Az adatátviteli csatornák áttekintése. Csatornaváltás, üzenetek és csomagok. A kapcsolórendszerek jelcseréjének diagramja. Kommunikációs hálózatok szervezésének módszerei. A városi telefonhálózatok típusai. Operatív irányítási funkciók
Az áramkörkapcsolt hálózatokban a hívó és a hívott végpont között végpontok közötti kapcsolat van a teljes átviteli idő alatt (3.3. ábra).
Rizs. 3.3. Áramkörkapcsolt hálózat
Az összekötő út több szakaszból áll, amelyek a kapcsolatépítés során egymás után kapcsolódnak be. Átlátható az adatátviteli és vezérlési módszerek végpontjain használt kódok tekintetében. Az adatjel terjedési ideje a csatlakozó útvonalon állandó.
A kommunikációs munkamenetnek három fázisa van: kapcsolat létrehozása, adatátvitel és kapcsolatbontás (lásd 3.1 a. ábra). A hívó fél irányítja a kapcsolat létrehozásának folyamatát.
a termináltelepítés, amely hívójelet küld a kapcsoló csomópontjának, válaszjelet kap a csomóponttól (felhívás egy szám tárcsázására), majd címinformációkat (tárcsázó karaktereket) továbbít a csomópontnak. A kapcsoló csomópont ezt az információt feldolgozza, a következő kapcsoló csomóponthoz vezető köteg egyik csatornáját elfoglalja, és az utóbbihoz továbbítja a kapcsolat további felépítéséhez szükséges tárcsázási karaktereket. Ily módon szakaszonként fokozatosan alakul ki egy összekötő út a hívott terminálig. A folyamat befejezése után a hálózat jeleket küld a hívónak, és a végpontokat hívja, jelezve, hogy a kapcsolat engedélyezett és készen áll az adatok továbbítására.
Ettől kezdve az adatátvitel előrehaladását a terminál telepítése határozza meg. A terminál telepítése (automatikusan vagy az előfizető közreműködésével) dönt az átviteli hibák észleléséhez és kijavításához szükséges intézkedésekről. Az intézkedések az adott működési feltételektől függően változhatnak.
A leválasztást a két összekapcsolt kapocs bármelyike kezdeményezheti horogjel segítségével. Ezen jel alapján az összekötő út kialakításában részt vevő összes kapcsoló csomópont megszakítja a kapcsolatokat.
Az áramkörkapcsolt adathálózatok között két típus létezik: szinkron és aszinkron hálózat.
3.3.1. ASZINKRON ÁRAMKÖR KAPCSOLT HÁLÓZATOK
3.3.1.1. AZ ASZINKRON HÁLÓZATOK MEGKÜLÖNBÖZŐ TULAJDONSÁGAI
Aszinkron hálózatokban általános szinkronizálás nincs elemenkénti vezérlés és nincsenek egységes „ciklusok” a hálózatra vonatkozóan. A különálló ADF-ek és kapcsolóeszközök egymástól független óragenerátorral rendelkeznek.
ábrán. A 3.4. ábra sematikusan mutatja egy ilyen hálózat felépítését végberendezésekkel, többcsatornás berendezésekkel és kapcsoló csomópontokkal. A terminálberendezések kapcsoló csomópontokkal történő összekapcsolásához előfizetői vonalakat és többcsatornás rendszerek csatornáit használják. A kapcsoló csomópontokat csatornaköteg köti össze. A csomópontok előtt a nyalábokat külön csatornákra osztják.
A felosztás némi szabadságot tesz lehetővé a hálózatszervezésben. Például kommunikációs vonalakon keresztül történő átvitelnél a csatornák frekvencia- és időosztású rendszerei egyaránt használhatók (lásd 1.4.2. fejezet), a hálózati csomópontokon a csatornák térbeli és időbeli váltására alkalmas berendezések is telepíthetők (lásd 1. kötet, fejezet 6.1.3 és szintén). Ez a választás szabadsága
Rizs. 3.4. Aszinkron áramkörkapcsolt hálózat
Csatornaképző és kapcsoló berendezésekre van szükség különösen a távirati kommunikáció és az adatátvitel megszervezésekor megosztott hálózat, amikor mindenekelőtt a meglévő távíróhálózati berendezéseket kell használni, például hangfrekvenciás távírórendszereket (lásd az 1.4.2.2. szakaszt). Majd a műszaki-gazdasági lehetőségek adódóan fokozatosan ki lehet egészíteni vagy ki lehet cserélni ezeket a berendezéseket korszerűbb berendezésekkel a kommunikációs technológiai fejlesztések alapján.
ábrán látható módon. A 3.4. ábra szerint a hívó és a hívott végpontok közötti összekötő út több szakaszból áll, amelyek egymás után kapcsoló csomópontokon keresztül kapcsolódnak egymáshoz. Mivel az átviteli út minden szakasza és minden kapcsolási csomópont hozzájárul a továbbított adatjel teljes torzulásához, az átvitelt és a kapcsolást a lehető legkisebb torzítással kell végrehajtani.
A minimális torzítás követelménye elsősorban a nem izokron jelek esetében fontos, ami alapvetően nem korrigálható. Ezzel szemben az izokron adatjelek az átviteli út minden részén és minden kapcsoló csomóponton állíthatók. Azokban az időosztásos rendszerekben, amelyek szinkron csatornákkal vagy előjelciklusokat képező csatornákkal rendelkeznek (lásd 1.4.2.3. fejezet), a korrekció automatikusan megtörténik. Azokban a frekvenciaosztó rendszerekben, amelyek változó sebességű átvitelt tesznek lehetővé, azaz „átlátszóak” (lásd 1.4.2.2), korrekciót kell beállítani további eszközök. A magas költségek miatt azonban ezt általában elhagyják, aminek következtében ilyenkor az adást és a kapcsolást is a lehető legkevesebb torzítással kell végrehajtani.
3.3.1.2. ÁTVITELI RENDSZEREK DVR-VEL ASZINKRON HÁLÓZATOKBAN CSATORNAVÁLTÁSSAL
Egy aszinkron áramkörkapcsolt hálózatban minden időosztásos átviteli (TDT) rendszernek megvan a maga szinkronizálása, amely független más rendszerek szinkronizálásától. Következésképpen órajelek A TRC-vel rendelkező rendszerek eltérőek, azaz az előfizetők közötti összekötő út nem teljesen azonos átviteli sebességű szakaszokból áll.
A szinkron csatornák időosztásával rendelkező rendszerekben (lásd 1.4.2.3. fejezet), ahol a DTE-től érkező minden bithez egy bit hozzá van rendelve a csoport adatfolyamban, az átviteli sebességek különbségei miatt a jelcsúszás jelensége bitkieséssel vagy -kiegészítéssel előfordulhat.extra. Ez azt jelenti, hogy az egyik bitet nem továbbítják, mert a következő rendszerben túl sok van alacsony sebességátvitel, vagy fordítva, az egyik bit újra átvitelre kerül, mivel a következő rendszer is Magassebesség(3.5. ábra).
Rizs. 3.5. Bit csúszás az aszinkron áramkörkapcsolt hálózatban
Ezért az aszinkron áramkörkapcsolt hálózatban működő TDC-vel rendelkező rendszerekben speciális sebességkiegyenlítési módszereket kell alkalmazni, amelyekben az egyes adatcsatornákban megfelelő ("üres") bitek kiiktatásával vagy hozzáadásával megegyezés születik a átviteli sebesség a csatlakozó út csatornái mentén. Más szavakkal, olyan időosztási rendszerekre van szükség, amelyek sebesség-illesztésű csatornákkal rendelkeznek – töltőcsatornák (lásd 1.4.2.3. fejezet).
A bitcsúszás jelenségével is számolni kell, ha időosztásos rendszereket használunk
csatornák előjelciklusok kialakításával (lásd 1.4.2.3. fejezet). Az ilyen rendszereknek észlelniük kell a jelciklusokat, és ki kell küszöbölniük az adatcsatornák közötti sebességeltéréseket a stop elem lerövidítésével vagy meghosszabbításával.
Az „átlátszó” csatornákkal rendelkező időosztásos rendszerekben (lásd 1.4.2.3. fejezet), amelyek a DTE jeleket hely-idő kódolással átvitt bitsorozattá alakítják át, a bitcsúszás problémája nem merül fel. Valójában ebben az esetben az egyes átviteli szakaszok utáni jelet elvileg változatlan időviszonyok jellemzik, és ugyanúgy továbbítják. Természetesen ahhoz, hogy az ismételt kódolásból adódó torzítás ne legyen túl nagy, az elkerülhetetlen kódolási hibának kellően alacsony szinten kell maradnia.
3.3.1.3. IDŐCSATORNA KAPCSOLÓ BERENDEZÉS ASZINKRON HÁLÓZATOKBAN
Ha egy aszinkron hálózat kapcsolócsomópontjaihoz TRC-vel rendelkező, feltöltési csatornákkal vagy előjelciklusokat képező csatornákkal rendelkező rendszerek csatlakoznak, akkor a bites soros idejű kapcsolású eszközökben (lásd 1. kötet, 6.1.3.2. fejezet) az adatok torzulása. jelek megengedettek, legfeljebb fél egységnyi intervallumban.
Ha „átlátszó” csatornákkal rendelkező időosztásos rendszereket vagy frekvenciaosztásos rendszereket használunk, a szekvenciális bitváltás során fellépő torzításoknak nagyon kicsiknek kell lenniük, mivel ezek benne vannak a teljes torzításban. Ugyan izokron adatjelek esetén a kapcsolóberendezés és a többcsatornás átviteli rendszer közé korrektort is be lehetne szerelni, ehhez azonban a Sz. 3.3.1.2. sebesség illesztését, és meg kell birkóznia a kapcsolódó költségekkel.
Kitöltő csatornák és előjelciklusokat képező csatornák jelenlétében bitcsoportok váltása használható, ami több lehetőséget biztosít nagy teljesítményű(lásd a 2. szakaszt. 1.1.1, 3. példa, 2.1 táblázat).
3.3.1.4. AZ ASZINKRON CSATORNAVÁLTÓ HÁLÓZAT SZERKEZETE
Az aszinkron áramkörkapcsolt hálózat felépítése a ábrán látható. 3.6, amely a hálózat alsó szintjét mutatja - a hálózat részét az előfizetőktől a kapcsoló csomópontig. Az előfizetői interfészek képezik a határt a DTE és az adathálózat között. A csatlakozási eszközök is az előfizetők telephelyén találhatók
(PP), amelyek biztosítják a DTE interfészét a hálózattal (lásd 2.2.2. fejezet). Azokban az esetekben, amikor a DTE nem irányítja közvetlenül az interfész adatáramkörökön keresztül a kapcsolatok létrehozásának és megszakításának folyamatait, a PP helyett hívóeszközöket (VP) telepítenek, amelyek tartalmazzák a vezérléshez szükséges elemeket (lásd 2.2.1. fejezet).
Rizs. 3.6. Az aszinkron áramkörkapcsolt hálózat felépítése:
1 - előfizetői kapcsolatok; 2 - csatlakozási eszközök vagy hívóeszközök; 3 - előfizetői vonalak; 4 - multiplexerek; 5 - koncentrátorok; 6 - összekötő vezetékek; 7 - kapcsoló egység
Előfizetői vonalakon keresztül a PP és a VP multiplexerekhez vagy koncentrátorokhoz csatlakozik, amelyek általában a telefonhálózat kapcsolóállomási berendezéseivel egy helyen helyezkednek el. Multiplexer segítségével egy csomó csatorna jön létre, amelyek száma megegyezik a számmal előfizetői vonalak. Ezzel szemben a hub összegyűjti és tömöríti az előfizetői vonalak terhelését, így kevesebb csatorna legyen a kötegben, mint amennyi előfizetői vonal (lásd a 2.1.1.2. szakaszt).
Az adatátviteli hálózati kapcsoló csomópontok a telefonhálózat központi kapcsolóállomásainak helyein, illetve nagy előfizetői sűrűséggel a hálózat fő kapcsolóállomásainak helyein kerülnek telepítésre. Csomópontok váltása felső szint Az adatátviteli hálózatokat kiterjedt vonalrendszer köti össze.
3.3.1.5. ADATTERMINÁL BERENDEZÉSEK SZINKRONIZÁLÁSA
Az adatátviteli hálózathoz szinkron végberendezések csatlakoztatása esetén az adatátviteli berendezések előfizetői interfészeire vonatkozó CCITT ajánlások (lásd 1.1.3. pont) szerint a hálózatnak óraszinkronjelet kell biztosítania minden DTE-hez, valamint az elemek kölcsönös szinkronizálását az adók között. és DTE fogadása. Az aszinkron áramkörkapcsolt hálózatokban, ahol nincs belső hálózatszintű órajel-szinkronizálás, ennek a követelménynek a szinkron órajelgenerátorok telepítése a szinkron DTE-vel rendelkező előfizetők PP-jébe vagy VP-jébe teljesül. Ezek a generátorok adási órajeleket állítanak elő, és a kapcsolat létrehozása után elkülönítik a vételi órajeleket az ellenkező oldalról érkező adatjelektől. Az így elért szinkronitás az elemek között minden kapcsolatnál egyedi, és csak addig marad fenn, amíg az adott kapcsolat fennáll.
3.3.1.6. A BITSZEKVENCIA ADÁSFÜGGETLENSÉGE ASZINKRON HÁLÓZATOKBAN
A szinkron terminálok közötti átvitel nem függhet az átvitt bitsorozat típusától. Aszinkron hálózatokban a szükséges függetlenség titkosítókkal biztosítható (lásd 2.2.1.1, 2.2.2.2 fejezet). E módszer szerint a DTE-től érkező jeleket az adatátviteli fázisban kódolják (bitjeik keverednek) az adóoldali PP-ben vagy VP-ben. A vételi oldalon lévő PP-ben vagy VP-ben a jelek visszaállnak eredeti formájukba egy dekódoló segítségével.
Az átvitel megkezdése előtt a PP vagy VP bekapcsolja a kódolót, és az ellenkező oldalon lévő dekódolónak a szinkronba lépéshez szükséges idő után jelet küld a DTE-nek, amely lehetővé teszi az átvitelt. Ettől a pillanattól kezdve a scrambler biztosítja, hogy a kapcsoló csomópontnak küldött jel karakterváltozásokat tartalmazzon, még akkor is, ha a DTE azonos karakterek hosszú sorozatát állítja elő. Ez megakadályozza az előfizetők kívánsága ellenére történő véletlen lekapcsolás lehetőségét, mivel nem jelenik meg egy hosszú nullák sorozata, amely összetéveszthető a bontási jellel.
Ha valóban meg kell szakítania a kapcsolatot, akkor a DTE interfészén keresztül vezérelt PP vagy VP kikapcsolja a kódolót, és hosszú nullák sorozatát küldi a kommunikációs vonalnak. Ha egy bizonyos idő alatt a kapcsoló csomópont csak „0” karaktert kapott egymás után, akkor megszakítja a kapcsolatot.
Az átvitelt más módon is függetleníthetjük a szimbólumok (bitek) sorozatától: egy bizonyos szabály szerint további bitek kerülnek be a DTE által kiadott bitsorozatba. azonban ez a módszer az átviteli sebesség növekedéséhez vezet (lásd a 3.3.2.5. szakaszt), és ezért az aszinkron áramkörkapcsolt hálózatokban korlátozza az ADF típusának megválasztásának szabadságát.
Kérdések a tanfolyammal kapcsolatban
"TELKOMMUNIKÁCIÓS HÁLÓZATOK"
1. A kommunikációs hálózatok és kapcsolórendszerek elméletének alapfogalmai
2. Csatorna, üzenetek és csomagok váltása +
3. A kapcsolórendszerek célja a kommunikációs hálózatokban
4. A jelcsere diagramja kapcsolórendszerekben +
5. Központosított kapcsolórendszerek +
6. Kommunikációs hálózatok szervezésének módszerei +
7. Az országos automatizált rendszer felépítése telefonos kommunikáció +
8. Városi telefonhálózatok típusai +
9. Speciális szolgáltatások és számozási rendszer szervezése a telefonhálózatokban
10. Digitális kommunikációs hálózatok szervezése +
11. Lehetőségek az analóg telefonhálózatok bővítésére +
12. Nyílt rendszerek interakciójának hétszintű modellje +
13. Digitális csatornák hierarchiája +
14. Kézbesítési módok szélessávú ISDN+-hoz
15. A koncepció és a hívásszolgáltatási modell indoklása intelligens kommunikációs hálózatokban +
16. Intelligens kommunikációs hálózat felépítése +
17. Intelligens kommunikációs hálózatok fogalmi modellje +
18. Az analóg előfizetői vonalak hatékonyságának javításának módjai +
19. A digitális előfizetői vonalak hatékonyságának javításának módjai +
20. Digitális előfizetői hálózat kiépítésének módszerei +
21. Digitális rendszerek előfizetői vonalak átvitele xDSL + technológia segítségével
22. Kódolási módszerek lineáris jelek xDSL+ technológia használatával
23. Szakmai kommunikációs hálózatok felépítése
24. Személyes hívóhálózatok felépítése +
25. Műholdas kommunikációs hálózatok felépítése +
26. A cellás kommunikációs hálózatok felépítése +
27. Vezeték nélküli kommunikációs hálózatok felépítése +
28. Riasztórendszerek osztályozása
29. Előfizetői riasztás
30. Vonal és regiszter jelzés
31. Általános csatornajelzés
32. Telefonhálózati szinkronizáló eszközök rendeltetése és
33. A digitális hálózati szinkronizálás alapvető módszerei
34. A szinkronizálás megszervezése digitális telefonhálózatokban
35. Operatív irányítási funkciók +
Áramkör, üzenet és csomagváltás
A következő típusú kapcsolórendszerek ismertek:
Váltással csatornák;
Váltással üzenetek;
Váltással csomagokat.
Nézzük meg röviden a szervezet jellemzőit ezeknek a rendszereknek kommunikációs hálózatokban. Példák a hálózatokra áramköri kapcsolás vannak telefonhálózatÉs Telex hálózat(előfizetői távíró). Ezekben a rendszerekben először kommunikációs csatorna jön létre két végberendezés között, majd ezen keresztül történik információcsere
Rizs. 2.2. Kommunikációs hálózat töredéke
Az áramkörkapcsolt rendszerek hátránya az alacsony vezetékkihasználás.
Példa hálózatokra üzenetváltás néhány katonai hálózat és hangposta-hálózat. Ezekben a rendszerekben a PC-k termináleszközként használhatók, amelyek a Telex hálózattal ellentétben nem kapcsolódnak közvetlenül egymáshoz. Az A pontból a B pontban lévő másik végberendezéshez továbbításra szánt üzenetet egymás után a közbenső C, D, E pontokban tárolják, feldolgozzák és némi késleltetéssel továbbítják a kívánt B ponthoz. Ebben az esetben a használt AC, CD, DE közbenső összekötő vezetékek is szekvenciálisan felszabadulnak. Az üzenetek késleltetésének oka az, hogy minden következő fővonalon sorba állnak az átvitelre. Ezek a rendszerek lényegesen magasabb törzskihasználást érnek el, mint az áramkörkapcsolt rendszerek. azonban elektronikus postafiókok nagy kapacitású memóriával rendelkeznek, ami az üzenetváltó hálózat hátránya.
Hálózatok csomagváltás a múlt század 80-as éveiben fejlesztették ki. Ilyen hálózat például az IP-telefonrendszer, amelyben a terminálról vagy számítógépről kapott adatokat rögzített hosszúságú rövid információs csomagok formájában továbbítják a kívánt célállomásra. Az ilyen rendszerek az összekötő kommunikációs vonalak használata szempontjából közbenső pozíciókat foglalnak el a fent tárgyalt rendszerek között. Az IP-telefonrendszerek jelenleg a legköltséghatékonyabb módot biztosítják a hangüzenetek váltásához. Amikor azonban eltalálják egyedi csomagok A kommunikációs hálózatban jelentősen romlik a továbbított hangüzenetek minősége, ami e rendszerek hátránya.
A kapcsolórendszerek jelcseréjének diagramja
Az egyes terminálok és a kapcsolóállomások közötti információtovábbítási csatornán kívül van egy kétirányú út is a vezérlőjelek cseréjére. A legtöbb valós kapcsolórendszerben ugyanazt a fizikai csatornát használják mindkét áramkörhöz.
Minden kapcsolórendszer tervezésének első lépése a terminál és a kapcsolórendszer közötti szolgáltatási információk cseréjéhez szükséges vezérlőjelek készletének figyelembe vétele. Ezt az információt meghatározott módon kódolt jelek formájában továbbítják: analóg telefonrendszerek esetén - szinuszos feszültség amplitúdójában és frekvenciájában, digitális adatátviteli rendszerekben - bináris kód kombinációkban.
Áramkörkapcsolt hálózatokon alapuló nagy kiterjedésű kommunikáció
A bérelt vonalak a legmegbízhatóbb csatlakozási módok helyi hálózatok globális kommunikációs csatornákon keresztül, mivel egy ilyen vonal teljes kapacitása mindig az egymással kölcsönhatásban álló hálózatok rendelkezésére áll. Ez azonban a globális kapcsolatok legdrágább típusa is – ha N darab távoli helyi hálózat van, amelyek intenzíven cserélnek egymással adatot, akkor Nx(N-l)/2 bérelt vonalra van szükség. A globális szállítás költségeinek csökkentése érdekében dinamikusan váltott csatornákat használnak, amelyek költsége megoszlik e csatornák számos előfizetője között.
A telefonhálózati szolgáltatások a legolcsóbbak, hiszen kapcsolóik fizetősek nagy mennyiség használó előfizetők telefonos szolgáltatások, és nem csak a helyi hálózatukat összekötő előfizetők által.
A telefonhálózatok az előfizetői és fővonali csatornák multiplexelési módjától függően analóg és digitális hálózatokra oszthatók. Pontosabban, digitálisnak nevezzük azokat a hálózatokat, amelyekben az információkat az előfizetői végeken digitális formában jelenítik meg, és amelyekben digitális multiplexelési és kapcsolási módszereket alkalmaznak, az analóg pedig azokat a hálózatokat, amelyek analóg formában fogadják az adatokat az előfizetőktől, vagyis a klasszikus analóg telefonoktól, ill. A multiplexelés és a kapcsolás analóg és digitális módszerekkel egyaránt történik. BAN BEN utóbbi évek Meglehetősen intenzív folyamat volt a telefonhálózati kapcsolók TDM technológián alapuló digitális kapcsolókkal való helyettesítése. Egy ilyen hálózat azonban továbbra is analóg telefonhálózat marad, még akkor is, ha minden kapcsoló TDM technológiával működik, digitális formában dolgozza fel az adatokat, ha az előfizetői végei analógok maradnak, és az analóg-digitális átalakítás a legközelebbi alközponti hálózaton történik. az előfizető. Új technológia A V.90 modemek ki tudták használni azt a tényt, hogy sok olyan hálózat létezik, amelyekben a switchek többsége digitális.
A digitális előfizetői végződésekkel rendelkező telefonhálózatok közé tartoznak az úgynevezett Switched 56 szolgáltatások (56 Kbit/s kapcsolt csatornák) és a digitális hálózatok integrált ISDN szolgáltatásokkal (Intergrated Services Digital Network). A kapcsolt 56-os szolgáltatások számos nyugati országban jelentek meg annak eredményeként, hogy a vég-előfizetőknek a T1 vonali szabványokkal kompatibilis digitális végződtetést biztosítanak. Ez a technológia nem vált nemzetközi szabvánnyá, mára az ISDN technológia váltja fel, amely ilyen státuszú.
Az ISDN-hálózatokat nemcsak hang, hanem számítógépes adatok továbbítására is tervezték, beleértve a csomagkapcsolást is, ezért integrált szolgáltatásokkal rendelkező hálózatoknak nevezik. Az ISDN-hálózatok fő működési módja azonban továbbra is az áramkörkapcsolás, és a csomagkapcsolt szolgáltatás sebessége a modern szabványokhoz képest túl alacsony - általában 9600 bps-ig terjed. Ezért az ISDN technológiát ebben az áramkörkapcsolt hálózatokról szóló részben tárgyaljuk. Az integrált szolgáltatási hálózatok új generációja, az úgynevezett B-ISDN (szélessávból) teljes egészében a csomagkapcsolt technológián (pontosabban ATM technológiai cellákon) alapul, így erről a technológiáról lesz szó a csomagkapcsolt hálózatokról szóló részben.
A bérelt vonalak jelentik a legmegbízhatóbb eszközt a helyi hálózatok globális kommunikációs csatornákon keresztül történő összekapcsolására, mivel egy ilyen vonal teljes kapacitása mindig az egymással együttműködő hálózatok rendelkezésére áll. Ez azonban a globális kapcsolatok legdrágább típusa is – ha N számú távoli helyi hálózat van, amelyek intenzíven cserélnek egymással adatot, akkor Nx(N-l)/2 bérelt vonalra van szükség. A globális szállítás költségeinek csökkentése érdekében dinamikusan váltott csatornákat használnak, amelyek költsége megoszlik e csatornák számos előfizetője között.
A telefonhálózati szolgáltatások a legolcsóbbak, hiszen kapcsolóikért a telefonszolgáltatást igénybe vevő előfizetők nagy része fizeti, nem csak a helyi hálózatukat egyesítő előfizetők.
A telefonhálózatok az előfizetői és fővonali csatornák multiplexelési módjától függően analóg és digitális hálózatokra oszthatók. Pontosabban, digitálisnak nevezzük azokat a hálózatokat, amelyekben az információkat az előfizetői végeken digitális formában jelenítik meg, és amelyekben digitális multiplexelési és kapcsolási módszereket alkalmaznak, az analóg pedig azokat a hálózatokat, amelyek analóg formában fogadják az adatokat az előfizetőktől, vagyis a klasszikus analóg telefonoktól, ill. A multiplexelés és a kapcsolás analóg és digitális módszerekkel egyaránt történik. Az elmúlt években meglehetősen intenzív folyamat zajlott le a telefonhálózati kapcsolók TDM technológián alapuló digitális kapcsolókkal való lecserélése terén. Egy ilyen hálózat azonban továbbra is analóg telefonhálózat marad, még akkor is, ha minden kapcsoló TDM technológiával működik, digitális formában dolgozza fel az adatokat, ha az előfizetői végei analógok maradnak, és az analóg-digitális átalakítás a legközelebbi alközponti hálózaton történik. az előfizető. Az új V.90 modem technológia ki tudta használni azt a tényt, hogy nagyszámú olyan hálózat létezik, amelyekben a switchek többsége digitális.
A digitális előfizetői végződésekkel rendelkező telefonhálózatok közé tartoznak az úgynevezett Switched 56 szolgáltatások (56 Kbit/s kapcsolt csatornák) és a digitális hálózatok integrált ISDN szolgáltatásokkal (Intergrated Services Digital Network). A kapcsolt 56-os szolgáltatások számos nyugati országban jelentek meg annak eredményeként, hogy a vég-előfizetőknek a T1 vonali szabványokkal kompatibilis digitális végződtetést biztosítanak. Ez a technológia nem vált nemzetközi szabvánnyá, mára az ISDN technológia váltja fel, amely ilyen státuszú.
Az ISDN-hálózatokat nemcsak hang, hanem számítógépes adatok továbbítására is tervezték, beleértve a csomagkapcsolást is, ezért integrált szolgáltatásokkal rendelkező hálózatoknak nevezik. Az ISDN-hálózatok fő működési módja azonban továbbra is az áramkörkapcsolás, és a csomagkapcsolt szolgáltatás sebessége a modern szabványokhoz képest túl alacsony - általában 9600 bps-ig terjed. Ezért az ISDN technológiát ebben az áramkörkapcsolt hálózatokról szóló részben tárgyaljuk. Az integrált szolgáltatási hálózatok új generációja, az úgynevezett B-ISDN (szélessávból) teljes egészében a csomagkapcsolt technológián (pontosabban ATM technológiai cellákon) alapul, így erről a technológiáról lesz szó a csomagkapcsolt hálózatokról szóló részben.
Az analóg hálózatok földrajzi elterjedtsége eddig jelentősen meghaladja a digitális hálózatok elterjedtségét, különösen hazánkban, de ez a különbség évről évre csökken.
Az áramkörkapcsolt hálózatoknak számos fontos szerepe van általános tulajdonságok függetlenül attól, hogy milyen típusú multiplexelést használnak.
A dinamikus kapcsolású hálózatok előzetes eljárást igényelnek az előfizetők közötti kapcsolat létrehozásához. Ehhez a hívott előfizető címét továbbítják a hálózatnak, amely áthalad a kapcsolókon, és konfigurálja azokat a későbbi adatátvitelhez. A kapcsolódási kérelmet egyik kapcsolóról a másikra irányítják, és végül eléri a hívott felet. A hálózat megtagadhatja a kapcsolat létrehozását, ha a szükséges kimeneti csatorna kapacitása már kimerült. FDM kapcsoló esetén a kimeneti csatorna kapacitása megegyezik a csatorna frekvenciasávjainak számával, TDM kapcsoló esetén pedig azon időrések számával, amelyekre a csatorna működési ciklusa fel van osztva. A hálózat akkor is megtagadja a csatlakozást, ha a kért előfizető mással már kapcsolatot létesített. Az első esetben azt mondják, hogy a kapcsoló foglalt, a másodikban pedig az előfizető. Az áramköri kapcsolási mód hátránya a csatlakozás meghibásodásának lehetősége.
Ha a kapcsolat létrejöhet, akkor az FDM hálózatokban fix frekvenciasávot, a TDM hálózatokban pedig fix sávszélességet kap. Ezek az értékek a csatlakozási időszak alatt változatlanok maradnak. A kapcsolat létrejöttét követően garantált hálózati átviteli sebesség fontos tulajdonság az olyan alkalmazásokhoz, mint a hang-, videó- vagy valós idejű létesítményvezérlés. Az áramkörkapcsolt hálózatok azonban nem tudják dinamikusan megváltoztatni a csatornakapacitást egy előfizető kérésére, ami hatástalanná teszi őket burzsuális forgalom esetén.
Az áramkörkapcsolt hálózatok hátránya, hogy nem használhatók azokkal működő felhasználói berendezések különböző sebességgel. Az összetett áramkör egyes részei azonos sebességgel működnek, mivel az áramkörkapcsolt hálózatok nem pufferelnek felhasználói adatokat.
Az áramkörkapcsolt hálózatok kiválóan alkalmasak állandó sebességű adatfolyamok kapcsolására, ahol a kapcsolás egysége nem egy bájt vagy adatcsomag, hanem egy hosszú távú szinkron adatfolyam két előfizető között. Az ilyen folyamok esetében az áramkörkapcsolt hálózatok minimális többletterhelést adnak az adatok hálózaton keresztüli továbbításához, az áramlás minden bitjének időbeli pozícióját használva célcímként a hálózati kapcsolókban.
FDM, TDM és WDM technológiákon alapuló duplex működés biztosítása
A lehetséges adatátvitel irányától függően a kommunikációs vonalon keresztüli adatátvitel módjai a következő típusokra oszthatók:
o szimplex - az átvitel a kommunikációs vonalon keresztül csak egy irányban történik;
o félduplex - az átvitel mindkét irányban, de időben felváltva történik. Ilyen átvitelre példa az Ethernet technológia;
o duplex - az átvitel egyidejűleg két irányban történik.
A duplex mód a csatornaműködés legsokoldalúbb és legtermékenyebb módja. A duplex mód megszervezésének legegyszerűbb lehetősége két független fizikai csatorna (két vezetőpár vagy két optikai szál) használata egy kábelben, amelyek mindegyike szimplex módban működik, azaz egy irányba továbbítja az adatokat. Ez az elképzelés sokaknál a duplex üzemmód megvalósításának hátterében hálózati technológiák, mint például a Fast Ethernet vagy az ATM.
Néha egy ilyen egyszerű megoldás nem elérhető vagy nem hatékony. Ez leggyakrabban olyan esetekben fordul elő, amikor csak egy fizikai csatorna van a duplex adatcseréhez, és egy második megszervezése magas költségekkel jár. Például, amikor a telefonhálózaton keresztül modemekkel adatcserét végez, a felhasználónak csak egy fizikai kommunikációs csatornája van az alközponttal - egy kétvezetékes vonal, és aligha tanácsos másodikat vásárolni. Ilyen esetekben a duplex üzemmód a csatorna FDM vagy TDM technológia segítségével két logikai alcsatornára való felosztása alapján történik.
A modemek FDM technológiát használnak a duplex működés megszervezéséhez egy kétvezetékes vonalon. A frekvenciamodulációs modemek négy frekvencián működnek: két frekvencia az egyesek és nullák egyirányú kódolására, a maradék két frekvencia pedig az ellenkező irányú adatátvitelre szolgál.
A digitális kódolással a kétvezetékes vonalon a duplex mód TDM technológia segítségével szerveződik. Egyes időréseket az egyik irányú adatátvitelre, néhányat pedig a másik irányú adatátvitelre használnak. Jellemzően az ellenkező irányú időrések váltakoznak, ezért ezt a módszert néha „ping-pong” átvitelnek nevezik. A TDM vonalosztás jellemző például az integrált szolgáltatású digitális hálózatokra (ISDN) az előfizetői kétvezetékes végeken.
Az optikai kábelekben, amikor egy optikai szálat használnak a duplex üzemmód megszervezésére, az adatok egy irányban egy hullámhosszúságú fénysugárral, az ellenkező irányba pedig egy másik hullámhosszon kerülnek továbbításra. Ez a technika az FDM-módszerhez tartozik, de optikai kábelek esetében hullámhosszosztásos multiplexelésnek (WDM) hívják. A WDM-et az adatátvitel sebességének egyirányú növelésére is használják, általában 2-16 csatornát használva.
Csomagváltás
Csomagváltási elvek
A csomagkapcsolás egy olyan előfizető-kapcsolási technika, amelyet kifejezetten a számítógépes forgalom hatékony továbbítására terveztek. Kísérletek az első létrehozásához számítógépes hálózatok A csatornaváltási technikák alapján ez a fajta kapcsolás nem teszi lehetővé a magas összérték elérését sávszélesség hálózatok. A probléma lényege a tipikus hálózati alkalmazások által generált forgalom tört jellegében rejlik. Például a távirányító elérésekor fájlszerver a felhasználó először a kiszolgáló könyvtárának tartalmát böngészi, ami kis mennyiségű adat átvitelét eredményezi. Ezután megnyitja a kívánt fájlt szöveg szerkesztő, és ez a művelet meglehetősen sok adatcserét hozhat létre, különösen, ha a fájl nagy grafikus zárványokat tartalmaz. Egy fájl néhány oldalának megjelenítése után a felhasználó egy ideig helyileg dolgozik velük, ami egyáltalán nem igényel hálózati átvitelt, majd az oldalak módosított másolatait visszaküldi a szervernek - ismét intenzív hálózati átvitelt generálva.
Az egyes hálózathasználók forgalmi hullámzási tényezője, amely megegyezik az átlagos adatcsere intenzitás és a maximális lehetséges arány arányával, 1:50 vagy 1:100 lehet. Ha a leírt munkamenethez csatornaváltást szervezünk a felhasználó számítógépe és a szerver között, akkor a csatorna legtöbbször tétlen lesz. Ezzel egyidejűleg a hálózat kapcsolási lehetőségeit is kihasználják – a kapcsolók időréseinek vagy frekvenciasávjainak egy része foglalt lesz, és nem lesz elérhető más hálózathasználók számára.
Csomagváltás esetén a hálózati felhasználó által továbbított összes üzenetet a forráscsomóponton viszonylag kis részekre, csomagokra bontják. Emlékezzünk vissza, hogy az üzenet egy logikailag befejezett adat – egy fájl átvitelére irányuló kérés, a teljes fájlt tartalmazó válasz erre a kérésre stb. Az üzenetek tetszőleges hosszúságúak lehetnek, több bájttól sok megabájtig. Ellenkezőleg, a csomagok általában változó hosszúságúak is lehetnek, de szűk határok között, például 46 és 1500 bájt között. Minden csomaghoz tartozik egy fejléc, amely megadja a csomag célcsomóponthoz való eljuttatásához szükséges címinformációkat, valamint azt a csomagszámot, amelyet a célcsomópont az üzenet összeállításához használni fog (2.29. ábra). A csomagok független információs blokkokként kerülnek továbbításra a hálózatban. A hálózati kapcsolók csomagokat fogadnak a végcsomópontoktól, és a címinformációk alapján továbbítják egymásnak, végül pedig a célcsomópontnak.
Rizs. 2.29.Üzenet felosztása csomagokra
A csomagkapcsolt hálózati kapcsolók abban különböznek az áramköri kapcsolóktól, hogy belső puffermemóriával rendelkeznek a csomagok ideiglenes tárolására, ha a kapcsoló kimeneti portja a csomag fogadásakor egy másik csomag továbbításával van elfoglalva (2.30. ábra). Ebben az esetben a csomag egy ideig a csomagsorban marad a kimeneti port puffermemóriájában, és amikor sorra kerül, átkerül a következő kapcsolóra. Ez az adatátviteli séma lehetővé teszi a forgalom hullámzásainak kisimítását a kapcsolók közötti gerinchálózati kapcsolatokon, és ezáltal a leghatékonyabb módon felhasználhatja azokat a hálózat egészének átviteli sebességének növelésére.
Rizs. 2.30. Burst forgalom simítása csomagkapcsolt hálózaton
Valójában egy pár előfizető számára a leghatékonyabb az lenne, ha biztosítanák számukra a kapcsolt kommunikációs csatorna kizárólagos használatát, ahogyan az áramkörkapcsolt hálózatokban történik. Ezzel a módszerrel ennek az előfizetőpárnak az interakciós ideje minimális lenne, mivel az adatok késedelem nélkül továbbításra kerülnének egyik előfizetőtől a másikhoz. Az előfizetőket nem érdekli a csatornaleállás az átviteli szünetekben, fontos, hogy gyorsan megoldják saját problémájukat. A csomagkapcsolt hálózat lelassítja az egyes előfizetőpárok közötti interakció folyamatát, mivel az ő csomagjaik várakozhatnak a kapcsolókban, míg a kapcsolóhoz korábban érkezett többi csomag a gerinchálózati kapcsolatokon továbbítódik.
A hálózat által egységnyi idő alatt a csomagkapcsolt technikával továbbított számítógépes adatok teljes mennyisége azonban nagyobb lesz, mint az áramköri kapcsolási technikával. Ez azért történik, mert az egyes előfizetők lüktetései a nagy számok törvényének megfelelően időben eloszlanak. Ezért a switchek folyamatosan és meglehetősen egyenletesen terheltek munkával, ha az általuk kiszolgált előfizetők száma valóban nagy. ábrán. A 2.30. ábra azt mutatja, hogy a végcsomópontoktól a kapcsolókhoz érkező forgalom időben nagyon egyenetlenül oszlik el. A kapcsolók azonban több magas szint Az alacsonyabb szintű kapcsolók közötti kapcsolatokat kiszolgáló hierarchiák egyenletesebben töltődnek be, és a csomagok áramlása főcsatornák,a felső szintű kapcsolók csatlakoztatása szinte maximális kihasználtságú.
A 60-as években kísérletileg és szimulációs modellezéssel is igazolták a csomagkapcsolt hálózatok nagyobb hatékonyságát az áramkörkapcsolt hálózatokhoz képest (azonos kommunikációs csatorna kapacitással). Itt helyénvaló a többprogramozással való analógia. operációs rendszer. Minden egyes külön program egy ilyen rendszerben hosszabb ideig tart a végrehajtás, mint egy egyprogramos rendszerben, ahol a program a teljes processzoridőt lefoglalja, amíg be nem fejezi a végrehajtást. Az időegységenként végrehajtott programok teljes száma azonban többprogramos rendszerben nagyobb, mint egyprogramos rendszerben.
