Распределительные системы обработчиков данных

Последующие уровни иерархии образуются мультиплексированием четырех  потоков предыдущего уровня. Таким  образом, скорость передачи на следующих уровнях составлят 8 Мбит/с, 34 Мбит/с и 140 Мбит/с. На более высоких уровнях агрегация потоков происходит побитно, а не побайтно, как на первом уровне.

Физический уровень технологии PDH поддерживает различные виды кабелей: витую пару, коаксиальный кабель и волоконно-оптический кабель. Основным вариантом абонентского доступа к каналам Т1/Е1 является кабель из двух витых пар с разъемами RJ-48.

Одним из основных недостатков  является сложность операций мультиплексирования и демультиплексирования пользовательских данных.Сам термин «плезиохронный», используемый для этой технологии, говорит о причине такого явления - отсутствии полной синхронности потоков данных при объединении низкоскоростных каналов в более высокоскоростные

Япония и Северная Америка  использует другие стандарты технологии PDH, отличающиеся количеством объединямых потоков. По этому стандарту на первом уровне объединяется 24 канала по 64 кбит/с. Соответственно на втором и третьем уровне цифровые потоки передаются на скоростях 6 Мбит/с и 45 Мбит/с соответственно.

Уровень иерархии Европа Северная Америка, Япония

0                                   64 кбит/с           64 кбит/с

1                                      2 Мбит/с        1,5 Мбит/с

2                                      8 Мбит/с         6 Мбит/с

3                                   34 Мбит/с             45 Мбит/с

4                                    140 Мбит/с -

 

19.

Технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) позволяет создавать надежные транспортные сети и гибко формировать цифровые каналы в широком диапазоне скоростей — от нескольких мегабит до десятков гигабит в секунду. Основная область ее применения — первичные сети операторов связи. Мультиплексоры SDH с волоконно-оптическими линиями связи между ними образуют среду, в которой администратор сети SDH организует цифровые каналы между точками подключения абонентского оборудования или оборудования вторичных (наложенных) сетей самого оператора — телефонных сетей и сетей передачи данных. Технология SDH находит также спрос в крупных корпоративных и ведомственных сетях, когда имеются технические и экономические предпосылки для создания собственной инфраструктуры цифровых каналов, например в сетях предприятий энергетического комплекса или железнодорожных компаний.

Каналы SDH относятся  к классу полупостоянных (semipermanent) — формирование (provisioning) канала происходит по инициативе оператора сети SDH, пользователи же лишены такой возможности, поэтому такие каналы обычно применяются для передачи достаточно устойчивых во времени потоков. Из-за полупостоянного характера соединений в технологии SDH чаще используется термин «кросс-коннект» (cross-connect), а не коммутация.

Сети SDH относятся  к классу сетей с коммутацией  каналов на базе синхронного мультиплексирования  с разделением по времени (Time Division Multiplexing, TDM), при котором адресация информации от отдельных абонентов определяется ее относительным временным положением внутри составного кадра, а не явным адресом, как это происходит в сетях с коммутацией пакетов.

 

С помощью каналов SDH обычно объединяют большое количество периферийных (и менее скоростных) каналов плезиохронной  цифровой иерархии (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH).

Особенности технологии SDH:

• предусматривает синхронную передачу и мультиплексирование.

• предусматривает прямое мультиплексирование и демультиплексирование  потоков PDH, так что на любом уровне иерархии SDH можно выделять загруженный  поток PDH без процедуры пошагового демультиплексирования. Процедура  прямого мультиплексирования называется также процедурой ввода-вывода;

• опирается на стандартные  оптические и электрические интерфейсы, что обеспечивает лучшую совместимость  оборудования различных фирм-производителей;

• позволяет объединить системы PDH европейской и американской иерархии, обеспечивает полную совместимость  с существующими системами PDH и, в  то же время, дает возможность будущего развития систем передачи, поскольку  обеспечивает каналы высокой пропускной способности для передачи ATM, MAN и  т.д.;

• обеспечивает лучшее управление и самодиагностику первичной  сети. Большое количество сигналов о неисправностях, передаваемых по сети SDH, дает возможность построения систем управления на основе платформы TMN.Технология SDH обеспечивает возможность  управления сколь угодно разветвленной  первичной сетью из одного центра.

21.

Определение физического  адреса устройства (МАС-адреса) по его IP-адресу и наоборот, IP-адреса по МАС-адресу, решают входящие в IP-стек два протокола:

- ARP (Address Resolution Protocol -Протокол  разрешения адресов)

- RARP (Reverse Address Resolution Protocol - Протокол  обратного определения адреса) соответственно

Протокол ARP поддерживает в  каждом узле (сетевом адаптере или  порту маршрутизатора) ARP-таблицу, содержащую (рис. 4.45):

- IР-адрес;

- МАС-адрес;

- тип записи (динамический, статический).

По этой таблице узел может  определить физический адрес (МАС-адрес) узла назначения, находящегося в этой же сети, по известному IP-адресу и указать  его в заголовке кадра канального уровня. Если в ARP-таблице отсутствует  запись для некоторого IP-адреса, то узел формирует широковещательное  сообщение - ARP-запрос, в котором запрашивает  физический адрес узла назначения. Все узлы сети принимают этот запрос, однако лишь один узел, IP-адрес которого совпадает с указанным в ARP-запросе, отвечает на него, высылая ARP-omвem со своим  физическим адресом непосредственно  узлу, приславшему ARP-запрос. Последний  записывает в ARP- таблицу найденное  соответствие между IP-адресом и МАС-адресом  и в дальнейшем не запрашивает  его при повторных обращениях к этому узлу. Протокол ARP предполагает, что узлы знают свои IР-адреса. (обычно каждая запись в ARP-таблице имеет время жизни 10 мин.). Эта таблица хранится в памяти компьютера и называется кэш протокола ARP (ARP-cache).

ARP-протокол использует  информацию из ARP-таблицы (ARP-кэша). Если необходимая запись в  таблице не найдена, то протокол ARP отправляет широковещательный  запрос ко всем компьютерам  локальной подсети, пытаясь найти  владельца данного IP-адреса. В кэше могут содержаться два типа записей: статические и динамические. Статические записи вводятся вручную и хранятся в кэше постоянно. Динамические записи помещаются в кэш в результате выполнения широковещательных запросов. Для них существует понятие времени жизни. Если в течение определенного времени (по умолчанию 2 мин.) запись не была востребована, то она удаляется из кэша.

22.

Линия связи  состоит в  общем случае из физической среды, по которой передаются электрические  информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются  на следующие:

• проводные (воздушные);

• кабельные (медные и волоконно-оптические);

• радиоканалы наземной и спутниковой связи.

Проводные (воздушные) линии  связи представляют собой провода  без каких-либо изолирующих или  экранирующих оплеток, проложенные  между столбами и висящие в  воздухе. По таким линиям связи традиционно  передаются телефонные или телеграфные  сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для  передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных  в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а  также, возможно, климатической. Кроме  того, кабель может быть оснащен  разъемами, позволяющими быстро выполнять  присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях  применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

Скрученная пара проводов называется витой парой (twisted pair). Витая  пара существует в экранированном варианте (Shielded Twistedpair, STP), когда пара медных проводов обертывается в изоляционный экран, и неэкранированном (Unshielded Twistedpair, UTP), когда изоляционная обертка отсутствует. Скручивание проводов снижает влияние  внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю.

Коаксиальный кабель (coaxial) имеет несимметричную конструкцию  и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем  изоляции. Существует несколько типов  коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения - для локальных сетей, для глобальных сетей, для кабельного телевидения  и т. п.

Волоконно-оптический кабель (optical fiber) состоит из тонких (5-60 микрон) волокон, по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля - он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.

Радиоканалы наземной и спутниковой  связи образуются с помощью передатчика  и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов  радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних  и длинных волн (KB, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной  модуляции (Amplitude Modulation, AM) по типу используемого  в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при  невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation, FM), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ или microwaves). В диапазоне  СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и  приемником. Поэтому такие частоты  используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это  условие выполняется.К основным характеристикам линий связи относятся: амплитудно-частотная характеристика; полоса пропускания; затухание; помехоустойчивость; перекрестные наводки на ближнем конце линии; пропускная способность; достоверность передачи данных; удельная стоимость.

В первую очередь разработчика вычислительной сети интересуют пропускная способность и достоверность  передачи данных, поскольку эти характеристики прямо влияют на производительность и надежность создаваемой сети. Пропускная способность и достоверность - это  характеристики как линии связи, так и способа передачи данных. Поэтому если способ передачи (протокол) уже определен, то известны и эти  характеристики. Например, пропускная способность цифровой линии всегда известна, так как на ней определен  протокол физического уровня, который  задает битовую скорость передачи данных - 64 Кбит/с, 2 Мбит/с и т. п.

Вита́я па́ра— вид кабеля связи, представляет собой одну или  несколько пар изолированных  проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу  длины), покрытых пластиковой оболочкой.

Свивание проводников  производится с целью повышения  степени связи между собой  проводников одной и последующего уменьшения электромагнитных помех  от внешних источников, а также  взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Витая пара — один из компонентов  современных структурированных  кабельных систем. Используется в  телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды  передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее  время, благодаря своей дешевизне  и лёгкости в монтаже, является самым  распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей. Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи разъёма 8P8C (который ошибочно называют RJ45).

В зависимости от характеристик  кабели UTP разделяются на 5 категорий (Category 1-Category 5):

-кабели категории 1 применяют  там,где требования к скорости  передачи минимальны.Обычно это  кабели для передачи голоса  и низкоскоростной (десятки Кбит/c) передачи данных.

-кабели категории 2 разработаны  фирмой IBM для применения в собственных  кабельных системах. Главное их  отличие от UTPcat.1-это полоса пропускания  1МГц.

-кабели категории 3 были  стандартизованы в 1991 году. С полосой пропускания 16 МГц кабель категории 3 использовался для построения высокосоростных по тому времени сетей и в настоящее время кабельные системы многих зданий построены на UTPcat.3, который используется как для передачи данных, так и для передачи голоса.

-кабели категории 4 представляют  собой улучшенный вариант UTPcat.3- полоса пропускания 20 МГц, повышенная  помехоустойчивость и низкие  потери. На практике применялся  редко; в основном там, где  было необходимо увеличить длину  сегмента с обычных 100м до 120-140м.