Nets2010 (1131259), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Так как аналоговый сигнал оцифрован, возникает искушение сжать передаваемые данные. Примером такого метода может служить метод разностной импульсно-кодовой модуляции. Идея сжатия в этом методе состоит в том, что если разность между последовательными замерами сигнала не превосходит, например, 8 уровней, в то время как собственно значения колеблются в диапазоне ±64, то вместо 6 разрядов цифрового кода нам потребуется всего 3 уровня. Частный случай такого подхода – это дельта-модуляция. В этом методе предполагается, что соседние значения отличаются не более чем на ±1. Для голоса этот метод работает неплохо.

Другой метод основан на экстраполяции очередного значения на основе предыдущих. Это так называемый метод статистической импульсно-кодовой модуляции. В этом методе передается разница между предсказанием и фактическим значением. Очевидно, что на обоих концах канала должен быть использован один и тот же алгоритм предсказания.

TDM-мультиплексирование позволяет мультиплексировать уже мультиплексированные каналы. Так, согласно стандарту Т1, 4 канала Т1 могут быть объединены в один Т2, затем 6 в один Т3 и 7 в один Т4. Согласно Е1, могут группироваться только 4 канала, но зато есть 4 уровня вложенности, а не три, как в Т1. Поэтому скорость передачи в этом случае E1 = 2,048; Е2 = 8,848; Е3 = 34,304; Е4 = 139,264; Е5 = 565,148 Мбит/сек.

Стандарт SONET/SDH.

SONET (Synchronous Optical NETwork) – это интерфейс передачи по оптическим линиям связи, предложенный американской компанией Bell Core и стандартизированный ANSI. Позднее МККТ выпустил стандарт, совместимый с SONET и названный SDH (Synchronous Digital Hierarchy), который был опубликован в рекомендациях G.707, G.708, G.709. Этот стандарт был разработан для того, чтобы устранять разнобой в передаче сигналов по оптоволоконным линиям в области телефонии.

На первых порах каждая телефонная компания устанавливала свои стандарты TDM-мультиплексирования по оптическим линиям. В настоящее время многие телефонные компании, в том числе и в России, на своих магистральных линиях используют стандарт SDH.

Ниже кратко перечислены цели и конструктивные особенности стандарта SONET. Создание этого стандарта преследовало четыре основные цели:

• позволить использовать разные физические среды в сети, что требует проработки стандартов кодировки на физическом уровне, выбора длины волны, частоты, временных характеристик, структуры кадра

• унифицировать американские, европейские и японские цифровые системы, которые используют каналы 64 Кбит/сек. c импульсно-кодовой модуляцией, но по-разному

• обеспечить иерархическое мультиплексирование нескольких цифровых каналов (на сегодня его используют до уровня Т3, хотя стандарт определяет и Т4)

• определить правила функционирования, администрирования и поддержки оптических каналов связи

С самого начала было принято решение использовать в SONET традиционное TDM-мультиплексирование, где вся ширина оптоволоконной линии используется под один канал, который содержит временные слоты подканалов. Поэтому SONET создавали как синхронную систему. У нее есть главные часы, которые тактируют ее работу с частотой 10-9 сек. с высокой точностью.

Биты на линии SONET имеют строго выверенную длительность, контролируемую едиными главными часами. Когда позднее для высокоскоростного ISDN был предложен метод передачи, где кадры могли поступать через нерегулярные интервалы времени, то этот метод, в противоположность SONET, был назван асинхронным и известен ныне как ATM.

Система SONET состоит из переключателей, мультиплексоров и повторителей, соединенных оптическими линиями. В терминологии SONET сплошной фрагмент оптоволоконного кабеля между двумя устройствами называется секцией. Канал между двумя мультиплексорами, возможно, с несколькими повторителями между ними, называется линией. Канал между двумя оконечными абонентами называется путем.

Кадр SONET содержит 810 байт и занимает 125 мксек. SONET допускает топологию каналов связи «решетка», но чаще это двунаправленное кольцо. Так как система SONET синхронная, то кадры генерируются строго один за другим без перерывов вне зависимости от того, есть данные на передачу или нет. Скорость в 8000 кадров/сек. как раз соответствует каналам с ИКМ-модуляцией, используемым в цифровой телефонии. Исходя из этого, нетрудно подсчитать, что пропускная способность канала SONET равна 51,84 Мбит/сек.

Для описания кадра SONET представим его 810 байт в виде матрицы 9 строк на 90 столбцов, как показано 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 три элемента 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 образом поступают 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 SONET

Оставшиеся 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 полезная пропускная способность составит 8000 х 783 х 8 = 50,112 Мбит/сек.

Мультиплексирование множественных потоков данных, называемых в SONET притоками, показано на рисунке 2-47. Мультиплексирование происходит побайтно. Например, когда три STS-1 притока, каждый со 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 270х9=2430 байтов и занимает 125 мксек. Таким образом, на этом уровне битовая скорость равна 155,52 Мбит/сек. На рисунке 2-48 приведены основные данные об иерархии мультиплексирования в SONET и SDH.

Скорость в АТМ равна 155 Мбит/сек. для того, чтобы сделать SONET и SDH совместимыми с АТМ на ранних этапах мультиплексирования.

Наличие заголовков секций, линий и путей говорит о наличии в SONET нескольких уровней протоколов 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 проверкой этого заголовка в конце секции.

Рисунок 2-49. Уровни протоколов передачи SONET

Уровень линии отвечает за мультиплексирование нескольких притоков разных линий в поток на одной линии на одном конце и демультиплексирование на другом. Уровень пути управляет передачей между оконечными пользователями.

21. Телефонные сети: структура, методы коммутации.

Коммутация

Третий важный компонент телефонной сети – работа телефонных станций, 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.

Коммутация каналов и коммутация пакетов.

На рисунке 2-50 показаны схемы работы коммутатора при коммутации каналов и при коммутации пакетов. Каждый из шести прямоугольников на рисунке 2-50 (а) представляет узел коммутации определенного уровня. В данном случае у каждого узла по три входящие и 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 исходящая линии замыкаются напрямую, образуя как бы единую линию. На рисунке это показано пунктирной линией.

Рисунок 2-50. Коммутация каналов (а) и коммутация пакетов (b)

Рисунок 2-50 (а) существенно упрощает реальную ситуацию. Мы уже отмечали, что между узлами коммутации используют магистрали с мультиплексированием сотен и тысяч вызовов одновременно. Эти магистрали не обязательно используют кабели. Они могут быть реализованы с помощью радиорелейной связи. Однако в целом основная идея коммутации каналов на этом рисунке отображена верно: при наличии вызова создается физическое соединение за счет коммутации нескольких каналов, которое сохраняется до тех пор, пока не будут переданы данные и не поступит команда разрыва соединения. Для создания соединения сигнал вызова должен пройти от точки возникновения до места назначения и быть подтвержден сигналом, что соединение успешно создано.

Основной особенностью коммутации каналов является то, что создается канал точка-точка, до того как данные начнут передаваться. Время соединения исчисляется секундами, а при удаленных звонках - до минуты. Прежде чем соединение возникнет, сигнал вызова должен проложить маршрут. Это требует времени. Для многих компьютерных приложений 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 услышите сигнал «занято» из-за нехватки свободных линий у какого-либо коммутатора или малой пропускной способности одного из каналов, через который проходит соединение.

Альтернативой коммутации каналов является коммутация сообщений. Этот метод использовался при передаче телеграмм. Сообщение получали на узле коммутации целиком, затем целиком передавали по каналу, ведущему к абоненту. И так от оператора к оператору, от одного узла коммутации к другому, пока сообщение не приходило к адресату. Здесь не нужно было создавать соединение заранее. Однако для такого способа передачи необходимо обеспечить на каждом узле коммутации нужное количество памяти для буферизации любого сообщения, сколь угодно большого. Для преодоления этого недостатка был предложен метод коммутации пакетов: сообщение разбивают на фрагменты фиксированной длины. Эти фрагменты 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 поэтому возможен интерактивный режим работы. Одну и ту же линию могут разделять пакеты разных пользователей. Другое достоинство коммутации пакетов – конвейерность: второй пакет можно отправить, не дожидаясь когда первый достигнет места назначения. Послав второй, можно начать передачу третьего и т.д.

Основные различия между коммутацией каналов и коммутацией пакетов приведены ниже:

• При коммутации каналов создается соединение, пропускная способность которого полностью резервируется за двумя абонентами, вне зависимости от того, какая пропускная способность реально им потребуется. При коммутации пакетов физическая линия может быть использована пакетами разных абонентов. Следует иметь в виду, что так как при коммутации пакетов не происходит жесткого закрепления канала, то резкое увеличение потока пакетов в узле коммутации (в случае коммутации пакетов 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 их послали. При коммутации пакетов из-за ошибок маршрутизации пакеты могут быть направлены не по назначению, сохранение их исходного порядка получателю не гарантируется.

• Коммутация каналов абсолютно прозрачна для абонентов. Они могут пересылать данные в любой кодировке и формате. При коммутации пакетов формат и способ кодировки пакетов задан заранее и определяется оператором связи.

• При коммутации пакетов плата взимается за время соединения и число переданных пакетов. При коммутации каналов плата берется исключительно за время и длину соединения.

Иерархия узлов коммутации.

Совокупность узлов коммутации, оконечных абонентских устройств и соединяющих их каналов и линий связи называют сетью телефонной связи.

Сети связи создаются для передачи информации между абонентами и бывают коммутируемыми и некоммутируемыми. Сеть называется коммутируемой, когда тракт передачи информации создается по запросу абонента на время сообщения, и некоммутируемой, когда тракт передачи информации обеспечивается постоянным соединением между определенными абонентами и нет необходимости в коммутации. Телефонные сети являются коммутируемыми. Общегосударственная телефонная сеть (ОАКТС) состоит из междугородной телефонной сети и зоновых телефонных сетей. Междугородная телефонная сеть обеспечивает соединение автоматических междугородных телефонных станций (АМТС) различных зон.

Зоновая телефонная сеть состоит из местных телефонных сетей, расположенных на территории зоны, и внутризоновой телефонной сети, которая соединяет между собой эти сети. Местные телефонные сети разделяются на городские, обслуживающие город и ближайшие пригороды (ГТС), и сельские (СТС), обеспечивающие связь в пределах сельского административного района.

Учрежденческо-производственная телефонная сеть (УПТС) служит для внутренней связи предприятий, учреждений, организаций и может быть соединена с сетью общего пользования либо быть автономной.

Зоновая телефонная сеть включает всех абонентов определенной территории, охватываемой единой семизначной нумерацией, и является частью ОАКТС. Территории зоновых сетей совпадают с территориями административных областей (республик). В зависимости от конфигурации области и телефонной плотности территории нескольких областей могут быть объединены в одну зону и, наоборот, одна область может быть разделена на две зоны и более. Зоновая сеть включает в себя ГТС и СТС, причем на территории одной зоны могут быть несколько ГТС и СТС. Крупные города с семизначной нумерацией выделяются в отдельные зоны.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)