Лекция 1 (Лекции по системам передачи данных)

2017-12-26СтудИзба

Описание файла

Файл "Лекция 1" внутри архива находится в папке "Лекции по системам передачи данных". Документ из архива "Лекции по системам передачи данных", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "системы передачи данных" из 9 семестр (1 семестр магистратуры), которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "системы передачи данных" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "Лекция 1"

Текст из документа "Лекция 1"

Лекция 1

Первичные сети.

Глобальные сети обычно разворачивают на цифровых телекоммуникационных каналах, выделенных из телефонной сети. Эти каналы предоставляют пользователям определенную пропускную способность, которая может достигать сотен Мбит/с. Такие каналы передачи данных называются выделенными линиями (leased lines). Они являются неотъемлемой частью любой глобальной сети.

Хотя выделенные линии считаются цифровыми линиями связи для сетей, на самом деле их создавали как каналы передачи оцифрованных голосовых сигналов. Преобразование голосовых сигналов в цифровой формат предоставило многочисленные преимущества, среди которых восстановление ослабленных сигналов и эффективная агрегация нескольких потоков данных в общей среде передачи (такое объединение называют мультиплексированием).

Со временем произошло радикальное изменение способа использования выделенных цифровых линий. Этому способствовало сочетание трех факторов, а именно:

  • Возросшая доля цифрового оборудования передачи данных в телекоммуникационной инфраструктуре

  • Разработка механизмов поддержки для цифровой телефонии

  • Возникшая у пользователей необходимость в высокопроизводительных соединениях для передачи данных

С возникновением распределенных сетевых технологий выделенные линии стали использоваться в качестве каналов передачи данных. Переход от оцифрованных речевых сигналов к оцифрованным данным был совершенно естественным: двоичные цифры остаются двоичными цифрами независимо от того, что они обозначают.

Выделенные линии были изначально разработаны для объединения множества голосовых каналов в одном высокопроизводительном канале. Для выполнения этой функции был необходим механизм, который принимает несколько входящих потоков данных, регламентирует их передачу по общей линии связи и снова разделяет на отдельные компоненты для последующей передачи конкретному получателю.

Собственно процедура мультиплексирования может быть выполнена следующими методами:

  • Путем разделения доступной полосы пропускания во времени — так называемое временное уплотнение каналов

  • Путем разделения доступной полосы частот на поддиапазоны — так называемое частотное уплотнение каналов

Временное уплотнение каналов (Time Division Multiplexing — TDM) характеризуется разделением доступной полосы пропускания на элементарные интервалы времени. Устройство связи может монополизировать всю полосу частот на период элементарного интервала. Эти интервалы времени распределяются между устройствами согласно с заранее известным алгоритмом. Методика TDM является эффективной, поскольку передающим станциям разрешается использовать всю полосу частот. Если станция не собирается передавать данные, ее элементарный интервал времени отводится другой станции, которой необходимо передать данные. Таким образом, повышается эффективность использования доступной полосы частот канала передачи.

Однако методика TDM перегружает трафик сигналами синхронизации. В случае нарушения синхронизации передаваемые данные повреждаются. Существует два основных метода синхронизации передачи в линии с TDM:

  • Введение битов синхронизации

  • Введение каналов синхронизации

Оба метода используются в современных выделенных линиях. Европейский стандарт цифровых сообщений предпочитает метод добавления синхронизирующего канала, тогда как в Северной Америке используются дополнительные биты.

Аналогично другим стандартным сетевым технологиям выделенные линии характеризуются стандартизованными схемами передачи. Такие схемы определяют скорость передачи и тип среды, а также форматы кадровой синхронизации и методики мультиплексирования.

Существует множество схем, причем они отличаются в плане географии и технологии. Чаще всего встречаются следующие стандарты:

  • Номенклатура каналов ANSI

  • Номенклатура каналов ITU

  • Система оптической связи SONET

  • Система сигналов синхронной передачи SONET

Американский институт национальных стандартов (ANSI) занимался разработкой стандартов для передачи цифровых сигналов еще в начале восьмидесятых. Это семейство стандартов называется номенклатурой цифровых каналов (Digital Signal Hierarchy — DSH). В его состав входят пять спецификаций, пронумерованных от DS-0 до DS-4. В таблице приводятся эти спецификации, соответствующие им скорости передачи и число поддерживаемых голосовых каналов.

Стандарт цифровой передачи

Скорость передачи

Количество голосовых каналов

DS-0

DS-1

DS-1C

DS-2

DS-3

DS-4

64 Кбит/с

1.544 Мбит/с

3.152 Мбит/с

6.312 Мбит/с

44.736 Мбит/с

274.176 Мбит/с

1

24

48

96

672

4032

Первичные сети предназначены для создания коммутируемой телекоммуникационной инфраструктуры, с помощью которой можно достаточно быстро и гибко организовать постоянный канал с двухточечной топологией между двумя пользовательскими устройствами, подключенными к такой сети. На основе каналов, образованных первичными сетями, работают компьютерные и телефонные сети.

Существуют три поколения технологий цифровых первичных сетей:

технология плезиохронной («плезио» означает «почти», то есть почти синхронной) цифровой иерархии (Plesiochronic Digital Hierarchy, PDH),

технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH), в Америке технологии SDH соответствует стандарт SONET;

технология уплотненного волнового мультиплексирования (DWDM).

Особенности технологии PDH

При использовании цифровых методов временного мультиплексирования мультиплексор использует на первом уровне в качестве входных сигналы DS0 со скоростью передачи 64 кбит/с, формируя первичный цифровой поток данных со скоростью n х 64 кбит/с. Так, для американской системы (АС) мы имеем информационный поток 24 х 64 кбит/с = 1536 кбит/с, а для европейской системы (ЕС) – 30 х 64 кбит/c = 1920 кбит/с, к которым добавляются канал 8 кбит/с (АС) или два канала DS0 (ЕС), необходимых для осуществления синхронизации, сигнализации и контроля ошибок (CRC). В результате первичный поток состоит из повторяющихся групп, каждая из которых приобретает структуру фрейма (или цикла). В системе АС формируется фрейм Т1 (1544 кбит/с), а в системе (ЕС) – фрейм E1 (2048 кбит/с).

Если считать этот уровень мультиплексирования первичным в схеме последовательного, каскадного, мультиплексирования вторичного, третичного и т.д. уровней, использующих мультиплексоры типа m:1, l:1, k:1..., то можно сформировать различные иерархические наборы цифровых скоростей передачи, или цифровые иерархии. Они позволяют довести процесс мультиплексирования, или уплотнения каналов, до необходимого уровня, дающего требуемое число каналов DS0 на выходе путем выбора различных коэффициентов мультиплексирования m, l, k, ... для последовательных каскадов.

Схемы плезиохронной цифровой иерархии

Три такие иерархии были разработаны в начале 80-х годов.

В первой из них, принятой в США и Канаде, в качестве скорости сигнала первичного цифрового канала ПЦК (DS1), порожденного первым уровнем мультиплексирования, была принята скорость T1=1544 кбит/с (т.е. коэффициент первичного мультиплексирования n = 24, т.е. двадцать четыре DS0 по 64 кбит/с могли быть использованы для передачи голоса или данных).

Во второй, принятой в Японии, в качестве скорости ПЦК использовалась та же скорость 1544 кбит/с.

В третьей, принятой в Европе и Южной Америке, в качестве скорости ПЦК была принята скорость 2048 кбит/с (т.е. коэффициент первичного мультиплексирования n = 30 – тридцать DS0 по 64 кбит/с использовались для передачи голоса и данных). Два дополнительных тайм-слота (0 и 16), как указывалось выше, предназначались для синхронизации (0) и сигнализации (16) или управления. В ряде случаев для передачи голоса и данных допустимо использовать и 16 тайм-слот (в качестве 31 канала), в этом случае применяется другой (дополнительный) формат фрейма Е1, при котором для синхронизации и сигнализации используется только 1 канал (0 тайм-слот). Этот формат, позволяя увеличить информационную емкость канала в целом, может привести к нестыковке форматов фреймов (из-за использования различных методов сигнализации) на разных участках сети.

Первая иерархия (американская система иерархии - АС) давала последовательности каналов вида: DS1 – DS2 – DS3 – DS4 или скоростей с номинальными значениями в виде ряда: 1544 – 6312 – 44736 – 274176 кбит/с (или приближенно 1,5 – 6 – 45 – 274 Мбит/с), что, c учетом скорости DS0 (одинаковой для всех трех иерархий), соответствует ряду коэффициентов мультиплексирования n=24, m=4, l=7, k=6. Указанная иерархия позволяет передавать соответственно 24, 96, 672 и 4032 канала DS0.

DS0 – DS4 называются цифровыми каналами 0-го, 1-го, 2-го, 3-го и 4-го уровней иерархии. В терминологии, используемой в связи, это соответственно: основной цифровой канал (ОЦК), первичный цифровой канал (ПЦК), вторичный цифровой канал (ВЦК), третичный цифровой канал (ТЦК) и четверичный цифровой канал (ЧЦК).

Вторая иерархия давала последовательности вида: DS1 – DS2 – DSJ3 – DSJ4 – DSJ5 или скоростей 1544 – 6312 – 32064 – 97728 – 397200 кбит/с (или приближенно 1,5 – 6 – 32 – 98 – 397 Мбит/с), что, c учетом скорости DS0, соответствует ряду коэффициентов мультиплексирования: n=24, m=4, l=5, k=3, i=4. Указанная иерархия позволяет передавать соответственно: 24, 96, 480, 1440 и 5760 каналов DS0. Эту схему иерархии будем называть ниже японской системой иерархии (ЯС). Здесь DSJ3 – DSJ5 - цифровые каналы 3-го – 5-го уровней Японской иерархии PDH. Формально, по терминологии, используемой в связи эти каналы должны называться третичными, четверичными и пятеричным каналами ЯС.

Третья иерархия давала последовательности вида: E1 – E2 – E3 – E4 – E5 или скоростей 2048 – 8448 – 34368 – 139264 – 564992 – кбит/с (или приближенно 2 – 8 – 34 – 140 – 565 Мбит/с), что соответствует ряду коэффициентов: n=30, m=4, l=4, k=4, i=4. Указанная иерархия позволяет передавать соответственно 30, 120, 480, 1920 и 7680 каналов DS0, что отражается и в названии ИКМ систем: ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 и т.д.. Эту схему иерархии называют европейской системой иерархии (ЕС).

Указанные иерархии, известные больше под общим названием плезиохронная цифровая иерархия PDH, сведены в табл

Три системы цифровых иерархий: американская (АС), японская (ЯС) и европейская (ЕС)

Уровень цифровой иерархии

Скорости передачи, соответствующие различным системам цифровой иерархии, кбит/с

АС

ЯС

ЕС

DS0 (основной)

64

64

64

DS1 (первичный)

1544

1544

2048

DS2 (вторичный)

6312

6312

8448

DS3 (третичный)

44736

32064

34368

DS4 (четверичный)

274176

97728

139264

DS5 (пятеричный)

-

397200

564992

Параллельное развитие трех различных иерархий объективно мешало развитию глобальных телекоммуникаций в мире в целом, поэтому комитетом по стандартизации ITU-T были сделаны шаги по их унификации и возможному объединению. В результате был разработан стандарт, согласно которому:

во-первых, были стандартизованы три (не считая основного) первых уровня АС (DS1-DS2-DS3), четыре уровня ЯС (DS1-DS2-DSJ3-DSJ4) и четыре уровня ЕС (E1-E2-E3-E4) в качестве базовых и указаны схемы кросс-мультиплексирования иерархий (взаимного перехода из одной иерархии в другие), например, из ЕС иерархии в АС иерархию (с первого на второй уровень) и обратно (с третьего на четвертый уровень), а также из ЯС иерархии (с третьего уровня) в ЕС иерархию (на четвертый уровень), см. рис. (коэффициенты мультиплексирования проставлены на линиях связи блоков);

во-вторых, последние уровни 1-3 иерархий (274, 397 и 565 Мбит/с, соответственно) не были рекомендованы в качестве стандартных;

в-третьих, была сохранена ветвь 32064 – 97728 кбит/с (приближенно 32 – 98 Мбит/с) в ЯС, т.е. уровни DSJ3 и DSJ4, соответствующие уровням DS3 и DS4 в АС, и Е3 и E4 в ЕС. Уровень DSJ3 фактически соответствует уровню E3, что облегчает кросс-мультиплексирование с третьего уровня (DSJ3) на четвертый (E4).

Работы по стандартизации иерархий как в Европе, так и в Америке имели два важных последствия:

разработка схемы плезиохронной цифровой иерархии (PDH);

разработка схемы синхронной цифровой иерархии (SONET/SDH).



Схема мультиплексирования и кросс-мультиплексирования в 1 - американской (АС), 2 - японской (ЯС) и 3 - европейской (ЕС) цифровых иерархиях

Более подробно структура фреймов Е1 и Е2 определена в стандарте G.704, а фреймов Е3 и Е4 – в стандарте G.751.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5076
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее