Nets2010 (1131259), страница 17

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

Текст из файла (страница 17)

Подуровень сопряжения с физической средой (PMD) в стандарте АТМ обеспечивает съем битов с линии и передачу их на линию. Для физически разных линий (коаксиал, оптоволокно и т.п.) используют разное оборудование. Подуровень преобразования при передаче (TC) обеспечивает единый интерфейс с АТМ-уровнем при передаче ячеек в обоих направлениях. Именно ТС-подуровень обеспечивает сопряжение АТМ-уровня с протоколом передачи в выбранной среде, например. АТМ-уровень обеспечивает поток ячеек, а PMD-подуровень преобразует их в поток битов в физической среде.

При входящем потоке PMD-подуровень передает поток битов на ТС-подуровень. Задача ТС-подуровня - определить, где кончается одна ячейка, а где начинается другая. Поскольку в поступающем потоке битов нет никаких признаков деления между ячейками, то это весьма сложная задача. Как она решается, мы рассмотрим в разделе, посвященном канальному уровню, поскольку именно канальный уровень отвечает за преобразование потока битов в поток кадров или ячеек.

АТМ-переключатели

Общая схема организации АТМ-переключателя: Есть набор входных линий, по которым ячейки поступают в переключатель, и, как правило, такое же число выходных линий, по которым ячейки двигаются после коммутации. Обычно переключатель работает синхронно: длительность цикла строго фиксирована. В течение каждого цикла просматриваются все входные линии и, если на линию к этому моменту целиком поступила ячейка, то она считывается и передается в центр коммутации, а затем на выходную линию.

Переключатель может быть конвейерным, т.е. обработка одной ячейки может занимать более одного цикла. Ячейки поступают асинхронно, т.е. таймер переключателя отмечает момент начала очередного цикла. Если ячейка не поступила целиком за один цикл, то она должна ожидать начала следующего цикла.

Ячейки поступают со скоростью 155 Mбит/сек. Учитывая размер ячейки в 53 байта, получаем около 360 000 ячеек/сек. Таким образом, на обработку одной ячейки приходится около 2,7 мксек. Выпускаемые на сегодня переключатели имеют от 16 до 1024 входных линий, т.е. переключатель должен быть в состоянии обрабатывать за 2,7 мксек от 16 до 1024 ячеек. При скорости 622 Mбит/сек. переключающий центр должен обрабатывать очередную порцию ячеек за 700 нсек. Благодаря тому, что ячейки фиксированной длины и небольшого размера (53 байта), коммутация на таких скоростях становится возможной. При переменной длине и большем размере ячейки задача создания АТМ-переключателя была бы намного сложнее.

Все АТМ-переключатели должны удовлетворять следующим требованиям:

• терять как можно меньше ячеек

• никогда не менять порядок поступления ячеек по каждому виртуальному соединению

Первое требование означает, что АТМ-переключатель должен обеспечивать достаточно большую скорость переключения, но так, чтобы не терять ячейки. Считается допустимой потеря 1 ячейки на каждые 1012. В больших переключателях считается допустимой потеря 1-2 ячеек за час работы. Второе требование - сохранять порядок поступления ячеек неизменным - существенно усложняет конструкцию переключателя, но таково требование АТМ-стандарта.

Одна из ключевых проблем конструкции АТМ-переключателей состоит в следующем: что делать, когда сразу по нескольким линиям пришли ячейки, которые должны быть отправлены по одной и той же выходной линии? Напрашивается решение: взять одну ячейку, обработать ее, а другую сбросить. Но в силу требования 1 оно не годится.

Возможно другое решение: буферизовать ячейки на входе. Идея этого решения показана на рисунке 2-66. Пусть в начале цикла 1 (рисунок 2-66(а)) поступило четыре ячейки, две из которых должны быть отправлены по линии 2. Поскольку из-за линии 2 возник конфликт, то только три ячейки передаются на выходные линии. Поэтому к началу цикла 2 (рисунок 2-66(b)) на выходе переключателя появятся три ячейки, но на вход поступят новые. К началу цикла 3 (рисунок 2-66(с)) на входе останется только одна ячейка, и очередь рассосется только на четвертом цикле. В случае буферизации на входе надо следить за тем, чтобы дисциплина обслуживания возникающих очередей была бы справедливой и равномерно обслуживала очереди на всех линиях.

Рисунок 2-66. Буферизация ячеек на входе

Недостаток этого решения в том, что очередь на входе может блокировать даже те ячейки, которые должны быть перекоммутированы на линии, на которых нет конфликтов. Поэтому по соответствующему виртуальному соединению скорость упадет. Этот эффект называется блокировкой на входе. Кроме этого, буферизация ячейки на входе требует дополнительной логики в схемах, что усложняет конструкцию АТМ-переключателя.

Альтернативным решением может быть буферизация на выходе. Это решение показано на рисунке 2-67. Если несколько ячеек должны уйти по одной и той же линии, то они передаются на выход и буферизуются там. Это требует меньше циклов, в нашем примере только 3. В общем случае Karol 1987 показал, что буферизация на выходе эффективнее, чем буферизация на входе.

Рисунок 2-67. Буферизация на выходе

Рассмотрим конструкцию АТМ-переключателя, использующего буферизацию на выходе. Этот тип переключателей называется переключатель выталкивающего типа. Он показан на рисунке 2-68 для конфигурации 8х8 линий. Здесь каждая входная линия соединена с шиной, к которой подключены все выходные линии. Каждая входная шина имеет свой механизм управления, не зависящий от других, что существенно упрощает конструкцию.

Рисунок 2-68. Переключатель выталкивающего типа

У каждой поступающей ячейки аппаратно анализируется заголовок, чтобы определить, какому виртуальному соединению она принадлежит. Затем, с помощью таблицы коммутации, определяется выходная линия, через которую эта ячейка должна покинуть переключатель. Пересечение с соответствующей выходной линией активизируется, и, когда ячейка доходит до этого пересечения, она попадает в буфер. Ресурсов переключателя достаточно, чтобы буферизовать на одном выходе ячейки со всех входов, если это потребуется, или размножить ячейки, если их надо разослать по нескольким виртуальным соединениям.

Естественно было бы буферизовать все конфликтующие ячейки в выходном буфере. Однако для переключателей, например, на 1024 линий, нам потребовалось бы 1024 буферов по 1024х53 байтов. Слишком много! Выход из этой ситуации - выделение лишь n байтов на буфер, где n – параметр настройки. Если конфликтующих ячеек больше, то ячейки, не попавшие в буфер, сбрасываются. Здесь опять-таки надо быть осторожным, определяя на каких входных линиях сбрасывать ячейки, из каких выходных буферов выталкивать ячейки на очередном цикле так, чтобы не было дискриминации. Регулируя параметр n, можно варьировать стоимость и число сбрасываемых ячеек, что влияет на цену переключателя.

Переключатели Батчера-Баньяна

Основным недостатком переключателей выталкивающего типа является то, что центр коммутации - простой коммутатор, а это означает, что его сложность растет квадратично от числа коммутируемых линий. Из рассмотрения принципов построения коммутаторов для коммутации каналов мы уже знаем, что одно из решений - каскадные коммутаторы. Аналогичное решение возможно и для коммутации пакетов.

Это решение называют переключателем Батчера-Баньяна. Как и переключатели выталкивающего типа, переключатель Батчера-Баньяна синхронный, т.е. за один цикл он может обрабатывать несколько входных линий. На рисунке 2-69(а) показан трехступенчатый 8х8 переключатель Баньяна. Он называется так, поскольку похож на корни баньянового дерева. В баньяновых переключателях для каждого входа существует ровно один путь к любому из выходов. Маршрутизация пакета происходит в каждом узле на основе адреса выходной линии, которой должен достичь пакет. Адрес выходной линии определяют на входе по номеру виртуального соединения. В данном случае трехбитовый номер впереди ячейки используется в каждом узле для маршрутизации.

Рисунок 2-69. Трехступенчатый 8х8 переключатель Баньяна

В каждом из 12 переключающих элементов есть два входа и два выхода. В зависимости от значения соответствующего разряда ячейка направляется либо в порт 0, либо в порт 1. Если обе ячейки, поступившие на вход одного и того же коммутирующего элемента, должны быть направлены на один и тот же порт, то направляется одна, а вторая сбрасывается.

Итак, адрес выходной линии анализируется в каждом элементе слева направо. Например, код 001 означает, что соответствующая ячейка будет направлена на верхний, потом еще раз на верхний, а затем на нижний порты. Коллизии в баньяновской сети возникают, когда в одном и том же элементе в одно и тоже время надо использовать один и тот же порт. В зависимости от распределения ячеек на входе баньяновская сеть либо будет терять ячейки, либо нет.

Идея Батчера состояла в том, чтобы переставить ячейки на входах так, чтобы в баньяновской сети конфликтов не возникало. Для сортировки входов Батчер в 1968 году предложил специальный переключатель. Подобно баньяновскому переключателю, переключатель Батчера строится из элементов 2х2, работает синхронно и дискретно. В каждом элементе выходные адреса ячеек сравниваются. Больший направляется по стрелке, а меньший - в противоположном направлении. Если ячейка одна, то против стрелки. Подчеркнем, что сравниваются не отдельные биты, а весь адрес как число.

Рисунок 2-71. Действие переключателя Батчера-Баньяна

На рисунке 2-71 показан переключатель Батчера-Баньяна 8х8. Сложность операции перестановки для устройства Батчера - . Ячейки, отсортированные Батчеровской сетью, подаются на вход сети баньяна, где они пересылаются без конфликтов.

Известны две трудности, которые переключатели Батчера-Баньяна не могут преодолевать:

• если коллизия на выходе все-таки возникает, то решением является только сброс

• рассылка одной и той же ячейки сразу на несколько выходов

Было предложено несколько промышленных переключателей этого типа, которые по-разному преодолевают эти недостатки. Основная их идея заключается во встраивании между переключателем Батчера и сетью баньяна специальной схемы, которая позволяет преодолеть эти две трудности.

26. Спутниковые системы связи: организация, классификация и сравнительный анализ классов (примеры).

27. Спутниковые системы связи: геостационарные и низкоорбитальные спутниковые системы (примеры).

28. Спутниковые системы связи: VSAT спутниковые системы и спутниковые системы для персонального использования (примеры).

29. Тенденции развития современных спутниковых систем связи

Спутник связи имеет несколько приемопередатчиков - транспондеров, или стволов. Каждый транспондер слушает свою часть спектра, усиливает полученный сигнал и передает его обратно на землю в нужном направлении, на нужной частоте, отличной от частоты приема, чтобы избежать интерференции с принимаемым сигналом. Возвращаемый луч может быть по желанию либо широким, покрывая большую территорию, либо наоборот узконаправленным.

Согласно третьему закону Кеплера, период вращения спутника пропорционален радиусу орбиты в степени 3/2. На высоте примерно 36000 км над экватором период вращения спутника будет равен 24 часам. Такой спутник наблюдателю на экваторе будет казаться неподвижным. Благодаря этой неподвижности можно существенно упростить устройство наземной приемно-передающей антенной системы.

Из-за интерференции волн неразумно было бы размещать такие спутники ближе, чем 2 градуса экваториальной плоскости друг от друга, если они работают на одинаковых частотах. Таким образом, в одно и тоже время на экваториальной орбите может находиться не более 180 спутников, работающих на одной и той же частоте. Так как часть из этих орбит зарезервирована не только для целей связи, то спутников связи на самом деле меньше.

Обычно спутник связи имеет 12-20 транспондеров с полосой пропускания 36-50 МГц каждый. Транспондер с пропускной способностью в 50 Мбит/сек. может быть использован для передачи одного потока данных на скорости 50 Мбит/сек., либо для передачи 800 телефонных разговоров на скорости 64 Кбит/сек. каждый, либо иначе комбинируя скорости и количество передаваемых потоков данных. За счет поляризации сигнала можно сделать так, что два транспондера смогут использовать одну и ту же частоту.

Первые спутники связи имели один широкий луч. Современные имеют несколько более узких лучей, пятно которых охватывает несколько сот километров поверхности Земли.

Спутниковые системы связи имеют существенные отличия от наземных систем точка-точка. Несмотря на то что сигнал распространяется со скоростью света, из-за больших расстояний задержка при передаче велика - 250-300 мсек., против 3-5 мксек./км на коаксиале, оптоволокне и т.д.

Спутниковые системы принципиально вещательного типа. Для некоторых приложений это очень важно. Стоимость передачи не зависит, скольким получателям сообщение предназначено. Однако проблема безопасности передаваемой информации здесь требует особого внимания - все слышат все, что передается. Решение этой проблемы - только шифрование.

Стоимость передачи не зависит от расстояния.

Такой способ передачи имеет очень низкий коэффициент ошибок при передаче.

Система спутниковой связи и передачи данных ASTROLINK

В системе предполагается использовать девять геостационарных ИСЗ, расположенных в точках стояния 97°, 21,5° з.д., 38°, 130°, 170,25° в.д., которые формируют практически глобальную зону обслуживания. Система ASTROLINK зарегистрирована в октябре 1995 г. В мае 1997 г. федеральная комиссия США гарантировала компании Lockheed Martin Telecommunications действие лицензии.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)