Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 1 Телефонные сети

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 2 Телефонные сети: немного истории Александр Грехам Белл родился 3 марта 1847 г. в семье профессора филолога Лондонского университета Вестерн Юнион объявила конкурс на разработку способа передач нескольких телеграмм по одному каналу сразу. Видимые звуки (фонограф Эдисона) Его величество случай (Томас Ватсон) 1876 г. Филадельфийская выставка

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 3 Телефонные сети Вестерн Юнион нанимает Эдисона и Грея и создает American Speaking Telephone Company Слияние New England Telephone и American Speaking Telephone Company породило Bell company первая телефонная станция в Нью-Хевен (Коннектикут) 4 августа 1922 года все 13 миллионов телефонов Америки замолчали на минуту.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 4

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 5 Типовые структуры Построение телефонной сети по принципу «каждая с каждой» Построение телефонной сети по радиальному принципу Построение телефонной сети по радиально- узловому принципу

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 6 Структура телефонной сети Структура первых телефонных сетей - каждый с каждым определились три основных компонента - – абонент-станция коммутации –станция коммутации –станция коммутации- станция коммутации Структура телефонного соединения

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 7 Вопросы: Среды передачи характеристики физической среды: полоса пропускания пропускная способность задержка затухание помехоустойчивость достоверность передачи стоимость простота прокладки сложность в обслуживании.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 8 Вопросы: Среды передачи магнитные носители витая пара среднеполосный и широкополосный коаксиальные кабели оптоволокно

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 9 Вопросы: Радио передача просто генерировать легко принимать хорошо распространяется во всех направлениях (Кадилак) хорошо принимается как в доме, так и вне его низкочастотные волны хорошо преодолевают преграды, но требуют много энергии, они затухают пропорционально 1/r 3 от источника. высокочастотные волны хуже огибают препятствия, даже дождь - помеха для них, они интерферируют с излучениями от других электрических приборов.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 10 Вопросы: Беспроводная связь микроволновая передача (10 МГц - 10 ГГц) –хорошо фокусируется и передается в прямом направлении –быстро устанавливается –сильно поглощается влагой инфракрасные и миллиметровые волны ( 100ГГц- 10ТГц ) –не проходят через преграды –не интерферируют с излучением за преградой видимое излучение ( Гц) –зависит от состояния окружающей атмосферы

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 11 Телефонная сеть России

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 12 Схема МГТС

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 13 Структура междугороднего соединения

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 14 Структура телефонного номера 10 x 1 x 2 8 m 1 m 2 m 3 k 1 k 2 k 3 n 1 n 2 n 3 n 4 код код код номер страны региона города/района абонента МККТТ присвоил однозначные коды: Сев. и Центральная Америка - 1 Африка - 2 Европа - 3 и 4 Южная Америка - 5 Малая Азия, Австралия, Океания - 6 Страны бывшего СССР - 7 Центр. Азия и Дальний Восток - 8 Индия и Ближний Восток - 9 В каждой из этих зон стране присваивается одно-, двух- и трехзначные коды, первой цифрой которых является однозначный код зоны. Общее число знаков не должно превышать 11. В связи с этим код России, США - однозначный [7 и 1], большинство стран Европы с девятизначным номером - двузначный и т.д.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 15 Типовая структура телефонного соединения

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 16 Местна я ТС Районная/горо дская ТС Региональн ая/междуго родняя ТС Районная/горо дская ТС Местная ТС

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 17 Телефонные сети Преимущества цифрового сигнала перед аналоговым затухание и нарушение формы в цифровом случае не столь сильно как в аналоговом. при ретрансляции цифрового сигнала проще восстановить его изначальную форму, которая известна точно, чем в случае аналогового сигнала. При ретрансляции аналогового сигнала ошибка накапливается.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 18 Телефонные сети цифровая передача более надежна в силу выше сказанного. по цифровой сети можно передавать и данные и голос и музыку одновременно и с большей скоростью. цифровая передача дешевле, так как не надо тратить большие усилия на восстановление формы сигнала. цифровую сеть проще эксплуатировать.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 19 Структура телефонной сети Современная телефонная сеть состоит из локальных петель (абонентских линий) магистралей (оптоволоконных или микроволновых, соединение ТС-ТС) станций коммутации (ТС)

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 20 Использование телефонной сети для передачи цифровых данных

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 21 Локальное соединение При передаче аналогового сигнала есть три источника искажений: затухание искажение формы шум Модем Интерфейс компьютер-модем

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 22

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 23

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 24 Локальная петля При передаче аналогового сигнала есть три источника искажений: затухание искажение формы шум Модем –больше гармоник, больше искажений –несущая частота + разные способы модуляции сигнала амплитудная частотная фазовая

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 25

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 26 Локальная петля При передаче аналогового сигнала есть три источника искажений: затухание искажение формы шум Модем –больше гармоник, больше искажений –несущая частота + разные способы модуляции сигнала амплитудная частотная фазовая –RS стандарт для соединения компьютера с модемом Эхо и способы борьбы с ним

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 27

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 28 Локальная петля При передаче аналогового сигнала есть три источника искажений: затухание искажение формы шум Модем –больше гармоник, больше искажений –несущая частота + разные способы модуляции сигнала амплитудная частотная фазовая –RS стандарт для соединения компьютера с модемом Эхо и способы борьбы с ним

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 29

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 30

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 31 Локальная петля Беспроводные абонентские линии(WLL) – популярны в радиотелефонной связи. Диапазон частот жестко ограничен международными соглашениями. Обязательно предполагает компрессирование данных. Гибридные волоконно-коаксиальные линии (HFC) – Это сочетание может обеспечить одновременно передачу аналоговых каналов. Используются для доставки телевизионных и радио программ. Волоконно-оптические линии (FTTH) – Очень высокая пропускная способность. Требуют специальной прокладки. Не ясно, нужна ли отдельному абоненту такая скорость.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 32

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 33 Последняя миля

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 34 Последняя миля

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 35 Технологии организации последней мили

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 36 Эволюция проводных технологий абонентского доступа

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 37 Технологии xDSL

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 38 Технологии xDSL DSL км, жила 0,5 мм Кбит/сек IDSL - DSL с интерфейсом ISDN HDSL Кбит/сек по одной паре, скорость растет пропорционально числу пар SDSL Кбит/сек по одной паре, дуплекс VDSL - это будущее Мбит/сек ADSL - асимметричный DSL 8Мбит/640Кбит –RADSL (Rate-adaptiv DSL) адаптируется к параметрам линии, может работат как ADSL и как HDSL –UADSL - упрощенный ADSL, ориентированный на квартиру 1.5Мбит/384Кбит

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 39

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 40 Магистрали и мультиплексирование

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 41 Мультиплексирование Мультиплексирование с разделением частот. Мультиплексирование с разделением длины волны. Мультиплексирование с разделением по времени.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 42 Мультиплексирование с разделением частот

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 43 Мультиплексирование с разделением частот

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 44 Мультиплексирование с разделением длины волны

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 45 Мультиплексирование с разделением длины волны

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 46 Мультиплексирование с разделением по времени

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 47 Мультиплексирование с разделением по времени

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 48

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 49

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 50 Стандарт SONET/SDH

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 51 SONET Стандарт должен был позволить: использовать разные физические среды в сети. Это требовало проработки стандарта на кодировку на физическом уровне, выбор длины волны, частоты, временных характеристик, структуры фрейма. обеспечить иерархическое мультиплексирование нескольких цифровых каналов. На сегодня используют до уровня Т3, хотя стандарт определяет и Т4. унифицировать Американские, Европейские и Японские цифровые системы. определить правила функционирования, администрирования и поддержки.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 52

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 53

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 54

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 55

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 56

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 57 Коммутация

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 58 Коммутация История появления коммутатора - ХIХ в. Алмонд Строугер (Almond Strowger). Коммутация каналов vs коммутация пакетов –Основные различия этих методов: при коммутации каналов создается линия, пропускная способность которой полностью резервируется за двумя абонентами, вне зависимости от того, какая пропускная способность реально потребуется. При коммутации пакетов физическая линия может быть использована разными пакетами.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 59 Коммутация каналов при коммутации каналов гарантировано, что все данные поступят абоненту и в том порядке, в каком их послали. При коммутации пакетов из-за ошибок маршрутизации пакеты могут быть направлены не по назначению, сохранение их исходного порядка получателю не гарантируется. коммутация каналов абсолютно прозрачна для абонентов. Они могут пересылать данные в любой кодировке и формате. При коммутации пакетов формат и способ кодировки пакетов задан заранее и определяется оператором связи. при коммутации пакетов плата взимается за время соединения и число переданных пакетов. При коммутации каналов плата берется исключительно за время и длину соединения.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 60

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 61

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 62 Коммутация Коммутация каналов все данные поступят абоненту и в том порядке, в каком их послали. коммутация каналов абсолютно прозрачна для абонентов: данные могут пересылать в любой кодировке и формате. плата взимается за время соединения и число переданных пакетов. Коммутация пакетов из-за ошибок маршрутизации пакеты могут быть направлены не по назначению, сохранение их исходного порядка получателю не гарантируется. формат и способ кодировки пакетов задан заранее и определяется оператором связи. плата берется исключительно за время и длину соединения.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 63

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 64 Коммутация коммутация каналов гарантировано, что все данные поступят абоненту и в том порядке, в каком их послали. коммутация каналов абсолютно прозрачна для абонентов. плата берется исключительно за время и длину соединения. коммутация пакетов порядок поступления пакетов абоненту не гарантируется. формат и способ кодировки пакетов задан заранее. плата взимается за время соединения и число переданных пакетов.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 65 Иерархия коммутаторов

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 66 Коммутация Иерархия коммутаторов Коммутаторы каскадные Коммутаторы с разделением времени

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 67 Коммутаторы каскадные

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 68

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 69 Схема МГТС

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 70

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 71

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 72 Коммутаторы с разделением времени

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 73

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 74 Системы Х.25 с коммутацией пакетов

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 75

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 76 Системы Х.25 с коммутацией пакетов Cтандарт определяет интерфейс между цифровым устройством (компьютером, терминалом DTE) и сетью с коммутацией пакетов (DCE). Семейство Х.25 определяет стандарты взаимодействия на трех уровнях: Физическом определяет физический интерфейс между цифровыми устройствами (компьютер, терминал) и линией, соединяющей это устройство с узлом сети с коммутацией пакетов. В стандарте Х.25 цифровое устройство называется DTE (Data Terminal Equipment), а узел сети с коммутацией пакетов, к которому это устройство подключено, - DCE (Data Circuit – terminating Equipment) Стандарт, определяющий физический уровень в семействе Х.25, называется Х.21. Канальном Канальный уровень обеспечивает надежную передачу данных по физической линии, передавая данные в виде последовательности кадров. Этот уровень в Х.25 определяет стандарт LAPB (Link Access Protocol Balanced). Пакетном Уровень пакетов обеспечивает сервис по установлению и разрыву виртуальных соединений, а также передаче данных по таким соединениям. Этот сервис позволяет любому абоненту сети установить локальное соединение, называемое виртуальным соединением, с другими абонентами сети.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 77 Системы Х.25 с коммутацией пакетов Маршрутизация пакетов внутри сети не видима для абонентов. Обмен данными от абонента А к абоненту В происходит следующим образом: А запрашивает установку виртуального соединения с В, (пакет Call Request - запрос на соединение устройству DCE B). Сеть маршрутизирует этот пакет к DCE B. DCE B получает Call Request пакет и шлет запрос DTE B. Если В согласно на установление соединения, то оно посылает специальный пакет Call Accepted, в котором указан тот же номер виртуального соединения, что и в пакете Call Request. DCE A, получив Call Accepted пакет, шлет Call Connected пакет к DTE A. А и В обмениваются данными и специальными управляющими пакетами, используя номера своих локальных виртуальных соединений. А (или В) посылает Clear Request пакет, чтобы инициировать разрыв виртуального соединения, и разрывает его получив Clear Confirmation пакет. В (или А) получает Clear Indication пакет, отвечает Clear Confirmation пакетом.

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 78

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 79

Сети ЭВМ проф. Смелянский Р.Л. 80