Презентация на тему Телефонні лінії зв’язку. Комунікаційні системи глобальних мереж

передачі даних, ATM
Технологія ретрансляції кадрів
Високорівневий протокол керування каналом, HDLC

Протокол точка-точка канального рівня, PPP

10/100
FG T155
Ethernet 10/100
STM-1
N*E1
N*E1
N*E1
N*E1

Digital Hierarchy , PDH
1980-х розроблено стандарт для передачі даних

на швидкостях (від 1,5 Мбіт/с)
Використовується синхронний режим передачі (STM)
Мультиплексування за часом (TDM)
Імпульсно-кодова модуляція
Сучасні лінії будуються на базі цифрових Т- або Е- систем передачі
Т – система
Північна Америка, Японія
система T1 (1,544 Мбіт/с)
Е – система
Європа, Південня Америка
система E1 (2,048 Мбіт/с)

у TDM ІКМ сигнал
Несуча Т-1 передає дані із швидкістю

1.544 Мбіт/с

Біполярне кодування
B8ZS T-1 ("000VB0VB" )
B3ZS T-3 ("000V" або "B00V")
Повний дуплекс
Цифрова передача каналів

біти + 1 біт кадру = 193 біти/кадр
1/125мкс =

8000 кадрів/с
Швидкість передачі для цифрового каналу T1 розраховується таким чином:
193 біти/кадр * 8000 кадрів/с = 1.544 Мбіт/с

Позначення кадрів
Раніше позначалися як D1, D2 і D3
Два стандарти для циклу Т-1:
D4 (надцикл)
розширений надцикл(ESF)
Для стандарту T-3 використовуються
кадри типу M13

надцикл
У непарних циклах біт F служить для синхронізації і

набуває значення 101010
Інформація про синхронізацію вставляється в молодший значущий біт(LSB) кожного каналу, але тільки в 6 і 12 циклах для зменшення спотворень

в кожному кадрі
8біт/слот * 1 слот/кадр * 8000 кадрів/с

= 64 Кбіт/с
Data Service level – Рівень сервісу даних
DS0 - 64 Кбіт/с
DS1 – 1.544 Мбіт/с
Дзвінки можуть бути розташовані в k слотах в кадрі, щоб дати розподіл пропускної здатності, що є k*64 Кбіт/с
Кожен користувач знає, який слот (и) він використовує
Всі слоти однакового розміру (наприклад, 8 біт)
Ефективний для передачі однотипного трафіку
Неефективний для передачі інтегрованого трафіку

Unit)
виконує ряд захисних і сервісних функцій
Цифровий сервісний блок DSU

(Digital Service Unit)
перетворює дані від апаратури абонента в потенціали і коди Т-1

в один 3,152 Мбіт/с канал DS1C
Два DS1C канали мультиплексуються

в один 6,312 Мбіт/с канал DS2

Сім DS2 канали мультип-лексуються в один 44,736 Мбіт/с канал DS3

Шість DS3 канали мультип-лексуються в один 274,176 Мбіт/с канал DS4

x 8 біт = 256 біт/кадр
1/125мкс = 8000 кадрів/с
Швидкість

передачі для цифрового каналу E1 розраховується таким чином:
256 біти/кадр * 8000 кадрів/с = 2.048 Мбіт/с

Кадр синхронізації

Кадр службо-вої інформації

Ц0-Ц15 для поширення сигналів через СКВ
Цикл
Кожний цикл розбитий на

32 канальних інтервали КІ0-КІ31 по 8 тактових інтервали – розрядів Р1-Р8. На протязі КІ протяжністю 3,91 мкс передається кодова комбінація одного телефонного каналу, яка складається з послідовності 0 та 1

КІ
0

КІ
1

КІ
2

КІ
3

КІ
4

КІ
5

КІ
6

КІ
7

КІ
8

КІ
9

КІ
10

КІ
11

КІ
12

КІ
13

КІ
14

КІ
15

КІ
16

КІ
17

КІ
18

КІ
19

КІ
20

КІ
21

КІ
22

КІ
23

Кожний цикл розбитий на 32 канальних інтервали КІ0-КІ31 по 8 тактових інтервали – розрядів Р1-Р8. На протязі КІ протяжністю 3,91 мкс передається кодова комбінація одного телефонного каналу, яка складається з послідовності 0 та 1

КІ
24

КІ
25

КІ
26

КІ
27

КІ
28

КІ
29

КІ
30

КІ
31

3,91мкс

488 нс

Кодова комбінація

Початок надциклу визначається по цикловому синхросигналу виду 0000. Розряди Р6 КІ16 Ц0 використовується для передачі аварійного сигналу про збій надциклового синхронізму “Y”. В циклах Ц1-Ц15 в КІ16 передаються сигнали керування (CК) та взаємодії (СКВ) між АТС

КІ0 в парному циклі

КІ0 в непарному циклі

Цикловий синхросигнал

Початок циклу визначається по цикловому синхросигналу виду 0011011, який передається в розрядах Р2-Р8 КІ0 парного циклу.

Перший розряд КІ0 використовується для передачі дискретної інформації, розряд P3 KI0 непарного циклу – для передачі сигналов аварії або втрати циклової синхронізації “X”. Прийом значення 0 відповідає нормальному стану, а 1 – аварійному. В тактовому інтервалі Р2 постійно передається 1 (на відміну від Р2 в цикловому синхросигналі), що необхідно для перевірки в процесі пошуку цифрових систем зв’язку. Інші розряди можуть бути використані для службової інформації.

в один 2,048 Мбіт/с канал E1
Чотири E1 канали мультип-лексуються

в один 8,448 Мбіт/с канал E2

Чотири E2 канали мультиплексуються в один 34,368 Мбіт/с канал E3

Чотири E3 канали мультип-лексуються в один 139,264 Мбіт/с канал E4

Чотири E4 канали муль-типлексують-ся в один 565,148 Мбіт/с канал E5

високошвидкісному потоці без його розбирання
Абонент
Виділення потоку 2 Мбіт/с з

каналу 140 Мбіт/с

Виділення низькошвид-кісного потоку
(демультиплексування)

Вставка низькошвид-кісного потоку (мультиплексування)

вузол мережевого інтерфейсу (Network Node Interface)
Нестандартний лінійний код і

рівні оптичного сигналу

Об’єднання MUX і LTE

Низька продуктивність

Відсутній стандарт, який дозволяє виконувати моніторінг продуктивності каналів передавання даних
Відсутній канал керування

даних
Стандарт мультиплексування в оптичних мережах
SONET - Synchronous Optical Network
Синхронна

оптична мережа, використовується в США і Канаді
SDH - Synchronous Digital Hierarchy
Синхронна цифрова ієрархія, міжнародний термін ITU – T
1988 році розроблено стандарт для передачі цифрових потоків даних на різних швидкостях
Використовується синхронний режим передачі (STM)
Особливості SDH/SONET
Цілі SDH/SONET
Об'єднання різних цифрових мереж
Стандартизація Американських, Європейських і Японських систем
Мультиплексування різних цифрових сигналів
Підтримка адміністрування і управління
Особливості
Наявність одного тактового генератора
Безпосередня вставка або виділення окремого інформаційного потоку в агрегований
Базова швидкість передачі 155.52 Мбіт/с

кільце служить для передачі даних, а інше використовується як

резервне

Кінцеві пристрої ІКС або інших транспортних мереж підключаються через термінальні адаптери (ТА)

Мультплексор введення/виведення (ADM - Add-Drop Multiplexers)
Канали передачі даних (DCC - Data Communication Channels)

архітектури SDH/SONET:
Фотонний - нижній рівень ієрархії. Цей рівень визначає

стандарти на форму і перетворення оптичних сигналів на електронно-оптичні зв'язки
Рівень секції (Section) - призначений для керування передачею STM-кадрів (sonet) між терміналами і повторбвачами
Рівень лінії (Line) - служить для синхронізації і мультиплексування, здійснює зв'язок між окремими вузлами мережі і термінальним устаткуванням
Рівень тракту (Path) - описує реальні мережеві послуги (T-1 або T-3), що надаються користувачеві на ділянці від одного термінального устаткування до іншого

SDH інформація вкладається в спеціальні структури, що називаються віртуальними

контейнерами (VC=1,2,3,4 ). Ці контейнери складаються з двох частин:
Контейнер (C=1,2,3,4), де лежить передавана інформація;
Заголовок (path overhead - POH), який містить допоміжну інформацію про канал, керуючу інформацію, яка пов'язана з маршрутом передачі.

TU – трибні блоки (1,2,3)
TUG – група TU (2,3)
AU – адміністратив-ний блок керування (3,4)
AUG – група AU (стандарт G.709)

несуча
STM – синхронний транспортний модуль
SONET

= 2430 байта/125мкс
Табличне представлення
Заголовок секції або регенерації (SOH –

Section Overhead)
використовується для передачі сигналу між лінійним устаткуванням і містить в собі прапори розмежування кадрів, засоби для виявлення помилок і управління телекомунікаційним каналом
Заголовок лінії або мультиплексорний (LOH – Line Overhead)
використовується мультиплексорами, забезпечуючи детектування помилок і інформаційний канал з пропускною спроможністю 576 Кбіт/с.
Заголовок тракту (TOH – Transport Overhead)

(SOH – Section Overhead)
використовується для передачі сигналу між лінійним

устаткуванням і містить в собі прапори розмежування кадрів, засоби для виявлення помилок і управління телекомунікаційним каналом
Заголовок лінії або мультиплексорний (LOH – Line Overhead)
використовується мультиплексорами, забезпечуючи детектування помилок і інформаційний канал з пропускною спроможністю 576 Кбіт/с.
Заголовок тракту (TOH – Transport Overhead)

Дані користувачів

1 кадр = 810 байт/125мкс

Табличне представлення

1
n кадр:
9 рядків
n+1 кадр:
9 рядків
9 стовпців
AU-покажчики
AU-покажчики
261 стовпців по 261

байт

0 мкс

125 мкс

250 мкс

STM-1n

STM-1n+1

270

9

1

VC-4

261

1

Початок

стовпців
Заголовок секції
AU-покажчики
261 стовпців по 261 байт
0 мкс
9
рядків
270
9
1
VC-4
261 стопців
AU-4
Заголовок

секції

VC-4 POH (заголовок тракту)

стовпців по 261 байт
0 мкс
9
рядків
VC-3
85 стопців
AU-4
Заголовок секції
VC-3 POH

(заголовок тракту)

VC-4
Синхронний транспорт-ний модуль STM-N
Адміністра-тивний блок
AU-4
Група адміністративних блоків AUG
Додавання покажчика

покажчика

Додавання трактового

заголовку (POH)

Віртуальний контейнер
VC-12

Контейнер
C-12

Субблок
TU-12

2 Мбіт/c

технології:
Інтеграція інформації, яка передається інформаційно-комун. мережами
Аудіо та відео трафік,

дані
Однонаправлена передача
Веб-трафік
Двонаправлена передача
Телефонна розмова
Однонапрвлена групова передача
Групова розсилка даних
Двонаправлена інтерактивна передача
Відеоконференція
Забезпечення високого рівня якості обслуговування (QoS)
Мінімальна затримка
Максимальна швидкість, надійність
Виділення вірутальних каналів
Широке розповсюдження мобільних та бездротових мереж

- Asynchronous Transfer Mode, ATM
1990/2000 роках розроблено стандарт для

проектування високошвидкісної (від 2 Мбіт/с, STM-1, STM-4) широкосмугової цифрової мережі з інтеграцією послуг (Broadband Integrated Service Digital Network, B-ISDN )
ATM – це низькорівнева технологія, яка базується на швидкій комутації пакетів малого фіксованого розміру (53 байта), називають комірками (cells)
ATM забезпечує єдиний транспортний механізм для інтегрованого трафіку послуг:
передачі даних, голосу, відео, зображення, графіки ...
На сьогоднішній день використовується на канальному й фізичному рівнях моделі OSI/ISO
Навантаження АТМ може розміщуватися в кадрах SDH (Синхронна цифрова ієрархія)
В якості навантаження може виступати трафік IP-мереж
Організовує віртуальні канали (VC), група віртуальних каналів утворює віртуальний шлях (VP) шляхом мультиплексування

PT CLP
VC identifier
VP ідент.
GFC
VP ідент.

5-байтний заголовок








Контр.

сума загол.

PL CLP

VC identifier

VP ідент.

53-байтна комірка

VC identifier

VC ідент.

VC identifier

VC ідент.

Керування потоком (General Flow Control, GFC) – керування трафіком для різних типів QoS
Тип корисного навантаження (Payload type, PL) задається згідно з класами АТМ (два біти DiffServ IPv4, IPv6)
Прапор (Cell loss priority, CLP) визначає чутливість до втрат (допустимі або ні)
VP - ідентифікатор віртуального шляху
VC - ідентифікатор віртуального каналу
Для маршрутизації в АТМ використовується протокол PNNI (аналог OSPF);
VCI аналогічний МАС-адресі (при просуванні комірки не модифікується);
Призначення VC відбувається один раз, при встановленні з'єднання;
При проходженні комірки через мережу використов. комутація по міткам.

Поле даних

Керування потоком (General Flow Control, GFC) – керування трафіком для різних типів QoS
Тип корисного навантаження (Payload type, PL) задається згідно з класами АТМ (два біти DiffServ IPv4, IPv6)
Прапор (Cell loss priority, CLP) визначає чутливість до втрат (допустимі або ні)
VP - ідентифікатор віртуального шляху
VC - ідентифікатор віртуального каналу
VCI при просуванні комірки не модифікується;
Призначення VC відбувається один раз, при встановленні з'єднання;
При проходженні комірки через мережу використов. комутація кадрів;
Для маршрутизації в АТМ використовується протокол PNNI (аналог OSPF).

лише віртуальні шляхи
Комутація шляхів

AAL):
наявний лише на кінцевих вузлах
сегментації даних
аналогічний транспортному рівню OSI/ISO
Рівень

АТМ (ATM Adaptation Layer, ATM):
“мережний" рівень
комутація комірок, маршрутизації
Фізичний рівень (Physical Layer, PHY)

адаптації

синхронізацію відносно сигналу;
відповідає за фізичне представленню сигналу (у тому

числі кодування) для транспортної мережі, що використовується як середовище передачі.
Конвергенції з системою
визначення порядку передачі комірок в потоці;
розпізнавання меж комірок;
виправлення і виявлення помилок;
узгодження швидкостей;
додавання порожніх комірок для узгодження швидкостей;
упаковка потоку біт у формат кадру мережі (наприклад, SONET/SDH, DS - 3 або 155 Мбіт/с з кодування 8В/10В для екранованої витої пари).
Також додаються комірки фізичного рівня - кожна 27-ма комірка несе інформацію експлуатації і технічного обслуговування.
Відрізняються заголовками: перші три байти містять тільки нулі.

комірок
Перетворення ідентифікаторів віртуальних шляхів (VPI) і віртуальних каналів (VCI)
Організація

віртуальних шляхів і каналів
Мультиплексування і демультиплексування комірок

Рівень адаптації:

Адаптація до верхніх рівнів (прикладного рівня АТМ або IP)
5 рівнів адаптації (AAL1-AAL5)
Сегментація пакетів верхніх рівнів
Встановлення параметрів передачі трафіку і QoS залежно від типу трафіку

генерований з постійною швидкістю (телефонія, відеоконференція);
Механізм: резервування ресурсів.
rtVBR (Real

Tie Variable Bit Rate)
трафік реального часу зі змінною швидкістю (інтерактивне відео, трафік транзакцій в реальному часі);
Механізми: алгоритм "дірявого відра", встановлення погоджених швидкостей.
nrtVBR (Non - Real Time Variable Bit Rate)
трафік транзакцій з низькими вимогами до затримок (наприклад, звернення до файлового сервера), відео за запитом.
Механізми: алгоритм "дірявого відра", встановлення погоджених швидкостей.

алгоритм управління потоком. Добре працює з TCP.
UBR (Unspecified Bit

Rate)
додатки, для яких можлива негарантована доставка, наприклад, передача файлів.
Механізми: відкидання комірок.

А;
1 байт заголовків (порядкові номери послідовно відправлених комірок);
Корисне навантаження

– 47 байт даних;
AAL 1 розроблений для підтримки постійної швидкості передачі бітів (додатки реального часу).

AAL2

Гарантована доставка, змінна швидкість для класу B;
3 байта заголовків:
AAL1 + CRC + довжина поля даних;
Корисне навантаження - 45 байтів;
Використовується для забезпечення передачі даних зі змінною; швидкістю в реальному часі.

AAL
3/4

Гарантована та негарантована доставка із змінною швидкістю, керування потоком для класу C, D;
4 байта заголовків:
AAL2 + тип інформації і ідентифікатор мультиплексування (для ідентифікації протоколів вище розміщених рівнів)
Корисне навантаження – 44 байт даних.
Передача даних в моделі обміну даними, які орієнтовані на з'єднання, так і в такі, що не орієнтовані на з'єднання.

класу x;
Основне призначення: передача за допомогою АТМ різних протоколів

мережного рівня (наприклад, IP-трафік);
Корисне навантаження – 48 байтів:
сегмент даних високого рівня ділиться на комірки по 48 байт;
дані передається в кожній комірці, окрім останньої.
у передостанній в потоці передаються заголовки високих рівнів, а в останній - службова інформація;
Поля заголовку останньої комірки:
4байта – Payload, позначки основної частини (для останньої комірки);
0-47 байт – PAD, поле заповнювач даних до повних 48 байт;
2 байта – Length, довжина сегменту (0-65535);
4 байта – CRC-32.

що засновані на класифікації трафіку.
На рівні АТМ використовується аналог

алгоритму "дірявого відра": механізм GCRA (Generic Cell Rare Algorithm) для контролю декількох параметрів:
пікової швидкості – об’єм відра (відер);
середньої швидкості – швидкість надходження маркерів у відро;
об'єму пульсації – маскимальний та додатковий розмір байт, що буде пердаватися мережею за інтервал часу T.
На рівні AAL5 використовується механізм PPD (Partial Packet Discard) - при виявленні втрати однієї комірки, відкидаються всі комірки, що належать пакету, який передається.
Використовується алгоритм EPD (Early Packet Discard) – всі пакети, які складають нове повідомлення відкидаються, коли очікується скупчення, що визначається, якщо кількість занятих місць в буфері перевищує встановлений поріг.

АТМ, що засновані на класифікації трафіку.
Для пересилки IP/АТМ використовується

AAL5 - єдиний режим, що підтримує пересилку пакетів змінної довжини (1-65535 байт), емулює відсутність встановлення VC.
До IP- пакету додається трейлер(у кінець) для вказівки його довжини (для АТМ)
Перед IP-пакетом додається заголовок LLC/SNAP для трансляції IP-адреси в точку підключення АТМ

вартість АТМ обладнання
Висока протокольна надмірність
Складність використання вбудованих механізмів QoS

для передачі IP- трафіку

Підсумок

Мережі АТМ нині активно використовуються, але нові не будуються.
Механізми забезпечення якості обслуговування запозичені в стекові TCP/IP.

FR
Технологія FR розроблена в кінці 80-х на початку 90-х

для передачі даних на швидкостях від 2 Мбіт/с (для абонентів) та до 155 МБіт/с (для трнаспортних сегментів)
Архітектура технології FR
Фізичний рівень
Стандарти V-серії, X.21, EIA/TIA- серії для передачі даних комутованими лінями зв’язку
T1/E1 – 24 канали та 30 каналів зі швид. перед. 64 Кбіт/с;
BRI/PRI (ISDN)
2 канали - 64 Кбіт/с та 1 канал – 16 Кбіт/с;
23 (29) канали (T1/E1) - 64 Кбіт/с та 1 канал – 64 Кбіт/с.
З’єднання типу точка-точка
Канальний рівень
Використання кадрів протоколу LAP-F
Статична мультиплексація
Підтримка постійних (PVC) та комутованих (SVC) віртуальних каналів

кінцевого користувача
Провайдер послуг
DTE
DCE
Підключення до маршрутизатора

– визначає адресу отримувача
C/R (1 біт) – тип кадру:

команда (Command) або відповідь (Response)
EA (2 біта) – Поле розширеної адресації заголовку FR, дозволяє збільшити число пристроїв, що адресуються
FECN, Forward Explicit Congestion Notification (1 біт) – Пряме повідомлення про перевантаження
BECN, Backward Explicit Congestion Notification(1 біт) – Зворотне повідомлення про перевантаження
DE, Discard Eligibility (1 біт) – можливість відкидання кадру

C/R

EA

DLCI

DLCI

EA

DE

BECN

FECN

01111110

01111110

1-4096 байт

2 байта

2 байта

рівнів відповідно реагувати на повідомлення про перевантаження мережі
FECN (Forward

Explicit Congestion Notification) – Пряме повідомлення про перевантаження
Встановлються в кадрах, що надсилаються отримувачу даних
BECN (Backward Explicit Congestion Notification) – Зворотне повідомлення про перевантаження
Встановлюються в кадрах, що надсилаються від отримувача даних до джерела запиту

трафіку (дані) на частини та їх мультеплексування з пакетами

трафіку реального часу
Вагова рівноправна черга (Weighted Fair Queuing, WFQ)
Організація окремих черг для кожного виду трафіку

Протоколы канального уровня для выделенных сетей – С. 324

– 328.
Алиев Т. И. Сети ЭВМ и телекоммуникации. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. – 400 с.: ил.
Глава 19. Транспортные услуги и технологии глобальных сетей – С. 689-690
Олифер В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер . – Изд. 4-е. – СПб.:Питер,2010. – 944 с. — ISBN: 978-5-49807-389-7
Глава 10.2 Протоколы последовательной передачи. – С. 367-370
Гук М. Апаратные редс ва локальных сетей. Энциклопедия М. Гук. – СПб.: Издательство «Питер», 2000. — 576 с. — ISBN: 5-8046-0113-X