas divi vai vairāki identiski procesori. Galvenie daudzprocesora funkcionālie bloki ir: galvenais procesors (MAP) zvanu apstrādei, darbībai un apkopei; zvanu apstrādes procesors (CAP), kas paredzēts zvanu apstrādei; dalīta krātuve (CMY); ievades/izvades kontrolieris (IOC); ievades/izvades procesors (IOP). Katrs VAP, CAP un IOP procesors satur vienu programmas izpildes vienību (PEX). Atkarībā no tā, vai tie ir jāievieš kā VAP procesori, CAP procesori vai I0C kontrolleri, tiek aktivizētas noteiktas aparatūras funkcijas.

Uzskaitīsim galvenos VAR, CAP un IOC tehniskos datus. Procesora tips - MC68040, takts frekvence -25 MHz, adreses platums 32 biti un datu platums 32 biti, vārda platums - 32 datu biti. Vietējās atmiņas dati: paplašināšana - maksimāli 64 MB (pamatojoties uz 16M bitu DRAM); paplašināšanas stadija 16 MB. Flash EPROM dati: 4 MB paplašinājums. CP koordinācijas procesors veic šādas funkcijas: zvanu apstrāde (ciparu ciparu analīze, maršrutēšanas kontrole, apkalpošanas zonas izvēle, ceļa izvēle komutācijas laukā, zvanu izmaksu uzskaite, trafika datu pārvaldība, tīkla vadība); darbība un apkope - ievade un izvade no ārējām atmiņas ierīcēm (EM), saziņa ar ekspluatācijas un apkopes termināli (OMT), saziņa ar datu pārraides procesoru (DCP). 13

SYP panelis (skat. 1. att.) parāda ārējos trauksmes signālus, piemēram, informāciju par ugunsgrēku. Ārējā atmiņa EM tiek izmantota, lai saglabātu programmas un datus, kas nav pastāvīgi jāuzglabā CP, visa lietojumprogrammu sistēma automātiskai datu atgūšanai par telefona zvanu tarifiem un satiksmes izmaiņām.

Programmatūra ir vērsta uz konkrētu uzdevumu veikšanu, kas atbilst EWSD apakšsistēmām. Operētājsistēma (OS) sastāv no programmām, kas atrodas tuvu aparatūrai un parasti ir vienādas visām komutācijas sistēmām.

SR maksimālā zvanu apstrādes jauda ir vairāk nekā 2 700 000 zvanu maksimālā stundā. CP sistēmas EWSD raksturojums: atmiņas ietilpība - līdz 64 MB; adrešu ietilpība - līdz 4 GB; magnētiskā lente - līdz 4 ierīcēm, katra 80 MB; magnētiskais disks - līdz 4 ierīcēm, katra 337 MB.

Ziņojumu bufera (MB) uzdevums ir kontrolēt ziņojumu apmaiņu:

starp koordinācijas procesoru CP113 un LTG grupām;

starp CP113 un komutācijas grupas kontrolleriem SGCB) komutācijas lauks;

starp LTG grupām;

starp LTG un signalizācijas tīkla kontrolleri, izmantojot kopēju CCNC kanālu.

Ar MV var pārsūtīt šāda veida informāciju:

ziņojumi tiek nosūtīti no DLU, LTG un SN uz koordinācijas procesoru CP113;

atskaites tiek sūtītas no vienas LTG uz otru (pārskati tiek maršrutēti caur CP113, bet tas netiek apstrādāts);

instrukcijas tiek nosūtītas no CCNC uz LTG un no LTG uz CCNC, tās tiek maršrutētas caur CP113, bet tās neapstrādā;

komandas tiek nosūtītas no CP113 uz LTG un SN. MV pārvērš informāciju pārraidei, izmantojot sekundāro digitālo straumi (SDC) un nosūta to uz LTG un SGC.

Atkarībā no jaudas pakāpes dublētajā MB ierīcē var būt līdz četrām ziņojumu bufera grupām (MBG). Šī funkcija ir ieviesta tīkla mezglā ar dublēšanu, tas ir, MB0 ietver grupas MBG00...MBG03 un MB1 ietver grupas MBG10...MBG13.

Ir aprīkotas EWSD komutācijas sistēmas ar signalizāciju pa kopējo kanālu sistēmā Nr.7 signalizācijas tīkla vadības ierīce, izmantojot kopēju CCNC kanālu. Izmantojot analogās vai digitālās sakaru līnijas, CCNC ierīcei var pievienot līdz 254 signalizācijas saitēm.

CCNC ierīce ir savienota ar komutācijas lauku, izmantojot saspiestas līnijas ar pārraides ātrumu 8 Mbit/s. Starp CCNC un katru komutācijas lauka plakni ir 254 kanāli katram pārraides virzienam (254 kanālu pāri).

Kanāli pārraida signalizācijas datus abās SN plaknēs uz līniju grupām un no tām ar ātrumu 64 kbit/s. Analogā signāla ceļi ir savienoti ar CCNC, izmantojot modemus. CCNC sastāv no: ne vairāk kā 32 grupām ar 8 signāla ceļa spailēm katrā (32 SILT grupas); viens lieks kopējā kanāla procesors (CCNP).

Kontroles jautājumi

1.Kādā blokā tiek veikta analogā-digitālā pārveidošana?

2. Cik analogo abonentu līniju var iekļaut DLUB? Kādai jaudai ir paredzēts šis bloks?

3. Ar kādu ātrumu tiek pārraidīta informācija starp DLU un LTG, starp LTG un SN?

4. Uzskaitiet pārslēgšanas lauka galvenās funkcijas. Ar kādu ātrumu tiek realizēts savienojums starp abonentiem.

5. Uzskaitiet EWSD sistēmas komutācijas lauka organizēšanas iespējas.

6. Uzskaitiet galvenos pārslēgšanas posmus ar pārslēgšanas lauku.

7. Apsveriet sarunas ceļa pāreju caur EWSD komutācijas sistēmas komutācijas lauku.

8. Kādas zvanu apstrādes funkcijas tiek realizētas LTG blokos?

9. Kādas funkcijas realizē MV puse?

©2015-2019 vietne
Visas tiesības pieder to autoriem. Šī vietne nepretendē uz autorību, bet nodrošina bezmaksas izmantošanu.
Lapas izveides datums: 2017-06-11

Ķēdes komutācijas tīkliem ir vairākas svarīgas kopīgas īpašības neatkarīgi no to izmantotā multipleksēšanas veida.

Tīkliem ar dinamisku komutāciju ir nepieciešama iepriekšēja procedūra, lai izveidotu savienojumu starp abonentiem. Lai to izdarītu, izsauktā abonenta adrese tiek pārsūtīta uz tīklu, kas iet caur slēdžiem un konfigurē tos turpmākai datu pārraidei. Savienojuma pieprasījums tiek maršrutēts no viena slēdža uz otru un galu galā sasniedz izsaukto pusi. Tīkls var atteikties izveidot savienojumu, ja vajadzīgā izvades kanāla jauda jau ir izsmelta. FDM slēdzim izejas kanāla jauda ir vienāda ar šī kanāla frekvenču joslu skaitu, bet TDM slēdzim - laika nišu skaitu, kurās tiek sadalīts kanāla darbības cikls. Tīkls atsaka savienojumu arī tad, ja pieprasītais abonents jau ir izveidojis savienojumu ar kādu citu. Pirmajā gadījumā viņi saka, ka slēdzis ir aizņemts, bet otrajā - abonents. Savienojuma atteices iespēja ir ķēdes pārslēgšanas metodes trūkums.

Ja savienojumu var izveidot, tad tam tiek piešķirta fiksēta frekvenču josla FDM tīklos vai fiksēts joslas platums TDM tīklos. Šīs vērtības paliek nemainīgas visā savienojuma periodā. Garantēta tīkla caurlaidspēja pēc savienojuma izveides ir svarīgs īpašums, kas nepieciešams tādām lietojumprogrammām kā balss, video vai reāllaika iekārtu vadība. Tomēr ķēdes komutācijas tīkli nevar dinamiski mainīt kanāla jaudu pēc abonenta pieprasījuma, kas padara tos neefektīvus pārslodzes trafika apstākļos.

Ķēdes komutācijas tīklu trūkums ir nespēja izmantot lietotāja aprīkojumu, kas darbojas dažādos ātrumos. Atsevišķas kompozīta shēmas daļas darbojas ar tādu pašu ātrumu, jo ķēdes komutācijas tīkli neveic lietotāja datu buferi.

Konstanta ātruma datu straumju pārslēgšanai ir labi piemēroti ķēdes komutācijas tīkli, kur pārslēgšanas vienība nav viens baits vai datu pakete, bet gan ilgtermiņa sinhrona datu plūsma starp diviem abonentiem. Šādām plūsmām ķēdes komutācijas tīkli pievieno minimālu pieskaitāmo izdevumu, lai maršrutētu datus caur tīklu, izmantojot katra plūsmas bita laika pozīciju kā tā galamērķa adresi tīkla slēdžos.

Nodrošina duplekso darbību, pamatojoties uz FDM, TDM un WDM tehnoloģijām

Atkarībā no iespējamās datu pārraides virziena datu pārraides metodes pa sakaru līniju iedala šādos veidos:

o simplekss - pārraide tiek veikta pa sakaru līniju tikai vienā virzienā;

o pusduplekss - pārraide tiek veikta abos virzienos, bet pārmaiņus laikā. Šādas pārraides piemērs ir Ethernet tehnoloģija;

o duplekss - pārraide tiek veikta vienlaicīgi divos virzienos.

Dupleksais režīms ir daudzpusīgākais un produktīvākais kanālu darbības veids. Vienkāršākā dupleksā režīma organizēšanas iespēja ir kabelī izmantot divus neatkarīgus fiziskus kanālus (divus vadītāju pārus vai divas optiskās šķiedras), no kuriem katrs darbojas simpleksā režīmā, tas ir, pārraida datus vienā virzienā. Tieši šī ideja ir pamatā dupleksā darbības režīma ieviešanai daudzās tīkla tehnoloģijās, piemēram, Fast Ethernet vai ATM.

Dažreiz tik vienkāršs risinājums nav pieejams vai nav efektīvs. Visbiežāk tas notiek gadījumos, kad dupleksai datu apmaiņai ir tikai viens fiziskais kanāls, un otra organizēšana ir saistīta ar lielām izmaksām. Piemēram, apmainoties ar datiem, izmantojot modemus, izmantojot telefona tīklu, lietotājam ar PBX ir tikai viens fiziskais sakaru kanāls - divu vadu līnija, un diez vai ir ieteicams iegādāties otru. Šādos gadījumos dupleksais darbības režīms tiek organizēts, pamatojoties uz kanāla sadalīšanu divos loģiskos apakškanālos, izmantojot FDM vai TDM tehnoloģiju.

Modemi izmanto FDM tehnoloģiju, lai organizētu duplekso darbību divu vadu līnijā. Frekvenču modulācijas modemi darbojas četrās frekvencēs: divas frekvences vieninieku un nulles kodēšanai vienā virzienā, bet atlikušās divas frekvences datu pārraidei pretējā virzienā.

Izmantojot digitālo kodēšanu, dupleksais režīms divu vadu līnijā tiek organizēts, izmantojot TDM tehnoloģiju. Dažas laika nišas tiek izmantotas datu pārsūtīšanai vienā virzienā, bet dažas tiek izmantotas datu pārsūtīšanai otrā virzienā. Parasti laika nišas pretējos virzienos mainās, tāpēc šo metodi dažreiz sauc par “ping-pong” pārraidi. TDM līniju dalījums ir tipisks, piemēram, integrēto pakalpojumu ciparu tīkliem (ISDN) abonenta divu vadu galos.

Optisko šķiedru kabeļos, kad viena optiskā šķiedra tiek izmantota, lai organizētu duplekso darbības režīmu, dati tiek pārraidīti vienā virzienā, izmantojot viena viļņa garuma gaismas kūli, un pretējā virzienā, izmantojot citu viļņa garumu. Šis paņēmiens pieder pie FDM metodes, bet optiskajiem kabeļiem to sauc par viļņa garuma dalīšanas multipleksēšanu (WDM). WDM tiek izmantots arī, lai palielinātu datu pārraides ātrumu vienā virzienā, parasti izmantojot no 2 līdz 16 kanāliem.

Pakešu pārslēgšana

Pakešu komutācijas principi

Pakešu komutācija ir abonentu komutācijas paņēmiens, kas īpaši izstrādāts efektīvai datoru trafika pārsūtīšanai. Eksperimenti, lai izveidotu pirmos datortīklus, kas balstīti uz ķēžu komutācijas tehnoloģiju, parādīja, ka šāda veida komutācija neļauj sasniegt augstu kopējo tīkla caurlaidspēju. Problēmas būtība slēpjas trafikā, ko rada tipiskas tīkla lietojumprogrammas. Piemēram, piekļūstot attālam failu serverim, lietotājs vispirms apskata šī servera direktorijas saturu, kā rezultātā tiek pārsūtīts neliels datu apjoms. Pēc tam viņš atver vajadzīgo failu teksta redaktorā, kas var radīt diezgan lielu datu apmaiņu, it īpaši, ja failā ir liela grafika. Pēc dažu faila lappušu parādīšanas lietotājs kādu laiku strādā ar tām lokāli, kam vispār nav nepieciešama tīkla pārsūtīšana, un pēc tam atgriež serverī pārveidotās lapu kopijas – atkal radot intensīvu tīkla pārsūtīšanu.

Atsevišķa tīkla lietotāja trafika pulsācijas koeficients, kas vienāds ar datu apmaiņas vidējās intensitātes attiecību pret maksimāli iespējamo, var būt 1:50 vai 1:100. Ja aprakstītajai sesijai mēs organizējam kanālu pārslēgšanu starp lietotāja datoru un serveri, tad lielāko daļu laika kanāls būs dīkstāvē. Vienlaikus tiks izmantotas tīkla komutācijas iespējas - daļa slēdžu laika nišu jeb frekvenču joslas būs aizņemtas un citiem tīkla lietotājiem nepieejamas.

Kad notiek pakešu pārslēgšana, visi tīkla lietotāja pārsūtītie ziņojumi tiek sadalīti avota mezglā salīdzinoši mazās daļās, ko sauc par paketēm. Atcerēsimies, ka ziņojums ir loģiski pabeigta datu daļa – faila pārsūtīšanas pieprasījums, atbilde uz šo pieprasījumu, kas satur visu failu utt. Ziņojumiem var būt patvaļīgs garums, no vairākiem baitiem līdz daudziem megabaitiem. Gluži pretēji, paketēm parasti var būt arī mainīgs garums, bet šaurās robežās, piemēram, no 46 līdz 1500 baitiem. Katra pakete ir nodrošināta ar galveni, kas norāda adreses informāciju, kas nepieciešama, lai paketi nogādātu galamērķa mezglā, kā arī paketes numuru, ko mērķa mezgls izmantos ziņojuma apkopošanai (2.29. attēls). Paketes tīklā tiek transportētas kā neatkarīgi informācijas bloki. Tīkla slēdži saņem paketes no gala mezgliem un, pamatojoties uz adrešu informāciju, pārsūta tās viens otram un galu galā gala mezglam.

Rīsi. 2.29. Ziņojuma sadalīšana paketēs

Pakešu tīkla slēdži atšķiras no ķēdes slēdžiem ar to, ka tiem ir iekšējā buferatmiņa pakešu pagaidu glabāšanai, ja slēdža izejas ports paketes saņemšanas brīdī ir aizņemts ar citas paketes pārraidīšanu (2.30. att.). Šajā gadījumā pakete kādu laiku paliek pakešu rindā izejas porta buferatmiņā un, kad to sasniedz, tā tiek pārsūtīta uz nākamo slēdzi. Šī datu pārraides shēma ļauj izlīdzināt trafika viļņus mugurkaula saitēs starp slēdžiem un tādējādi izmantot tos visefektīvākajā veidā, lai palielinātu visa tīkla caurlaidspēju.

Rīsi. 2.30. Pārraides trafika izlīdzināšana pakešu komutācijas tīklā

Patiešām, abonentu pārim visefektīvākais būtu nodrošināt viņiem tikai komutēta sakaru kanāla izmantošanu, kā tas tiek darīts ķēdes komutācijas tīklos. Izmantojot šo metodi, šī abonentu pāra mijiedarbības laiks būtu minimāls, jo dati no viena abonenta uz otru tiktu pārsūtīti bez kavēšanās. Abonentus neinteresē kanālu dīkstāve pārraides paužu laikā, viņiem ir svarīgi ātri atrisināt savu problēmu. Pakešu komutācijas tīkls palēnina mijiedarbības procesu starp noteiktu abonentu pāri, jo viņu paketes var gaidīt slēdžos, kamēr citas paketes, kas pie slēdža ieradās agrāk, tiek pārraidītas pa mugurkaula saitēm.

Tomēr kopējais datora datu apjoms, ko tīkls pārraida laika vienībā, izmantojot pakešu komutācijas tehniku, būs lielāks nekā izmantojot ķēdes komutācijas tehniku. Tas notiek tāpēc, ka atsevišķu abonentu pulsācijas saskaņā ar lielo skaitļu likumu tiek sadalītas laikā. Tāpēc slēdži ir pastāvīgi un diezgan vienmērīgi noslogoti ar darbu, ja to apkalpoto abonentu skaits ir patiešām liels. Attēlā 2.30. attēlā redzams, ka trafika, kas nāk no gala mezgliem uz slēdžiem, laika gaitā ir sadalīta ļoti nevienmērīgi. Tomēr augstāka līmeņa slēdži hierarhijā, ka pakalpojumu savienojumi starp zemāka līmeņa slēdžiem ir vienmērīgāk noslogoti, un pakešu plūsma maģistrālajos posmos, kas savieno augšējā līmeņa slēdžus, ir gandrīz maksimāli izmantots.

Pakešu komutācijas tīklu augstāka efektivitāte salīdzinājumā ar ķēdes komutācijas tīkliem (ar vienādu sakaru kanālu jaudu) tika pierādīta 60. gados gan eksperimentāli, gan izmantojot simulācijas modelēšanu. Šeit ir piemērota līdzība ar daudzprogrammu operētājsistēmām. Katras atsevišķas programmas izpilde šādā sistēmā aizņem ilgāku laiku nekā vienas programmas sistēmā, kur programmai tiek atvēlēts viss procesora laiks, līdz tā pabeidz izpildi. Tomēr kopējais izpildīto programmu skaits laika vienībā ir lielāks vairāku programmu sistēmā nekā vienas programmas sistēmā.

Plaša apgabala sakari, kuru pamatā ir ķēdes komutācijas tīkli

Nomātās līnijas ir visdrošākais līdzeklis vietējo tīklu savienošanai, izmantojot globālos sakaru kanālus, jo visa šādas līnijas jauda vienmēr ir mijiedarbojošo tīklu rīcībā. Taču šis ir arī visdārgākais globālo savienojumu veids – ja ir N attālināti lokālie tīkli, kas intensīvi apmainās savā starpā ar datiem, ir jābūt Nx(N-l)/2 nomātajām līnijām. Lai samazinātu globālā transporta izmaksas, tiek izmantoti dinamiski pārslēgti kanāli, kuru izmaksas tiek sadalītas starp daudziem šo kanālu abonentiem.

Telefona tīkla pakalpojumi ir lētākie, jo par to slēdžiem maksā liels skaits abonentu, kuri izmanto telefona pakalpojumus, nevis tikai abonenti, kuri apvieno savus vietējos tīklus.

Tālruņu tīkli ir sadalīti analogajos un digitālajos atkarībā no abonentu un maģistrālo kanālu multipleksēšanas metodes. Precīzāk, digitālie ir tīkli, kuros informācija abonenta galos tiek sniegta digitālā formā un kuros tiek izmantotas ciparu multipleksēšanas un komutācijas metodes, un analogie ir tīkli, kas saņem datus no abonentiem analogā veidā, tas ir, no klasiskajiem analogajiem tālruņiem, un Multipleksēšana un komutācija tiek veikta, izmantojot gan analogās, gan digitālās metodes. Pēdējos gados diezgan intensīvs process notiek telefona tīkla slēdžu aizstāšanā ar ciparu slēdžiem, kas darbojas uz TDM tehnoloģijas bāzes. Tomēr šāds tīkls joprojām paliks analogais telefonu tīkls, pat ja visi slēdži darbosies, izmantojot TDM tehnoloģiju, apstrādājot datus ciparu formātā, ja tā abonentu gali paliks analogi un analogā-digitālā pārveidošana tiks veikta tuvākajā PBX tīklā. abonents. Jaunā V.90 modema tehnoloģija varēja izmantot to, ka ir liels skaits tīklu, kuros lielākā daļa slēdžu ir digitāli.

Tālruņu tīkli ar ciparu abonentu pieslēgumiem ietver tā sauktos Switched 56 pakalpojumus (56 Kbit/s komutācijas kanāli) un ciparu tīklus ar integrētiem ISDN pakalpojumiem (Integrated Services Digital Network). Switched 56 pakalpojumi ir parādījušies vairākās rietumvalstīs, nodrošinot gala abonentiem ar T1 līnijas standartiem saderīgu ciparu pabeigšanu. Šī tehnoloģija nav kļuvusi par starptautisku standartu, un šodien to aizstāj ISDN tehnoloģija, kurai ir šāds statuss.

ISDN tīkli ir paredzēti ne tikai balss, bet arī datora datu pārraidīšanai, tostarp, izmantojot pakešu komutāciju, kā dēļ tos sauc par tīkliem ar integrētiem pakalpojumiem. Tomēr ISDN tīklu galvenais darbības režīms joprojām ir ķēžu komutācija, un pakešu komutācijas pakalpojumam ir pārāk zems ātrums pēc mūsdienu standartiem - parasti līdz 9600 bps. Tāpēc ISDN tehnoloģija tiks apspriesta šajā sadaļā par ķēdes komutācijas tīkliem. Jaunās paaudzes integrēto pakalpojumu tīkli, ko sauc par B-ISDN (no platjoslas), pilnībā balstās uz pakešu komutācijas tehnoloģiju (precīzāk, ATM tehnoloģiju šūnām), tāpēc šī tehnoloģija tiks apspriesta sadaļā par pakešu komutācijas tīkliem.