Klassifisering av nettverk.

Etter territoriell fordeling

PAN (Personal Area Network) - et personlig nettverk designet for interaksjon ulike enheter som tilhører samme eier.

LAN (Local Area Network) - lokale nettverkå ha en lukket infrastruktur før de når tjenesteleverandører. Begrepet "LAN" kan beskrive både et lite kontornettverk og et nettverk på nivå med en stor fabrikk som dekker flere hundre hektar. Utenlandske kilder gir til og med et nært estimat på omtrent 10 km i radius. Lokale nettverk er lukkede nettverk, tilgang til dem er kun tillatt begrenset sirkel brukere for hvem arbeid i et slikt nettverk er direkte relatert til deres profesjonelle aktiviteter.

CAN (Campus Area Network) - forener lokale nettverk av bygninger i nærheten.

MAN (Metropolitan Area Network) - urbane nettverk mellom institusjoner innenfor en eller flere byer, som forbinder mange lokale nettverk.

WAN (Wide Area Network) er et globalt nettverk som dekker store geografiske regioner, inkludert både lokale nettverk og andre telekommunikasjonsnettverk og -enheter. Et eksempel på et WAN er et pakkesvitsjingsnettverk (Frame relay), der ulike datanettverk kan "snakke" med hverandre. Globale nettverk er åpne og fokusert på å betjene alle brukere.

Begrepet "bedriftsnettverk" brukes også i litteraturen for å referere til kombinasjonen av flere nettverk, som hver kan bygges på forskjellige tekniske, programvare- og informasjonsprinsipper.

Etter type funksjonell interaksjon

Klient-server, blandet nettverk, node-til-node-nettverk, multi-node-nettverk

Etter type nettverkstopologi

Dekk, ring, dobbel ring, stjerne, honeycomb, gitter, tre, fetttre

Etter type overføringsmedium

Kablet (telefonledning, koaksialkabel, tvunnet par, fiberoptisk kabel)

Trådløs (overføring av informasjon via radiobølger i et visst frekvensområde)

Etter funksjonelt formål

Lagringsnettverk, serverfarmer, prosesskontrollnettverk, SOHO-nettverk, husnettverk

Etter overføringshastighet

lavhastighet (opptil 10 Mbit/s), middels hastighet (opptil 100 Mbit/s), høyhastighet (over 100 Mbit/s);

Om nødvendig for å opprettholde en konstant forbindelse

Pakkenettverk som Fidonet og UUCP, Onlinenettverk som Internett og GSM

Kretssvitsjede nettverk

En av de viktigste problemene i datanettverk er spørsmålet om bytte. Konseptet med å bytte inkluderer:

1. rutefordelingsmekanisme for dataoverføring

2. synkron bruk kommunikasjonskanal

Vi vil snakke om en av måtene å løse bytteproblemet på, nemlig om kretssvitsjede nettverk. Men det skal bemerkes at dette ikke er det den eneste måten løse problemet i datanettverk. Men la oss gå nærmere essensen av problemet. Kretssvitsjede nettverk danne en felles og uknuselig fysisk seksjon (kanal) for kommunikasjon mellom endenodene, som data passerer med samme hastighet. Det skal bemerkes at samme hastighet oppnås på grunn av fraværet av et "stopp" i visse deler, siden ruten er kjent på forhånd.

Etablering av tilknytning til kretssvitsjede nettverk starter alltid først, fordi du ikke kan få en rute til ønsket mål uten å koble til. Og etter at tilkoblingen er opprettet, kan du trygt overføre de nødvendige dataene. La oss ta en titt på fordelene med kretssvitsjede nettverk:

1. dataoverføringshastigheten er alltid den samme

2. det er ingen forsinkelse ved nodene under dataoverføring, noe som er viktig for ulike online arrangementer (konferanser, kommunikasjon, videosendinger)

Vel, nå må jeg si noen ord om manglene:

1. Det er ikke alltid mulig å etablere en forbindelse, dvs. noen ganger kan nettverket være opptatt

2. Vi kan ikke umiddelbart overføre data uten først å opprette en forbindelse, dvs. tid er bortkastet

3. lite effektiv bruk av fysiske kommunikasjonskanaler

La meg forklare om det siste minuset: når vi oppretter en fysisk kommunikasjonskanal, okkuperer vi hele linjen, og gir ingen mulighet for andre til å koble til den.

På sin side er kretssvitsjede nettverk delt inn i 2 typer, ved å bruke forskjellige teknologiske tilnærminger:

1. Frequency Division Multiplexing (FDM) basert kretssvitsjing

Arbeidsskjemaet er som følger:

1. hver bruker sender et signal til bryterinngangene

2. Alle signaler ved hjelp av en bryter fyller ΔF-båndene ved å bruke metoden for frekvensmodulering av signalet

2. Kretsbytte basert på tidsdelt multipleksing (TDM)

Prinsipp kretsbytte basert på tidsmultipleksing er ganske enkelt. Det er basert på tidsinndeling, dvs. Hver kommunikasjonskanal betjenes etter tur, og tidsperioden for å sende et signal til abonnenten er strengt definert.

3. Pakkebytte
Denne svitsjeteknikken ble spesielt designet for effektiv overføring av datatrafikk. De første skrittene mot skapelsen datanettverk basert på kretssvitsjeteknikker har vist at denne typen svitsjing ikke tillater å oppnå høy samlet nettverksgjennomstrømning. Typiske nettverksapplikasjoner genererer trafikk svært sporadisk, med høye nivåer av datahastighetsburstiness. For eksempel, når brukeren får tilgang til en ekstern filserver, ser brukeren først innholdet i den serverens katalog, noe som resulterer i overføring av en liten mengde data. Den åpner deretter den nødvendige filen i tekstredigerer, og denne operasjonen kan skape ganske mye datautveksling, spesielt hvis filen inneholder store grafiske inneslutninger. Etter å ha vist noen få sider av en fil, jobber brukeren med dem lokalt en stund, noe som ikke krever noen nettverksoverføring i det hele tatt, og returnerer deretter modifiserte kopier av sidene til serveren - igjen og skaper intensiv nettverksoverføring.

Trafikkrippelfaktoren til en individuell nettverksbruker, lik forholdet mellom den gjennomsnittlige intensiteten av datautveksling til maksimalt mulig, kan nå 1:50 eller til og med 1:100. Hvis vi for den beskrevne økten organiserer kanalbytte mellom brukerens datamaskin og serveren, vil kanalen for det meste være inaktiv. Samtidig vil svitsjingsmulighetene til nettverket bli tildelt dette abonnentparet og vil ikke være tilgjengelig for andre nettverksbrukere.

Når pakkebytte skjer, blir alle brukeroverførte meldinger brutt ned ved kildenoden i relativt små biter kalt pakker. La oss huske at en melding er en logisk fullført del av data - en forespørsel om å overføre en fil, et svar på denne forespørselen som inneholder hele filen, etc. Meldinger kan være av hvilken som helst lengde, fra noen få byte til mange megabyte. Tvert imot kan pakker vanligvis også ha variabel lengde, men innenfor snevre grenser, for eksempel fra 46 til 1500 byte. Hver pakke er utstyrt med en header som spesifiserer adresseinformasjonen som trengs for å levere pakken til destinasjonsnoden, samt pakkenummeret som skal brukes av destinasjonsnoden for å sette sammen meldingen (figur 3). Pakker transporteres over nettverket som uavhengige informasjonsblokker. Nettverkssvitsjer mottar pakker fra endenoder og, basert på adresseinformasjon, overfører de til hverandre, og til slutt til destinasjonsnoden.

Pakkenettverkssvitsjer skiller seg fra kretssvitsjer ved at de har internt bufferminne for midlertidig lagring av pakker dersom utgangsporten til svitsjen er opptatt med å sende en annen pakke på det tidspunktet pakken mottas (fig. 3). I dette tilfellet forblir pakken en stund i pakkekøen i bufferminnet til utgangsporten, og når dens tur når den, overføres den til neste svitsj. Dette dataoverføringsskjemaet lar deg jevne ut trafikkpulsering på ryggradskoblinger mellom svitsjer og dermed bruke dem mest effektivt for å øke kapasiteten til nettverket som helhet.

Faktisk, for et par abonnenter, vil det mest effektive være å gi dem utelukkende bruk av en svitsjet kommunikasjonskanal, slik det gjøres i kretssvitsjede nettverk. I dette tilfellet vil interaksjonstiden til dette abonnentparet være minimal, siden data vil bli overført fra en abonnent til en annen uten forsinkelse. Abonnenter er ikke interessert i kanalnedetid under overføringspauser; det er viktig for dem å raskt løse problemet. Et pakkesvitsjet nettverk bremser prosessen med interaksjon mellom et bestemt par abonnenter, siden pakkene deres kan vente i svitsjene mens andre pakker som ankom svitsjen tidligere, blir overført langs ryggradslenkene.

Imidlertid vil den totale mengden datadata som sendes av nettverket per tidsenhet ved bruk av pakkesvitsjeteknikken være høyere enn ved bruk av kretssvitsjeteknikken. Dette skjer fordi pulseringene til individuelle abonnenter, i samsvar med loven om store tall, er fordelt i tid slik at toppene deres ikke faller sammen. Derfor er brytere konstant og ganske jevnt belastet med arbeid hvis antallet abonnenter de betjener er virkelig stort. I fig. Figur 4 viser at trafikken som kommer fra endenoder til sporveksler er svært ujevnt fordelt over tid. Imidlertid er høyere nivåsvitsjer i hierarkiet som tjenesteforbindelser mellom lavere nivåsvitsjer mer jevnt belastet, og pakkeflyt på trunklinkene som forbinder øvre nivåsvitsjer er på nesten maksimal utnyttelse. Bufring jevner ut krusninger, så krusningsfaktoren på trunkkanaler er mye lavere enn på abonnenttilgangskanaler - den kan være lik 1:10 eller til og med 1:2.

Den høyere effektiviteten til pakkesvitsjede nettverk sammenlignet med kretssvitsjede nettverk (med lik kommunikasjonskanalkapasitet) ble bevist på 60-tallet både eksperimentelt og ved bruk av simuleringsmodellering. En analogi med multiprogrammering er passende her. operativsystemer. Hvert enkelt program i et slikt system tar lengre tid å kjøre enn i et enkeltprogramsystem, hvor programmet er allokert hele prosessortiden til det er fullført. Imidlertid er det totale antallet programmer utført per tidsenhet større i et flerprogramsystem enn i et enkeltprogramsystem.
Et pakkesvitsjet nettverk bremser prosessen med interaksjon mellom et spesifikt par abonnenter, men øker gjennomstrømningen til nettverket som helhet.

Forsinkelser ved overføringskilden:

· tid for å overføre overskrifter;

· forsinkelser forårsaket av intervallene mellom overføringen av hver neste pakke.

Forsinkelser i hver bryter:

· pakkebuffringstid;

byttetid, som består av:

o ventetid for en pakke i køen (variabel verdi);

o tiden det tar for en pakke å flytte til utgangsporten.

Fordeler med pakkeveksling

1. Høy samlet nettverksgjennomstrømning ved overføring av høy trafikk.

2. Evnen til dynamisk å omfordele kapasiteten til fysiske kommunikasjonskanaler mellom abonnenter i samsvar med de reelle behovene til deres trafikk.

Ulemper med pakkeveksling

1. Usikkerhet i dataoverføringshastigheten mellom nettverksabonnenter, på grunn av at forsinkelser i bufferkøene til nettverkssvitsjer avhenger av den totale nettverksbelastningen.

2. Variabel forsinkelse av datapakker, som kan være ganske lang i øyeblikk med øyeblikkelig overbelastning av nettverket.

3. Mulig datatap på grunn av bufferoverløp.
For tiden utvikles og implementeres metoder aktivt for å overvinne disse manglene, som er spesielt akutte for forsinkelsessensitiv trafikk som krever konstant overføringshastighet. Slike metoder kalles Quality of Service (QoS) metoder.

Pakkesvitsjede nettverk, som implementerer kvalitet på tjenestemetoder, tillater samtidig overføring av ulike typer trafikk, inkludert slike viktige som telefon- og datatrafikk. Derfor anses pakkesvitsjemetoder i dag som de mest lovende for å bygge et konvergert nettverk som vil gi omfattende tjenester av høy kvalitet for abonnenter av enhver type. Kretsbyttemetoder kan imidlertid ikke utelukkes. I dag fungerer de ikke bare med suksess i tradisjonelle telefonnettverk, men er også mye brukt til å danne høyhastighets permanente forbindelser i de såkalte primære (ryggrads)nettverkene til SDH- og DWDM-teknologier, som brukes til å lage fysiske ryggradskanaler mellom telefon eller datanettverksbrytere. I fremtiden er det fullt mulig at nye svitsjeteknologier vil dukke opp, i en eller annen form som kombinerer prinsippene for pakke- og kanalsvitsje.

4.VPN Privat virtuelt nettverk- virtuell privat nettverk) er et generalisert navn for teknologier som tillater en eller flere nettverkstilkoblinger(logisk nettverk) på toppen av et annet nettverk (som Internett). Til tross for at kommunikasjon utføres over nettverk med et lavere ukjent tillitsnivå (for eksempel over offentlige nettverk), avhenger ikke tillitsnivået i det konstruerte logiske nettverket av tillitsnivået til kjernenettverk takket være bruken av kryptografiverktøy (kryptering, autentisering, infrastruktur offentlige nøkler, betyr å beskytte mot repetisjoner og endringer i meldinger som sendes over et logisk nettverk).

Avhengig av protokollene som brukes og formålet, kan en VPN tilby tilkobling av tre typer: node-node,node-nettverk Og nettverk-nettverk. Vanligvis distribueres VPN-er på nivåer som ikke er høyere enn nettverksnivået, siden bruk av kryptografi på disse nivåene gjør at transportprotokoller (som TCP, UDP) kan brukes uendret.

Brukere Microsoft Windows begrepet VPN angir en av implementeringene virtuelt nettverk- PPTP, som ofte brukes Ikkeå opprette private nettverk.

Oftest, for å lage et virtuelt nettverk, er PPP-protokollen innkapslet i en annen protokoll - IP (denne metoden brukes ved implementering av PPTP - Point-to-Point Tunneling Protocol) eller Ethernet (PPPoE) (selv om de også har forskjeller ). VPN-teknologi i I det siste brukes ikke bare til å opprette private nettverk selv, men også av noen "last mile"-leverandører i det post-sovjetiske rommet for å gi Internett-tilgang.

Med riktig implementeringsnivå og bruk av spesiell programvare, kan et VPN-nettverk gi et høyt nivå av kryptering av overført informasjon. På riktig innstilling VPN-teknologi av alle komponenter sikrer anonymitet på Internett.

En VPN består av to deler: et "internt" (kontrollert) nettverk, som det kan være flere av, og et "eksternt" nettverk som en innkapslet forbindelse går gjennom (vanligvis Internett). Det er også mulig å koble en egen datamaskin til et virtuelt nettverk. Tilkoblingen av en ekstern bruker til VPN skjer gjennom en tilgangsserver, som er koblet til både det interne og eksterne (offentlige) nettverket. Når en ekstern bruker kobler til (eller når han oppretter en tilkobling til et annet sikkert nettverk), krever tilgangsserveren en identifiseringsprosess og deretter en autentiseringsprosess. Etter vellykket gjennomføring av begge prosessene, vil den eksterne brukeren ( eksternt nettverk) er utstyrt med autoritet til å jobbe på nettverket, det vil si at det oppstår en autorisasjonsprosess. VPN-løsninger kan klassifiseres i henhold til flere hovedparametre:

[rediger]I henhold til graden av sikkerhet for miljøet som brukes

Beskyttet

Den vanligste versjonen av virtuelle private nettverk. Med dens hjelp er det mulig å lage et pålitelig og sikkert nettverk basert på et upålitelig nettverk, vanligvis Internett. Eksempler på sikre VPN-er er: IPSec, OpenVPN og PPTP.

Klarert

De brukes i tilfeller der overføringsmediet kan betraktes som pålitelig og det bare er nødvendig å løse problemet med å lage et virtuelt subnett innen større nettverk. Sikkerhetsproblemer blir irrelevante. Eksempler på slike VPN-løsninger er: Multi-protocol label switching (MPLS) og L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) (mer presist, disse protokollene flytter oppgaven med å sikre sikkerhet til andre, for eksempel brukes L2TP vanligvis i forbindelse med IPSec) .

[rediger] Etter implementeringsmetode

I form av spesiell programvare og maskinvare

Implementeringen av et VPN-nettverk utføres ved hjelp av et spesielt sett med programvare og maskinvare. Denne implementeringen gir høy ytelse og som regel en høy grad av sikkerhet.

Som en programvareløsning

Bruk Personlig datamaskin med spesielle programvare, gir VPN-funksjonalitet.

Integrert løsning

VPN-funksjonalitet leveres av et kompleks som også løser problemene med å filtrere nettverkstrafikk, organisere brannmur og sikre kvalitet på tjenesten.

[rediger]Som tenkt

De brukes til å forene flere distribuerte grener av én organisasjon til et enkelt sikkert nettverk, og utveksle data via åpne kommunikasjonskanaler.

Fjerntilgang VPN

Brukes til å lage en sikker kanal mellom et segment bedriftsnettverk(sentralkontor eller filial) og en enkelt bruker som, som jobber hjemme, kobler seg til bedriftens ressurser med hjemmedatamaskin, bedriftens bærbare datamaskin, smarttelefon eller internettkiosk.

Brukes for nettverk som "eksterne" brukere (for eksempel kunder eller klienter) kobler til. Nivået av tillit til dem er mye lavere enn hos ansatte i selskapet, så det er nødvendig å gi spesielle "linjer" for beskyttelse som forhindrer eller begrenser sistnevntes tilgang til spesielt verdifull, konfidensiell informasjon.

Den brukes til å gi tilgang til Internett av leverandører, vanligvis når flere brukere kobler seg til via én fysisk kanal.

Klient/server VPN

Den gir beskyttelse for overførte data mellom to noder (ikke nettverk) i et bedriftsnettverk. Det særegne ved dette alternativet er at VPN-en er bygget mellom noder som som regel ligger i samme nettverkssegment, for eksempel mellom arbeidsstasjon og serveren. Dette behovet oppstår svært ofte i tilfeller hvor det er nødvendig å opprette flere logiske nettverk på ett fysisk nettverk. For eksempel når det er nødvendig å dele trafikk mellom finansavdelingen og personalavdelingen som har tilgang til servere som ligger i samme fysiske segment. Dette alternativet ligner på VLAN-teknologi, men i stedet for å separere trafikk, er det kryptert.

[rediger] Etter protokolltype

Det finnes implementeringer av virtuelle private nettverk for TCP/IP, IPX og AppleTalk. Men i dag er det en tendens til en generell overgang til TCP/IP-protokollen, og de aller fleste VPN-løsninger støtter det. Adressering i den velges oftest i samsvar med RFC5735-standarden, fra utvalget av TCP/IP Private Networks

[rediger] Etter nivå nettverksprotokoll

Etter nettverksprotokolllag basert på sammenligning med lagene i ISO/OSI-referansenettverksmodellen.

5. Referansemodell OSI, noen ganger kalt OSI-stakken, er et 7-lags nettverkshierarki (figur 1) utviklet av International Standardization Organization (ISO). Denne modellen inneholder i hovedsak 2 ulike modeller:

· en horisontal modell basert på protokoller, som gir en mekanisme for interaksjon mellom programmer og prosesser på forskjellige maskiner

· vertikal modell basert på tjenester levert av tilstøtende lag til hverandre på samme maskin

I horisontal modell de to programmene krever en felles protokoll for å utveksle data. I et vertikalt utveksler nabonivåer data ved hjelp av API-grensesnitt.

Relatert informasjon.

Avstandsgrensene for radiokanaler er gitt av leverandørene under forutsetning av at det ikke er fysiske forstyrrelser innenfor den første Fresnel-sonen. En absolutt begrensning på kommunikasjonsrekkevidden til radiorelékanaler pålegges av jordens krumning, se fig. 7.15. For frekvenser over 100 MHz forplanter bølger seg i en rett linje (fig. 7.15.A) og kan derfor fokuseres. For høye frekvenser (HF) og UHF absorberer jorden bølger, men HF er preget av refleksjon fra ionosfæren (fig. 7.15B) - dette utvider kringkastingsområdet kraftig (noen ganger forekommer flere suksessive refleksjoner), men denne effekten er ustabil og avhenger sterkt av tilstanden til ionosfæren.

Ris. 7.15.

Ved bygging av lange radiorelékanaler må det installeres repeatere. Hvis antennene plasseres på tårn som er 100 m høye, kan avstanden mellom repeatere være 80-100 km. Kostnaden for et antennekompleks er vanligvis proporsjonal med kuben til antennediameteren.

Strålingsmønsteret til en retningsantenne er vist i fig. 7.16 (pilen markerer hovedretningen for stråling). Dette diagrammet bør tas i betraktning når du velger en antenneinstallasjonsplass, spesielt ved bruk av høy strålingseffekt. Ellers kan en av strålingslappene falle på steder med permanent opphold for mennesker (for eksempel bolig). Med tanke på disse omstendighetene, er det tilrådelig å overlate utformingen av denne typen kanaler til fagfolk.

Ris. 7.16.

Den 4. oktober 1957 ble den første kunstige jordsatellitten skutt opp i USSR, i 1961 fløy Yu. A. Gagarin ut i verdensrommet, og snart ble den første telekommunikasjonssatellitten "Molniya" skutt opp i bane - dette er hvordan romtiden for kommunikasjon begynte. Den første satellittkanalen for Internett i den russiske føderasjonen (Moskva-Hamburg) brukte den geostasjonære satellitten "Raduga" (1993). Standard INTELSAT-antennen har en diameter på 30 m og en strålevinkel på 0,01 0 . Satellitt-kanaler bruk frekvensområder oppført i tabell 7.6.

Tabell 7.6. Frekvensbånd som brukes til satellittelekommunikasjon

Område	Nedkobling [GHz]	Uplink (Uplink) [GHz]	Kilder til interferens
MED	3,7-4,2	5,925-6,425	Grunnforstyrrelser
Ku	11,7-12,2	14,0-14,5	Regn
Ka	17,7-21,7	27,5-30,5	Regn

Overføringen utføres alltid med en høyere frekvens enn signalet mottatt fra satellitten.

Rekkevidden er ennå ikke "befolket" for tett; i tillegg kan satellittene for denne rekkevidden være 1 grad fra hverandre. Følsomhet for regninterferens kan omgås ved å bruke to bakkemottaksstasjoner tilstrekkelig fra hverandre lang avstand(størrelsen på orkaner er begrenset). En satellitt kan ha mange antenner rettet mot forskjellige områder av jordoverflaten. Størrelsen på "eksponerings"-punktet til en slik antenne på bakken kan være flere hundre kilometer i størrelse. En typisk satellitt har 12-20 transpondere (mottakere), som hver har et bånd på 36-50 MHz, som tillater dannelse av en datastrøm på 50 Mbit/s. To transpondere kan bruke forskjellige signalpolarisasjoner mens de opererer på samme frekvens. Slik gjennomstrømning tilstrekkelig til å motta 1600 høykvalitets telefonkanaler (32 kbit/s). Moderne satellitter bruker overføringsteknologi med smal blenderåpning VSAT(Veldig liten blenderåpning). Diameteren til "eksponerings"-punktet på jordens overflate for disse antennene er omtrent 250 km. Jordterminaler bruker antenner med en diameter på 1 meter og utgangseffekt ca 1 W. Samtidig har kanalen til satellitten en gjennomstrømning på 19,2 Kbit/s, og fra satellitten - mer enn 512 Kbit/s. Slike terminaler kan ikke direkte kommunisere med hverandre via en telekommunikasjonssatellitt. For å løse dette problemet brukes mellomliggende jordantenner med høy forsterkning, noe som øker forsinkelsen betydelig (og øker kostnadene for systemet), se fig. 7.17.

Ris. 7.17.

Geostasjonære satellitter som svever over ekvator i en høyde på rundt 36 000 km brukes til å lage permanente telekommunikasjonskanaler.

Teoretisk sett kan tre slike satellitter gi kommunikasjon til nesten hele den bebodde overflaten av jorden (se fig. 7.18).

Ris. 7.18.

I virkeligheten er den geostasjonære banen overfylt med satellitter av ulike formål og nasjonaliteter. Vanligvis er satellitter merket med den geografiske lengdegraden til stedene de henger over. På dagens teknologiutviklingsnivå er det uklokt å plassere satellitter nærmere enn 2 0 . Dermed er det i dag umulig å distribuere mer enn 360/2=180 geostasjonære satellitter.

Et system med geostasjonære satellitter ser ut som et halskjede trukket inn i en bane som er usynlig for øyet. En vinkelgrad for en slik bane tilsvarer ~600 km. Dette kan virke som en stor avstand. Tettheten av satellitter i bane er ujevn - det er mange av dem på lengdegraden til Europa og USA, men få over Stillehavet, de er rett og slett ikke nødvendige der. Satellitter varer ikke evig, levetiden deres overstiger vanligvis ikke 10 år, de mislykkes hovedsakelig ikke på grunn av utstyrsfeil, men på grunn av mangel på drivstoff for å stabilisere deres posisjon i bane. Etter feil forblir satellitter på plass og blir til romrester. Det finnes allerede mange slike satellitter, og over tid vil det bli enda flere av dem. Selvfølgelig kan vi anta at nøyaktigheten ved oppskyting i bane vil bli høyere over tid, og folk vil lære å skyte dem opp med en nøyaktighet på 100 m. Dette vil gjøre det mulig å plassere 500-1000 satellitter i en "nisje" (som i dag virker nesten utrolig, fordi du må gi plass til de manøvrene). Menneskeheten kunne dermed lage noe som ligner på en kunstig ring av Saturn, bestående utelukkende av døde telekommunikasjonssatellitter. Det er usannsynlig at ting vil komme til dette, siden det vil bli funnet en måte å fjerne eller gjenopprette inoperative satellitter, selv om dette uunngåelig vil øke kostnadene for tjenestene til slike kommunikasjonssystemer betydelig.

Heldigvis konkurrerer ikke satellitter som bruker forskjellige frekvensbånd med hverandre. Av denne grunn kan flere satellitter med forskjellige driftsfrekvenser plasseres i samme posisjon i bane. I praksis står ikke en geostasjonær satellitt stille, men beveger seg langs en bane som (når den observeres fra jorden) ser ut som en figur 8. Vinkelstørrelsen på denne åttefiguren må passe inn i arbeidsåpningen til antennen, ellers antennen må ha et servodrev som gir automatisk sporing av satellitten . På grunn av energiproblemer kan ikke telekommunikasjonssatellitten gi et høyt signalnivå. Av denne grunn må jordantennen ha stor diameter, og mottak av utstyr- lavt støynivå. Dette er spesielt viktig for nordlige områder, hvor vinkelposisjonen til satellitten over horisonten er lav (et reelt problem for breddegrader større enn 70 0), og signalet passerer gjennom et ganske tykt lag av atmosfæren og er merkbart dempet. Satellittforbindelser kan være kostnadseffektive for områder mer enn 400-500 km fra hverandre (forutsatt at ingen andre midler finnes). Riktig valg satellitt (dens lengdegrad) kan redusere kostnadene for kanalen betydelig.

Antall posisjoner for plassering av geostasjonære satellitter er begrenset. Nylig er det planlagt å bruke såkalte lavtflygende satellitter for telekommunikasjon ( <1000 км; период обращения ~1 час ). Disse satellittene beveger seg i elliptiske baner, og hver av dem kan ikke individuelt garantere en stasjonær kanal, men sammen gir dette systemet hele spekteret av tjenester (hver av satellittene opererer i "lagre og overføring"-modus). På grunn av den lave høyden kan bakkestasjoner i dette tilfellet ha små antenner og lave kostnader.

Det er flere måter å betjene en samling av jordterminaler med en satellitt. I dette tilfellet kan den brukes multipleksing etter frekvens (FDM), etter tid (TDM), CDMA (Code Division Multiple Access), ALOHA eller spørringsmetode.

Anmodningsordningen forutsetter at det dannes bakkestasjoner logisk ring, som markøren beveger seg langs. Bakkestasjonen kan begynne å sende til satellitten først etter å ha mottatt denne markøren.

Enkelt system ALOHA(utviklet av Norman Abramsons gruppe ved University of Hawaii på 70-tallet) lar hver stasjon begynne å sende når den vil. En slik ordning fører uunngåelig til kollisjoner av forsøk. Dette skyldes delvis at sendersiden får vite om kollisjonen først etter ~270 ms. Det er nok at den siste biten av en pakke fra en stasjon faller sammen med den første biten til en annen stasjon, begge pakkene vil gå tapt og må sendes på nytt. Etter kollisjonen venter stasjonen litt pseudo-tilfeldig tid og prøver å sende på nytt. Denne tilgangsalgoritmen sikrer kanalutnyttelseseffektivitet på 18 %, noe som er helt uakseptabelt for så dyre kanaler som satellittkanaler. Av denne grunn blir domeneversjonen av ALOHA-systemet, som dobler effektiviteten (foreslått i 1972 av Roberts), oftere brukt. Tidsskalaen er delt inn i diskrete intervaller som tilsvarer sendetiden til en ramme.

I denne metoden kan ikke maskinen sende en ramme når den vil. Én bakkestasjon (referanse) sender med jevne mellomrom et spesielt signal som brukes av alle deltakere for synkronisering. Hvis lengden på tidsdomenet er , begynner domenenummeret på tidspunktet i forhold til signalet nevnt ovenfor. Siden klokkene til forskjellige stasjoner fungerer forskjellig, er periodisk resynkronisering nødvendig. Et annet problem er spredningen av signalutbredelsestid for forskjellige stasjoner. Kanalutnyttelsesfaktoren for en gitt tilgangsalgoritme viser seg å være lik (hvor er basen til den naturlige logaritmen). Ikke et stort antall, men likevel dobbelt så høyt som den vanlige ALOHA-algoritmen.

Frekvensmultiplekseringsmetode (FDM) er den eldste og mest brukte. En typisk 36 Mbps transponder kan brukes til å motta 500 64 kbps PCM (Pulse Code Modulation) kanaler, som hver opererer med en unik frekvens. For å eliminere interferens må tilstøtende kanaler plasseres med tilstrekkelig avstand fra hverandre i frekvens. I tillegg er det nødvendig å kontrollere nivået på det overførte signalet, siden hvis utgangseffekten er for høy, kan interferensinterferens oppstå i den tilstøtende kanalen. Hvis antallet stasjoner er lite og konstant, kan frekvenskanaler tildeles permanent. Men med et variabelt antall terminaler eller merkbare svingninger i belastningen, må du bytte til dynamisk ressurstildeling.

En av mekanismene for slik distribusjon kalles SPADE, ble den brukt i de første versjonene av INTELSAT-baserte kommunikasjonssystemer. Hver SPADE-systemtransponder inneholder 794 simpleks PCM-kanaler på 64 kbit/s og én signalkanal med en båndbredde på 128 kbit/s. PCM-kanaler brukes i par for å gi full duplekskommunikasjon. Samtidig har oppstrøms- og nedstrømskanalen en båndbredde på 50 Mbit/s. Signalkanalen er delt inn i 50 domener på 1 ms (128 bits). Hvert domene tilhører en av bakkestasjonene, hvor antallet ikke overstiger 50. Når stasjonen er klar til å sende, velger den tilfeldig en ubrukt kanal og registrerer nummeret på denne kanalen i sitt neste 128-bits domene. Hvis to eller flere stasjoner prøver å okkupere samme kanal, vil det oppstå en kollisjon og de vil bli tvunget til å prøve igjen senere.

Tidsmultipleksingsmetoden ligner på FDM og er ganske mye brukt i praksis. Synkronisering for domener er også nødvendig her. Dette gjøres, som i ALOHA-domenesystemet, ved hjelp av en referansestasjon. Domenetildeling til bakkestasjoner kan gjøres sentralt eller desentralisert. Vurder systemet HANDLINGER(Avansert kommunikasjonsteknologi satellitt). Systemet har 4 uavhengige kanaler (TDM) på 110 Mbit/s (to oppstrøms og to nedstrøms). Hver av kanalene er strukturert i form av 1-ms rammer, som har 1728 tidsdomener. Alle midlertidige domener har et 64-bits datafelt, som gjør det mulig å implementere en talekanal med en båndbredde på 64 Kbps. Å administrere tidsdomener for å minimere tiden som kreves for å flytte satellittens strålingsvektor krever kunnskap om den geografiske plasseringen til bakkestasjoner. Midlertidige domener administreres av en av bakkestasjonene ( MCS- Hovedkontrollstasjon). Driften av ACTS-systemet er en tre-trinns prosess. Hvert trinn tar 1 ms. I det første trinnet mottar satellitten rammen og lagrer den i en 1728-cellers buffer. På den andre kopierer datamaskinen ombord hver inngangspost til utgangsbufferen (eventuelt for en annen antenne). Til slutt sendes utgangsopptaket til bakkestasjonen.

I det første øyeblikket er hver bakkestasjon tildelt ett tidsdomene. For å få et ekstra domene, for eksempel for å organisere en annen telefonkanal, sender stasjonen en MCS-forespørsel. For disse formålene tildeles en spesiell kontrollkanal med en kapasitet på 13 forespørsler per sekund. Det finnes også dynamiske metoder for ressursallokering i TDM (Crouser, Binder og Roberts metoder).

CDMA-metoden (Code Division Multiple Access) er fullstendig desentralisert. Som andre metoder er det ikke uten ulemper. For det første er CDMA-kanalkapasiteten i nærvær av støy og mangel på koordinering mellom stasjoner vanligvis lavere enn i tilfellet med TDM. For det andre krever systemet raskt og dyrt utstyr.

Trådløs nettverksteknologi utvikler seg ganske raskt. Disse nettverkene er først og fremst egnet for mobile enheter. Det mest lovende prosjektet ser ut til å være IEEE 802.11, som bør spille samme integreringsrolle for radionettverk som 802.3 for Ethernet-nettverk og 802.5 for Token Ring. 802.11-protokollen bruker samme tilgangs- og kosom 802.3, men her bruker den radiobølger i stedet for en tilkoblingskabel (fig. 7.19.). Modemene som brukes her kan også operere i det infrarøde området, noe som kan være attraktivt dersom alle maskinene er plassert i et fellesrom.

Ris. 7.19.

802.11-standarden forutsetter drift ved en frekvens på 2,4-2,4835 GHz ved bruk av 4FSK/2FSK-modulasjon

FEDERALT KOMMUNIKASJONSBYRÅ

Statens utdanningsbudsjettinstitusjon

høyere profesjonsutdanning

Moskva tekniske universitet for kommunikasjon og informatikk

Institutt for kommunikasjonsnettverk og svitsjesystemer

Retningslinjer

og kontrolloppgaver

ved disiplin

SKIFTINGSSYSTEMER

for 4. års deltidsstudenter

(retning 210700, profil - SS)

Moskva 2014

UMD-plan for studieåret 2014/2015.

Retningslinjer og kontroller

ved disiplin

SKIFTINGSSYSTEMER

Satt sammen av: Stepanova I.V., professor

Publikasjonen er stereotypisk. Godkjent på avdelingsmøte

Kommunikasjonsnettverk og svitsjesystemer

Anmelder Malikova E.E., førsteamanuensis

GENERELLE RETNINGSLINJER FOR KURSET

Disiplinen "Switching Systems", del to, studeres i andre semester av det fjerde året av studenter ved korrespondansefakultetet for spesialitet 210406 ​​og er en fortsettelse og ytterligere utdyping av en lignende disiplin studert av studenter i forrige semester.

Denne delen av kurset diskuterer prinsippene for utveksling av kontrollinformasjon og interaksjon mellom koblingssystemer, det grunnleggende om design av digitale koblingssystemer (DSS).

Kurset inkluderer forelesninger, et kursprosjekt og laboratoriearbeid. En eksamen er bestått og et emneprosjekt forsvares. Selvstendig arbeid med å mestre emnet består i å studere lærebokmateriell og læremidler anbefalt i retningslinjene, og gjennomføre emneprosjektet.

Hvis en student støter på vanskeligheter mens han studerer anbefalt litteratur, kan du kontakte Institutt for kommunikasjonsnettverk og koblingssystemer for å få de nødvendige rådene. For å gjøre dette må brevet angi tittelen på boken, utgivelsesåret og sidene hvor uklart materiale presenteres. Emnet bør studeres sekvensielt, emne for emne, som anbefalt i retningslinjene. Når du studerer på denne måten, bør du gå videre til neste del av kurset etter at du har svart på alle kontrollspørsmålene som er spørsmål på eksamensoppgavene og løst de anbefalte problemene.

Tidsfordelingen i studenttimer for å studere faget «Switching Systems», del 2, er vist i tabell 1.

BIBLIOGRAFI

Hoved

1. Goldstein B.S. Bytte systemer. – SPb.:BHV – St. Petersburg, 2003. – 318 s.: ill.

2. Lagutin V. S., Popova A. G., Stepanova I. V. Digitale kanalbyttesystemer i telekommunikasjonsnettverk. – M., 2008. - 214 s.

Ytterligere

3. Lagutin V.S., Popova A.G., Stepanova I.V. Telefonibrukerdelsystem for signalering over en felles kanal. – M. “Radio and Communications”, 1998.–58 s.

4. Lagutin V.S., Popova A.G., Stepanova I.V. Utviklingen av intelligente tjenester i konvergerte nettverk. – M., 2008. – 120-tallet.

LISTE OVER LABORATORIEVERK

1. Signalering 2ВСК og R 1.5, scenario for signalutveksling mellom to automatiske telefonsentraler.

2. Håndtering av abonnentdata på en digital PBX. Analyse av nødmeldinger av digital automatisk telefonsentral.

METODOLOGISKE INSTRUKSJONER FOR KURSDELER

Funksjoner ved å bygge digitale kretskoblingssystemer

Det er nødvendig å studere funksjonene ved å konstruere kretskoblingssystemer ved å bruke eksemplet på en digital PBX av EWSD-typen. Vurder egenskapene og funksjonene til digitale abonnenttilgangsenheter DLU, implementeringen av ekstern abonnenttilgang. Gjennomgå egenskapene og funksjonene til LTG-linjegruppen. Studer konstruksjonen av et koblingsfelt og den typiske prosessen med å etablere en forbindelse.

Det digitale koblingssystemet EWSD (Digital Electronic Switching System) ble utviklet av Siemens som et universelt kretskoblingssystem for offentlige telefonnettverk. Koblingsfeltkapasiteten til EWSD-systemet er 25200 Erlang. Antallet betjente anrop i CHNN kan nå 1 million anrop. EWSD-systemet, når det brukes som en PBX, lar deg koble til opptil 250 tusen abonnentlinjer. Et kommunikasjonssenter basert på dette systemet gjør det mulig å bytte opptil 60 tusen tilkoblingslinjer. Containeriserte telefonsentraler gjør det mulig å koble fra flere hundre til 6000 eksterne abonnenter. Byttesentre produseres for mobilkommunikasjonsnettverk og for organisering av internasjonal kommunikasjon. Det er rikelig med mulighet til å organisere andrevalgsveier: opptil syv direktevalgstier pluss en sistevalgsvei. Opptil 127 takstsoner kan tildeles. I løpet av en dag kan taksten endres opptil åtte ganger. Genereringsutstyr gir en høy grad av stabilitet av de genererte frekvenssekvensene:

i plesiokron modus – 1 10 -9, i synkron modus –1 10 -11.

EWSD-systemet er designet for å bruke -60V eller -48V strømforsyninger. Temperaturendringer er tillatt i området 5-40 ° C med en luftfuktighet på 10-80%.

EWSD-maskinvare er delt inn i fem hoveddelsystemer (se fig. 1): digital abonnentenhet (DLU); lineær gruppe (LTG); byttefelt (SN); felles kanal nettverkskontroll (CCNC); koordineringsprosessor (CP). Hvert delsystem har minst én mikroprosessor, betegnet GP. Signalanlegg R1.5 (utenlandsk versjon R2) benyttes, via felles signalkanal nr. 7 SS7 og EDSS1. Digitale abonnentenheter DLU betjene: analoge abonnentlinjer; abonnentlinjer for brukere av digitale nettverk med integrering av tjenester (ISDN); analoge institusjonelle understasjoner (PBX); digital PBX. DLU-blokker gir muligheten til å slå på analoge og digitale telefonsett og multifunksjonelle ISDN-terminaler. ISDN-brukere er utstyrt med kanaler (2B+D), hvor B = 64 kbit/s - standardkanal for PCM30/32 utstyr, D-kanal signaloverføring med en hastighet på 16 kbit/s. For å overføre informasjon mellom EWSD og andre svitsjesystemer, brukes primære digitale trunklinjer (DSL, engelsk PDC) - (30V + 1D + synkronisering) med en overføringshastighet på 2048 kbit/s (eller med en hastighet på 1544 kbit/s i De Forente Stater).

Figur 1. Blokkskjema over EWSD-svitsjesystemet

Lokal eller ekstern DLU-driftsmodus kan brukes. Fjernstyrte DLU-enheter er installert på steder hvor abonnentene er konsentrert. Samtidig reduseres lengden på abonnentlinjer, og trafikken på digitale forbindelseslinjer konsentreres, noe som fører til reduksjon i kostnadene ved å organisere et distribusjonsnett og forbedrer overføringskvaliteten.

I forhold til abonnentlinjer anses en sløyfemotstand på inntil 2 kOhm og en isolasjonsmotstand på inntil 20 kOhm som akseptable. Koblingssystemet kan akseptere oppringingspulser fra en roterende oppringer som ankommer med en hastighet på 5-22 pulser/sek. Frekvensoppringingssignaler mottas i samsvar med CCITT-anbefaling REC.Q.23.

Et høyt nivå av pålitelighet sikres ved å: koble hver DLU til to LTG-er; duplisering av alle DLU-enheter med lastdeling; kontinuerlig utførte egenkontrollerte tester. For å overføre kontrollinformasjon mellom DLU-er og LTG-linjegrupper, brukes felleskanalsignalering (CCS) på tidskanal nummer 16.

Hovedelementene i DLU er (fig. 2):

abonnentlinjemoduler (SLM) av SLMA-typen for tilkobling av analoge abonnentlinjer og SLMD-typen for tilkobling av ISDN-abonnentlinjer;

to digitale grensesnitt (DIUD) for å koble digitale overføringssystemer (PDC) til linjegrupper;

to kontrollenheter (DLUC) som styrer interne DLU-sekvenser, distribuerer eller konsentrerer signalstrømmer til og fra abonnentsett. For å sikre pålitelighet og øke gjennomstrømningen, inneholder DLU to DLUC-kontrollere. De jobber uavhengig av hverandre i en oppgavedelingsmodus. Hvis den første DLUC mislykkes, kan den andre overta kontrollen over alle oppgaver;

to kontrollnettverk for overføring av kontrollinformasjon mellom abonnentlinjemoduler og kontrollenheter;

testenhet (TU) for testing av telefoner, abonnentlinjer og stamlinjer.

Egenskapene til DLU endres når man går fra en modifikasjon til en annen. For eksempel gir DLUB-alternativet bruk av analoge og digitale abonnentsettmoduler med 16 sett i hver modul. En enkelt DLUB-abonnentenhet kan koble til opptil 880 analoge abonnentlinjer, og den kobles til LTG ved hjelp av 60 PCM-kanaler (4096 Kbps). I dette tilfellet bør tap på grunn av mangel på kanaler være praktisk talt null. For å oppfylle denne betingelsen bør gjennomstrømningen av én DLUB ikke overstige 100 Erl. Hvis det viser seg at den gjennomsnittlige belastningen per modul er mer enn 100 Erl, bør antallet abonnentlinjer inkludert i en DLUB reduseres. Opptil 6 DLUB-er kan kombineres til en fjernkontrollenhet (RCU).

Tabell 1 viser de tekniske egenskapene til den digitale abonnentenheten til en mer moderne modifikasjon av DLUG.

Tabell 1. Tekniske egenskaper for DLUG digital abonnentenhet

Ved å bruke separate linjer kan myntstyrte betalingstelefoner, analoge institusjonelle-industrielle automatiske telefonsentraler РВХ (Private Automatic Branch Exchange) og digitale РВХ med liten og middels kapasitet kobles til.

Vi lister opp noen av de viktigste funksjonene til SLMA-abonnentsettmodulen for tilkobling av analoge abonnentlinjer:

linjeovervåking for å oppdage nye anrop;

DC strømforsyning med justerbare strømverdier;

analog-til-digital og digital-til-analog omformere;

symmetrisk tilkobling av ringesignaler;

overvåking av sløyfekortslutninger og kortslutninger til jord;

motta pulser for ti-dagers oppringing og frekvensoppringing;

endre polariteten til strømforsyningen (reversere polariteten til ledninger for telefonautomater);

tilkobling av den lineære siden og abonnentsettsiden til flerposisjonstestbryteren, overspenningsbeskyttelse;

DC-frakobling av talesignaler;

konvertere en to-leder kommunikasjonslinje til en fire-leder linje.

Funksjonsblokker utstyrt med egne mikroprosessorer er tilgjengelig via DLU-kontrollnettverket. Blokker polles syklisk for å være klare til å sende meldinger, og de er direkte tilgjengelig for overføring av kommandoer og data. DLUC utfører også test- og overvåkingsprogrammer for å identifisere feil.

Følgende DLU-bussystemer finnes: styrebusser; busser 4096 kbit/s; kollisjonsdeteksjon dekk; busser for overføring av ringesignaler og tariffimpulser. Signaler som sendes langs bussene synkroniseres av klokkepulser. Styrebussene sender kontrollinformasjon med en overføringshastighet på 187,5 kbit/s; med en effektiv datahastighet på ca. 136 kbit/s.

4096 kbit/s-busser overfører tale/data til og fra SLM-abonnentlinjemoduler. Hver buss har 64 kanaler i begge retninger.

Hver kanal opererer med en overføringshastighet på 64 kbit/s (64 x 64 kbit/s = 4096 kbit/s). Tilordningen av 4096 kbit/s busskanaler til PDC-kanaler er fast og bestemt gjennom DIUD (se fig. 3). DLU-tilkobling til linjegrupper av type B, F eller G (henholdsvis type LTGB, LTGF eller LTGG) utføres via 2048 kbit/s multiplekslinjer. DLU-en kan kobles til to LTGB-er, to LTGF-er (B) eller to LTGG-er.

Line/Trunk Groupe (LTG) danner grensesnittet mellom det digitale miljøet til noden og det digitale svitsjefeltet SN (fig. 4). LTG-er utfører desentraliserte kontrollfunksjoner og avlaster CP-koordineringsprosessoren fra rutinearbeid. Forbindelser mellom LTG og det redundante svitsjefeltet gjøres via en sekundær digital link (SDC). SDC-overføringshastigheten fra LTG til SN-feltet og i motsatt retning er 8192 kbit/s (forkortet til 8 Mbit/s).

Fig.3. Multipleksing, demultipleksing og

overføring av kontrollinformasjon til DLUC

Fig.4. Ulike alternativer for tilgang til LTG

Hvert av disse 8 Mbit/s multiplekssystemene har 127 tidsluker på 64 kbit/s hver for å bære nyttelastinformasjon, og en tidsluke på 64 kbit/s brukes for meldingsoverføring. LTG sender og mottar taleinformasjon gjennom begge sider av svitsjefeltet (SN0 og SN1), og tildeler stemmeinformasjon fra den aktive blokken i svitsjefeltet til den korresponderende abonnenten. Den andre siden av SN-feltet anses som inaktiv. Hvis det oppstår en feil, begynner overføring og mottak av brukerinformasjon umiddelbart gjennom den. LTG-strømforsyningsspenningen er +5V.

LTG implementerer følgende samtalebehandlingsfunksjoner:

mottak og tolkning av signaler som kommer gjennom tilkobling og
abonnent linjer;

overføring av signaleringsinformasjon;

overføring av akustiske toner;

overføring og mottak av meldinger til/fra koordineringsprosessoren (CP);

sende rapporter til gruppebehandlere (fastlege) og motta rapporter fra
gruppeprosessorer av andre LTG-er (se fig. 1);

overføring og mottak av forespørsler til/fra signalnettverkskontrolleren over en felles kanal (CCNC);

kontroll av alarmer som kommer inn i DLU;

koordinering av tilstander på linjer med tilstander til et standard 8 Mbit/s grensesnitt med et duplisert svitsjefelt SN;

etablere forbindelser for å overføre brukerinformasjon.

Flere typer LTG brukes til å implementere ulike linjetyper og signaleringsmetoder. De er forskjellige i implementeringen av maskinvareblokker og spesifikke applikasjonsprogrammer i gruppeprosessoren (CP). LTG-blokker har et stort antall modifikasjoner, forskjellig i bruk og muligheter. For eksempel brukes LTG-blokken med funksjon B til å koble til: opptil 4 primære digitale kommunikasjonslinjer av typen PCM30 (PCM30/32) med overføringshastigheter på 2048 kbit/s; opptil 2 digitale kommunikasjonslinjer med en overføringshastighet på 4096 kbit/s for lokal DLU-tilgang.

LTG funksjon C-blokken brukes til å koble opp til 4 primære digitale kommunikasjonslinjer med hastigheter på 2048 kbit/s.

Avhengig av formålet med LTG (B eller C), er det forskjeller i den funksjonelle utformingen av LTG, for eksempel i gruppeprosessorprogramvaren. Unntaket er moderne LTGN-moduler, som er universelle, og for å endre deres funksjonelle formål er det nødvendig å "gjenskape" dem programmatisk med en annen belastning (se tabell 2 og fig. 4).

Tabell 2. Spesifikasjoner for linjegruppe N (LTGN).

Som vist i fig. 5, i tillegg til standard 2 Mbit/s-grensesnitt (RSMZ0), gir EWSD-systemet et eksternt systemgrensesnitt med en høyere overføringshastighet (155 Mbit/s) med multipleksere av typen STM-1 av SDH-synkron. digitalt hierarkinettverk på fiberoptiske linjer kommunikasjon. En N-type termineringsmultiplekser (synkron dobbelttermineringsmultiplekser, SMT1D-N) installert på LTGM-skapet brukes.

SMT1D-N-multiplekseren kan presenteres i form av en grunnleggende konfigurasjon med 1xSTM1-grensesnitt (60xРSMЗ0) eller i form av en full konfigurasjon med 2xSTM1-grensesnitt (120хРSMЗ0).

Fig.5. Kobler SMT1 D-N til nettverket

Koblingsfelt SN EWSD-svitsjsystemer kobler LTG-, CP- og CCNC-delsystemene til hverandre. Hovedoppgaven er å etablere forbindelser mellom LTG-grupper. Hver forbindelse etableres samtidig gjennom begge halvdelene (planene) av koblingsfeltet SN0 og SN1, slik at hvis den ene siden av feltet svikter, er det alltid en reserveforbindelse. I koblingssystemer av typen EWSD kan to typer koblingsfelt brukes: SN og SN(B). Koblingsfelttypen SN(B) er en ny utvikling og er preget av mindre dimensjoner, høyere tilgjengelighet og redusert strømforbruk. Det er ulike alternativer for å organisere SN og SN(B):

koblingsfelt for 504 linjegrupper (SN:504 LTG);

koblingsfelt for 1260 linjegrupper (SN: 1260 LTG);

koblingsfelt for 252 linjegrupper (SN:252 LTG);

koblingsfelt for 63 linjegrupper (SN:63 LTG).

Hovedfunksjonene til byttefeltet er:

krets bytte; meldingsbytte; bytte til reserve.

Koblingsfeltet bytter kanaler og forbindelser med en overføringshastighet på 64 kbit/s (se fig. 6). Hver tilkobling krever to tilkoblingsveier (for eksempel oppringer til oppringer og oppringer til oppringer). Koordineringsprosessoren søker etter ledige veier gjennom svitsjefeltet basert på informasjon om belegget av koblingsveier som er lagret i lagringsenheten. Bytting av koblingsveier utføres av kontrollenheter i koblingsgruppen.

Hvert bryterfelt har sin egen kontrollenhet, bestående av en brytergruppekontrollenhet (SGC) og en grensesnittmodul mellom SGC-ene og en meldingsbufferenhet MBU:SGC. Med en minimum trinnkapasitet på 63 LTG er en SGC fra svitsjgruppen involvert i svitsjen av koblingsveien, men med trinnkapasiteter på 504, 252 eller 126 LTG brukes to eller tre SGCer. Dette avhenger av om abonnentene er koblet til samme TS-gruppe eller ikke. Kommandoer for å etablere en forbindelse utstedes til hver deltakende fastlege i svitsjegruppen av CP-prosessoren.

I tillegg til forbindelser spesifisert av abonnenter ved å slå et nummer, bytter svitsjefeltet forbindelser mellom linjegrupper og CP-koordineringsprosessoren. Disse forbindelsene brukes til å utveksle kontrollinformasjon og kalles semi-permanente oppringte forbindelser. Takket være disse forbindelsene utveksles meldinger mellom linjegrupper uten å forbruke ressursene til koordineringsprosessorenheten. Spikret forbindelser og forbindelser for signalering over felles kanal etableres også etter prinsippet om semi-permanente forbindelser.

Koblingsfeltet i EWSD-systemet er preget av fullstendig tilgjengelighet. Dette betyr at hvert 8-bits kodeord som sendes på en ryggrad som kommer inn i svitsjefeltet, kan overføres ved en hvilken som helst annen tidsluke på en ryggrad som kommer fra svitsjefeltet. Alle motorveier med en overføringshastighet på 8192 kbit/s har 128 kanaler med en overføringskapasitet på 64 kbit/s hver (128x64 = 8192 kbit/s). Byttefelttrinn med kapasitet SN:504 LTG, SN:252 LTG, SN:126 LTG har følgende struktur:

en gang svitsjetrinn innkommende (TSI);

tre stadier av romlig svitsjing (SSM);

en gang skiftende trinn utgående (TSO).

De små og mellomstore stasjonene (SN:63LTG) inkluderer:

en gang svitsjing input (TSI) trinn;

ett spatial switching (SS) trinn;

ett utgående tidssvitsjingstrinn (TSO).

Fig.6. Eksempel på forbindelsesetablering i koblingsfeltet SN

Koordinasjonsprosessor 113 (CP113 eller CP113C) er en multiprosessor, hvis kapasitet øker trinnvis. I CP113C multiprosessor opererer to eller flere identiske prosessorer parallelt med belastningsdeling. Hovedfunksjonsblokkene til multiprosessoren er: hovedprosessoren (MAP) for samtalebehandling, drift og vedlikehold; en samtalebehandlingsprosessor (CAP), designet for å behandle samtaler; delt lagring (CMY); input/output controller (IOC); input/output prosessor (IOP). Hver VAP-, CAP- og IOP-prosessor inneholder én programutførelsesenhet (PEX). Avhengig av om de skal implementeres som VAP-prosessorer, CAP-prosessorer eller I0C-kontrollere, aktiveres spesifikke maskinvarefunksjoner.

La oss liste de viktigste tekniske dataene til VAR, CAP og IOC. Prosessortype - MC68040, klokkefrekvens -25 MHz, adressebredde 32 biter og databredde 32 biter, ordbredde - 32 databiter. Lokale minnedata: utvidelse - maksimalt 64 MB (basert på 16M bit DRAM); utvidelsestrinn 16 MB. Flash EPROM-data: 4 MB utvidelse. CP-koordineringsprosessoren utfører følgende funksjoner: samtalebehandling (analyse av tallsifre, rutekontroll, valg av tjenesteområde, valg av vei i svitsjefeltet, samtalekostnadsregnskap, trafikkdatastyring, nettverksstyring); drift og vedlikehold - inngang til og utgang fra eksterne lagringsenheter (EM), kommunikasjon med drifts- og vedlikeholdsterminalen (OMT), kommunikasjon med dataoverføringsprosessoren (DCP). 1. 3

SYP-panelet (se fig. 1) viser eksterne alarmer, for eksempel informasjon om brann. Eksternt minne EM brukes til å lagre programmer og data som ikke trenger å være permanent lagret i CP, hele systemet med applikasjonsprogrammer for automatisk gjenoppretting av data om tariffering av telefonsamtaler og trafikkendringer.

Programvaren er fokusert på å utføre spesifikke oppgaver som tilsvarer EWSD-delsystemene. Operativsystemet (OS) består av programmer som er nær maskinvaren og vanligvis er like for alle byttesystemer.

Den maksimale samtalebehandlingskapasiteten til SR er over 2 700 000 samtaler per rushtime. Kjennetegn ved CP-systemet EWSD: lagringskapasitet - opptil 64 MB; adresseringskapasitet - opptil 4 GB; magnetbånd - opptil 4 enheter, 80 MB hver; magnetisk disk - opptil 4 enheter, 337 MB hver.

Jobben til meldingsbufferen (MB) er å kontrollere utvekslingen av meldinger:

mellom koordineringsprosessor CP113 og LTG-grupper;

mellom CP113 og svitsjegruppekontrollere SGCB) svitsjefelt;

mellom LTG-grupper;

mellom LTG-er og signalnettverkskontrolleren via en felles CCNC-kanal.

Følgende typer informasjon kan overføres via MV:

meldinger sendes fra DLU, LTG og SN til koordineringsprosessoren CP113;

rapporter sendes fra en LTG til en annen (rapporter rutes gjennom CP113, men behandles ikke av den);

instruksjoner sendes fra CCNC til LTG og fra LTG til CCNC, de rutes gjennom CP113, men behandles ikke av den;

kommandoer sendes fra CP113 til LTG og SN. MV konverterer informasjonen for overføring via den sekundære digitale strømmen (SDC) og sender den til LTG og SGC.

Avhengig av kapasitetsstadiet kan en duplikat MB-enhet inneholde opptil fire meldingsbuffergrupper (MBG). Denne funksjonen er implementert i en nettverksnode med redundans, det vil si at MB0 inkluderer gruppene MBG00...MBG03, og MB1 inkluderer gruppene MBG10...MBG13.

EWSD-koblingsanlegg med signalering over felles kanal på system nr. 7 er utstyrt kontrollenhet for signalnettverket via en felles CCNC-kanal. Opptil 254 signalkoblinger kan kobles til CCNC-enheten via analoge eller digitale kommunikasjonslinjer.

CCNC-enheten er koblet til koblingsfeltet via komprimerte linjer med en overføringshastighet på 8 Mbit/s. Mellom CCNC og hvert svitsjefeltplan er det 254 kanaler for hver overføringsretning (254 kanalpar).

Kanalene fører signaleringsdata over begge SN-planene til og fra linjegrupper med 64 kbit/s. Analoge signalveier er koblet til CCNC via modemer. CCNC består av: maksimalt 32 grupper med 8 signalbaneterminaler hver (32 SILT-grupper); én redundant felleskanalprosessor (CCNP).

Kontrollspørsmål

1.I hvilken blokk utføres analog-til-digital konvertering?

2. Hvor mange analoge abonnentlinjer kan inkluderes i DLUB? Hvilken kapasitet er denne blokken designet for?

3. Med hvilken hastighet overføres informasjon mellom DLU og LTG, mellom LTG og SN?

4. Liste hovedfunksjonene til koblingsfeltet. Med hvilken hastighet implementeres forbindelsen mellom abonnenter.

5. List opp alternativene for å organisere koblingsfeltet til EWSD-systemet.

6. Liste hovedstadiene av veksling med koblingsfeltet.

7. Vurder passasjen av samtaleveien gjennom koblingsfeltet til EWSD-svitsjesystemet.

8. Hvilke samtalebehandlingsfunksjoner er implementert i LTG-blokker?

9. Hvilke funksjoner implementerer MV-siden?

©2015-2019 nettsted
Alle rettigheter tilhører deres forfattere. Dette nettstedet krever ikke forfatterskap, men tilbyr gratis bruk.
Opprettelsesdato for side: 2017-06-11

Kretssvitsjede nettverk har flere viktige felles egenskaper, uavhengig av hvilken type multipleksing de bruker.

Nettverk med dynamisk svitsj krever en foreløpig prosedyre for å etablere en forbindelse mellom abonnenter. For å gjøre dette blir adressen til den oppringte abonnenten overført til nettverket, som går gjennom bryterne og konfigurerer dem for påfølgende dataoverføring. Tilkoblingsforespørselen rutes fra en bryter til en annen og når til slutt den oppringte parten. Nettverket kan nekte å opprette en forbindelse hvis kapasiteten til den nødvendige utgangskanalen allerede er oppbrukt. For en FDM-svitsj er kapasiteten til utgangskanalen lik antall frekvensbånd til denne kanalen, og for en TDM-svitsj - antall tidsluker som kanalens driftssyklus er delt inn i. Nettverket nekter også forbindelsen dersom den forespurte abonnenten allerede har opprettet forbindelse med noen andre. I det første tilfellet sier de at bryteren er opptatt, og i det andre - abonnenten. Muligheten for tilkoblingsfeil er en ulempe ved kretsbyttemetoden.

Hvis forbindelsen kan etableres, tildeles den et fast frekvensbånd i FDM-nettverk eller en fast båndbredde i TDM-nett. Disse verdiene forblir uendret gjennom hele tilkoblingsperioden. Garantert nettverksgjennomstrømning når en tilkobling er opprettet, er en viktig egenskap som kreves for applikasjoner som tale, video eller sanntids anleggskontroll. Kretssvitsjede nettverk kan imidlertid ikke endre kanalkapasiteten dynamisk på forespørsel fra en abonnent, noe som gjør dem ineffektive under forhold med eksplodert trafikk.

Ulempen med kretssvitsjede nettverk er manglende evne til å bruke brukerutstyr som opererer med forskjellige hastigheter. De enkelte delene av en sammensatt krets opererer med samme hastighet fordi kretssvitsjede nettverk ikke buffer brukerdata.

Kretssvitsjede nettverk er godt egnet for svitsjing av konstanthastighetsdatastrømmer, der svitsjingsenheten ikke er en enkelt byte eller datapakke, men en langsiktig synkron datastrøm mellom to abonnenter. For slike strømmer legger kretssvitsjede nettverk til et minimum av overhead for å rute data gjennom nettverket, ved å bruke tidsposisjonen til hver bit av flyten som sin destinasjonsadresse i nettverkssvitsjene.

Tilbyr dupleksdrift basert på FDM-, TDM- og WDM-teknologier

Avhengig av retningen for mulig dataoverføring, er metoder for dataoverføring over en kommunikasjonslinje delt inn i følgende typer:

o simpleks - overføring utføres over kommunikasjonslinjen i bare én retning;

o halvdupleks - overføring utføres i begge retninger, men vekselvis i tid. Et eksempel på slik overføring er Ethernet-teknologi;

o dupleks - overføring utføres samtidig i to retninger.

Dupleksmodus er den mest allsidige og produktive måten for kanaldrift. Det enkleste alternativet for å organisere en dupleksmodus er å bruke to uavhengige fysiske kanaler (to par ledere eller to optiske fibre) i en kabel, som hver opererer i simpleksmodus, det vil si overfører data i én retning. Det er denne ideen som ligger til grunn for implementeringen av dupleksdriftsmodusen i mange nettverksteknologier, for eksempel Fast Ethernet eller ATM.

Noen ganger er en så enkel løsning ikke tilgjengelig eller effektiv. Oftest skjer dette i tilfeller der det bare er én fysisk kanal for dupleks datautveksling, og organisering av en andre er forbundet med høye kostnader. For eksempel, når du utveksler data ved hjelp av modemer gjennom telefonnettverket, har brukeren bare en fysisk kommunikasjonskanal med PBX - en to-leder linje, og det er neppe tilrådelig å kjøpe en andre. I slike tilfeller er dupleksdriftsmodusen organisert på grunnlag av å dele kanalen i to logiske underkanaler ved bruk av FDM- eller TDM-teknologi.

Modemer bruker FDM-teknologi for å organisere dupleksdrift på en totrådslinje. Frekvensmodulasjonsmodemer opererer ved fire frekvenser: to frekvenser for koding av enere og nuller i én retning, og de resterende to frekvensene for overføring av data i motsatt retning.

Med digital koding organiseres dupleksmodus på en totrådslinje ved hjelp av TDM-teknologi. Noen tidsluker brukes til å overføre data i én retning, og noen brukes til å overføre data i den andre retningen. Vanligvis veksler tidsluker i motsatte retninger, og det er derfor denne metoden noen ganger kalles "ping-pong"-overføring. TDM-linjedeling er typisk for, for eksempel, for integrerte tjenester digitale nettverk (ISDN) ved abonnent-to-trådsender.

I fiberoptiske kabler, når én optisk fiber brukes til å organisere en dupleksdriftsmodus, overføres data i én retning ved bruk av en lysstråle med én bølgelengde, og i motsatt retning ved bruk av en annen bølgelengde. Denne teknikken tilhører FDM-metoden, men for optiske kabler kalles den bølgelengdedelingsmultipleksing (WDM). WDM brukes også til å øke hastigheten på dataoverføring i én retning, vanligvis ved å bruke fra 2 til 16 kanaler.

Pakkebytte

Prinsipper for pakkeveksling

Pakkesvitsj er en abonnentsvitsjingsteknikk som er spesielt utviklet for effektiv overføring av datatrafikk. Eksperimenter for å lage de første datanettverkene basert på kretssvitsjteknologi viste at denne typen svitsjing ikke tillater å oppnå høy total nettverksgjennomstrømning. Kjernen av problemet ligger i den eksplosive naturen til trafikk som typiske nettverksapplikasjoner genererer. For eksempel, når brukeren får tilgang til en ekstern filserver, ser brukeren først innholdet i den serverens katalog, noe som resulterer i overføring av en liten mengde data. Deretter åpner han ønsket fil i et tekstredigeringsprogram, en operasjon som kan skape ganske mye datautveksling, spesielt hvis filen inneholder stor grafikk. Etter å ha vist noen få sider av en fil, jobber brukeren med dem lokalt en stund, noe som ikke krever noen nettverksoverføring i det hele tatt, og returnerer deretter modifiserte kopier av sidene til serveren - igjen og skaper intensiv nettverksoverføring.

Trafikkrippelfaktoren for en individuell nettverksbruker, lik forholdet mellom den gjennomsnittlige intensiteten av datautveksling og maksimalt mulig, kan være 1:50 eller 1:100. Hvis vi for den beskrevne økten organiserer kanalbytte mellom brukerens datamaskin og serveren, vil kanalen for det meste være inaktiv. Samtidig vil svitsjingsmulighetene til nettverket brukes - deler av tidslukene eller frekvensbåndene til svitsjene vil være okkupert og utilgjengelig for andre nettverksbrukere.

Når pakkebytte skjer, blir alle meldinger som sendes av en nettverksbruker delt opp ved kildenoden i relativt små deler kalt pakker. La oss huske at en melding er en logisk fullført del av data - en forespørsel om å overføre en fil, et svar på denne forespørselen som inneholder hele filen, osv. Meldinger kan ha en vilkårlig lengde, fra flere byte til mange megabyte. Tvert imot kan pakker vanligvis også ha variabel lengde, men innenfor snevre grenser, for eksempel fra 46 til 1500 byte. Hver pakke er utstyrt med en header som spesifiserer adresseinformasjonen som trengs for å levere pakken til destinasjonsnoden, samt pakkenummeret som skal brukes av destinasjonsnoden for å sette sammen meldingen (Figur 2.29). Pakker transporteres i nettverket som uavhengige informasjonsblokker. Nettverkssvitsjer mottar pakker fra endenoder og, basert på adresseinformasjon, overfører de til hverandre, og til slutt til destinasjonsnoden.

Ris. 2,29.Å dele opp en melding i pakker

Pakkenettverkssvitsjer skiller seg fra kretssvitsjer ved at de har internt bufferminne for midlertidig lagring av pakker dersom utgangsporten til svitsjen er opptatt med å sende en annen pakke på det tidspunktet pakken mottas (fig. 2.30). I dette tilfellet forblir pakken en stund i pakkekøen i bufferminnet til utgangsporten, og når dens tur når den, overføres den til neste svitsj. Dette dataoverføringsskjemaet lar deg jevne ut trafikksvingninger på ryggradskoblingene mellom svitsjer og dermed bruke dem på den mest effektive måten for å øke gjennomstrømningen til nettverket som helhet.

Ris. 2.30. Utjevning av burst-trafikk i et pakkesvitsjet nettverk

Faktisk, for et par abonnenter, vil det mest effektive være å gi dem utelukkende bruk av en svitsjet kommunikasjonskanal, slik det gjøres i kretssvitsjede nettverk. Med denne metoden vil interaksjonstiden til dette paret av abonnenter være minimal, siden data vil bli overført fra en abonnent til en annen uten forsinkelse. Abonnenter er ikke interessert i kanalnedetid under overføringspauser; det er viktig for dem å raskt løse sitt eget problem. Et pakkesvitsjet nettverk bremser prosessen med interaksjon mellom et bestemt par abonnenter, siden pakkene deres kan vente i svitsjene mens andre pakker som ankom svitsjen tidligere, blir overført langs ryggradslenkene.

Imidlertid vil den totale mengden datadata som sendes av nettverket per tidsenhet ved bruk av pakkesvitsjeteknikken være høyere enn ved bruk av kretssvitsjeteknikken. Dette skjer fordi pulseringene til individuelle abonnenter, i samsvar med loven om store tall, er fordelt over tid. Derfor er brytere konstant og ganske jevnt belastet med arbeid hvis antallet abonnenter de betjener er virkelig stort. I fig. Figur 2.30 viser at trafikken som kommer fra endenoder til sporveksler er svært ujevnt fordelt over tid. Imidlertid er høyere nivåsvitsjer i hierarkiet som tjenesteforbindelser mellom lavere nivåsvitsjer mer jevnt belastet, og pakkeflyt på trunklinkene som forbinder øvre nivåsvitsjer er på nesten maksimal utnyttelse.

Den høyere effektiviteten til pakkesvitsjede nettverk sammenlignet med kretssvitsjede nettverk (med lik kommunikasjonskanalkapasitet) ble bevist på 60-tallet både eksperimentelt og ved bruk av simuleringsmodellering. En analogi med flerprogramoperativsystemer er passende her. Hvert enkelt program i et slikt system tar lengre tid å kjøre enn i et enkeltprogramsystem, hvor programmet tildeles hele prosessortiden til det fullfører sin kjøring. Imidlertid er det totale antallet programmer utført per tidsenhet større i et flerprogramsystem enn i et enkeltprogramsystem.

Wide Area Communications Basert på Circuit Switched Networks

Leide linjer representerer den mest pålitelige måten å koble sammen lokale nettverk gjennom globale kommunikasjonskanaler, siden hele kapasiteten til en slik linje alltid er til disposisjon for samvirkende nettverk. Dette er imidlertid også den dyreste typen globale forbindelser - hvis det er N eksterne lokale nettverk som intensivt utveksler data med hverandre, må du ha Nx(N-l)/2 leide linjer. For å redusere kostnadene for global transport brukes dynamisk byttede kanaler, hvor kostnadene er delt mellom mange abonnenter av disse kanalene.

Telefonnetttjenester er de billigste, siden deres vekslinger betales av et stort antall abonnenter som bruker telefontjenester, og ikke bare av abonnenter som kombinerer sine lokale nettverk.

Telefonnettverk er delt inn i analoge og digitale avhengig av metoden for multipleksing av abonnent- og trunkkanaler. Mer presist er digitale nettverk der informasjon presenteres ved abonnentens ende i digital form og hvor digitale multipleksing- og svitsjemetoder brukes, og analoge er nettverk som mottar data fra abonnenter i analog form, det vil si fra klassiske analoge telefoner, og Multipleksing og svitsjing utføres ved bruk av både analoge og digitale metoder. De siste årene har det vært en ganske intensiv prosess med å erstatte telefonnettsvitsjer med digitale brytere som opererer på grunnlag av TDM-teknologi. Et slikt nettverk vil imidlertid fortsatt forbli et analogt telefonnett, selv om alle brytere opererer ved hjelp av TDM-teknologi, behandler data i digital form, hvis abonnentene forblir analoge, og analog-til-digital konvertering utføres på PBX-nettverket nærmest abonnenten. Den nye V.90-modemteknologien var i stand til å utnytte det faktum at det er et stort antall nettverk der flertallet av switchene er digitale.

Telefonnett med digitale abonnenttermineringer omfatter såkalte Switched 56-tjenester (56 Kbit/s svitsjede kanaler) og digitale nett med integrerte ISDN-tjenester (Intergrated Services Digital Network). Switched 56-tjenester har dukket opp i en rekke vestlige land som et resultat av å gi sluttabonnenter digital terminering som er kompatibel med T1-linjestandarder. Denne teknologien har ikke blitt en internasjonal standard, og er i dag erstattet av ISDN-teknologi, som har en slik status.

ISDN-nettverk er designet ikke bare for å overføre tale, men også datadata, inkludert gjennom pakkesvitsjing, på grunn av dette kalles de nettverk med integrerte tjenester. Imidlertid forblir hoveddriftsmodusen til ISDN-nettverk kretssvitsjing, og pakkesvitsjetjenesten har en hastighet som er for lav etter moderne standarder - vanligvis opptil 9600 bps. Derfor vil ISDN-teknologi bli diskutert i denne delen om kretssvitsjede nettverk. Den nye generasjonen av integrerte tjenestenettverk, kalt B-ISDN (fra bredbånd), er utelukkende basert på pakkesvitsjeteknologi (mer presist, ATM-teknologiceller), så denne teknologien vil bli diskutert i avsnittet om pakkesvitsjenettverk.