Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 20
Текст из файла (страница 20)
SONET допускает топологию каналов связи«решетка», но чаще это двунаправленное кольцо. Так как система SONET синхронная, то кадрыгенерируются строго один за другим без перерывов вне зависимости от того, есть данные на передачу илинет. Скорость в 8000 кадров/сек. как раз соответствует каналам с ИКМ-модуляцией, используемым вцифровой телефонии. Исходя из этого, нетрудно подсчитать, что пропускная способность канала SONETравна 51,84 Мбит/сек.Для описания кадра SONET представим его 810 байт в виде матрицы 9 строк на 90 столбцов, какпоказано на рисунке 2-46. Каждый элемент матрицы – один байт. Первые три элемента в каждой строке– это служебная информация, используемая для администрирования и управления передачей.
Первые триэлемента первых трех строк образуют заголовок секции, в следующих 6 строках – заголовок линии.Заголовки секции генерируются и проверяются в начале и в конце каждой секции. Аналогичным образомпоступают на каждой линии с заголовком линии. 8000 кадров в секунду образуют основной канал,называемый Synchronous Transport Signal-1 (STS-1).Рисунок 2-46. Устройство кадра SONETОставшиеся в 87 столбцах и 9 строках 783 байта приходятся на данные пользователей, которыеобразуют так называемый SPE-конверт (Synchronous Payload Envelope).
Учитывая, что в SONETгенерируется 8 000 кадров в секунду, получаем, что полезная пропускная способность составит 8000 х 783х 8 = 50,112 Мбит/сек.Рисунок 2-47. Мультиплексирование множественных потоков в SONETМультиплексирование множественных потоков данных, называемых в SONET притоками, показано нарисунке 2-47. Мультиплексирование происходит побайтно.
Например, когда три STS-1 притока, каждыйсо скоростью 51,84 Мбит/сек., объединяют в один STS-3 приток со скоростью 155,52 Мбит/сек.,мультиплексор сначала берет 1-й байт 1-го притока, затем 1-й байт 2-го притока, затем 1-й байт 3-го.Только после этого он переходит ко вторым байтам этих притоков. Кадр STS-3 состоит из 270 х 9 = 2430байтов и занимает 125 мксек. Таким образом, на этом уровне битовая скорость равна 155,52 Мбит/сек. Нарисунке 2-48 приведены основные данные об иерархии мультиплексирования в SONET и SDH.Рисунок 2-48. Иерархия мультиплексирования в SONET и SDHSONETЭлектрическоеОптическоеSTS-1OC-1STS-3OC-3STS-9SDHОптическоеСкорость (Мбит/сек.)БруттоSPE - техника обеспечения качества ПОПользователь51,8450,11249,536STM-1155,52150,336148,608OC-9STM-3466,56451,008445,824STS-12OC-12STM-4622,08601,344594,432STS-18OC-18STM-6933,12902,016891,648STS-24OC-24STM-81244,16 1202,6881188,864STS-36OC-36STM-121866,24 1804,0321783,296STS-48OC-48STM-162488,32 2405,3762377,728Из этой таблицы видно, почему скорость в АТМ равна 155 Мбит/сек.: для того, чтобы сделать SONETи SDH совместимыми с АТМ на ранних этапах мультиплексирования.Наличие заголовков секций, линий и путей говорит о наличии в SONET нескольких уровнейпротоколов передачи.
Их четыре (они показаны на рисунке 2-49). Это уровень фотонов, или физический,уровень секций, линий и путей. Уровень фотонов определяет физические характеристики света и оптики.Уровень секции управляет передачей внутри секции, генерацией заголовка в начале секции и проверкойэтого заголовка в конце секции.Рисунок 2-49. Уровни протоколов передачи SONETУровень линии отвечает за мультиплексирование нескольких притоков разных линий в поток наодной линии на одном конце и демультиплексирование на другом.
Уровень пути управляет передачеймежду оконечными пользователями.2.5.6. КоммутацияЗдесь мы рассмотрим третий важный компонент телефонной сети - работу телефонных станций, или,как мы их еще называем, узлов коммутации, а точнее, их основу – коммутаторы. В телефонных сетяхиспользуются два разных способа коммутации: коммутация каналов и коммутация пакетов. В этом разделемы познакомимся с коммутацией каналов, а позднее, при рассмотрении высокоскоростных систем ISDN,рассмотрим коммутацию пакетов.2.5.6.1.
Коммутация каналов и коммутация пакетовНа рисунке 2-50 показаны схемы работы коммутатора при коммутации каналов и при коммутациипакетов. Каждый из шести прямоугольников на рисунке 2-50 (а) представляет узел коммутацииопределенного уровня. В данном случае у каждого узла по три входящие и по три исходящие линии. Когдапо одной из входящих линий поступает сигнал вызова, то он направляется по одной из исходящих линий.В результате входящая и исходящая линии замыкаются напрямую, образуя как бы единую линию. Нарисунке это показано пунктирной линией.Рисунок 2-50.
Коммутация каналов (а) и коммутация пакетов (b)Как мы уже отмечали, на ранних этапах развития телефонных систем коммутация осуществляласьвручную оператором. Автоматический коммутатор изобрел в ХIХ в. Алмонд Строугер (Almond Strowger).История этого изобретения достаточно интересна. Строугер был владельцем похоронного бюро внебольшом городке.
В этом же городе было еще одно похоронное бюро, жена владельца которого работалана телефонной станции оператором. Поэтому, когда родственники умершего звонили и просили соединитьих с похоронным бюро, ловкая жена тут же соединяла их с похоронным бюро своего мужа. Строугероказался перед выбором: либо изобрести автоматический коммутатор, либо закрыть свое дело. Онпредпочел первый вариант. Так появился телефонный коммутатор. За истекшие 100 лет в нем мало чтоизменилось. Правда, история умалчивает, что стало с телефонными операторами, оставшимися без работы.Быть может, они перешли в справочную службу и стали отвечать на вопросы типа: «Каков телефонныйномер ближайшего похоронного бюро?»Рисунок 2-50 (а) существенно упрощает реальную ситуацию. Мы уже отмечали, что между узламикоммутации используют магистрали с мультиплексированием сотен и тысяч вызовов одновременно.
Этимагистрали не обязательно используют кабели. Они могут быть реализованы с помощью радиорелейнойсвязи. Однако в целом основная идея коммутации каналов на этом рисунке отображена верно: приналичии вызова создается физическое соединение за счет коммутации нескольких каналов, котороесохраняется до тех пор, пока не будут переданы данные и не поступит команда разрыва соединения. Длясоздания соединения сигнал вызова должен пройти от точки возникновения до места назначения и бытьподтвержден сигналом, что соединение успешно создано.Основной особенностью коммутации каналов является то, что создается канал точка-точка, до тогокак данные начнут передаваться.
Время соединения исчисляется секундами, а при удаленных звонках - доминуты. Прежде чем соединение возникнет, сигнал вызова должен проложить маршрут. Это требуетвремени. Для многих компьютерных приложений такая большая задержка неприемлема или нежелательна.Если соединение установлено, то задержка при передаче составит 5 мксек.
на 1000 км. Приустановленном соединении нет опасности, что во время разговора вы услышите сигнал «занято» из-занехватки свободных линий у какого-либо коммутатора или малой пропускной способности одного изканалов, через который проходит соединение.Альтернативой коммутации каналов является коммутация сообщений. Этот метод использовался припередаче телеграмм. Сообщение получали на узле коммутации целиком, затем целиком передавали поканалу, ведущему к абоненту. И так от оператора к оператору, от одного узла коммутации к другому, покасообщение не приходило к адресату. Здесь не нужно было создавать соединение заранее. Однако длятакого способа передачи необходимо обеспечить на каждом узле коммутации нужное количество памятидля буферизации любого сообщения, сколь угодно большого. Для преодоления этого недостатка былпредложен метод коммутации пакетов: сообщение разбивают на фрагменты фиксированной длины.
Этифрагменты называются пакеты. Пакеты одного сообщения передают от одного узла коммутации к другому,пока они не достигнут места назначения. Каждый пакет можно передавать независимо от других.Поскольку пакет имеет фиксированную длину, то абонент не может монополизировать линию, а поэтомувозможен интерактивный режим работы. Одну и ту же линию могут разделять пакеты разныхпользователей. Другое достоинство коммутации пакетов – конвейерность: второй пакет можно отправить,не дожидаясь когда первый достигнет места назначения.
Послав второй, можно начать передачу третьегои т.д.Основные различия между коммутацией каналов и коммутацией пакетов приведены ниже:§При коммутации каналов создается соединение, пропускная способность которого полностьюрезервируется за двумя абонентами, вне зависимости от того, какая пропускная способность реально импотребуется. При коммутации пакетов физическая линия может быть использована пакетами разныхабонентов. Следует иметь в виду, что так как при коммутации пакетов не происходит жесткогозакрепления канала, то резкое увеличение потока пакетов в узле коммутации (в случае коммутациипакетов эти узлы называют маршрутизаторами), может привести к их перегрузке и потере части пакетов.§При коммутации каналов гарантировано, что все данные поступят абоненту и в том порядке, в каком ихпослали.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
