Вопросы и ответы к экзамену, страница 3

Мультиплексор (multiplexer) собирает данные различных устройств и формирует из них информативный сигнал. Самые первые мультиплексоры назывались банками каналов (channel bank). Банк каналов располагал аппаратным интерфейсом для каждого канала DS0 линии Т-1. Такая фиксированная конфигурация ограничила область применения банков каналов: даже если абоненту было достаточно пропускной способности 9.6 Кбит/с (например, для устаревшего модема 9600 бод), банк каналов выделял для передачи сигнала весь канал с пропускной способностью 64 Кбит/с.

Современные мультиплексоры в состоянии как агрегировать каналы с целью создания линии с пропускной способностью более 64 Кбит/с, так и выделять в канале полосы пропускания менее 64 Кбит/с. Мультиплексоры распознают большую часть терминального оборудования и могут быть настроены с помощью соответствующего программного обеспечения. Более того, мультиплексоры иногда выполняют процедуру импульсно-кодовой модуляции данных для аналоговых устройств.

Довольно часто возникает необходимость мультиплексировать несколько источников сигнала. Без так называемого терминального оборудования (terminal equipment), которое выступает в роли интерфейса пользователя с сетью, это невозможно. К терминальному оборудованию относятся:

• сетевые маршрутизаторы,

• системы видеоконференций,

• офисные АТС и т.д.

Чаще всего к линии Т-типа подключается сетевой мост или маршрутизатор. Мост устанавливает соединение между двумя разнотипными сетями, осуществляя для этого необходимое преобразование протоколов. В большинстве случаев мосты устанавливают соединение между модулем CSU/DSU и локальной сетью Ethernet.

Почти все мосты между линиями Т-1 и локальными сетями Ethernet выполняют некоторые функции маршрутизации. В процессе маршрутизации (routing), которая является более сложной версией процедуры ретрансляции (bridging), содержимое каждого пакета анализируется с целью определения его адресата в локальной сети или на линии Т-1. На рынке сейчас предлагаются модели мостов T-1-Ethemet, которые в состоянии маршрутизировать пакеты различных протоколов.

Конкретный поддерживаемый протокол зависит от типа сетей, между которыми устанавливается соединение. Если объединяются две сети AppleTalk, маршрутизатор должен поддерживать соответствующий протокол. Аналогично, если необходимо установить соединение между двумя сетями Novell, маршрутизатор должен поддерживать протокол IPX. Для подключения локальной сети к Internet маршрутизатор должен поддерживать протокол TCP/IP.

Маршрутизаторы обычно имеют один последовательный порт, к которому подключается модуль CSU/DSU, и разъемы RJ45, к которым подключаются устройства локальной сети Ethernet. Некоторые изготовители, например, компания Cisco, предлагают маршрутизаторы с интегрированным модулем CSU/DSU. Такие устройства позволяют с минимальными усилиями подключить локальную сеть к линии Т-1.

1. Метод FDM в технологии ASDL

Технология ADSL использует частотное уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing — FDM) (рис.). При FDM один диапазон выделяется для передачи «восходящего» потока данных, а другой диапазон (более широкий) для «нисходящего» потока данных. Диапазон «нисходящего» потока в свою очередь делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации (Echo Cancellation), при использовании которой диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются и разделяются средствами местной эхокомпенсации.

Одним из наиболее важных вопросов при стандартизации систем передачи является вопрос выбора типа используемой модуляции. В процессе стандартизации ADSL, ANSI определил три потенциальных типа модуляции:

• Квадратурная амплитудная модуляция (Quadrature Amplitude Modulation - QAM)

• Амплитудно-фазовая модуляция с подавлением несущей (Cariereless Amplitude/Phase Modulation – CAP)

• Дискретная многотональная модуляция (Discrete MultiTone Modulation – DMT)

Исследования показали, что наиболее производительной является DMT, он и был принят в качестве стандарта для применения в ADSL.

DMT использует модуляцию со многими несущими. Время разбивается на стандартные «периоды символа» (symbol period), в каждый из которых передается один DMT – символ, переносящий фиксированное количество бит. Биты объединяются в группы и присваиваются сигнальным несущим различной частоты. Следовательно, с частотной точки зрения, DMT разбивает канал на большое число подканалов. Пропускная способность зависит от полосы частот, то есть подканалы с большей пропускной способностью переносят больше бит. Биты для каждого подканала преобразуются в сложное число, от значения которого зависит амплитуда и фаза соответствующего сигнальной несущей частоты. Таким образом, DMT можно представить как набор КAM систем, которые функционируют параллельно, каждая на частоте несущей соответствующей частоте подканала DMT (смотри рисунок). Итак, DMT передатчик по существу осуществляет модуляцию путем формирования пакетов сигнальных несущих для соответствующего количества частотных подканалов, объединения их вместе и затем посылки их в линию как «символа DMT».

Распределение частот для передачи сигналов ADSL.

1. Недостатки PDH.

Общая схема канала передачи с использованием технологии PDH даже для простой топологии сети “точка – точка", но при скорости 140 Мбит/с должна включать три уровня мультиплексирования на передающей стороне (для ЕС, например, 2—>8, 8—>34 и 34—>140) и три уровня демультиплексирования на приемной стороне, что приводит к достаточно сложной аппаратурной реализации таких систем.

Однако передача данных на скорости 64 кбит/с на основе протокола пакетной коммутации Х.25 выявила ряда недостатков PDH технологии. Их суть в том, что добавление выравнивающих бит делает невозможным идентификацию и вывод (или ввод), например, потока 64 кбит/с, или даже 2 Мбит/с, “зашитого" в поток 140 Мбит/с, без полного демультиплексирования этого потока и удаления выравнивающих бит. Осуществляя, и достаточно часто, такой ввод/вывод, приходится проводить относительно сложную операцию трехуровневого демультиплексирования (“расшивания") PDH сигнала с удалением/добавлением выравнивающих (на всех трех уровнях) бит и его последующего трехуровневого мультиплексирования (“сшивания") с добавлением новых выравнивающих бит.

Другое узкое место технологии PDH – слабые возможности в организации служебных каналов для целей контроля и управления потоком в сети и практически полное отсутствие средств маршрутизации мультиплексированных потоков нижних уровней, что крайне важно для использования систем PDH в сетях передачи данных.

1. Обеспечение отказоустойчивости в технологии SDH

К современной цифровой первичной сети предъявляются повышенные требования в части параметров ее надежности. В связи с этим современные первичные сети строятся с использованием резервных трактов и коммутаторов, выполняющих оперативное переключение в случае неисправности на одном из каналов. В сети SDH осуществляется постоянный мониторинг параметров ошибки (процедура контроля четности BIP) и параметров связности. В случае значительного ухудшения качества передачи в мультиплексорной секции выполняется оперативное переключение на резервную мультиплексорную секцию. Это переключение выполняется коммутаторами.

Первичные сети SDH привлекают разнообразным набором средств обеспечения отказоустойчивости, благодаря которым сеть способна быстро (за десятки миллисекунд) восстановить свою работоспособность при выходе из строя какого-либо элемента — канала связи, порта, карты мультиплексора или мультиплексора в целом.

В качестве общего названия механизмов отказоустойчивости в SDH используется термин «автоматическое защитное переключение» (Automatic Protection Switching, APS). Он отражает факт перехода (переключения) на резервный путь или резервный элемент мультиплексора при отказе основного.

В оборудовании и сетях SDH применяются следующие основные виды автоматической защиты в зависимости от типа защищаемого (с помощью резервирования) элемента сети:

• защита блоков и элементов оборудования SDH (Equipment Protection Switching, EPS);

• защита агрегатных и трибутарных карт мультиплексора (Card Protection, CP);

• защита мультиплексной секции, т. е. участка сети между двумя смежными мультиплексорами SDH (Multiplex Section Protection, MSP);

• защита пути (соединения) через сеть для определенного виртуального контейнера (Sub-Network Connection Protection, SNC-P);

• разделяемая между пользовательскими соединениями защита путей в кольцевой топологии (Multiplex Section Shared Protection Ring, MS-SPRing).

В SDH предусмотрены схемы защиты «1+1», «1:1» и «1:N». Защита «1+1» означает, что резервный элемент выполняет ту же работу, что и основной. Например, при защите трибутарной карты по схеме «1+1» трафик проходит как через рабочую карту (резервируемую), так и через защитную (резервную). Схема «1:1» подразумевает, что защитный элемент в нормальном режиме не выполняет функции защищаемого, а переключается на них только в случае отказа. «1:N» предусматривает выделение одного защитного элемента на N защищаемых; при отказе одного из них его функции начинает выполнять защитный, при этом остальные элементы остаются без прикрытия — до тех пор пока отказавший элемент не будет заменен.

Защита EPS применяется для таких жизненно важных элементов мультиплексора, как процессорный блок, блок коммутации (кросс-коннект), блок питания, блок ввода сигналов синхронизации и т. п. EPS обычно работает по схемам «1+1» или «1:1».

1. Обобщенная схема мультиплексирования потоков в SDH

Р
азработанная с учетом указанных общих принципов стандартная схема инкапсуляции PDH трибов в контейнеры и их последующего мультиплексирования при формировании модуля STM-1 появилась в первой редакции 1989 года, затем была упрощена и в редакции 1993 года (ITU-T версия) и в редакции 1992 года (ETSI версия). ITU-T версия, как более общая, представлена на рисунке.

Обобщенная схема мультиплексирования в технологии SDH (ITU-T 1993г.)

В этой обобщенной схеме мультиплексирования используются следующие основополагающие обозначения:

С-n – контейнеры уровня n (n=1,2,3,4);

VC-n – виртуальные контейнеры уровня n (n=1,2,3,4),

TU-n – трибные блоки уровня n (n=1,2,3),

TUG-n – группы трибных блоков уровня n (n=2,3),

AU-n – административные блоки уровня n (n=3,4);

AUG – группа административных блоков;

STM-1 – синхронный транспортный модуль.

Примечание. Смотреть лекцию 4 для определения блоков.

1. Общие принципы построения системы GPRS

GPRS (General Packet Radio Service) - это система, которая реализует и поддерживает протокол пакетной передачи информации в рамках сети сотовой связи GSM. При использовании системы GPRS информация собирается в пакеты и передается в эфир, они заполняют те «пустоты» (не используемые в данный момент голосовые ка­налы), которые всегда есть в промежутках между разговорами абонентов, а использова­ние сразу нескольких голосовых каналов обеспечивает высокие скорости передачи дан­ных (до 171.2 кбит/с). При этом этап установления соединения занимает несколько секунд. В этом и за­ключается принципиальное отличие режима пакетной передачи данных. В результате у абонента появляется возможность передавать данные, не занимая каналы в промежутках между передачей данных, более эффективно используются ресурсы сети.