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

3 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

48808. Система автоматического регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока 12.08 MB
  Значительное изменение температуры может привести к существенному изменению сопротивлений обмоток возбуждения и якорных обмоток электрических машин (изменятся статические характеристики машин).
48811. Расчет структуры электромагнитных полей 631 KB
  Цель работы – расчет структуры полей бесконечной цилиндрической полости в диэлектрической среде, а также в волноводе для приведенных в задании параметров. Метод исследования – метод разделения переменных при интегрировании дифференциальных уравнений для получения аналитических выражений потенциалов и напряженностей полей с последующим построением на ЭВМ структуры этих полей
48813. Внутренний водопровод и канализация жилого дома 210 KB
  Водопровод Описание системы и схемы внутреннего водопровода Гидравлический расчет водопроводной сети Определение расчетных расходов Определение диаметров труб и потерь напора Подбор счетчика количества воды Определение требуемого напора Канализация Системы внутренних водопроводов по конструктивному выполнению следует принимать тупиковыми если допускается перерыв в подаче воды; кольцевыми с закольцованными вводами при необходимости обеспечить непрерывную подачу воды кольцевые сети должны быть...