Лекции 2010-го года (1130544), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Так как система SONETсинхронная, то кадры генерируются строго один за другим без перерывов внезависимости от того, есть данные на передачу или нет. Скорость в 8000 кадров/сек. как разсоответствует каналам с ИКМ-модуляцией, используемым в цифровой телефонии. Исходяиз этого, нетрудно подсчитать, что пропускная способность канала SONET равна 51,84Мбит/сек.Для описания кадра SONET представим его 810 байт в виде матрицы 9 строк на 90столбцов, как показано на рисунке 2-46. Каждый элемент матрицы – один байт. Первыетри элемента в каждой строке – это служебная информация, используемая для62администрирования и управления передачей.
Первые три элемента первых трех строкобразуют заголовок секции, в следующих 6 строках – заголовок линии. Заголовки секциигенерируются и проверяются в начале и в конце каждой секции. Аналогичным образомпоступают на каждой линии с заголовком линии. 8000 кадров в секунду образуютосновной 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,которые образуют так называемый SPE-конверт (Synchronous Payload Envelope).Учитывая, что в SONET генерируется 8 000 кадров в секунду, получаем, что полезнаяпропускная способность составит 8000 х 783 х 8 = 50,112 Мбит/сек.Рисунок 2-47. Мультиплексирование множественных потоков в SONET63Мультиплексирование множественных потоков данных, называемых в SONET притоками,показано на рисунке 2-47.
Мультиплексирование происходит побайтно. Например, когдатри STS-1 притока, каждый со скоростью 51,84 Мбит/сек., объединяют в один STS-3приток со скоростью 155,52 Мбит/сек., мультиплексор сначала берет 1-й байт 1-гопритока, затем 1-й байт 2-го притока, затем 1-й байт 3-го. Только после этого онпереходит ко вторым байтам этих притоков. Кадр STS-3 состоит из 270х9=2430 байтов изанимает 125 мксек. Таким образом, на этом уровне битовая скорость равна 155,52Мбит/сек. На рисунке 2-48 приведены основные данные об иерархиимультиплексирования в SONET и SDH.Рисунок 2-48. Иерархия мультиплексирования в SONET и SDHSONETSDHСкорость (Мбит/сек.)ОптическоеБруттоSPE - техника обеспечения качества ПОПользователь51,8450,11249,536ЭлектрическоеОптическоеSTS-1OC-1STS-3OC-3STM-1155,52150,336148,608STS-9OC-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, чтобысделать SONET и SDH совместимыми с АТМ на ранних этапах мультиплексирования.Наличие заголовков секций, линий и путей говорит о наличии в SONET несколькихуровней протоколов передачи.
Их четыре (они показаны на рисунке 2-49). Это уровеньфотонов, или физический, уровень секций, линий и путей. Уровень фотонов определяетфизические характеристики света и оптики. Уровень секции управляет передачей внутрисекции, генерацией заголовка в начале секции и проверкой этого заголовка в концесекции.Рисунок 2-49. Уровни протоколов передачи SONETУровень линии отвечает за мультиплексирование нескольких притоков разных линий впоток на одной линии на одном конце и демультиплексирование на другом.
Уровень путиуправляет передачей между оконечными пользователями.642.5.6. КоммутацияЗдесь мы рассмотрим третий важный компонент телефонной сети - работу телефонныхстанций, или, как мы их еще называем, узлов коммутации, а точнее, их основу –коммутаторы. В телефонных сетях используются два разных способа коммутации:коммутация каналов и коммутация пакетов.
В этом разделе мы познакомимся скоммутацией 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 прикоммутации пакетов. Каждый из шести прямоугольников на рисунке 2-50 (а) представляетузел коммутации определенного уровня.
В данном случае у каждого узла по три входящиеи по три исходящие линии. Когда по одной из входящих линий поступает сигнал вызова,то он направляется по одной из исходящих линий. В результате входящая и исходящаялинии замыкаются напрямую, образуя как бы единую линию. На рисунке это показанопунктирной линией.Рисунок 2-50. Коммутация каналов (а) и коммутация пакетов (b)Как мы уже отмечали, на ранних этапах развития телефонных систем коммутацияосуществлялась вручную оператором. Автоматический коммутатор изобрел в ХIХ в.Алмонд Строугер (Almond Strowger). История этого изобретения достаточно интересна.Строугер был владельцем похоронного бюро в небольшом городке.
В этом же городебыло еще одно похоронное бюро, жена владельца которого работала на телефоннойстанции оператором. Поэтому, когда родственники умершего звонили и просилисоединить их с похоронным бюро, ловкая жена тут же соединяла их с похоронным бюросвоего мужа. Строугер оказался перед выбором: либо изобрести автоматический65коммутатор, либо закрыть свое дело. Он предпочел первый вариант. Так появилсятелефонный коммутатор. За истекшие 100 лет в нем мало что изменилось. Правда,история умалчивает, что стало с телефонными операторами, оставшимися без работы.Быть может, они перешли в справочную службу и стали отвечать на вопросы типа: «Каковтелефонный номер ближайшего похоронного бюро?»Рисунок 2-50 (а) существенно упрощает реальную ситуацию.
Мы уже отмечали, чтомежду узлами коммутации используют магистрали с мультиплексированием сотен итысяч вызовов одновременно. Эти магистрали не обязательно используют кабели. Онимогут быть реализованы с помощью радиорелейной связи. Однако в целом основная идеякоммутации каналов на этом рисунке отображена верно: при наличии вызова создаетсяфизическое соединение за счет коммутации нескольких каналов, которое сохраняется дотех пор, пока не будут переданы данные и не поступит команда разрыва соединения.
Длясоздания соединения сигнал вызова должен пройти от точки возникновения до местаназначения и быть подтвержден сигналом, что соединение успешно создано.Основной особенностью коммутации каналов является то, что создается канал точкаточка, до того как данные начнут передаваться. Время соединения исчисляется секундами,а при удаленных звонках - до минуты. Прежде чем соединение возникнет, сигнал вызовадолжен проложить маршрут. Это требует времени. Для многих компьютерныхприложений такая большая задержка неприемлема или нежелательна.Если соединение установлено, то задержка при передаче составит 5 мксек. на 1000 км.При установленном соединении нет опасности, что во время разговора вы услышитесигнал «занято» из-за нехватки свободных линий у какого-либо коммутатора или малойпропускной способности одного из каналов, через который проходит соединение.Альтернативой коммутации каналов является коммутация сообщений.
Этот методиспользовался при передаче телеграмм. Сообщение получали на узле коммутациицеликом, затем целиком передавали по каналу, ведущему к абоненту. И так от оператора коператору, от одного узла коммутации к другому, пока сообщение не приходило кадресату. Здесь не нужно было создавать соединение заранее. Однако для такого способапередачи необходимо обеспечить на каждом узле коммутации нужное количество памятидля буферизации любого сообщения, сколь угодно большого. Для преодоления этогонедостатка был предложен метод коммутации пакетов: сообщение разбивают нафрагменты фиксированной длины. Эти фрагменты называются пакеты. Пакеты одногосообщения передают от одного узла коммутации к другому, пока они не достигнут местаназначения.
Каждый пакет можно передавать независимо от других. Поскольку пакетимеет фиксированную длину, то абонент не может монополизировать линию, а поэтомувозможен интерактивный режим работы. Одну и ту же линию могут разделять пакетыразных пользователей. Другое достоинство коммутации пакетов – конвейерность: второйпакет можно отправить, не дожидаясь когда первый достигнет места назначения. Пославвторой, можно начать передачу третьего и т.д.Основные различия между коммутацией каналов и коммутацией пакетов приведены ниже:• При коммутации каналов создается соединение, пропускная способность которогополностью резервируется за двумя абонентами, вне зависимости от того, какаяпропускная способность реально им потребуется.
При коммутации пакетовфизическая линия может быть использована пакетами разных абонентов. Следуетиметь в виду, что так как при коммутации пакетов не происходит жесткогозакрепления канала, то резкое увеличение потока пакетов в узле коммутации (в66случае коммутации пакетов эти узлы называют маршрутизаторами), можетпривести к их перегрузке и потере части пакетов.• При коммутации каналов гарантировано, что все данные поступят абоненту и в томпорядке, в каком их послали. При коммутации пакетов из-за ошибокмаршрутизации пакеты могут быть направлены не по назначению, сохранение ихисходного порядка получателю не гарантируется.• Коммутация каналов абсолютно прозрачна для абонентов.
Они могут пересылатьданные в любой кодировке и формате. При коммутации пакетов формат и способкодировки пакетов задан заранее и определяется оператором связи.• При коммутации пакетов плата взимается за время соединения и число переданныхпакетов. При коммутации каналов плата берется исключительно за время и длинусоединения.Описанные различия сведены в таблицу 2-51.Таблица 2-51. Коммутация каналов и коммутация пакетовПризнакКоммутация каналовКоммутация пакетовВыделенный путь передачиЕстьНетПропускная способностьФиксированнаяДинамическаяВозможно неиспользуемая пропускнаяспособностьЕстьНетПередача с буферизацией пакетовНетЕстьЕдиный путь для всех пакетовЕстьНетУстановление соединенияТребуетсяНе требуетсяВозможность перегрузкиПри установлении соединенияНа любом пакетеОплатаЗа время соединенияЗа переданные пакеты2.5.6.2.
Иерархия узлов коммутацииСвязь между абонентскими устройствами осуществляется с помощью узлов коммутации,в которых информация концентрируется и затем направляется по определеннымсоединительным линиям. Для этого узлы коммутации соединяются между собойлинейными сооружениями (соединительными линиями), в которые входят системыканалообразующего оборудования, организующие необходимые пучки каналов покабельным, радиорелейным и спутниковым линиям связи.Совокупность узлов коммутации, оконечных абонентских устройств и соединяющих ихканалов и линий связи называют сетью телефонной связи.Сети связи создаются для передачи информации между абонентами и бываюткоммутируемыми и некоммутируемыми.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
