Регенераторы цифровой линии передачи
Цель работы. Разобраться с вопросом регенерации линейных сигналов в цифровых системах передачи.
Литература.
1. Скалин Ю.В. и др. Цифровые системы передачи. – М.: Радио и связь,- 1988, стр. 105-114
2. Аппаратура ИКМ-30 под ред. Ю.П Иванова и Левина Л.С.– М.: Радио и связь,стр.96-118.
Подготовка к работе.
1. Разобраться с принципом регенерации цифровых сигналов.
2. Начертить схему регенератора (стр.96, рис.4.14. Л 2.2.).
3. Подготовить бланк отчета (п.7.).
Приборы.
1. Макет регенератора ЦЛТ. Питание макета осуществляется от сети переменного тока 220В.
2. Осциллограф С1-93.
Методические указания.
В лабораторном стенде смонтирован регенератор ЦЛТ, содержащий непосредственно регенератор биполярного сигнала Р., формирователь стробирующих последовательностей ФСП, вырабатывающий две последовательности прямоугольных импульсов, смещенных во времени относительно друг друга, которые управляют работой решающего устройства регенератора РУ.
Источником исходного сигнала является генератор прямоугольных импульсов со скважностью 2. Далее имитирован участок цепи, который вносит искажения формы прямоугольных импульсов, зашумление линейного цифрового сигнала достигается включением генератора шума, сигнал которого смешивается с искаженным ИКМ сигналом. В макете смонтирована АРУ, которая позволяет поддерживать постоянный уровень сигнала на выходе КУС. АРУ может быть включена или выключена. При выключенной АРУ можно наблюдать потерю сигнала на выходе КУС при максимальном затухании линии. Узел формирователя выходных ФВИ окончательно восстанавливает амплитуду и форму линейного сигнала.
|
|
|
Макет позволяет исследовать работу всех узлов регенератора, снять осциллограммы во всех контрольных точках.
Порядок выполнения работы.
1. Кнопками УСТ "1" и "0" набрать 8-ми разрядную кодовую комбинацию, заданную преподавателем.
2. Зарисовать повторяющуюся кодовую комбинацию на выходе ОП, пользуясь осциллографом.
3. Тумблер устройства АРУ в положении "ВКЛ".
4. Зарисовать осциллограммы:
1) на выходе линии (а = VAR);
2) на выходе КУС;
3) на обоих выходах устройства разделения УР (пользоваться обоими каналами осциллографа);
4) на выходах ФСП осциллограммы двух хронирующих последовательностей. Меняя диапазон развертки, убедиться в наличии временного сдвига между стробирующими последовательностями;
5) на выходах РУ1 и РУ2;
6) осциллограммы восстановленных сигналов на выходах ФВИ;
7) биполярного сигнала ЦСП на выходе линейного трансформатора.
Примечание. При снятии осциллограмм пользоваться обоими каналами осциллографа, единым диапазоном развертки.
|
|
|
Содержание отчета.
1. Структурная схема регенератора.
2. Осциллограммы в контрольных точках, построенные одна под другой в одном диапазоне развертки.
3. Выводы.
Контрольные вопросы.
1. Что понимается под регенерацией?
2. Почему возможна регенерация в ЦЛТ и какое преимущество ЦСП вытекает из этого?
3. Какие причины вызывают искажения цифрового сигнала 1-го и 2-го рода?
4. Поясните принцип работы регенератора.
5. Как влияет на структуру регенератора число уровней цифрового кода?
6. Каким образом в регенераторах осуществляется тактовая синхронизация?
7. Укажите причины, приводящие к появлению ошибок на выходе регенератора и к фазовому дрожанию цифрового сигнала.
8. От чего зависит величина коэффициента ошибок регенератора?
9. От чего зависит величина фазовых дрожаний в линейном тракте?
| умолчаниювкаждойлокальнойсетисуществуетVLANсномером1.Подробнееовиртуальных |
| 3. |
| вразныхсегментахсети, |
| используетсятретийуровеньмоделиISO/OSI.Наэтоуровнекаждомусетевомуузлуназначается |
| сетевой адрес. |
| ВзависимостиотверсиииспользуемогопротоколасетевогоуровнястекаTCP/IPсетевой |
| адресмжетбытьлибо32-хразрядным(версия4)или128-миразрядным(версия6)целымчислом. |
| Вданнойлабораторнйработебудетрассмотренаадресациясетевыхузловсиспользованием |
| протоколаIP версии 4. |
| ДляудобствавосприятиячеловекомIPадресазаписываютсявдесятично-точечнойформе. |
| Адресразделяетсяначетыреоктета,каждыйизкоторыхзаписываетсявдесятичнойсистеме |
| счисленияиотделяетсяотследующегосимволом«.»(точка).ПримерпреобразованияIPадреса |
| показан на рисунке7. |
| Следуетотметить,чтоадрес,вкоторомвномереузласодержатсяоднинули,называется |
| адресомсети.Аадрес,вкоторомвномереузласодержатсяединицы–широковещательным |
| адресом. Данные, отправляемыенатакой адрес, предназначаются для всех узлов сети. |
| Чтобыопределить,сколькоузловможетбытьподключеноксетиможноиспользовать |
| следующуюформулу: |
| ,где-этоколичестворазрядов,отводимыхдляномераузлавсети. |
| Чтобырассчитать,сколькоразрядовнадовыделитьдляномеровузловвсети,включающей |
| минимумузлов,можновоспользоватьсяследующейформулой⌈ |
| ⌉,гдезапись⌈⌉ |
| означает наименьшее целое,большееилиравное. |
| Чащевсегомаскасетисодержитпоследовательностьизнесколькихединицвстарших |
| разрядахинулейвоставшейсячастиIP-адреса.Дляупрощениязаписимаскиможетиспользоваться |
| формазаписиIP/LENGTH,вкоторойзаIPадресомпослесимвола«/»(слеш)следуетчисло, |
| указывающеенаколичествоединицвмаске(начинаясостаршегоразряда).Такойспособзаписи |
| активноприменяетсявмаршрутизаторах,поддерживающихтехнологиюобъединенияподсетей |
| (англ.CIDR - Classless Inter-Domain Routing). |
| Получитьтекущуюконфигурациюсетевыхадресовможнотакжекакивслучаефизического |
| адреса(командаshowinterfaces).Задатьсетевойадресдляинтерфейсаможноврежиме |
| конфигурирования интерфейса командойipaddress (см. рисунок 9). |
| 6 |
| Рисунок 7– Преобразование сетевого адресав двоично-десятичную форму |
| Крометого,чтонасетевомуровнекаждыйузелимеетсвойадрес,онтакжедолженчетко |
| определять в какой сети оннаходится.Сузламисвоейсетиузелможетвзаимодействовать |
| с использованиемканальногоифизическогоуровня.Дляпередачиинформацииузламдругойсети, |
| используетсяпромежуточныйузелвсвоейсети,которыйтакжеимеетнепосредственнуюсвязь |
| с нужнойсетью.Такиеустройстваназываютсямаршрутизаторами(илироутерами,отангл.Router– |
| устройство поиска пути). |
| Принятосчитать,чтоузлынаходятсяводнойсети,есливихIP-адресахзаданныеразряды |
| имеютпопарноодинаковыезначения.КакиеразрядыдолжнысовпадатьвIP-адресахопределятся |
| дополнительнымцелымчислом,называемымсетевоймаской.Вэтомчислевтехразрядах, |
| которыедолжныбытьодинаковымиуузловоднойсетизадаетсяединица,аостальныеразряды |
| содержатнули.Такимобразом,есливыполнитьоперациюпоразрядногоумноженияIP-адреса |
| и маски,тополучитсяномерсети,ккоторойотноситсясетевойузел.Аеслимаскуинвертировать |
| и поразрядноумножитьнаIP-адрес,тополучитсяномерузлавсети.Такойспособразделения |
| IP-адресанаадрессетииузла,называетсяадресацияподсетеймаскойпеременнойдлинны |
| (англ. VLSM-variablelengthsubnetmask).Маскатакжезаписываетсявдвоично-десятичнойформе. |
| Пример определенияпринадлежностиузлов к локальным сетям приведен на рисунке8. |
| Рисунок 8– Примеропределенияномеров сетей и узлов |
| 7 |
| Рисунок 9– Конфигурирования сетевого адреса для интерфейсаFastEthernet0/1 |
| Изменитьсетевойадресинтерфейсаможнопростозадавновый.Удалитьадресможно |
| с помощью командыnoipaddress. |
| 4.Статическаямаршрутизациявлокальныхсетях |
| Каждоесетевоеустройство хранитв специальной таблице информацию о том, каким образом |
| следуетпередавать(маршрутизировать)данныевизвестныеинеизвестныесети.Таблицасодержит |
| минимумчетырестолбца:адрессети,маску,интерфейсдляпередачи(илиадресузла-посредника) |
| и весовой коэффициент(метрику). |
| Инициируяпередачуданных,сетевойузелпоследовательнопросматриваетстрокитаблицы |
| и определяет,относитсялиузел-получателькуказаннойсети.Делаетсяэтопутемналожениямаски, |
| указаннойв таблице,наадресузла-получателяиуказаннойсетиисравнениярезультатов.Если |
| подходящаястроканайдена,тоданныепередаютсячерезуказанныйсетевойузелилисетевой |
| интерфейс.Еслиподходящаястроканенайдена,топоумолчаниюпроисходитотказвпередаче |
| данных. |
| Чтобыпередаватьданныевнеизвестныесетиодинизмаршрутизаторовсетидолженбыть |
| назначенмаршрутизатором«поумолчанию».Дляэтоговтаблицемаршрутизациипоследнейпо |
| спискусоздаетсястрока,вкоторойуказываетсяспециальнаясеть0.0.0.0имаска0.0.0.0,авкачестве |
| промежуточногоузла,адресмаршрутизатора«поумолчанию».Врезультате,еслиподходящий |
|
|
|
|
|
|
| 8 |
| Получитьсодержимоетаблицымаршрутизацииперсональныхкомпьютеров, |
| функционирующихподуправлениемоперационнойсистемыWindows,можноиспользуякоманду |
| route(см.рисунок10).ВмаршрутизаторахCISCOсодержимоетаблицыполучается |
| в привилегированномрежиме командойshowiproute (см. рисунок 11). |
| Втаблцемаршрутизации,показаннойнарисунке11,определенопятьмаршрутовдосетей: |
| 1.1.1.0/24,1.1.2.0/24,1.1.3.0/24,1.1.4.0/24,1.1.5.0/24.Приэтомуказано,чтомаршрутизаторимеет |
| непосредственноеподключениексетям1.1.1.0/24,1.1.2.0/24и1.1.3.0/24маршрутизаторимеет |
| непосредственноеподключение,всети1.1.4.0/24и1.1.5.0/24данныемогутбытьпереданычерез |
| сетевойузелсадресом1.1.3.2.Данные,предназначенныедлянеизвестныхсетей,следует |
| передаватьузлу с адресом 1.1.3.2. |
| 5.Протоколыпреобразованиесетевыхадресоввфизическиеиобратно. |
| Передачаданныхпосетисиспользованиеммеханизмовканальногоуровнятребует |
| выполненияпреобразованиясетевоговфизическийадрес(инаоборот).Динамическийпоискузлов |
| стребуемымсетевымилифизическимадресовосуществляетсяпутёмотправкишироковещательных |
| запросоввсетьиполученияответаотискомогоузла.Дляшироковещательнойпередачи |
| используется специальный физический адрес,содержащийединицыво всех разрядах. |
| ВстекепротоколовTCP/IPверсии4протоколтрансляциисетевогоадресавфизический, |
| называетсяARP(англ.AddressResolutionProtocol—протоколопределенияадреса).Обратное |
| преобразованиепозволяетсделатьпротоколRARP(англ.ReverseAddressResolutionProtocol— |
| протоколобратногопреобразованияадресов).ВстекепротоколовIPv6ARPнесуществует,его |
| функции возложены на ICMPv6. |
| Рисунок 11– Получениеинформации о маршрутах |
| Рисунок 10– Получениеинформации отаблицемаршрутизации |
| Дляисключенияприрегулярнойпередачиданныхузламрезультатытрансляциисетевого |
| в физическийадрескэшируются(записываютсявспециальнуютаблицу).Посмотретьсодержимое |
| таблицытрансляцииадресовнаперсональномкомпьютереможноспомощьюкомандаarp. |
| В оборудованииciscoсодержимоетакойтаблицыможнопосмотретьвпривилегированномрежиме |
| с помощью командыshowarp. |
| а) б) |
| Рисунок 12 – Просмотр таблиц результатовтрансляции адресов |
| (а– наперсональном компьютере,б–наустройствеCISCO) |
| Следуетобратитьвнимание,чтотаблицатрансляцииадресовиспользуетсянаустройствах, |
| поддерживающихсетевойуровеньмоделиOSI/ISO.Натехустройствах,гдереализовантолько |
| второйуровень,используетсятаблицаMAC-адресов.Вкомбинированныхустройствахмогут |
| применяться обе таблицы. |
| Сетевыеустройствамогутпредоставлятьвозможностьадминистраторувноситьстатические |
| записи в таблицу преобразования физическихи сетевых адресов. |
| 6.ПротоколICMP. |
| ДляуправлениясетьюиспользуетсяпротоколICMP(англ.InternetControlMessageProtocol— |
| протоколмежсетевыхуправляющихсообщений).Этотпротоколиспользуетсясетевыми |
| устройствамидляпередачисообщенийобошибкахидругихисключительныхситуациях,возникших |
| при передаче данных. |
| В версии 4 протоколаICMP определены следующиетипы сообщений: |
| 0 –ответна эхо-запрос(проверка доступностисетевого узла); |
| 3 – адресатнедоступен; |
| 5 –осуществленоперенаправление передачиданных; |
| 8 – эхо-запрос(проверка доступностисетевого узла); |
| 9 –объявление маршрутизатора; |
| 10 – запрос маршрутизатора; |
| 11 - Времяжизни дейтаграммы истекло; |
| 12 –неверныйпараметр; |
| 30 – трассировкамаршрута; |
| и т.д. |
| ВданнойлабораторнойработепотребуетсяиспользоватьпротоколICMPдляопределения |
| доступностисетевого узла и маршрутапередачи данных. |
| Послатьзапроснапроверкудоступностисетевогоузламожносиспользованиемкоманды |
| ping(вустройствахCISCOэтакомандадоступнавпользовательскомипривилегированном |
| режимах).Врезультатевыполнениякомандыбудетотправленонесколькоэхо-запросов |
| и распечатанрезультат–полученэхо-ответилинет,атакжебудетпоказановремя,затраченноена |
| получение каждого ответа. |
| Дляопределенияпутипередачиданныхиспользуетсякомандаtraceroute(вкомандной |
| строкеWindowsэтакомандаимеетвидtracert).Врезультатебудетпоказанответотвсех |
| промежуточных узлов,через которыепередаются данные. |
| 1.В чем сутьтехнологии коммутации пакетов?Что такое маршрут? |
| 2. Что такое физический и сетевой адрес?Чем они отличаютсядруг от друга? |
| 3. Физический адрес. Форма записи. Структура. |
| 4. Работа с физическими адресами в сетевых устройствах. |
| 5. Сетевой адресIPверсии 4. Двоично-десятичная форма записи. |
| 6. Формирование подсетей. Маска. Определение адреса сетии номера узла. |
| 7. Протокол управления соединениями (ICMP). Примеры использования |
| Контрольныевопросы |
| 9 |
| 10 |
Лабораторная работа №6
«Эталонная модель взаимодействия открытых систем»
1. Цель работы:
1.1 Получить представление о работе модели ВОС
1.2 Получить представление о работе всех уровней модели ВОС
2. Перечень используемого оборудования:
2.1 Структурная схема построения модели ВОС
2.2 Описание принципа действия уровней и протоколов модели ВОС
3. Источники:
1. Ковалева В. Д. Основы телефонной коммутации – М.:Радио и связь, 1987.
2. Аваков Р. А. Основы автоматической коммутации – М.:Радио и связь,1981.
3. Крук Б. И., Попантонопуло В.Н. Телекоммуникационные системы и сети. Том 1. -Новосибирск, 2007.
4. Конспект лекций по дисциплине.
Теоретическая часть
Представим себе средства сетевого взаимодействия в виде иерархически организованного множества модулей. При этом модули нижнего уровня могут, например, решать все вопросы, связанные с надежной передачей электрических сигналов между двумя соседними узлами. Модули более высокого уровня организуют транспортировку сообщений в пределах всей сети, пользуясь для этого средствами упомянутого нижележащего уровня.
Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколом.
Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом.Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемый данным уровнем соседнему уровню. В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закрепили разные области действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей, предоставляющие пользователям доступ к различным службам - файловой, печати и т. п. одного уровня в разных узлах, а интерфейсы - модулей соседних уровней в одном узле.
Средства каждого уровня должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями (рис1).
Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.
Рис. 1. Пример взаимодействия двух узлов в сети.
Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней - как правило, чисто программными средствами. Программный модуль, реализующий некоторый протокол, часто для краткости также называют «протоколом».
| Интерфейс (от англ. Interface – поверхность раздела, перегородка) –совокупность средств и методов взаимодействия между элементами системы. Примеры: · электрические вилка и розетка – являются интерфейсом энергоснабжения большинства бытовых приборов; · клавиатура и мышь – являются интерфейсом компьютера в контексте «пользователь – ЭВМ»; · адрес электронной почты – является коммуникационным интерфейсом пользователя интернет; · протокол передачи данных – часть интерфейса клиент-серверной архитектуры. |
Протоколы реализуются не только компьютерами, но и другими сетевыми устройствами - мостами, коммутаторами, маршрутизаторами и т. д.
Любую систему (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), можно назвать открытой системой, если она построена в соответствии с открытымиспецификациями. Под термином «спецификация» (в вычислительной технике) понимают формализованное описание аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик.
Понятно, что не всякая спецификация является стандартом. В свою очередь, под открытыми спецификациями понимаются опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам и принятые в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами.
Использование при разработке систем открытых спецификаций позволяет третьим сторонам разрабатывать для этих систем различные аппаратные или программные средства расширения и модификации, а также создавать программно-аппаратные комплексы из продуктов разных производителей.
| Открытая система в информатике – аппаратура и/или программное обеспечение, которое обеспечивает переносимость и совместимость, а часто и их вместе с другими компьютерными системами. Сетевая модель OSI (англ. OpenSystemsInterconnectionReferenceModel – модель взаимодействия открытых систем) – абстрактная модель для сетевых коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Представляет уровневый подход к сети. Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия. |
Модель OSI
Базовые понятия
В начале 80-х годов международная организация по стандартизации (International Standardization Organization – ISO) разработала модель OSI, которая сыграла значительную роль в развитии сетей.
Эталонная модель OSI, иногда называемая стеком OSI представляет собой 7-уровневую сетевую иерархию.
горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах;
вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине;
В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной – соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов API.
Пусть, например, приложение обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловой службе. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата. Обычное сообщение состоит из заголовка и поля данных. Заголовок содержит служебную информацию, которую необходимо передать через сеть прикладному уровню машины-адресата, чтобы сообщить ему, какую работу надо выполнить. В нашем случае заголовок, очевидно, должен содержать информацию о месте нахождения файла и о типе операции, которую необходимо над ним выполнить. Поле данных сообщения может быть пустым или содержать какие-либо данные, например те, которые необходимо записать в удаленный файл. Но для того чтобы доставить эту информацию по назначению, предстоит решить еще много задач, ответственность за которые несут нижележащие уровни.
После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку представительному уровню. Протокол представительного уровня на основании информации, полученной из заголовка прикладного уровня, выполняет требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную информацию – заголовок представительного уровня, в котором содержатся указания для протокола представительного уровня машины-адресата.
Полученное в результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок, и т. д. (Некоторые реализации протоколов помещают служебную информацию не только в начале сообщения в виде заголовка, но и в конце, в виде так называемого «концевика»).
Наконец, сообщение достигает нижнего, физического уровня, который собственно и передает его по линиям связи машине-адресату. К этому моменту сообщение «обрастает» заголовками всех уровней (рис2).
Когда сообщение по сети поступает на машину – адресат, оно принимается ее физическим уровнем и последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие данному уровню функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню.
Рис.2. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ISO/0SI)
| Наряду с терминомсообщение (message)существуют и другие термины, применяемые сетевыми специалистами для обозначения единиц данных в процедурах обмена.В стандартах ISOдля обозначения единиц данных, с которыми имеют дело протоколы разных уровней, используется общее названиепротокольный блок данных (ProtocolDataUnit, PDU). Для обозначения блоков данных определенных уровней часто используются специальные названия: кадр (frame), пакет (packet), дейтаграмма (datagram), сегмент (segment). |
Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами. Модель не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей. Свои собственные протоколы взаимодействия приложения реализуют, обращаясь к системным средствам. Поэтому необходимо различать уровень взаимодействия приложений и прикладной уровень.
Следует также иметь в виду, что приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI. Например, некоторые СУБД имеют встроенные средства удаленного доступа к файлам. В этом случае приложение, выполняя доступ к удаленным ресурсам, не использует системную файловую службу; оно обходит верхние уровни модели OSI и обращается напрямую к системным средствам, ответственным за транспортировку сообщений по сети, которые располагаются на нижних уровнях модели OSI.
В модели OSI различаются два основных типа протоколов. В протоколах с установлением соединения перед обменом данными отправитель и получатель должны сначала установить соединение и, возможно, выбрать некоторые параметры протокола, которые они будут использовать при обмене данными. После завершения диалога они должны разорвать это соединение.
Вторая группа протоколов – протоколы без предварительного установления соединения. Такие протоколы называются также дейтаграммными протоколами. Отправитель просто передает сообщение, когда оно готово. При взаимодействии компьютеров используются протоколы обоих типов.
Уровни модели OSI
Физический
На этом уровне модели OSI определяются следующие характеристики сетевых компонентов:
· типы соединений сред передачи данных, физические топологии сети, способы передачи данных (с цифровым или аналоговым кодированием сигналов), виды синхронизации передаваемых данных,
· разделение каналов связи с использованием частотного и временного мультиплексирования.
Реализации протоколов физического уровня модели OSI координируют правила передачи битов, т. е. отвечают за то, чтобы каждый переданный бит мог быть принят другим узлом сети.
Физический уровень не включает описание среды передачи. Однако реализации протоколов физического уровня специфичны для конкретной среды передачи. С физическим уровнем обычно ассоциируется подключение сетевого оборудования.
Канальный уровень
Этот уровень определяет логическую топологию сети, правила получения доступа к среде передачи данных, решает вопросы, связанные с адресацией физических устройств в рамках логической сети и управлением передачей информации (синхронизация передачи и сервис соединений) между сетевыми устройствами.
Протоколы канального уровня реализуются для достижения следующих основных целей:
· организации битов физического уровня (двоичные единицы и нули) в логические группы информации, называемые фреймами или кадрами. Фрейм является единицей данных канального уровня, состоящей из непрерывной последовательности сгруппированных битов, имеющей заголовок и окончание;
· обнаружения (а иногда и исправления) ошибок при передаче;
· управления потоками данных (для устройств, работающих на этом уровне модели OSI, например мостов (bridge));
· идентификации компьютеров в сети по их физическим адресам.
Подобно большинству других уровней, канальный уровень добавляет собственную управляющую информацию в начало пакета данных. Эта информация может включать адрес источника и адрес назначения (физический или аппаратный), информацию о длине фрейма и индикацию активных протоколов верхнего уровня. С канальным уровнем обычно связаны такие сетевые соединительные устройства – мосты (bridge), коммутаторы, сетевые интерфейсные платы (сетевые интерфейсные карты, адаптеры и т д.).
Сетевой уровень
Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей. Функции сетевого уровня достаточно разнообразны.
Протоколы канального уровня локальных сетей обеспечивают доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией, например топологией типа «звезда». Это очень жесткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой, например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами. Можно было бы усложнять протоколы канального уровня для поддержания петлевидных избыточных связей, но принцип разделения обязанностей между уровнями приводит к другому решению. Чтобы с одной стороны сохранить простоту процедур передачи данных для типовых топологий, а с другой допустить использование произвольных топологий, вводится дополнительный сетевой уровень.
На сетевом уровне сам термин сеть наделяют специфическим значением. В данном случае под сетью понимается совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой топологии.
В общем случае функции сетевого уровня шире, чем функции передачи сообщений по связям с нестандартной структурой. Сетевой уровень решает также задачи согласования разных технологий, упрощения адресации в крупных сетях и создания надежных и гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями.
Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packets). При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие «номер сети». В этом случае адрес получателя состоит из старшей части - номера сети и младшей - номера узла в этой сети. Все узлы одной сети должны иметь одну и ту же старшую часть адреса, поэтому термину «сеть» на сетевом уровне можно дать и другое, более формальное определение: сеть - это совокупность узлов, сетевой адрес которых содержит один и тот же номер сети.
На сетевом уровне определяются два вида протоколов. Первый вид - сетевые протоколы - реализуют продвижение пакетов через сеть. Именно эти протоколы обычно имеют в виду, когда говорят о протоколах сетевого уровня.
На сетевом уровне работают протоколы еще одного типа, которые отвечают за отображение адреса узла, используемого на сетевом уровне, в локальный адрес сети. Такие протоколы часто называют протоколами разрешения адресов - Address Resolution Protocol, ARP. Иногда их относят не к сетевому уровню, а к канальному, хотя тонкости классификации не изменяют их сути. Примерами протоколов сетевого уровня являются протокол межсетевого взаимодействия IP стека TCP/IP и протокол межсетевого обмена пакетами IPX стека Novell.
Транспортный уровень
На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Транспортный уровень обеспечивает приложениям или верхним уровням стека - прикладному и сеансовому - передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется.
Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное - способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.
Выбор класса сервиса транспортного уровня определяется, с одной стороны, тем, в какой степени задача обеспечения надежности решается самими приложениями и протоколами более высоких, чем транспортный, уровней, а с другой стороны, этот выбор зависит от того, насколько надежной является система транспортировки данных в сети, обеспечиваемая уровнями, расположенными ниже транспортного - сетевым, канальным и физическим.
Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети - компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell. Протоколы нижних четырех уровней обобщенно называют сетевым транспортом или транспортной подсистемой, так как они полностью решают задачу транспортировки сообщений с заданным уровнем качества в составных сетях с произвольной топологией и различными технологиями. Остальные три верхних уровня решают задачи предоставления прикладных сервисов на основании имеющейся транспортной подсистемы.
Сеансовый уровень
Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все с начала. Сеансовый уровень реализует управление диалогом с использованием одного из трёх способов общения: симплекс (simplex), полудуплекс (half duplex) и полный дуплекс (full duplex).
Симплексное общение предполагает только однонаправленную передачу от источника к приемнику информации. Никакой обратной связи (от приемника к источнику) этот способ общения не обеспечивает.
Полудуплекс позволяет использовать одну среду передачи данных для двунаправленной передачи информации, но в каждый момент времени информация может передаваться только в одну сторону.
Полный дуплекс обеспечивает одновременную передачу информации в обе стороны по среде передачи данных.
Администрирование сеанса связи между двумя сетевыми объектами, состоящее из установления соединения, передачи данных, завершения соединения, также выполняется на этом уровне модели OSI. После установления сеанса программное обеспечение, реализующее функции данного уровня, может проверять работоспособность (поддерживать) соединения вплоть до его завершения.
Представительный уровень
Представительный уровень имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов, например кодов ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.
Прикладной уровень
Прикладной уровень – это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).
Существует очень большое разнообразие служб прикладного уровня. К числу наиболее распространенных протоколов верхних уровней относятся:
FTP – протокол переноса файлов;
TFTP – упрощенный протокол переноса файлов;
X.400 – электронная почта;
Telnet;
SMTP – простой протокол почтового обмена;
CMIP – общий протокол управления информацией;
SNMP – простой протокол управления сетью;
NFS – сетевая файловая система;
Разумеется, в настоящее время основным используемым семейством протоколов является TCP/IP, разработка которого не была связана с моделью OSI. За все время существования модели OSI она не была реализована (что говорится один-в-один), и, по-видимому, не будет реализована никогда. Сегодня используется только некоторое подмножество модели OSI. Считается, что модель слишком сложна, а её реализация займёт слишком много времени
Лабораторная работа №7
Тема: Элементы сети SDH
Цель работы: Изучение принципов построения и элементов сети SDH.
Литература:
1 Конспект лекции по дисциплине ОПИКС и С
2 Скалин Ю. В. Цифровые системы передачи.- М.: Радио и связь,1998
3 Алексеев Е. Б. Проектирование и техническая эксплуатация цифровых телекоммуникационных систем и сетей, М.: Горячая линия – Телеком, 2008 г.
Порядок выполнения работы:
1. Изучить элементы сети SDH
2. Ознакомиться с теорией развития SDH
3. Ознакомиться со схемами построения STM-N
Содержание отчета:
1 Ответы на контрольные вопросы
2 Выводы.
Контрольные вопросы:
1.Основные определения, положения и рекомендации по использованию STM-N
2.Пояснить особенности построения SDH
3.Назначение модулей SDH
Теоретическая часть :
Сети SDH
SDH может использоваться во всех традиционных областях примения сетей. Только инфраструктура сети SDH обеспечивает эффективное прямое взаимодействие между тремя главными видами сетей:
ü Локальная сеть
ü Сеть кольцевой стуктуры
ü Магистральная сеть
Самый низки уровень сигнала назван «Синхронный Транспортный Модуль» первого уровня или STM-1, имеющий скорость 155 Мб/с. Сигналы более высокого уровня получаются мультиплексированием с «чередованием байтов» сигналов низшего уровня. Линейная скорость более высокого уровня STM-N сигнала равна произведению N на 155.52 Мбит/с, т.е. линейную скорость сигнала самого низкого уровня.
| Синхронный транспортный модуль | Линейная скорость (Мбит/с) |
| STM-1 | 155,52 |
| STM-4 | 622,08 |
| STM-16 | 2488,32 |
Цикл SDH
SDH сигнал транспортируется, как синхронная структура, которая включает набор байтов (по 8 бит), организованныйх как двухмерный массив – синхронный транспортный цикл.
Цикл SDH состоит из 2-х частей:
1. Секционный заголовок (SOH=RSOH+MSOH) – область сигнала, которая обеспечивается в каждом цикле SDH для выполнения функций, поддерживающих и обслуживающих транспортировку «виртуальных контейнеров» между смежными узлами сети
2. Виртуальный контейнер(VC+POH) – включает “контейнерную” область, которая несет траффик клиента – полезную нагрузку, и трактовый заголовок РОН
| MSOH |
| RSOH |
| POH |
| VC |
Байты в цикле передаются слева-> направо, сверху ->вниз, т.е цикл передается как последовательность 9 строк.
--> 
Структура цикла
Цикл SDH можно представить как двухмерный массив из N-строк и M-столбцов ячеек, каждая из которых – отдельный байт синхронного сигнала. Идентичность каждого байта известна, и сохраняется относительно байтов цикловой синнхронизации, известных как А1 и А2, расположенных в самом начале массива и обеспечивающих точку отсчета, от которой определяются все остальные байты.
Для сигнала STM-1: N=9 M=270.
Расчет базовой скорости SDH производится следующим образом:
V=N (строк)*M(столбцов)*8 бит (размер ячейки)* 8000циклов/с*=155,52 Мюит/с
*-согласно теории Найквиста (удвоенная самая высокая частота канала ТЧ 4кГц)
Мультиплексирование
Более высокие скорости SDH формируютя процессом мультиплексирования сигналов более низкого уровня, таким образом, четыре параллельных и синхронных сигнала STM-1, могт быть объединены вместе методом «чередования байт», чтобы сформировать сигнал STM-4 со скоростью 4* STM-1.
STM-4 сигнал имеет 9 рядов, но уже 1800 колонок, следовательно,
SDН скорость=9 рядов*1800 колонок*8бит*8000циклов/с=622,08Мбит/с.
Двухмерное представление сигнала STM-4 составляется из индивидуальных колонок от каждой из четырех STM-1 сигнальных структур и чередованием их в повторяющейся последовательности.
Полная структура STM-4 составляется следующим образом:
ü Первые 36 колонок цикла STM-4 образуют заголовок секции.
ü Остальные 1044 колонки представляют 4 области полезной нагрузки, связанные с четырьмя STM-1
Анализ заголовка
Для управления и обслуживания, сеть SDH может быть представлена в виде трех отдельных участков:
Заголовок внутри SDH сигнала поддерживает обслуживание сети на уровнях тракта и секции. Заголовок секции (SOH) содержит заголовки регенерационной (RSOH) и мультиплексорной (MSOH) секций. Трактовый заголовок расположен в виртуальном контейнере (VC-4) в пределах STM-1.
| Заголовокрегенерационнойсекции (RSOH) |
| Заголовок мультиплексорной секции (MSOH) |
Трактовый заголовок
Функции:
1. Сообщение трассы тракта
2. Контроль четности
3. Структура виртуальног контейнера
4. Тревожная сигнализации и информация о характеристиках
5. Пользовательский канал
6. Индикация сверхцикла для TU (компонентных блоков)
7. Защитное переключение трактов
Управление сетью
Одним из главным преимуществ SDН является наличие средств обслуживания для управления сетью. Контролируя траффик в элементах сети можно обнаружить и точно указать дефекты и ошибки в сигналах и сетях.
Характеристика ошибок SDН сети проверяется, используя побитовый контроль четности (BIP). Ошибки передачи, обнаруженные BIP, передаются обратным входящим потоком в исходную точку посредством сигнала индикации ошибки на дальнем конце (REI), или ошибка блока на дальнем конце FEBE. BIP и связанный с ними REI обеспечиваются на уровне мультиплексных секций, в трактах высокого уровня VC-4 и трактах низкого уровня TU.
В случае серьезной ошибки (дефекта), а именно, потери сигнала, цикла или указателя, на передающий конец посылается сообщение RDI (RemoteDefectIndication – индикация удаленного дефекта, либо отаз приемника FERF- FafEndRecieveFail). Исходящий поток элементов сети также приводится в готовность по сигналу индикации аварии AIS, посылаемому с исходящим потоком.
SDH сети спроектированы таким образом, что имеют возможность боротся с отказами, используя защитное переключение. Это достигается дублированием линий передачи между элементами сети. В случае глобального отказа, а именно, обрыва линии, элемент сети переключит передачу на дублирующую линию – защита мультиплексорной секции MultiplexerSectionProtection (MSP).
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1178; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!