27112

Технологии ISDN, ATM, Ethernet

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Технологии ISDN ATM Ethernet.голос TV С TCP D IP Ethernet X Устанавливается пользователем Многообразие уровней адаптации технологии к протоколам верхних уровней. Ethernet Ethernet IEEE 802. До сих пор можно встретить фирменные варианты Ethernet под названиями Ethernet II Ethernet DIX DEC Intel Xerox и Raw 802.

Русский

2013-08-19

268.66 KB

4 чел.

8. Технологии ISDN, ATM, Ethernet.

ISDN

Технология ISDN (Integrated Services Digital Network) – цифровая сеть с интеграцией услуг явилась результатом развития идеи «оцифровки» телефонных сетей общего пользования вплоть до потребителя, которому весь спектр услуг (телефонные переговоры, факсимильные сообщения, охранная и пожарная сигнализация, компьютерная передача данных и т.д.) предоставляется посредством цифровых сигналов. У истоков ISDN в 70-е гг. прошлого века под эгидой ITU-T (CCITT) стояли ведущие телефонные компании и министерствами связи наиболее развитых стран [1*, с. 662-675; 2*, с. 159-163; 3, с. 174-180].

Первоначальная версия ISDN была рассчитана на скорость 64 кбит/с и получила название узкополосной N-ISDN (Narrowband). Эта технология не нашла широкого применения из-за длительности разработки (к моменту окончательного утверждения всех протоколов скорости в 64 кбит/с было явно недостаточно) и больших финансовых затратах, поскольку потребовалось бы заменить не только станционное оборудование, но и все терминальные аппараты абонентов. Внимание к ISDN объясняется не самой технологией, а появившимися в связи с ней терминами и выделившимися из неё такими популярные технологиями, как ATM, xDSL, Frame Relay и пр.

Пользовательские интерфейсы ISDN.

На верхней части рис. 1 показана схема стандартного подключения частного абонента (малого офиса) к сети ISDN. Такой абонент с помощью витой пары может подключить к NT1 (Network Terminal 1) до 8 ISDN устройств. Согласно рекомендациям CCITT контрольные точки соединений обозначены буквами U,T,S и R.

На нижней части рисунка 1 представлена схема подключения к сети ISDN через NT2 или PBX (Private Branch eXchange), играющий роль учрежденческой телефонной станции в обычных телефонных сетях.

Рис. 1. Схемы подключения к сети ISDN.

Стандартизованные ISDN-интерфейсы:

А - аналоговый телефон с полосой 4 кГц

В - цифровой канал со скоростью 64 кбит/с (8 бит * 8 кГц) для передачи речи

С - цифровой канал со скоростью 8/16 кбит/с для передачи данных

D - цифровой дополнительный канал со скоростью 16 кбит/с для передачи данных

Е - цифровой служебный канал со скоростью 64 кбит/с

Н - каналы со скоростью 384 кбит/с (Н0), 1536 кбит/с (Н11) и 1920 кбит/с (Н12).

Стандартное подключение к ISDN сети предусматривает скорость 144 кбит/с и состоит из двух каналов В и канала D (2В+1D).

Стандарты скорости сети ISDN послужили основой для приведённой в таблице 1 иерархии скоростей магистральных цифровых каналов, соединяющих узлы городской, междугородней и международной связи [1, c. 346-350; 2, c. 174-178]. В Америке и Японии эти каналы принято обозначать буквой «Т» с указанием номера уровня, а в Европе - буквой «Е». Несмотря на различия в скорости, для канала уровня n часто используют обозначение DS-n (Digital Signal). Некоторое несоответствие скоростей (например, 24 канала T0 имеют скорость 0,064*24=1,536 Мбит/с, что не совпадает со скоростью Т1 (1,544 Мбит/с) на 0,008 Мбит/с) объясняется необходимостью введения в канал дополнительных сигналов управления и сигнализации.

Таблица 1. Иерархия скоростей магистральных цифровых каналов.

Приведённая в таб.1 иерархия магистральных цифровых каналов стандартизована ANSI/ITU-T и получила название PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy).

Развитием PDH является международная иерархия скоростей SDH (Synchronous Digital Hierarchy), созданная на базе SONET (Synchronous Optical NETwork) – стандартов ANSI (1984-1989) [1, c. 350-366; 2, c. 178-182].

В таб. 2 приведены значения скорости иерархии SONET/SDH.

Таблица 2. Иерархия скоростей SONET/SDH.

SONET

SDH

Скорость Мбит/с

STS/OC-1

51,84

STS/OC-3

STM-1

155,52

STS/OC-9

STM-3

466,56

STS/OC-12

STM-4

622,08

STS/OC-18

STM-6

933,12

STS/OC-24

STM-8

1244,16

STS/OC-36

STM-12

1866,24

STS/OC-48

STM-16

2488,32

STS/OC-192

STM-64

9953,28

STS/OC-768

STM-256

39813,12

В таб. 2 использованы следующие сокращения:

STS – Synchronous Transport Signal,

OC – Optical Carrier,

STM – Synchronous Transport Module.

ATM

Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode - асинхронный режим передачи) позиционируется как универсальный сетевой «транспорт» для локальных и глобальных компьютерных сетейполумагистральная») [1, c. 759-779; 1*, с. 720-741; 2, c.88-92; 2*, с. 163-175; 3, с. 313-323]. Иногда для обозначение АТМ используется термин «B-ISDN» (широкополосная (Broadband) ISDN), подчёркивающий то обстоятельство, что эта технология явилась результатом развития ISDN. К этапам создания АТМ можно отнести технологию STM (Synchronous Transfer Mode – разработка Bell Labs 1968 г.) и технологию STDM (Statistical Time Division Mode – режим статистического временного уплотнения), адаптирующие ресурсы канала к потребностям абонентов. В 1993 г. усилиями IEEE, ITU-T, ANSI при участии IBM, AT&T и др. были приняты основные стандарты АТМ в их нынешнем виде.

Основные идеи технологии АТМ.

  1. Основная идея технологии состоит в комбинировании принципов коммутации пакетов и коммутации каналов. На рисунке 1 приведён пример установления соединения через фиксирующие виртуальный канал коммутаторы АТМ (A,Е,C,D). Данные по этому каналу передаются ячейками (пакетами) одинаковой длины в 53 байта. Обе идеи (виртуальные канал и постоянный размер пакета) направлены на ускорение передачи.

Рис. 1. Соединение АТМ.

  1. Регулирование (выравнивание) скорости с помощью коммутатора АТМ. Одно из возможных решений называется принципом «дырявого ведра» проиллюстрировано рисунком 2. В ведре (коммутаторе) с ячейками не только накапливается необходимое их количество, но и производится сортировка, обеспечивая «правильный» (в соответствии с приоритетом) порядок выхода пакетов в сеть АТМ.

Рис. 2. Принцип «дырявого ведра».

  1.  Широкий диапазон скоростей и их согласованность со стандартными скоростями. В таблице 1 приведены скорости и примерные характеристики физической среды АТМ для локальных компьютерных сетей, в следующей таблице 2 – для глобальных сетей.

Таблица 1. Характеристики физической среды АТМ для ЛВС.

Таблица 2. Характеристики физической среды АТМ для ГВС.

  1. Разнообразие поддерживаемых классов трафика, приведённых в таблице 3.

Таблица 3. Характеристики классов трафика в АТМ

  1. Многообразие уровней адаптации технологии к протоколам верхних уровней. Рисунок 3 иллюстрирует положение технологии в стеке протоколов TCP/IP. AAL (ATM Adaptation Layer) – уровень адаптации АТМ представляет собой набор протоколов AAL1 – AAL5 преобразования пакетов верхних уровней в ячейки АТМ, структура которых показана на рисунке 4.

Рис. 3. Стек АТМ.

Рис. 4. Ячейка АТМ

На рисунке 4. использованы следующие сокращения:

  1.  GFC (Generic Flow Control) – параметр взаимодействия конечного терминала и коммутатора.
  2.  VPI (Virtual Path Identifier) – идентификатор виртуального пути (общей части нескольких виртуальных каналов).
  3.  VCI (Virtual Channel Identifier) – идентификатор виртуального канала
  4.  PTI (Payload Type Identifier) – (3 бита) идентификатор типа ячейки – пользовательская или управляющая, имеет флаг перегрузки.
  5. Приоритет потери ячейки CLP (Cell Loss Priority) – флаг кандидатов на удаление в случае необходимости.
  6.  HEC (Header Error Control) – контрольная сумма заголовка на базе расширенного кода Хэмминга.

В заключение следует отметить, что несмотря на несомненные преимущества АТМ перед другими технологиями, её массовому применению в локальных сетях препятствует высокая стоимость оборудования, в особенности коммутаторов.

Рис. 1. Схемы подключения к сети ISDN.

Стандартизованные ISDN-интерфейсы:

А - аналоговый телефон с полосой 4 кГц

В - цифровой канал со скоростью 64 кбит/с (8 бит * 8 кГц) для передачи речи

С - цифровой канал со скоростью 8/16 кбит/с для передачи данных

D - цифровой дополнительный канал со скоростью 16 кбит/с для передачи данных

Е - цифровой служебный канал со скоростью 64 кбит/с

Н - каналы со скоростью 384 кбит/с (Н0), 1536 кбит/с (Н11) и 1920 кбит/с (Н12).

Стандартное подключение к ISDN сети предусматривает скорость 144 кбит/с и состоит из двух каналов В и канала D (2В+1D).

Стандарты скорости сети ISDN послужили основой для приведённой в таблице 1 иерархии скоростей магистральных цифровых каналов, соединяющих узлы городской, междугородней и международной связи [1, c. 346-350; 2, c. 174-178]. В Америке и Японии эти каналы принято обозначать буквой «Т» с указанием номера уровня, а в Европе - буквой «Е». Несмотря на различия в скорости, для канала уровня n часто используют обозначение DS-n (Digital Signal). Некоторое несоответствие скоростей (например, 24 канала T0 имеют скорость 0,064*24=1,536 Мбит/с, что не совпадает со скоростью Т1 (1,544 Мбит/с) на 0,008 Мбит/с) объясняется необходимостью введения в канал дополнительных сигналов управления и сигнализации.

Таблица 1. Иерархия скоростей магистральных цифровых каналов.

Приведённая в таб.1 иерархия магистральных цифровых каналов стандартизована ANSI/ITU-T и получила название PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy).

Развитием PDH является международная иерархия скоростей SDH (Synchronous Digital Hierarchy), созданная на базе SONET (Synchronous Optical NETwork) – стандартов ANSI (1984-1989) [1, c. 350-366; 2, c. 178-182].

В таб. 2 приведены значения скорости иерархии SONET/SDH.

Таблица 2. Иерархия скоростей SONET/SDH.

SONET

SDH

Скорость Мбит/с

STS/OC-1

51,84

STS/OC-3

STM-1

155,52

STS/OC-9

STM-3

466,56

STS/OC-12

STM-4

622,08

STS/OC-18

STM-6

933,12

STS/OC-24

STM-8

1244,16

STS/OC-36

STM-12

1866,24

STS/OC-48

STM-16

2488,32

STS/OC-192

STM-64

9953,28

STS/OC-768

STM-256

39813,12

В таб. 2 использованы следующие сокращения:

STS – Synchronous Transport Signal,

OC – Optical Carrier,

STM – Synchronous Transport Module.

Ethernet

Ethernet/IEEE 802.3 (от лат. luminiferous ether - светоносный эфир) самая популярная технология LAN с методом доступа CSMA/CD [1, c. 383-408; 1*, с. 293-323; 2, c. 317-330; 2*, с. 296-307; 3, с. 195-234].

Технология была создана в 70-х гг. доктором Робертом Меткалфом (Robert Metcalfe) как часть проекта "офиса будущего" и обеспечивала скорость 3 Мбит/с. В 1980 г. фирмы DEC-Intel-Xerox довели скорость до 10 Мбит/с и в 1985 г. технология была официально утверждена 802-м комитетом IEEE. До сих пор можно встретить «фирменные» варианты Ethernet под названиями Ethernet II/Ethernet DIX (DEC, Intel, Xerox) и Raw 802.3 (Novell), отличающиеся друг от друга небольшими изменениями формата кадра (пакета).

Структура стандартов IEEE 802.x представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Стандарты IEEE 802.x

Согласно принятому IEEE стандарту канальный уровень технологии Ethernet делится на подуровень управления логическим каналом LLC (Logical Link Control), отвечающий за логику работы канального уровня, и подуровень доступа к среде MAC (Media Access Control), обеспечивающий формирование кадра.

Каждый узел сети снабжается уникальным MAC адресом из 6 байт, причём 3 байта (без двух старших бит) закрепляются в IEEE за производителем оборудования, а 3 оставшихся байта устанавливаются им самостоятельно.

Структура кадра представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Кадр Ethernet.

Принимая кадры, сетевые адаптеры устройств считывают MAC адрес получателя и при его совпадении с собственным адресом помещают кадр во входной буфер для последующей обработки, в противном случае – кадр отбрасывается.

Старшие два бита адреса получателя в зависимости от назначения кадра устанавливаются программно при его отправке. Например, у широковещательного кадра, обращённого ко всем узлам сети, старший бит устанавливается в 1, у кадра, адресованного группе узлов, в 1 устанавливается следующий бит адреса и, наконец, у кадра, предназначенного конкретному узлу, оба старших бита - нулевые.

Самым распространённым в ЛВС типом кабельной системы является витая пара 10BaseT (Twisted), представляющая собой заключенные в общую оболочку 8 разноцветных скрученных попарно проводов (IEEE 802.3i), из которых в классической технологии Ethernet используется только 2 пары для передачи и приёма сигналов. Альтернативным обозначением витой пары является UTP (Unshielded Twisted Pair) – неэкранированная витая пара.

По частотным характеристикам UTP делят на категории, представленные в таб. 1.

Таблица 1. Категории витой пары

Современный подход к созданию кабельных систем предполагает использование UTP как для компьютерных, так и учрежденческих телефонных сетей. Использование физической топологии «звезда» и организация всех необходимых для работы сети коммутаций в едином центре получило название «структурированная кабельная система» (СКС).

Стандарты Ethernet кроме UTP допускают применение более дорогой, используемой в технологии Token Ring, экранированной витой пары STP (Shielded Twisted Pair) Type 1A, отличающейся наличием общей экранирующей оболочки.

Fast Ethernet (IEEE 802.3u) – самая распространённая сейчас высокоскоростная технология LAN [1, c, 430-438; 1*, с. 342-353; 2, c. 330-334; 2*, с. 343-346; 3, с. 234-245]. С 1992 г. по 1995 г. коалиция фирм 3Com, SynOptics и др. усовершенствовала технологию Ethernet, сохраняя метод доступа CSMA/CD. В 1995 г. IEEE принял дополнение к 802.3 – стандарт 802.3u для скорости 100 Мбит/с, по которому допускается использование в одной сети двух скоростей одновременно (10 и 100 Мбит/с).

Успех технологии во многом связан с возможностью использования (как показано в таб. 2) уже проложенных для обычного Ethernet соединительных кабелей.

Таблица 2. Физическая среда Fast Ethernet.

Среда 100BaseT4 с использованием UTP Cat.3 применяются довольно редко из-за необходимости одновременной замены всего активного оборудования (концентраторов, коммутаторов, сетевых адаптеров и т.д.) в коллизионном домене. В этом типе физической среды используются все 4 пары кабеля UTP.

Среда 100BaseTX допускает использования в коллизионном домене двухскоростного активного оборудования. Естественно, скорость в 100 Мбит/с будет достигнута только, если оба узла поддерживают эту скорость. Как и в обычном Ethernet сигналы передаются только по 2-м из 4-х пар проводов.

Среда 100BaseFX использует 2 оптические нити.

Концентраторы технологии Fast Ethernet делятся на два касса:

  1. класс I требует наличия портов всех видов (100BaseT4, 100BaseTX/FX)
  2. класса II имеет порты либо типа 100BaseT4, либо типов 100BaseTX/FX

Поскольку концентраторы класса I преобразуют электрические сигналы (увеличивается задержка), в пределах коллизионного домена рекомендуется иметь либо 1 концентратор класса I, либо 2 концентратора класса II, расстояние между которыми не должно превышать 5 м. Тем не менее, размеры сети по прежнему не ограничены, т.к. коллизионный домен ограничивается коммутатором, маршрутизатором или шлюзом.

Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z/ав) – технология (1998 г.) обеспечивает скорость 1000 Мбит/с и предназначена для локальных сетей с большим трафиком, возникающим, например, при широком использовании мультимедийных приложений, видеоконференций и т.д. [1, c. 440-445; 1*, с. 356-365; 2, c. 334-338].

Физическая среда Gigabit Ethernet представлена в таб. 3.

Таблица 3. Физическая среда Gigabit Ethernet.

Среда 1000BaseSX/LX согласно стандарту IEEE 802.3z (1998 г.) представляет собой коротковолновый (Sshort) или длинноволновый (Llong) волоконно-оптический кабель.

Среда Twinax – двойной коаксиальный кабель применяется для соединения концентраторов/маршрутизаторов.

Среда 1000BaseТ по стандарту IEEE 802.3ав есть витая пара на ниже 5 категории. Для передачи сигналов в этой среде используется все 4 пары проводов. При прокладке кабеля предъявляются особые требования по недопущению резких изгибов, близости силовых установок и т.д.

В пределах коллизионного домена рекомендуется иметь не более 1-го концентратора технологии Gigabit Ethernet.

 10 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae)технология (2002


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36920. Установка и настройка сервера DHCP 14.43 KB
  Установка и настройка сервера DHCP Цель Изучить процесс установки авторизации сервера DHCP создания области и настройки параметров области Исходная конфигурация компьютера Компьютеры с операционной системой Windows 2003 Server с созданными контроллерами домена. Результат Сервер с установленной и настроенной службой DHCP Требования к отчету Теореретические сведения: Общие сведения о службе DHCP. Последовательность выполняемых действий Установка службы DHCP Авторизация сервера DHCP в ctive Directory Создание области и...
36921. Word. Основные возможности 122 KB
  Любой текст имеет формат определенного типа. Базовый формат текста зависит от стиля который применен к абзацу содержащему этот текст. Процесс изменения формата называется форматированием а следствием изменения формата является изменение внешнего вида документа. Стиль – это набор запомненных команд форматирования символов и или абзацев.
36922. Word: Способы запуска. Создание, открытие, сохранение, закрытие файла (документа) 93 KB
  Панели инструментов и их настройка. Контекстное меню в области панелей инструментов. ДЕЙСТВИЯ С ФАЙЛАМИ И ОКНАМИ ФАЙЛОВ Выполните действия связанные с созданием сохранением и закрытием файла: создайте файл для чего: 1й способ: нажмите кнопку Создать файл по умолчанию на Стандартной панели инструментов; 2й способ: нажмите сочетание клавиш CtrlN; 3й способ: выполните команды меню ФайлðСоздать.; – в появившемся окне Сохранение документа в раскрывающемся списке Папка откройте Вашу папку если Вашей папки нет то можно создать ее...
36923. Операционная система Windows, конфигурирование и настройка 87.5 KB
  Знакомство с реестром Windows администрирование автозагрузки настройка Windows. Знакомство с основными видами пользовательского интерфейса изучение базовых консольных команд Windows. Системные команды Windows Таблица 1 Основные системные команды Windows HELP название команды Выводит справочную информацию о командах Windows XP.
36924. Исследование статических триггеров 61 KB
  Цель лабораторной работы: исследовать основные свойства статических триггеров. Задание: снять временные диаграммы определить таблицы состояний особенности работы статических триггеров асинхронный RS триггер синхронный RS триггер и D триггерзащелка. Программа работы для каждого триггера.
36925. КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА PROJECT EXPERT. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ФИНАНСИРОВАНИЯ ПРОЕКТА 47 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ФИНАНСИРОВАНИЯ ПРОЕКТА Цель: изучить систему команд Project Expert формирования инвестиционного и операционного планов предприятия по реализации проекта. Выполнить на ПЭВМ следующие разделы Project Expert: Инвестиционный план Операционный план. На основе инвестиционного и операционного планов предприятия определить потребность в финансировании проекта. Теоретическое введение Следующим этапом процесса построения финансовой модели является описание плана развития предприятия проекта.
36926. Решение задач нелинейного программирования в среде Mathcad и Excel 64 KB
  Оптимальное распределение активной мощности между тремя ТЭС Для задачи рассмотренной на 4м практическом занятии выполнить распределение активной мощности между тремя ТЭС без учета 1а и с учетом 1б изменения потерь мощности в сети. Оптимальное распределение активной мощности между тремя ТЭС с учетом уравнений баланса мощностей во всех узлах сети Решить предыдущую задачу с учетом уравнений узловых напряжений для узлов схемы сети. Оптимальное распределение реактивной мощности между тремя ТЭС с учетом уравнений баланса мощностей во...
36927. Исследование статических и динамических характеристик уровнемеров 1.89 MB
  Губкина Кафедра автоматизации технологических процессов Лабораторная работа Исследование статических и динамических характеристик уровнемеров Методическое пособие к лабораторным работам по курсам : Методы и средства измерений испытаний и контроля Автоматизация производственных процессов Основы техники измерений Москва 2011 Введение Автоматизированные системы управления технологическими процессами АСУ ТП получают результаты измерений в процессе...
36928. Блочные симметричные алгоритмы шифровании. Режимы работы блочных алгоритмов 2.77 MB
  Блочными называются шифры в которых логической единицей шифрования является некоторый блок открытого текста после преобразований которого получается блок шифрованного текста такой же длины. Ситуации в которых постороннему наблюдателю известна часть исходного текста встречаются повсеместно. Это диктуется в первую очередь требованием невозможности обратного декодирования в отношении ключа при известных исходном и зашифрованном текстах. Предположим противник обладает некоторыми сведениями о статистических характеристиках открытого текста.