Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 53
Текст из файла (страница 53)
SPE может начинатьсягде угодно в пределах кадра. А указатель на его первый байт хранится в первой строкезаголовка линии. Первой колонкой SPE является заголовок пути (то есть заголовокдля сквозного протокола подуровня).Возможность начинать SPE в любом месте кадра SONET и даже занимать соседние два кадра, как показано на рис. 2.35, придает системе дополнительную гибкость.Например, если данные пользователя прибывают на источник, в то время как пустойкадр SONET уже передается, то они могут быть вставлены в текущий кадр, а не ждатьначала следующего кадра.Иерархическая система мультиплексирования SONET/SDH показана в табл. 2.5.Определены скорости для синхронных транспортных сигналов от STS-1 до STS-768,в пределах примерно от канала T3 до 40 Гбит/с.
Еще более высокие скорости будут,конечно, определены со временем, канал OC-3072 на 160 Гбит/с будет следующеймоделью, когда это станет технологически выполнимым. Оптический канал (OC,Optical Carrier), соответствующий n-му синхронному транспортному сигналу (STS-n),называется OC-n и совпадает с STS-n с точностью до бита, с той разницей, что длясинхронизации требуется некоторая перестановка битов. Названия SDH отличаются — они начинаются с OC-3, так как системы на основе рекомендаций ITU не имеют180 Глава 2. Физический уровеньстандартизованной скорости 51,84 Мбит/с. Мы показали обычные скорости, которые,начиная с ОC-3, кратны 4. В общую скорость потоков данных включены все управляющие сигналы.
В скорость передачи полезной нагрузки SPE не входят заголовкилиний и разделов. В скорость передачи данных пользователя включаются только87 полезных колонок кадра.Если какой-нибудь из данных каналов, например OC-3, не является мультиплексным, а переносит данные от одного источника, то к его названию добавляетсялатинская буква «c», означающая concatenated (объединенный). Таким образом, OC-3означает 155,52-Мбитный канал, состоящий из трех отдельных каналов OC-1, а OC-3cозначает передачу потока данных от одного источника со скоростью 155,52 Мбит/с.Три потока ОС-1 в составе потока ОС-3с разделяются одной колонкой.
Первая колонка 1 отделяет поток 1, затем колонка 1 — поток 2, колонка 1 — поток 3, затем колонка 2 — поток 1 и так далее до конца кадра шириной 270 колонок и глубиной 9 строк.Таблица 2.5. Скорости мультиплексирования SONET и SDHSONETSDHСкорость передачи данных, Мбит/сОптическиеОбщаяSPEПользователя51,8450,11249,536ЭлектрическиеОптическиеSTS-1OC-1STS-3OC-3STM-1155,52150,336148,608STS-9OC-9STM-3466,56451,008445,824STS-12OC-12STM-4622,08601,344594,432STS-48OC-48STM-162488,322405,3762377,728STS-192ОС-192STM-649953,289621,5049510,912STS-768ОС-768STM-25639813,1238486,0638043,648Спектральное уплотнениеВ оптоволоконных каналах используется особый вариант частотного уплотнения.
Онназывается спектральным уплотнением (WDM, Wavelength-Division Multiplexing).Способ реализации частотного уплотнения в оптоволоконных линиях показан нарис. 2.36. Здесь четыре кабеля подходят к одному сумматору, и по каждому из нихидет сигнал со своей энергией в своем частотном диапазоне. Четыре луча объединяются и дальше распространяются по одному волокну. На противоположном концеони расщепляются разветвителем.
На каждом выходном кабеле имеется короткийспециальный участок внутреннего слоя, который является фильтром, пропускающимсигнал только одной длины волны. Получающиеся сигналы могут быть направленыих месту назначения или повторно объединены разными способами для дальнейшеймультиплексной передачи.Данный метод не представляет собой ничего нового. Это просто частотное уплотнение на очень высоких частотах. Этот способ работы является просто мультиплексированием разделения частоты в очень высоких частотах, в терминах WDM оптические2.6.
Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 181волоконные каналы описываются их длиной волны или «цветом», а не частотой.Поскольку каждый сигнал передается в своем частотном диапазоне, и эти диапазоныуспешно разделяются, подобный вариант мультиплексирования может применятьсядля передачи на большие расстояния. Единственным отличием от электрическогочастотного уплотнения является в данном случае то, что система, использующаясядля уплотнения, то есть призма или дифракционная решетка, является абсолютнопассивным, а следовательно, чрезвычайно надежным элементом.Рис.
2.36. Спектральное уплотнениеПричина, по которой спектральное уплотнение является популярным, в том, чтоодин оптический кабель обычно работает на частоте не более нескольких гигагерциз-за невозможности более быстрого преобразования электрических сигналов в оптические и обратно.
Однако, объединяя сигналы разных длин волн на одном кабеле,можно получить суммарную пропускную способность, линейно зависящую от числаканалов. Полоса пропускания одного волокна составляет 25 000 Гц (см. рис. 2.6),следовательно, теоретически даже при 1 бит/Гц можно разместить 2500 каналов по10 Гбит/с (и более высокие скорости тоже возможны).Технология WDM развивается с такой скоростью, что компьютерным технологиямостается только стыдиться перед ней своих темпов развития.
Она была изобретенапримерно в 1990 году. Первые коммерческие системы использовали 8 каналов по2,5 Гбит/с на канал. К 1998 году на рынке появились уже 40-канальные системы с такой же пропускной способностью канала. В 2006 году уже были системы из 192 каналов по 10 Гбит/с и из 64 каналов по 40 Гбит/с. Такой емкости достаточно, чтобыпередавать 80 полнометражных DVD-фильмов в секунду. Каналы также плотно размещены в волокне, разделенные 200, 100 или всего 50 ГГц.
Эксперименты компаний,проведенные в лабораторных условиях, показали десятикратное превосходство этойтехнологии, но путь от лаборатории до внедрения обычно занимает несколько лет.Когда число каналов очень велико, а длины волн отличаются на очень малые величины, системы называют плотными WDM, или DWDM (Dense WDM).182 Глава 2. Физический уровеньЕще одной новой разработкой является оптический усилитель. Раньше необходимобыло через каждые 100 км разбивать сигнал на каналы, преобразовывать оптическиеканалы в электрические и усиливать последние традиционным способом, после чеговыполнять обратное преобразование и объединение. Теперь же любые оптическиеусилители могут регенерировать объединенный сигнал целиком через каждые 1000 км,при этом нет необходимости в оптоэлектрических преобразованиях.В примере на рис. 2.36 изображена система с постоянными длинами волн.
Данныеиз входного кабеля 1 попадают на выходной кабель 3, а из кабеля 2 — в кабель 1 и т. д.Однако можно построить и коммутируемые WDM-системы. В таком устройствевыходные фильтры настраиваются с помощью интерферометров Фабри—Перо илиМаха—Цандера.
Эти устройства позволяют выбранным частотам быть измененнымидинамически управляющим компьютером. Эта способность обеспечивает большуюгибкость, чтобы обеспечить много путей с различной длиной волны через телефоннуюсеть от фиксированного набора волокон. Чтобы узнать больше про оптические сетии спектральное уплотнение, читайте Ramaswami и др. (2009).2.6.5. КоммутацияС точки зрения среднего телефонного инженера, телефонная система состоит издвух частей: внешнего оборудования (местных телефонных линий и магистралей,вне коммутаторов) и внутреннего оборудования (коммутаторов), расположенного нателефонной станции.
Мы рассмотрели внешнее оборудование. Теперь пора уделитьвнимание внутреннему.В телефонных системах используется два различных приема: коммутации каналови коммутации пакетов. Традиционная телефонная система основана на коммутацииканалов, но коммутация пакетов начинает распространяться с распространением технологии IP-телефонии. Мы несколько подробнее обсудим коммутацию каналов и ееотличие от коммутации пакетов.
Оба вида коммутации достаточно важны, и мы ещевернемся к ним в дальнейшем на сетевом уровне.Коммутация каналовКогда вы (или ваш компьютер) снимаете телефонную трубку и набираете номер,коммутирующее оборудование телефонной системы отыскивает физический путь, состоящий из кабелей и ведущий от вашего телефона к телефону того, с кем вы связываетесь. Такая система, называемая коммутацией каналов, схематически изображена нарис. 2.37, а. Каждый из шести прямоугольников представляет собой коммутирующуюстанцию (оконечную или междугородную).
В данном примере каждая станция имееттри входных и три выходных линии. Когда звонок проходит через коммутационнуюстанцию, между входной и выходной линиями устанавливается физическое соединение (показано пунктирными линиями).На заре телефонии соединение устанавливалось вручную телефонным оператором,который замыкал две линии проводом с двумя штекерами на концах. С изобретениемавтоматического коммутатора связана довольно забавная история.
Автоматическийкоммутатор изобрел в XIX веке владелец похоронного бюро Алмон Б. Строуджер2.6. Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 183(Almon B. Strowger) вскоре после изобретения телефона. Когда кто-либо умирал,родственник умершего звонил городскому телефонному оператору и говорил: «Соедините меня, пожалуйста, с похоронным бюро». К несчастью для мистера Строуджера,в его городе было два похоронных бюро, и жена владельца конкурирующей фирмыкак раз работала телефонным оператором.
Мистер Строуджер быстро понял, что либоон изобретет автоматический телефонный коммутатор, либо ему придется закрыватьдело. Он выбрал первое. На протяжении почти 100 лет используемое во всем миреоборудование для коммутации каналов называлось искателем Строуджера. (Историяне упоминает, не устроилась ли жена его конкурента, уволенная с работы телефонногооператора, в телефонное справочное агентство сообщать телефонный номер своегопохоронного бюро всем желающим.)Рис. 2.37.
Коммутация: а — каналов; б — пакетовМодель, изображенная на рис. 2.37, a, конечно, сильно упрощена, поскольку канал,соединяющий двух абонентов телефонной линии, на самом деле может быть не толькомедным проводом, но и, например, микроволновой или оптоволоконной магистралью,на которой объединены тысячи телефонных абонентов. Тем не менее основная идеяостается той же самой: когда один абонент звонит другому, устанавливается определенный путь, связывающий их, и этот путь остается неизменным до конца разговора.Важным свойством коммутации каналов является необходимость установлениясквозного пути от одного абонента до другого до того, как будут посланы данные.184 Глава 2. Физический уровеньИменно поэтому время от конца набора номера до начала разговора может заниматьоколо 10 с и более для междугородных или международных звонков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
