Klassificering av nätverk.

Genom territoriell fördelning

PAN (Personal Area Network) - ett personligt nätverk designat för interaktion olika enheter tillhör samma ägare.

LAN (Local Area Network) - lokala nätverk ha en stängd infrastruktur innan de når tjänsteleverantörer. Termen "LAN" kan beskriva både ett litet kontorsnätverk och ett nätverk i nivå med en stor fabrik som täcker flera hundra hektar. Utländska källor ger till och med en nära uppskattning av cirka sex miles (10 km) i radie. Lokala nätverk är slutna nätverk, åtkomst till dem är endast tillåten begränsad krets användare för vilka arbetet i ett sådant nätverk är direkt relaterat till deras yrkesverksamhet.

CAN (Campus Area Network) - förenar lokala nätverk av närliggande byggnader.

MAN (Metropolitan Area Network) - stadsnätverk mellan institutioner inom en eller flera städer, som förbinder många lokala nätverk.

WAN (Wide Area Network) är ett globalt nätverk som täcker stora geografiska regioner, inklusive både lokala nätverk och andra telekommunikationsnätverk och enheter. Ett exempel på ett WAN är ett paketväxlande nätverk (Frame relay), genom vilket olika datornätverk kan "prata" med varandra. Globala nätverkär öppna och fokuserade på att betjäna alla användare.

Termen "företagsnätverk" används också i litteraturen för att hänvisa till kombinationen av flera nätverk, som vart och ett kan byggas på olika tekniska, mjukvaru- och informationsprinciper.

Efter typ av funktionell interaktion

Klient-server, blandat nätverk, peer-to-peer-nätverk, multi-peer-nätverk

Efter typ av nätverkstopologi

Däck, ring, dubbelring, stjärna, honeycomb, galler, träd, fettträd

Efter typ av överföringsmedium

Trådbunden (telefonkabel, koaxialkabel, tvinnat par, fiberoptisk kabel)

Trådlöst (sänder information via radiovågor inom ett visst frekvensområde)

Av funktionellt syfte

Lagringsnätverk, serverfarmar, processkontrollnätverk, SOHO-nätverk, husnätverk

Med överföringshastighet

låghastighet (upp till 10 Mbit/s), medelhastighet (upp till 100 Mbit/s), höghastighet (över 100 Mbit/s);

Om nödvändigt för att upprätthålla en konstant anslutning

Paketnätverk som Fidonet och UUCP, Onlinenätverk som Internet och GSM

Kretskopplade nätverk

En av de viktigaste frågorna i datornätverk är frågan om byte. Konceptet att byta inkluderar:

1. ruttdistributionsmekanism för dataöverföring

2. synkron användning kommunikationskanal

Vi kommer att prata om ett av sätten att lösa omkopplingsproblemet, nämligen om kretskopplade nätverk. Men det bör noteras att detta inte är det det enda sättet lösa problemet i datornätverk. Men låt oss gå närmare kärnan i frågan. Kretskopplade nätverk bilda en gemensam och okrossbar fysisk sektion (kanal) av kommunikation mellan ändnoderna, genom vilken data passerar med samma hastighet. Det bör noteras att samma hastighet uppnås på grund av frånvaron av ett "stopp" i vissa avsnitt, eftersom rutten är känd i förväg.

Att etablera en koppling till kretskopplade nätverk börjar alltid först, eftersom du inte kan få en väg till det önskade målet utan att ansluta. Och efter att anslutningen har upprättats kan du säkert överföra nödvändiga data. Låt oss ta en titt på fördelarna med kretskopplade nätverk:

1. dataöverföringshastigheten är alltid densamma

2. det finns ingen fördröjning vid noderna under dataöverföring, vilket är viktigt för olika onlineevenemang (konferenser, kommunikation, videosändningar)

Nåväl, nu måste jag säga några ord om bristerna:

1. Det är inte alltid möjligt att upprätta en förbindelse, d.v.s. ibland kan nätverket vara upptaget

2. Vi kan inte omedelbart överföra data utan att först upprätta en anslutning, d.v.s. tid är bortkastad

3. inte särskilt effektiv användning av fysiska kommunikationskanaler

Låt mig förklara det sista minuset: när vi skapar en fysisk kommunikationskanal upptar vi hela linjen och lämnar ingen möjlighet för andra att ansluta till den.

I sin tur är kretskopplade nätverk indelade i 2 typer, med olika tekniska tillvägagångssätt:

1. Frequency Division Multiplexing (FDM) baserad kretskoppling

Arbetsschemat är som följer:

1. varje användare sänder en signal till switchingångarna

2. Alla signaler med hjälp av en switch fyller ΔF-banden med metoden för frekvensmodulering av signalen

2. Kretsomkoppling baserad på tidsmultiplexering (TDM)

Princip kretskoppling baserat på tidsmultiplex är ganska enkelt. Den bygger på tidsindelning, d.v.s. Varje kommunikationskanal betjänas i tur och ordning, och tidsperioden för att skicka en signal till abonnenten är strikt definierad.

3. Paketbyte
Denna omkopplingsteknik är speciellt utformad för effektiv överföring av datortrafik. De första stegen mot skapandet dator nätverk baserade på kretskopplingstekniker har visat att denna typ av koppling inte tillåter att uppnå hög total nätgenomströmning. Typiska nätverkstillämpningar genererar trafik mycket sporadiskt, med höga nivåer av datahastighetsburstiness. Till exempel, när användaren får åtkomst till en fjärrfilserver, ser användaren först innehållet i den serverns katalog, vilket resulterar i överföring av en liten mängd data. Den öppnar sedan den önskade filen i textredigerare, och denna operation kan skapa en hel del datautbyte, speciellt om filen innehåller stora grafiska inneslutningar. Efter att ha visat några sidor av en fil arbetar användaren med dem lokalt ett tag, vilket inte kräver någon nätverksöverföring alls, och returnerar sedan modifierade kopior av sidorna till servern - vilket återigen skapar intensiv nätverksöverföring.

Trafikens krusningsfaktor för en enskild nätverksanvändare, lika med förhållandet mellan den genomsnittliga intensiteten av datautbytet och det maximala möjliga, kan nå 1:50 eller till och med 1:100. Om vi ​​för den beskrivna sessionen organiserar kanalväxling mellan användarens dator och servern, kommer kanalen för det mesta att vara inaktiv. Samtidigt kommer nätverkets omkopplingsmöjligheter att tilldelas detta abonnentpar och kommer inte att vara tillgängliga för andra nätverksanvändare.

När paketväxling sker bryts alla användaröverförda meddelanden upp vid källnoden i relativt små bitar som kallas paket. Låt oss komma ihåg att ett meddelande är en logiskt ifylld del av data - en begäran om att överföra en fil, ett svar på denna begäran som innehåller hela filen, etc. Meddelanden kan vara av vilken längd som helst, från några byte till många megabyte. Tvärtom kan paket vanligtvis också ha en variabel längd, men inom snäva gränser, till exempel från 46 till 1500 byte. Varje paket är försett med en rubrik som specificerar adressinformationen som behövs för att leverera paketet till destinationsnoden, såväl som paketnumret som kommer att användas av destinationsnoden för att sammanställa meddelandet (Figur 3). Paket transporteras över nätverket som oberoende informationsblock. Nätverksväxlar tar emot paket från slutnoder och, baserat på adressinformation, sänder dem till varandra och slutligen till destinationsnoden.

Paketnätverksväxlar skiljer sig från kretsomkopplare genom att de har internt buffertminne för temporär lagring av paket om switchens utgångsport är upptagen med att sända ett annat paket vid den tidpunkt då paketet tas emot (fig. 3). I detta fall förblir paketet en tid i paketkön i utgångsportens buffertminne, och när dess tur når det överförs det till nästa switch. Detta dataöverföringsschema låter dig jämna ut trafikpulsering på stamnätslänkar mellan switchar och därigenom använda dem mest effektivt för att öka kapaciteten i nätverket som helhet.

För ett par abonnenter skulle det mest effektiva vara att förse dem med enbart användning av en switchad kommunikationskanal, såsom görs i kretskopplade nätverk. I detta fall skulle interaktionstiden för detta abonnentpar vara minimal, eftersom data skulle sändas från en abonnent till en annan utan fördröjning. Prenumeranter är inte intresserade av kanalavbrott under överföringsuppehåll, det är viktigt för dem att snabbt lösa sina problem. Ett paketkopplat nätverk saktar ner interaktionsprocessen mellan ett speciellt par av abonnenter, eftersom deras paket kan vänta i switcharna medan andra paket som anlände till switchen tidigare sänds längs stamnätslänkarna.

Emellertid kommer den totala mängden datordata som sänds av nätverket per tidsenhet med användning av paketförmedlingstekniken att vara högre än vid användning av kretsomkopplingstekniken. Detta beror på att individuella abonnenters pulser, i enlighet med lagen om stora siffror, är fördelade i tiden så att deras toppar inte sammanfaller. Därför belastas switchar konstant och ganska jämnt med arbete om antalet abonnenter de betjänar är riktigt stort. I fig. Figur 4 visar att trafiken som kommer från ändnoder till växlar är mycket ojämnt fördelad över tiden. Emellertid är switchar på högre nivå i hierarkin att tjänsteförbindelser mellan switchar på lägre nivå mer jämnt laddade, och paketflödet på trunklänkarna som förbinder switchar på övre nivå är vid nästan maximalt utnyttjande. Buffring jämnar ut krusningar, så krusningsfaktorn på trunkkanaler är mycket lägre än på abonnentåtkomstkanaler - den kan vara lika med 1:10 eller till och med 1:2.

Den högre effektiviteten hos paketkopplade nätverk jämfört med kretskopplade nätverk (med samma kommunikationskanalkapacitet) bevisades på 60-talet både experimentellt och med hjälp av simuleringsmodellering. En analogi med multiprogrammering är lämplig här. operativsystem. Varje enskilt program i ett sådant system tar längre tid att exekvera än i ett enprogramsystem, där programmet tilldelas all processortid tills dess exekvering är klar. Det totala antalet program som exekveras per tidsenhet är dock större i ett multiprogramsystem än i ett enprogramsystem.
Ett paketkopplat nätverk saktar ner processen för interaktion mellan ett specifikt par av abonnenter, men ökar genomströmningen av nätverket som helhet.

Fördröjningar vid överföringskällan:

· tid att överföra rubriker;

· fördröjningar orsakade av intervallen mellan överföringen av varje nästa paket.

Fördröjningar i varje switch:

· paketbuffringstid;

kopplingstid, som består av:

o väntetid för ett paket i kön (variabelt värde);

o tiden det tar för ett paket att flytta till utgångsporten.

Fördelar med paketväxling

1. Hög övergripande nätverksgenomströmning vid sändning av sprängtrafik.

2. Förmågan att dynamiskt omfördela kapaciteten hos fysiska kommunikationskanaler mellan abonnenter i enlighet med deras trafiks verkliga behov.

Nackdelar med paketväxling

1. Osäkerhet i dataöverföringshastigheten mellan nätabonnenter, på grund av att förseningar i buffertköerna för nätväxlar beror på den totala nätbelastningen.

2. Variabel fördröjning av datapaket, som kan vara ganska lång under ögonblick av omedelbar nätstockning.

3. Möjlig dataförlust på grund av buffertspill.
För närvarande utvecklas och implementeras metoder aktivt för att övervinna dessa brister, som är särskilt akuta för fördröjningskänslig trafik som kräver en konstant överföringshastighet. Sådana metoder kallas Quality of Service (QoS) metoder.

Paketkopplade nätverk, som implementerar servicekvalitetsmetoder, tillåter samtidig överföring av olika typer av trafik, inklusive sådana viktiga som telefon- och datortrafik. Därför anses paketväxlingsmetoder idag vara de mest lovande för att bygga ett konvergerat nätverk som kommer att tillhandahålla omfattande högkvalitativa tjänster för abonnenter av alla slag. Emellertid kan kretskopplingsmetoder inte uteslutas. Idag fungerar de inte bara framgångsrikt i traditionella telefonnät, utan används också i stor utsträckning för att bilda permanenta höghastighetsförbindelser i de så kallade primära (stamnäten) av SDH- och DWDM-teknologier, som används för att skapa fysiska stamkanaler mellan telefon eller växlar för datornätverk. I framtiden är det mycket möjligt att nya växlingsteknologier kommer att dyka upp, i en eller annan form som kombinerar principerna för paket- och kanalväxling.

4.VPN Virtuellt privat nätverk- virtuell privata nätverk) är ett generaliserat namn för teknologier som tillåter en eller flera nätverkskopplingar(logiskt nätverk) ovanpå ett annat nätverk (som Internet). Trots att kommunikationer utförs över nätverk med en lägre okänd nivå av förtroende (till exempel över offentliga nätverk), beror nivån av förtroende i det konstruerade logiska nätverket inte på nivån av förtroende för kärnnät tack vare användningen av kryptografiverktyg (kryptering, autentisering, infrastruktur offentliga nycklar, betyder att skydda mot upprepningar och ändringar i meddelanden som sänds över ett logiskt nätverk).

Beroende på de protokoll som används och syftet kan en VPN tillhandahålla anslutning av tre typer: nod-nod,nod-nätverk Och nätverk-nätverk. Vanligtvis distribueras VPN: er på nivåer som inte är högre än nätverksnivån, eftersom användningen av kryptografi på dessa nivåer tillåter transportprotokoll (som TCP, UDP) att användas oförändrat.

Användare Microsoft Windows termen VPN betecknar en av implementeringarna virtuellt nätverk– PPTP, som ofta används Inte för att skapa privata nätverk.

Oftast, för att skapa ett virtuellt nätverk, är PPP-protokollet inkapslat i något annat protokoll - IP (denna metod används av implementeringen av PPTP - Point-to-Point Tunneling Protocol) eller Ethernet (PPPoE) (även om de också har skillnader ). VPN-teknik i Nyligen används inte bara för att själva skapa privata nätverk, utan också av vissa "last mile"-leverantörer i det postsovjetiska utrymmet för att tillhandahålla internetåtkomst.

Med rätt implementeringsnivå och användning av speciell programvara kan ett VPN-nätverk ge en hög kryptering av överförd information. På korrekt inställning VPN-teknik för alla komponenter säkerställer anonymitet på Internet.

En VPN består av två delar: ett "internt" (kontrollerat) nätverk, som det kan finnas flera av, och ett "externt" nätverk genom vilket en inkapslad anslutning passerar (vanligtvis Internet). Det är också möjligt att ansluta en separat dator till ett virtuellt nätverk. Anslutningen av en fjärranvändare till VPN görs via en åtkomstserver, som är ansluten till både det interna och externa (offentliga) nätverket. När en fjärranvändare ansluter (eller när en anslutning upprättas till ett annat säkert nätverk) kräver åtkomstservern en identifieringsprocess och sedan en autentiseringsprocess. Efter framgångsrikt slutförande av båda processerna, fjärranvändaren ( fjärrnätverk) har befogenhet att arbeta på nätverket, det vill säga en auktoriseringsprocess inträffar. VPN-lösningar kan klassificeras enligt flera huvudparametrar:

[redigera] Enligt graden av säkerhet i den använda miljön

Skyddad

Den vanligaste versionen av virtuella privata nätverk. Med dess hjälp är det möjligt att skapa ett tillförlitligt och säkert nätverk baserat på ett opålitligt nätverk, vanligtvis Internet. Exempel på säkra VPN är: IPSec, OpenVPN och PPTP.

Betrodd

De används i fall där överföringsmediet kan anses tillförlitligt och det bara är nödvändigt att lösa problemet med att skapa ett virtuellt subnät inom större nätverk. Säkerhetsfrågor blir irrelevanta. Exempel på sådana VPN-lösningar är: Multi-protocol label switching (MPLS) och L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) (mer exakt, dessa protokoll flyttar uppgiften att säkerställa säkerheten till andra, till exempel används L2TP vanligtvis i samband med IPSec) .

[redigera] Efter implementeringsmetod

I form av speciell mjukvara och hårdvara

Implementeringen av ett VPN-nätverk utförs med hjälp av en speciell uppsättning mjukvara och hårdvara. Denna implementering ger hög prestanda och som regel en hög grad av säkerhet.

Som en mjukvarulösning

Använda sig av Personlig dator med speciella programvara, tillhandahåller VPN-funktionalitet.

Integrerad lösning

VPN-funktionalitet tillhandahålls av ett komplex som också löser problemen med att filtrera nätverkstrafik, organisera brandvägg och säkerställa kvaliteten på tjänsten.

[redigera] Som avsett

De används för att förena flera distribuerade grenar av en organisation till ett enda säkert nätverk och utbyta data via öppna kommunikationskanaler.

Fjärråtkomst VPN

Används för att skapa en säker kanal mellan ett segment företagsnätverk(centralkontor eller filial) och en enda användare som, som arbetar hemma, ansluter till företagets resurser med hemdator, företags bärbar dator, smartphone eller internetkiosk.

Används för nätverk som "externa" användare (till exempel kunder eller klienter) ansluter till. Nivån av förtroende för dem är mycket lägre än för företagsanställda, så det är nödvändigt att tillhandahålla särskilda "linjer" av skydd som förhindrar eller begränsar de senares tillgång till särskilt värdefull, konfidentiell information.

Det används för att ge tillgång till Internet av leverantörer, vanligtvis när flera användare ansluter via en fysisk kanal.

Klient/server VPN

Det ger skydd för överförda data mellan två noder (inte nätverk) i ett företagsnätverk. Det speciella med detta alternativ är att VPN är byggt mellan noder belägna, som regel, i samma nätverkssegment, till exempel mellan arbetsstation och servern. Detta behov uppstår mycket ofta i de fall där det är nödvändigt att skapa flera logiska nätverk på ett fysiskt nätverk. Till exempel när det är nödvändigt att dela upp trafiken mellan ekonomiavdelningen och personalavdelningen som kommer åt servrar som finns i samma fysiska segment. Det här alternativet liknar VLAN-teknik, men istället för att separera trafik krypteras det.

[redigera] Efter protokolltyp

Det finns implementeringar av virtuella privata nätverk för TCP/IP, IPX och AppleTalk. Men idag finns det en tendens till en generell övergång till TCP/IP-protokollet, och de allra flesta VPN-lösningar stödjer det. Adressering i den väljs oftast i enlighet med RFC5735-standarden, från utbudet av privata TCP/IP-nätverk

[redigera] Efter nivå nätverksprotokoll

Efter nätverksprotokolllager baserat på jämförelse med lagren i ISO/OSI-referensnätverksmodellen.

5. Referens model OSI, ibland kallad OSI-stacken, är en 7-lagers nätverkshierarki (Figur 1) utvecklad av International Standardization Organization (ISO). Denna modell innehåller i huvudsak 2 olika modeller:

· en horisontell modell baserad på protokoll, som tillhandahåller en mekanism för interaktion mellan program och processer på olika maskiner

· vertikal modell baserad på tjänster som tillhandahålls av angränsande lager till varandra på samma maskin

I horisontell modell de två programmen kräver ett gemensamt protokoll för att utbyta data. I en vertikal, utbyter närliggande nivåer data med hjälp av API-gränssnitt.

Relaterad information.

Avståndsgränserna för radiokanaler ges av leverantörer under antagandet att det inte finns någon fysisk störning inom den första Fresnel-zonen. En absolut begränsning av kommunikationsräckvidden för radioreläkanaler påläggs av jordens krökning, se fig. 7.15. För frekvenser över 100 MHz utbreder sig vågor i en rak linje (Fig. 7.15.A) och kan därför fokuseras. För höga frekvenser (HF) och UHF absorberar jorden vågor, men HF kännetecknas av reflektion från jonosfären (fig. 7.15B) - detta utökar sändningsområdet kraftigt (ibland uppstår flera på varandra följande reflektioner), men denna effekt är instabil och beror starkt på jonosfärens tillstånd.

Ris. 7.15.

När man bygger långa radioreläkanaler måste repeatrar installeras. Om antennerna placeras på 100 m höga torn kan avståndet mellan repeatrarna vara 80-100 km. Kostnaden för ett antennkomplex är vanligtvis proportionell mot kuben av antenndiametern.

Strålningsmönstret för en riktad antenn visas i fig. 7.16 (pilen markerar strålningens huvudriktning). Detta diagram bör beaktas vid val av antenninstallationsplats, särskilt vid användning av hög strålningseffekt. Annars kan en av strålningsloberna falla på platser för permanent uppehållstillstånd för människor (till exempel bostäder). Med tanke på dessa omständigheter är det tillrådligt att anförtro utformningen av denna typ av kanaler till proffs.

Ris. 7.16.

Den 4 oktober 1957 lanserades den första konstgjorda jordsatelliten i Sovjetunionen, 1961 flög Yu. A. Gagarin ut i rymden, och snart lanserades den första telekommunikationssatelliten "Molniya" i omloppsbana - så här är rymdtiden för kommunikation började. Den första satellitkanalen för Internet i Ryska federationen (Moskva-Hamburg) använde den geostationära satelliten "Raduga" (1993). Standard INTELSAT-antennen har en diameter på 30 m och en strålvinkel på 0,01 0 . Satellitkanaler använda sig av frekvensområden som anges i tabell 7.6.

Tabell 7.6. Frekvensband som används för satellittelekommunikation

Räckvidd	Nedlänk [GHz]	Upplänk (upplänk)[GHz]	Störningskällor
MED	3,7-4,2	5,925-6,425	Markstörningar
Ku	11,7-12,2	14,0-14,5	Regn
Ka	17,7-21,7	27,5-30,5	Regn

Sändningen sker alltid med en högre frekvens än den signal som tas emot från satelliten.

Räckvidden är ännu inte "befolkad" för tätt, dessutom kan satelliterna för denna räckvidd vara 1 grad från varandra. Känslighet för regnstörningar kan kringgås genom att använda två markmottagningsstationer tillräckligt åtskilda lång distans(storleken på orkaner är begränsad). En satellit kan ha många antenner riktade mot olika delar av jordens yta. Storleken på "exponerings"-platsen för en sådan antenn på marken kan vara flera hundra kilometer stor. En typisk satellit har 12-20 transpondrar (mottagare), som var och en har ett band på 36-50 MHz, vilket möjliggör bildandet av en dataström på 50 Mbit/s. Två transpondrar kan använda olika signalpolarisationer medan de arbetar på samma frekvens. Sådan genomströmning tillräckligt för att ta emot 1600 högkvalitativa telefonkanaler (32 kbit/s). Moderna satelliter använder överföringsteknik med smal bländare VSAT(Mycket små bländarterminaler). Diametern på "exponerings"-punkten på jordens yta för dessa antenner är cirka 250 km. Jordterminaler använder antenner med en diameter på 1 meter och uteffekt ca 1 W. Samtidigt har kanalen till satelliten en genomströmning på 19,2 Kbit/s, och från satelliten - mer än 512 Kbit/s. Sådana terminaler kan inte direkt kommunicera med varandra via en telekommunikationssatellit. För att lösa detta problem används mellanjordantenner med hög förstärkning, vilket avsevärt ökar fördröjningen (och ökar kostnaden för systemet), se fig. 7.17.

Ris. 7.17.

Geostationära satelliter som svävar ovanför ekvatorn på en höjd av cirka 36 000 km används för att skapa permanenta telekommunikationskanaler.

Teoretiskt sett skulle tre sådana satelliter kunna tillhandahålla kommunikation till nästan hela jordens bebodda yta (se fig. 7.18).

Ris. 7.18.

I verkligheten är den geostationära omloppsbanan överfull av satelliter av olika syften och nationaliteter. Vanligtvis är satelliter markerade med den geografiska longituden för de platser över vilka de hänger. På nuvarande nivå av teknikutveckling är det oklokt att placera satelliter närmare än 2 0 . Således är det idag omöjligt att distribuera fler än 360/2=180 geostationära satelliter.

Ett system av geostationära satelliter ser ut som ett halsband uppträdt i en bana som är osynlig för ögat. En vinkelgrad för en sådan bana motsvarar ~600 km. Detta kan verka som ett stort avstånd. Tätheten av satelliter i omloppsbana är ojämn - det finns många av dem på Europas och USA:s longitud, men få över Stilla havet, de behövs helt enkelt inte där. Satelliter varar inte för evigt, deras livslängd överstiger vanligtvis inte 10 år, de misslyckas främst inte på grund av utrustningsfel, utan på grund av brist på bränsle för att stabilisera sin position i omloppsbana. Efter ett misslyckande förblir satelliter på plats och förvandlas till rymdskräp. Det finns redan många sådana satelliter, och med tiden kommer det att bli ännu fler av dem. Naturligtvis kan vi anta att noggrannheten vid uppskjutning i omloppsbana kommer att bli högre med tiden och människor kommer att lära sig att skjuta upp dem med en noggrannhet på 100 m. Detta kommer att göra det möjligt att placera 500-1000 satelliter i en "nisch" (vilket idag verkar nästan otroligt, eftersom du måste lämna utrymme för dem manövrar). Mänskligheten skulle alltså kunna skapa något som liknar en konstgjord ring av Saturnus, helt bestående av döda telekommunikationssatelliter. Det är osannolikt att saker kommer till detta, eftersom ett sätt kommer att hittas för att ta bort eller återställa inoperativa satelliter, även om detta oundvikligen kommer att avsevärt öka kostnaderna för tjänsterna för sådana kommunikationssystem.

Lyckligtvis konkurrerar inte satelliter som använder olika frekvensband med varandra. Av denna anledning kan flera satelliter med olika arbetsfrekvenser placeras i samma position i omloppsbana. I praktiken står inte en geostationär satellit stilla utan rör sig längs en bana som (när den observeras från jorden) ser ut som en figur 8. Vinkelstorleken på denna figur åtta måste passa in i antennens arbetsöppning, annars måste antennen måste ha en servodrift som ger automatisk spårning av satelliten. På grund av energiproblem kan inte telesatelliten ge en hög signalnivå. Av denna anledning måste jordantennen ha en stor diameter, och mottagande utrustning- låg ljudnivå. Detta är särskilt viktigt för nordliga regioner, där satellitens vinkelposition ovanför horisonten är låg (ett verkligt problem för breddgrader större än 70 0), och signalen passerar genom ett ganska tjockt lager av atmosfären och är märkbart dämpad. Satellitlänkar kan vara kostnadseffektiva för områden med mer än 400-500 km från varandra (förutsatt att det inte finns några andra sätt). Rätt val satellit (dess longitud) kan avsevärt minska kostnaden för kanalen.

Antalet positioner för att placera geostationära satelliter är begränsat. Nyligen är det planerat att använda så kallade lågflygande satelliter för telekommunikation ( <1000 км; период обращения ~1 час ). Dessa satelliter rör sig i elliptiska banor, och var och en av dem kan inte var för sig garantera en stationär kanal, men tillsammans tillhandahåller detta system hela utbudet av tjänster (var och en av satelliterna fungerar i "lagra och sänd"-läge). På grund av den låga höjden kan markstationer i detta fall ha små antenner och låg kostnad.

Det finns flera sätt att driva en samling jordterminaler med en satellit. I det här fallet kan den användas multiplexering efter frekvens (FDM), efter tid (TDM), CDMA (Code Division Multiple Access), ALOHA eller frågemetod.

Förfrågningsschemat förutsätter att markstationer bildas logisk ring, längs vilken markören rör sig. Markstationen kan börja sända till satelliten först efter att ha tagit emot denna markör.

Enkelt system ALOHA(utvecklad av Norman Abramsons grupp vid University of Hawaii på 70-talet) gör att varje station kan börja sända när den vill. Ett sådant system leder oundvikligen till kollisioner av försök. Detta beror delvis på att den sändande sidan får veta om kollisionen först efter ~270 ms. Det räcker med att den sista biten i ett paket från en station sammanfaller med den första biten i en annan station, båda paketen kommer att gå förlorade och måste skickas om. Efter kollisionen väntar stationen lite pseudo-slumpmässig tid och gör ett nytt försök att sända igen. Denna åtkomstalgoritm säkerställer en kanalutnyttjandeeffektivitet på 18 %, vilket är helt oacceptabelt för så dyra kanaler som satellitkanaler. Av denna anledning används domänversionen av ALOHA-systemet, som fördubblar effektiviteten (föreslog 1972 av Roberts), oftare. Tidsskalan är uppdelad i diskreta intervall motsvarande sändningstiden för en ram.

I denna metod kan maskinen inte skicka en ram när den vill. En markstation (referens) skickar med jämna mellanrum en speciell signal som används av alla deltagare för synkronisering. Om längden på tidsdomänen är , börjar domännumret vid tidpunkten i förhållande till signalen som nämns ovan. Eftersom klockorna för olika stationer fungerar olika, är periodisk omsynkronisering nödvändig. Ett annat problem är spridningen av signalutbredningstid för olika stationer. Kanalanvändningsfaktorn för en given åtkomstalgoritm visar sig vara lika med (där är basen för den naturliga logaritmen). Inte ett stort antal, men ändå dubbelt så högt som den vanliga ALOHA-algoritmen.

Frekvensmultiplexeringsmetod (FDM) är den äldsta och mest använda. En typisk 36 Mbps transponder kan användas för att ta emot 500 64 kbps PCM (Pulse Code Modulation) kanaler, som var och en arbetar med en unik frekvens. För att eliminera störningar måste intilliggande kanaler placeras på tillräckligt avstånd från varandra i frekvens. Dessutom är det nödvändigt att styra nivån på den sända signalen, eftersom om uteffekten är för hög kan interferensstörningar uppstå i den intilliggande kanalen. Om antalet stationer är litet och konstant kan frekvenskanaler tilldelas permanent. Men med ett varierande antal terminaler eller märkbara fluktuationer i belastningen måste du byta till dynamisk resursfördelning.

En av mekanismerna för sådan distribution kallas SPADE, användes den i de första versionerna av INTELSAT-baserade kommunikationssystem. Varje SPADE-systemtransponder innehåller 794 simplex PCM-kanaler på 64 kbit/s och en signalkanal med en bandbredd på 128 kbit/s. PCM-kanaler används i par för att ge full duplexkommunikation. Samtidigt har uppströms- och nedströmskanalerna en bandbredd på 50 Mbit/s. Signalkanalen är uppdelad i 50 domäner på 1 ms (128 bitar). Varje domän tillhör en av markstationerna, vars antal inte överstiger 50. När stationen är redo att sända, väljer den slumpmässigt en oanvänd kanal och registrerar numret på denna kanal i sin nästa 128-bitars domän. Om två eller flera stationer försöker ockupera samma kanal kommer en kollision att inträffa och de kommer att tvingas försöka igen senare.

Tidsmultiplexmetoden liknar FDM och används ganska flitigt i praktiken. Synkronisering för domäner är också nödvändig här. Detta görs, som i ALOHA-domänsystemet, med hjälp av en referensstation. Domäntilldelning till markstationer kan göras centralt eller decentraliserat. Tänk på systemet ACTS(Advanced Communication Technology Satellite). Systemet har 4 oberoende kanaler (TDM) på 110 Mbit/s (två uppströms och två nedströms). Var och en av kanalerna är strukturerad i form av 1-ms ramar, som har 1728 tidsdomäner. Alla temporära domäner har ett 64-bitars datafält, vilket gör det möjligt att implementera en röstkanal med en bandbredd på 64 Kbps. Att hantera tidsdomäner för att minimera tiden som krävs för att flytta satellitens strålningsvektor kräver kunskap om markstationernas geografiska läge. Tillfälliga domäner hanteras av en av markstationerna ( MCS- Master Control Station). Driften av ACTS-systemet är en process i tre steg. Varje steg tar 1 ms. I det första steget tar satelliten emot ramen och lagrar den i en 1728-cellers buffert. På den andra kopierar fordonsdatorn varje ingångspost till utgångsbufferten (eventuellt för en annan antenn). Slutligen sänds utsignalen till markstationen.

I det första ögonblicket tilldelas varje markstation en tidsdomän. För att erhålla en ytterligare domän, till exempel för att organisera en annan telefonkanal, skickar stationen en MCS-begäran. För dessa ändamål tilldelas en speciell kontrollkanal med en kapacitet på 13 förfrågningar per sekund. Det finns även dynamiska metoder för resursallokering i TDM (Crouser, Binder och Roberts metoder).

CDMA-metoden (Code Division Multiple Access) är helt decentraliserad. Liksom andra metoder är det inte utan sina nackdelar. För det första är CDMA-kanalkapaciteten i närvaro av brus och bristande koordination mellan stationer vanligtvis lägre än i fallet med TDM. För det andra kräver systemet snabb och dyr utrustning.

Trådlös nätverksteknik utvecklas ganska snabbt. Dessa nätverk är i första hand lämpliga för mobila enheter. Det mest lovande projektet verkar vara IEEE 802.11, som borde spela samma integrerande roll för radionätverk som 802.3 för Ethernet-nätverk och 802.5 för Token Ring. 802.11-protokollet använder samma åtkomst- och ksom 802.3, men här använder det radiovågor istället för en anslutningskabel (Fig. 7.19.). Modemen som används här kan också fungera i det infraröda området, vilket kan vara attraktivt om alla maskiner är placerade i ett gemensamt rum.

Ris. 7.19.

802.11-standarden förutsätter drift vid en frekvens på 2,4-2,4835 GHz med 4FSK/2FSK-modulering

FEDERAL KOMMUNIKATIONSBYRÅ

Statens utbildningsbudgetinstitution

högre yrkesutbildning

Moskvas tekniska universitet för kommunikation och informatik

Institutionen för kommunikationsnät och kopplingssystem

Riktlinjer

och kontrolluppgifter

genom disciplin

OMSTÄLLNINGSSYSTEM

för 4:e års deltidsstudenter

(riktning 210700, profil - SS)

Moskva 2014

UMD-plan för läsåret 2014/2015.

Riktlinjer och kontroller

genom disciplin

OMSTÄLLNINGSSYSTEM

Sammanställt av: Stepanova I.V., professor

Publikationen är stereotyp. Godkänd på avdelningsmöte

Kommunikationsnät och växlingssystem

Granskare Malikova E.E., docent

ALLMÄNNA RIKTLINJER FÖR KURSEN

Disciplinen "Switching Systems", del två, studeras under andra terminen av fjärde året av studenter vid korrespondensfakulteten för specialitet 210406 ​​​​och är en fortsättning och ytterligare fördjupning av en liknande disciplin som studerats av studenter under föregående termin.

Denna del av kursen diskuterar principerna för utbyte av styrinformation och interaktion mellan kopplingssystem, grunderna för att designa digitala kopplingssystem (DSS).

I kursen ingår föreläsningar, ett kursprojekt och laborationer. En tentamen är godkänd och ett kursprojekt försvaras. Självständigt arbete med att bemästra kursen består av att studera läroboksmaterial och läromedel som rekommenderas i riktlinjerna samt att genomföra kursprojektet.

Om en student stöter på svårigheter när han studerar den rekommenderade litteraturen, kan du kontakta Institutionen för kommunikationsnätverk och kopplingssystem för att få nödvändiga råd. För att göra detta måste brevet ange bokens titel, utgivningsår och de sidor där otydligt material presenteras. Kursen bör studeras sekventiellt, ämne för ämne, enligt rekommendationerna i riktlinjerna. När du studerar på detta sätt bör du gå vidare till nästa avsnitt av kursen efter att du har svarat på alla kontrollfrågor som är frågor på tentamen och löst de rekommenderade problemen.

Fördelningen av tid i studenttimmar för att studera disciplinen ”Switching Systems”, del 2, framgår av Tabell 1.

BIBLIOGRAFI

Main

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

2. Lagutin V. S., Popova A. G., Stepanova I. V. Digitala kanalväxlingssystem i telekommunikationsnätverk. – M., 2008. - 214 sid.

Ytterligare

3. Lagutin V.S., Popova A.G., Stepanova I.V. Telefonianvändardelsystem för signalering över en gemensam kanal. – M. ”Radio and Communications”, 1998.–58 sid.

4. Lagutin V.S., Popova A.G., Stepanova I.V. Utvecklingen av intelligenta tjänster i konvergerade nätverk. – M., 2008. – 120-tal.

LISTA ÖVER LABORATORIEARBETEN

1. Signalering 2ВСК och R 1.5, scenario för signalutbyte mellan två automatiska telefonväxlar.

2. Hantering av abonnentdata på en digital telefonväxel. Analys av nödmeddelanden av digital automatisk telefonväxel.

METODOLOGISKA INSTRUKTIONER FÖR KURSAVDELNINGAR

Funktioner för att bygga digitala kretskopplingssystem

Det är nödvändigt att studera funktionerna för att konstruera kretskopplingssystem med exemplet på en digital PBX av EWSD-typ. Tänk på egenskaperna och funktionerna hos digitala abonnentåtkomstenheter DLU, genomförandet av fjärrabonnentåtkomst. Granska egenskaperna och funktionerna för LTG-linjegruppen. Studera konstruktionen av ett kopplingsfält och den typiska processen att upprätta en anslutning.

Det digitala kopplingssystemet EWSD (Digital Electronic Switching System) utvecklades av Siemens som ett universellt kretskopplingssystem för allmänna telefonnät. Switchfältkapaciteten för EWSD-systemet är 25200 Erlang. Antalet betjänade samtal i CHNN kan nå 1 miljon samtal. EWSD-systemet, när det används som en PBX, låter dig ansluta upp till 250 tusen abonnentlinjer. Ett kommunikationscenter baserat på detta system tillåter byte av upp till 60 tusen anslutningslinjer. Containeriserade telefonväxlar tillåter anslutning från flera hundra till 6000 fjärrabonnenter. Växelcentraler produceras för cellulära kommunikationsnät och för att organisera internationell kommunikation. Det finns stora möjligheter att organisera andrahandsvägar: upp till sju direktvalsvägar plus en sista valsväg. Upp till 127 tullzoner kan tilldelas. Under en dag kan tariffen ändras upp till åtta gånger. Genereringsutrustning ger en hög grad av stabilitet för de genererade frekvenssekvenserna:

i plesiokront läge – 1 10 -9, i synkront läge –1 10 -11.

EWSD-systemet är utformat för att använda -60V eller -48V strömförsörjning. Temperaturändringar är tillåtna i intervallet 5-40 ° C med en luftfuktighet på 10-80%.

EWSD-hårdvara är uppdelad i fem huvuddelsystem (se fig. 1): digital abonnentenhet (DLU); linjär grupp (LTG); omkopplingsfält (SN); gemensam kanal nätverkskontroll (CCNC); koordinationsprocessor (CP). Varje delsystem har åtminstone en mikroprocessor, betecknad GP. Signalsystem R1.5 (utländsk version R2) används, via gemensam signalkanal nr 7 SS7 och EDSS1. Digitala abonnentenheter DLU betjäna: analoga abonnentlinjer; abonnentlinjer för användare av digitala nätverk med integrering av tjänster (ISDN); analoga institutionella understationer (PBX); digital växel. DLU-block ger möjlighet att slå på analoga och digitala telefonapparater och multifunktionella ISDN-terminaler. ISDN-användare förses med kanaler (2B+D), där B = 64 kbit/s - standardkanal för PCM30/32-utrustning, D-kanals signalöverföring med en hastighet av 16 kbit/s. För att överföra information mellan EWSD och andra kopplingssystem används primära digitala trunkledningar (DSL, engelska PDC) - (30V + 1D + synkronisering) med en överföringshastighet på 2048 kbit/s (eller med en hastighet av 1544 kbit/s i USA).

Figur 1. Blockschema över EWSD-växlingssystemet

Lokalt eller fjärrstyrt DLU-driftläge kan användas. Fjärrstyrda DLU-enheter installeras på platser där abonnenterna är koncentrerade. Samtidigt minskar abonnentlinjernas längd och trafiken på digitala anslutningslinjer koncentreras, vilket leder till att kostnaderna för att organisera ett distributionsnät minskar och kvaliteten på överföringen förbättras.

I förhållande till abonnentledningar anses ett slingmotstånd på upp till 2 kOhm och ett isolationsmotstånd på upp till 20 kOhm vara acceptabla. Kopplingssystemet kan ta emot uppringningspulser från en roterande uppringare som anländer med en hastighet av 5-22 pulser/sek. Frekvensuppringningssignaler tas emot i enlighet med CCITT-rekommendation REC.Q.23.

En hög nivå av tillförlitlighet säkerställs genom att: ansluta varje DLU till två LTG:er; duplicering av alla DLU-enheter med lastdelning; kontinuerligt utförda egenkontrolltester. För att överföra styrinformation mellan DLU:er och LTG-linjegrupper, används gemensam kanalsignalering (CCS) på tidskanal nummer 16.

Huvudelementen i DLU är (Fig. 2):

abonnentlinjemoduler (SLM) av SLMA-typen för anslutning av analoga abonnentlinjer och SLMD-typen för anslutning av ISDN-abonnentlinjer;

två digitala gränssnitt (DIUD) för anslutning av digitala transmissionssystem (PDC) till linjegrupper;

två styrenheter (DLUC) som styr interna DLU-sekvenser, distribuerar eller koncentrerar signalflöden till och från abonnentuppsättningar. För att säkerställa tillförlitlighet och öka genomströmningen innehåller DLU två DLUC-regulatorer. De arbetar oberoende av varandra i ett uppgiftsdelningsläge. Om den första DLUC misslyckas kan den andra ta över kontrollen över alla uppgifter;

två styrnät för överföring av styrinformation mellan abonnentlinjemoduler och styranordningar;

testenhet (TU) för att testa telefoner, abonnentlinjer och trunkledningar.

DLU:s egenskaper ändras när man går från en modifiering till en annan. Till exempel ger DLUB-alternativet användning av analoga och digitala abonnentkitmoduler med 16 satser i varje modul. En enda DLUB-abonnentenhet kan ansluta upp till 880 analoga abonnentlinjer och den ansluter till LTG med 60 PCM-kanaler (4096 Kbps). I detta fall bör förluster på grund av brist på kanaler vara praktiskt taget noll. För att uppfylla detta villkor bör genomströmningen av en DLUB inte överstiga 100 Erl. Om det visar sig att den genomsnittliga belastningen per modul är mer än 100 Erl, bör antalet abonnentlinjer som ingår i en DLUB minskas. Upp till 6 DLUB kan kombineras till en fjärrkontrollenhet (RCU).

Tabell 1 visar de tekniska egenskaperna för den digitala abonnentenheten för en modernare modifiering av DLUG.

Tabell 1. Tekniska egenskaper för DLUG digitala abonnentenhet

Med hjälp av separata linjer kan myntstyrda telefonautomater, analoga institutionella-industriella automatiska telefonväxlar РВХ (Private Automatic Branch Exchange) och digitala РВХ med liten och medelstor kapacitet anslutas.

Vi listar några av de viktigaste funktionerna i SLMA-abonnentsatsmodulen för att ansluta analoga abonnentlinjer:

linjeövervakning för att upptäcka nya samtal;

DC-strömförsörjning med justerbara strömvärden;

analog-till-digital och digital-till-analog-omvandlare;

symmetrisk anslutning av ringsignaler;

övervakning av slingkortslutningar och kortslutningar till jord;

ta emot pulser för tiodagarsuppringning och frekvensuppringning;

ändra polariteten på strömförsörjningen (omvända polariteten för ledningar för telefonautomater);

anslutning av den linjära sidan och abonnentsidan till flerlägestestbrytaren, överspänningsskydd;

DC-avkoppling av talsignaler;

konvertera en tvåtrådskommunikationslinje till en fyrtrådslinje.

Funktionsblock utrustade med egna mikroprocessorer nås via DLU-styrnätet. Blocken efterfrågas cykliskt för beredskap att sända meddelanden, och de nås direkt för att överföra kommandon och data. DLUC genomför även test- och övervakningsprogram för att identifiera fel.

Följande DLU-bussystem finns: styrbussar; bussar 4096 kbit/s; däck för kollisionsdetektering; bussar för sändning av ringsignaler och tariffimpulser. Signaler som sänds längs bussarna synkroniseras med klockpulser. Styrbussarna sänder styrinformation med en överföringshastighet av 187,5 kbit/s; med en effektiv datahastighet på cirka 136 kbit/s.

4096 kbit/s bussar sänder tal/data till och från SLM abonnentlinjemoduler. Varje buss har 64 kanaler i båda riktningarna.

Varje kanal arbetar med en överföringshastighet på 64 kbit/s (64 x 64 kbit/s = 4096 kbit/s). Tilldelningen av 4096 kbit/s busskanaler till PDC-kanaler är fast och bestäms genom DIUD (se fig. 3). DLU-anslutning till linjegrupper av typ B, F eller G (typ LTGB, LTGF respektive LTGG) sker via 2048 kbit/s multiplexledningar. DLU:n kan ansluta till två LTGB:er, två LTGF:er (B) eller två LTGG:er.

Line/Trunk Groupe (LTG) bildar gränssnittet mellan nodens digitala miljö och det digitala omkopplingsfältet SN (fig. 4). LTG:er utför decentraliserade styrfunktioner och avlastar CP-koordinationsprocessorn från rutinarbete. Anslutningar mellan LTG och det redundanta kopplingsfältet görs via en sekundär digital länk (SDC). SDC-överföringshastigheten från LTG till SN-fältet och i motsatt riktning är 8192 kbit/s (förkortat 8 Mbit/s).

Fig.3. Multiplexing, demultiplexing och

överföring av kontrollinformation till DLUC

Fig.4. Olika alternativ för att komma åt LTG

Vart och ett av dessa 8 Mbit/s multiplexsystem har 127 tidsluckor med 64 kbit/s vardera för att bära nyttolastinformation, och en tidslucka på 64 kbit/s används för meddelandeöverföring. LTG:n sänder och tar emot röstinformation genom båda sidor av kopplingsfältet (SNO och SN1), och tilldelar röstinformation från det aktiva blocket i kopplingsfältet till motsvarande abonnent. Den andra sidan av SN-fältet anses vara inaktiv. Om ett fel inträffar börjar överföringen och mottagningen av användarinformation omedelbart genom den. LTG-matningsspänningen är +5V.

LTG implementerar följande samtalsbehandlingsfunktioner:

mottagning och tolkning av signaler som anländer genom anslutning och
abonnentlinjer;

överföring av signaleringsinformation;

överföring av akustiska toner;

sändning och mottagning av meddelanden till/från koordinationsprocessorn (CP);

sända rapporter till gruppbehandlare (GP) och ta emot rapporter från
gruppprocessorer för andra LTG:er (se fig. 1);

sändning och mottagning av förfrågningar till/från signalnätverksstyrenheten över en gemensam kanal (CCNC);

kontroll av larm som kommer in i DLU;

koordinering av tillstånd på linjer med tillstånd av ett standardgränssnitt på 8 Mbit/s med ett duplicerat kopplingsfält SN;

upprätta anslutningar för att överföra användarinformation.

Flera typer av LTG används för att implementera olika linjetyper och signaleringsmetoder. De skiljer sig åt i implementeringen av hårdvarublock och specifika applikationsprogram i gruppprocessorn (CP). LTG-block har ett stort antal modifieringar, som skiljer sig i användning och kapacitet. Till exempel används LTG-blocket av funktion B för att ansluta: upp till 4 primära digitala kommunikationslinjer av typen PCM30 (PCM30/32) med överföringshastigheter på 2048 kbit/s; upp till 2 digitala kommunikationslinjer med en överföringshastighet på 4096 kbit/s för lokal DLU-access.

LTG funktion C-blocket används för att ansluta upp till 4 primära digitala kommunikationslinjer med hastigheter på 2048 kbit/s.

Beroende på syftet med LTG (B eller C) finns det skillnader i den funktionella designen av LTG, till exempel i gruppprocessorns mjukvara. Undantaget är moderna LTGN-moduler, som är universella, och för att ändra deras funktionella syfte är det nödvändigt att "återskapa" dem programmatiskt med en annan belastning (se Tabell 2 och Fig. 4).

Tabell 2. Linjegrupp N (LTGN) Specifikationer

Såsom visas i fig. 5 tillhandahåller EWSD-systemet, förutom standardgränssnitten på 2 Mbit/s (RSMZ0), ett externt systemgränssnitt med en högre överföringshastighet (155 Mbit/s) med multiplexorer av STM-1-typ av synkrona SDH digitalt hierarkinätverk på fiberoptiska linjer kommunikation. En termineringsmultiplexer av N-typ (synkron dubbel termineringsmultiplexer, SMT1D-N) installerad på LTGM-skåpet används.

SMT1D-N multiplexern kan presenteras i form av en grundkonfiguration med 1xSTM1-gränssnitt (60xРSMЗ0) eller i form av en fullständig konfiguration med 2xSTM1-gränssnitt (120хРSMЗ0).

Fig. 5. Ansluter SMT1 D-N till nätverket

Kopplingsfält SN EWSD-växlingssystem kopplar LTG-, CP- och CCNC-delsystemen till varandra. Dess huvudsakliga uppgift är att upprätta förbindelser mellan LTG-grupper. Varje anslutning upprättas samtidigt genom båda halvorna (planen) av kopplingsfältet SN0 och SN1, så att om en sida av fältet misslyckas, finns det alltid en reservförbindelse. I kopplingssystem av EWSD-typ kan två typer av kopplingsfält användas: SN och SN(B). Omkopplingsfältet typ SN(B) är en ny utveckling och kännetecknas av mindre dimensioner, högre tillgänglighet och minskad strömförbrukning. Det finns olika alternativ för att organisera SN och SN(B):

kopplingsfält för 504 linjegrupper (SN:504 LTG);

kopplingsfält för 1260 linjegrupper (SN: 1260 LTG);

kopplingsfält för 252 linjegrupper (SN:252 LTG);

kopplingsfält för 63 linjegrupper (SN:63 LTG).

Huvudfunktionerna för kopplingsfältet är:

kretskoppling; meddelandeväxling; byter till reserv.

Omkopplingsfältet växlar kanaler och anslutningar med en överföringshastighet på 64 kbit/s (se fig. 6). Varje anslutning kräver två anslutningsvägar (till exempel uppringare till uppringare och uppringd till uppringare). Koordinationsprocessorn söker efter fria vägar genom kopplingsfältet baserat på information om beläggningen av anslutningsvägar som för närvarande är lagrade i lagringsanordningen. Omkoppling av anslutningsvägar utförs av styrenheter i omkopplingsgruppen.

Varje kopplingsfält har sin egen styrenhet, bestående av en kopplingsgruppstyrenhet (SGC) och en gränssnittsmodul mellan SGC:erna och en meddelandebuffertenhet MBU:SGC. Med en minimistegkapacitet på 63 LTG är en SGC i switchgruppen involverad i omkopplingen av anslutningsvägen, men med stegkapaciteter på 504, 252 eller 126 LTG används två eller tre SGC. Detta beror på om abonnenterna är anslutna till samma TS-grupp eller inte. Kommandon för att upprätta en anslutning utfärdas till varje deltagande GP i växlingsgruppen av CP-processorn.

Förutom anslutningar som specificeras av abonnenter genom att slå ett nummer, växlar kopplingsfältet anslutningar mellan linjegrupper och CP-koordinationsprocessorn. Dessa anslutningar används för att utbyta kontrollinformation och kallas semipermanenta uppringda anslutningar. Tack vare dessa förbindelser utbyts meddelanden mellan linjegrupper utan att resurserna förbrukas av koordinationsprocessorenheten. Uppspikade förbindelser och förbindelser för signalering över en gemensam kanal upprättas också enligt principen om semipermanenta förbindelser.

Kopplingsfältet i EWSD-systemet kännetecknas av fullständig tillgänglighet. Detta betyder att varje 8-bitars kodord som sänds på ett stamnät som kommer in i kopplingsfältet kan sändas vid vilken som helst annan tidslucka på en ryggrad som utgår från kopplingsfältet. Alla motorvägar med en överföringshastighet på 8192 kbit/s har 128 kanaler med en överföringskapacitet på 64 kbit/s vardera (128x64 = 8192 kbit/s). Växlingsfältsteg med kapacitet SN:504 LTG, SN:252 LTG, SN:126 LTG har följande struktur:

engångsväxlingssteg inkommande (TSI);

tre steg av spatial switching (SSM);

engångsväxlingssteg utgående (TSO).

De små och medelstora stationerna (SN:63LTG) inkluderar:

ett steg för omkoppling av ingång (TSI);

ett spatial switching (SS) steg;

ett utgående tidsväxlingssteg (TSO).

Fig. 6. Exempel på anslutningsetablering i kopplingsfältet SN

Koordinationsprocessor 113 (CP113 eller CP113C)är en multiprocessor, vars kapacitet ökar i steg.I multiprocessorn CP113C arbetar två eller flera identiska processorer parallellt med lastdelning. De huvudsakliga funktionsblocken för multiprocessorn är: huvudprocessorn (MAP) för samtalsbehandling, drift och underhåll; en samtalsbehandlingsprocessor (CAP), designad för att behandla samtal; delad lagring (CMY); in-/utgångskontroller (IOC); in-/utgångsprocessor (IOP). Varje VAP-, CAP- och IOP-processor innehåller en programexekveringsenhet (PEX). Beroende på om de ska implementeras som VAP-processorer, CAP-processorer eller I0C-styrenheter, aktiveras specifika hårdvarufunktioner.

Låt oss lista de viktigaste tekniska data för VAR, CAP och IOC. Processortyp - MC68040, klockfrekvens -25 MHz, adressbredd 32 bitar och databredd 32 bitar, ordbredd - 32 databitar. Lokalt minnesdata: expansion - maximalt 64 MB (baserat på 16M bitars DRAM); expansionssteg 16 MB. Flash EPROM-data: 4 MB expansion. CP-koordinationsprocessorn utför följande funktioner: samtalsbehandling (analys av nummersiffror, dirigeringskontroll, val av serviceområde, val av väg i växlingsfältet, samtalskostnadsredovisning, trafikdatahantering, nätverkshantering); drift och underhåll - ingång till och utmatning från externa lagringsenheter (EM), kommunikation med drift- och underhållsterminalen (OMT), kommunikation med dataöverföringsprocessorn (DCP). 13

SYP-panelen (se fig. 1) visar externa larm, till exempel information om en brand. Externt minne EM används för att lagra program och data som inte behöver lagras permanent i CP, hela systemet med applikationsprogram för automatisk återställning av data om taxering av telefonsamtal och trafikändringar.

Mjukvaran är fokuserad på att utföra specifika uppgifter som motsvarar EWSD-delsystemen. Operativsystemet (OS) består av program som ligger nära hårdvaran och som vanligtvis är samma för alla växlingssystem.

Den maximala samtalsbehandlingskapaciteten för SR är över 2 700 000 samtal per rusningstid. Egenskaper för CP-systemet EWSD: lagringskapacitet - upp till 64 MB; adresseringskapacitet - upp till 4 GB; magnetband - upp till 4 enheter, 80 MB vardera; magnetisk disk - upp till 4 enheter, 337 MB vardera.

Meddelandebuffertens (MB) uppgift är att kontrollera utbytet av meddelanden:

mellan koordinationsprocessor CP113 och LTG-grupper;

mellan CP113 och kopplingsgruppstyrenheter SGCB) kopplingsfält;

mellan LTG-grupper;

mellan LTG:er och signalnätverksstyrenheten via en gemensam CCNC-kanal.

Följande typer av information kan överföras via MV:

meddelanden sänds från DLU, LTG och SN till koordinationsprocessorn CP113;

rapporter skickas från en LTG till en annan (rapporter dirigeras genom CP113, men bearbetas inte av den);

instruktioner skickas från CCNC till LTG och från LTG till CCNC, de dirigeras genom CP113, men bearbetas inte av den;

kommandon skickas från CP113 till LTG och SN. MV omvandlar informationen för överföring via den sekundära digitala strömmen (SDC) och skickar den till LTG och SGC.

Beroende på kapacitetsstadiet kan en duplicerad MB-enhet innehålla upp till fyra meddelandebuffertgrupper (MBG). Denna funktion är implementerad i en nätverksnod med redundans, det vill säga MB0 inkluderar grupperna MBG00...MBG03 och MB1 inkluderar grupperna MBG10...MBG13.

EWSD-växlingssystem med signalering över en gemensam kanal på system nr 7 är utrustade styrenhet för signaleringsnätverket via en gemensam CCNC-kanal. Upp till 254 signallänkar kan anslutas till CCNC-enheten via analoga eller digitala kommunikationslinjer.

CCNC-enheten är ansluten till kopplingsfältet via multiplexerade linjer med en överföringshastighet på 8 Mbit/s. Mellan CCNC och varje omkopplingsfältplan finns det 254 kanaler för varje överföringsriktning (254 kanalpar).

Kanalerna bär signaleringsdata över båda SN-planen till och från linjegrupper med 64 kbit/s. Analoga signalvägar är anslutna till CCNC via modem. CCNC består av: maximalt 32 grupper med 8 signalvägterminaler vardera (32 SILT-grupper); en redundant gemensam kanalprocessor (CCNP).

Kontrollfrågor

1.I vilket block utförs analog-till-digital konvertering?

2. Hur många analoga abonnentlinjer kan ingå i DLUB? Vilken kapacitet är detta block designat för?

3. Med vilken hastighet överförs information mellan DLU och LTG, mellan LTG och SN?

4. Lista huvudfunktionerna för kopplingsfältet. Med vilken hastighet implementeras kopplingen mellan abonnenter.

5. Lista alternativen för att organisera växlingsfältet för EWSD-systemet.

6. Lista de viktigaste stegen i växlingen med växlingsfältet.

7. Överväg passagen av konversationsvägen genom växlingsfältet för EWSD-växelsystemet.

8. Vilka samtalsbehandlingsfunktioner är implementerade i LTG-block?

9. Vilka funktioner implementerar MV-sidan?

©2015-2019 webbplats
Alla rättigheter tillhör deras upphovsmän. Denna webbplats gör inte anspråk på författarskap, men erbjuder gratis användning.
Sidans skapande datum: 2017-06-11

Kretskopplade nätverk har flera viktiga gemensamma egenskaper, oavsett vilken typ av multiplexing de använder.

Nät med dynamisk omkoppling kräver en preliminär procedur för att upprätta en förbindelse mellan abonnenter. För att göra detta sänds adressen till den uppringda abonnenten till nätverket, som passerar genom switcharna och konfigurerar dem för efterföljande dataöverföring. Anslutningsbegäran dirigeras från en switch till en annan och når så småningom den uppringda parten. Nätverket kan vägra att upprätta en anslutning om kapaciteten för den erforderliga utgångskanalen redan är förbrukad. För en FDM-omkopplare är kapaciteten för utgångskanalen lika med antalet frekvensband för denna kanal, och för en TDM-omkopplare - antalet tidsluckor som kanalens driftscykel är uppdelad i. Nätet vägrar också anslutningen om den efterfrågade abonnenten redan har upprättat en anslutning med någon annan. I det första fallet säger de att växeln är upptagen, och i det andra - abonnenten. Möjligheten för anslutningsfel är en nackdel med kretskopplingsmetoden.

Om anslutningen kan upprättas tilldelas den ett fast frekvensband i FDM-nät eller en fast bandbredd i TDM-nät. Dessa värden förblir oförändrade under hela anslutningsperioden. Garanterad nätverksgenomströmning när en anslutning väl har upprättats är en viktig egenskap som krävs för applikationer som röst, video eller kontroll av anläggningar i realtid. Emellertid kan kretskopplade nät inte dynamiskt ändra kanalkapaciteten på begäran av en abonnent, vilket gör dem ineffektiva under förhållanden med störttrafik.

Nackdelen med kretskopplade nätverk är oförmågan att använda användarutrustning som arbetar med olika hastigheter. De enskilda delarna av en sammansatt krets arbetar med samma hastighet eftersom kretskopplade nätverk inte buffrar användardata.

Kretskopplade nät är väl lämpade för att växla dataströmmar med konstant hastighet, där växlingsenheten inte är en enda byte eller datapaket, utan en långsiktig synkron dataström mellan två abonnenter. För sådana flöden lägger kretskopplade nätverk till ett minimum av overhead för att dirigera data genom nätverket, och använder tidspositionen för varje bit av flödet som dess destinationsadress i nätverksväxlarna.

Tillhandahåller duplexdrift baserad på FDM-, TDM- och WDM-teknologier

Beroende på riktningen för möjlig dataöverföring är metoder för dataöverföring över en kommunikationslinje indelade i följande typer:

o simplex - överföring utförs över kommunikationslinjen i endast en riktning;

o halvduplex - överföringen utförs i båda riktningarna, men växelvis i tid. Ett exempel på sådan överföring är Ethernet-teknik;

o duplex - överföringen utförs samtidigt i två riktningar.

Duplexläge är det mest mångsidiga och produktiva sättet att använda kanalerna. Det enklaste alternativet för att organisera ett duplexläge är att använda två oberoende fysiska kanaler (två par ledare eller två optiska fibrer) i en kabel, som var och en fungerar i simplexläge, det vill säga överför data i en riktning. Det är denna idé som ligger till grund för implementeringen av duplexdriftläget i många nätverkstekniker, såsom Fast Ethernet eller ATM.

Ibland är en så enkel lösning inte tillgänglig eller effektiv. Oftast händer detta i fall där det bara finns en fysisk kanal för duplexdatautbyte, och att organisera en andra är förknippat med höga kostnader. Till exempel, när man utbyter data med modem via telefonnätet, har användaren bara en fysisk kommunikationskanal med PBX - en tvåtrådslinje, och det är knappast tillrådligt att köpa en andra. I sådana fall är duplexdriftsläget organiserat på basis av att dela kanalen i två logiska underkanaler med FDM- eller TDM-teknik.

Modem använder FDM-teknik för att organisera duplexdrift på en tvåtrådslinje. Frekvensmoduleringsmodem arbetar vid fyra frekvenser: två frekvenser för kodning av ettor och nollor i en riktning, och de återstående två frekvenserna för att överföra data i motsatt riktning.

Med digital kodning organiseras duplexläge på en tvåtrådslinje med hjälp av TDM-teknik. Vissa tidsluckor används för att överföra data i en riktning, och vissa används för att överföra data i den andra riktningen. Vanligtvis växlar tidsluckor i motsatta riktningar, vilket är anledningen till att denna metod ibland kallas "pingis"-överföring. TDM-linjeuppdelning är typisk för t.ex. integrerade tjänster digitala nät (ISDN) vid abonnentens tvåtrådiga ändar.

I fiberoptiska kablar, när en optisk fiber används för att organisera ett duplexläge, sänds data i en riktning med en ljusstråle med en våglängd och i motsatt riktning med en annan våglängd. Denna teknik tillhör FDM-metoden, men för optiska kablar kallas den för våglängdsmultiplexering (WDM). WDM används också för att öka hastigheten för dataöverföring i en riktning, vanligtvis med 2 till 16 kanaler.

Paketbyte

Packet Switching Principer

Paketväxling är en abonnentväxlingsteknik som är speciellt utformad för effektiv överföring av datortrafik. Experiment för att skapa de första datornätverken baserade på kretskopplingsteknik visade att denna typ av växling inte gör det möjligt att uppnå en hög total nätverksgenomströmning. Kärnan i problemet ligger i den sprängfyllda trafiken som typiska nätverkstillämpningar genererar. Till exempel, när användaren får åtkomst till en fjärrfilserver, ser användaren först innehållet i den serverns katalog, vilket resulterar i överföring av en liten mängd data. Han öppnar sedan önskad fil i en textredigerare, en operation som kan skapa ganska mycket datautbyte, speciellt om filen innehåller stor grafik. Efter att ha visat några sidor av en fil arbetar användaren med dem lokalt ett tag, vilket inte kräver någon nätverksöverföring alls, och returnerar sedan modifierade kopior av sidorna till servern - vilket återigen skapar intensiv nätverksöverföring.

Trafikeffektfaktorn för en enskild nätverksanvändare, lika med förhållandet mellan den genomsnittliga intensiteten av datautbytet och det maximala möjliga, kan vara 1:50 eller 1:100. Om vi ​​för den beskrivna sessionen organiserar kanalväxling mellan användarens dator och servern, kommer kanalen för det mesta att vara inaktiv. Samtidigt kommer nätverkets omkopplingsmöjligheter att användas - en del av tidsluckor eller frekvensband för switcharna kommer att vara upptagna och otillgängliga för andra nätverksanvändare.

När paketväxling sker bryts alla meddelanden som sänds av en nätverksanvändare upp vid källnoden i relativt små delar som kallas paket. Låt oss komma ihåg att ett meddelande är en logiskt avslutad del av data - en begäran om att överföra en fil, ett svar på denna begäran som innehåller hela filen, etc. Meddelanden kan ha en godtycklig längd, från flera byte till många megabyte. Tvärtom kan paket vanligtvis också ha en variabel längd, men inom snäva gränser, till exempel från 46 till 1500 byte. Varje paket är försett med en rubrik som anger adressinformationen som behövs för att leverera paketet till destinationsnoden, såväl som paketnumret som kommer att användas av destinationsnoden för att sammanställa meddelandet (Figur 2.29). Paket transporteras i nätverket som oberoende informationsblock. Nätverksväxlar tar emot paket från slutnoder och, baserat på adressinformation, sänder dem till varandra och slutligen till destinationsnoden.

Ris. 2,29. Dela upp ett meddelande i paket

Paketnätverksväxlar skiljer sig från kretsväxlar genom att de har internt buffertminne för tillfällig lagring av paket om switchens utgångsport är upptagen med att sända ett annat paket när paketet tas emot (fig. 2.30). I detta fall förblir paketet en tid i paketkön i utgångsportens buffertminne, och när dess tur når det överförs det till nästa switch. Detta dataöverföringsschema låter dig jämna ut trafikripplar på stamnätslänkarna mellan switchar och därigenom använda dem på det mest effektiva sättet för att öka genomströmningen av nätverket som helhet.

Ris. 2.30. Utjämna burst-trafik i ett paketförmedlat nätverk

För ett par abonnenter skulle det mest effektiva vara att förse dem med enbart användning av en switchad kommunikationskanal, såsom görs i kretskopplade nätverk. Med denna metod skulle interaktionstiden för detta abonnentpar vara minimal, eftersom data skulle sändas från en abonnent till en annan utan fördröjning. Prenumeranter är inte intresserade av kanalavbrott under överföringsuppehåll, det är viktigt för dem att snabbt lösa sitt eget problem. Ett paketkopplat nätverk saktar ner interaktionsprocessen mellan ett speciellt par av abonnenter, eftersom deras paket kan vänta i switcharna medan andra paket som anlände till switchen tidigare sänds längs stamnätslänkarna.

Emellertid kommer den totala mängden datordata som sänds av nätverket per tidsenhet med användning av paketförmedlingstekniken att vara högre än vid användning av kretsomkopplingstekniken. Detta beror på att individuella abonnenters pulser, i enlighet med lagen om stora tal, fördelas över tiden. Därför belastas switchar konstant och ganska jämnt med arbete om antalet abonnenter de betjänar är riktigt stort. I fig. Figur 2.30 visar att trafiken som kommer från ändnoder till växlar är mycket ojämnt fördelad över tiden. Emellertid är switchar på högre nivå i hierarkin att tjänsteförbindelser mellan switchar på lägre nivå mer jämnt laddade, och paketflödet på trunklänkarna som förbinder switchar på övre nivå är vid nästan maximalt utnyttjande.

Den högre effektiviteten hos paketkopplade nätverk jämfört med kretskopplade nätverk (med samma kommunikationskanalkapacitet) bevisades på 60-talet både experimentellt och med hjälp av simuleringsmodellering. En analogi med flerprogramsoperativsystem är lämplig här. Varje enskilt program i ett sådant system tar längre tid att köra än i ett enprogramsystem, där programmet tilldelas all processortid tills det avslutar sin exekvering. Det totala antalet program som exekveras per tidsenhet är dock större i ett multiprogramsystem än i ett enprogramsystem.

Wide Area-kommunikation baserad på kretskopplade nätverk

Hyrda linjer representerar det mest tillförlitliga sättet att ansluta lokala nätverk genom globala kommunikationskanaler, eftersom hela kapaciteten för en sådan linje alltid står till förfogande för interagerande nätverk. Detta är dock också den dyraste typen av globala anslutningar - om det finns N avlägsna lokala nätverk som intensivt utbyter data med varandra måste du ha Nx(N-l)/2 hyrda linjer. För att minska kostnaden för global transport används dynamiskt kopplade kanaler, vars kostnad är uppdelad på många abonnenter av dessa kanaler.

Telefonnätstjänster är billigast, eftersom deras byten betalas av ett stort antal abonnenter som använder telefontjänster, och inte bara av abonnenter som kombinerar sina lokala nät.

Telefonnät är uppdelade i analoga och digitala beroende på metoden för multiplexering av abonnent- och trunkkanaler. Närmare bestämt är digitala nät där information presenteras vid abonnentändarna i digital form och där digitala multiplex- och kopplingsmetoder används, och analoga är nät som tar emot data från abonnenter i analog form, det vill säga från klassiska analoga telefoner, och Multiplexering och omkoppling utförs med både analoga och digitala metoder. Under de senaste åren har det pågått en ganska intensiv process med att ersätta telefonnätsväxlar med digitala växlar som arbetar med TDM-teknik. Ett sådant nät kommer dock fortfarande att förbli ett analogt telefonnät, även om alla växlar använder TDM-teknik, bearbetar data i digital form, om dess abonnentändar förblir analoga, och analog-till-digital-konvertering utförs på växelnätet närmast abonnenten. Den nya V.90-modemtekniken kunde dra fördel av det faktum att det finns ett stort antal nätverk där majoriteten av switcharna är digitala.

Telefonnät med digitala abonnenttermineringar inkluderar de så kallade Switched 56-tjänsterna (56 Kbit/s kopplade kanaler) och digitala nät med integrerade ISDN-tjänster (Intergrated Services Digital Network). Switched 56-tjänster har dykt upp i ett antal västländer som ett resultat av att slutabonnenter har digital uppsägning som är kompatibel med T1-linjestandarder. Denna teknik har inte blivit en internationell standard och idag ersätts den av ISDN-teknik som har en sådan status.

ISDN-nätverk är utformade inte bara för att överföra röst, utan även datordata, inklusive genom paketväxling, på grund av vilket de kallas nätverk med integrerade tjänster. Huvuddriftssättet för ISDN-nätverk förblir dock kretskoppling, och paketväxlingstjänsten har en hastighet som är för låg enligt moderna standarder - vanligtvis upp till 9600 bps. Därför kommer ISDN-tekniken att diskuteras i detta avsnitt om kretskopplade nätverk. Den nya generationen av integrerade tjänstenätverk, kallade B-ISDN (från bredband), är helt baserade på paketförmedlingsteknik (mer exakt, ATM-teknikceller), så denna teknik kommer att diskuteras i avsnittet om paketförmedlingsnätverk.