Базовые системы передачи информации
Телефонные сети.Первоначально для передачи данных использовалась коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN, Public Switched Telephone Network), которые предназначались для передачи голоса, а не компьютеров. Однако, в последнее время, в связи с распространением оптоволоконных линий ситуация меняется. Телефонная система тесно переплетается с глобальными и локальными компьютерными сетями.
Телефонная сеть из первоначального множества соединений «точка-точка» превратилась в многоуровневую архитектуру, в узлах которой располагаются коммутаторы регионального, междугороднего и международного уровня, которые соединяются местными линиями связи и междугородними и международными линиями связи соответственно. Междугородные станции объединены в сеть, состоящую из первичных, секционных и региональных коммутаторов. Количество коммутационных центров различного типа разное в разных странах и зависит также от количества используемых телефонов на единицу площади.
Рис. 31. Структура телефонной системы. (a) Полносвязная сеть. (b)Централизованный коммутатор. (c) Двухуровневая иерархия.
Местные телефонные линии состоят из витых пар, для связи коммутаторов используются коаксиальные кабели, микроволновая связь и, конечно, оптоволокно. Повсеместно происходит переход с аналоговых линий связи на цифровые, на основе которых возможно стоить сети с более низким уровнем ошибок и с большими скоростями передачи данных, подходящими для передачи мультимедиа информации.
|
|
|
Наряду с возрастающей потребностью в высоких скоростях передачи данных имеется немало корпоративных сетей, которые базируются на ограниченном числе каналов не самой высокой пропускной способности. В качестве таких каналов используются каналы сетей общего пользования (телефонной и X.25).
Ниже перечислены основные характеристики аналоговых телефонных сетей.
При вызове пользователи получают прямое соединение через коммутаторы в сети. Прямое соединение эквивалентно паре проводов с полосой пропускания от 300 до 3400 Гц. Абонентское окончание 2-проводное.
Вызов абонента может осуществляться двумя способами: с помощью импульсного набора с частотой 10 Гц или тонового набора с частотой 10 Гц. При импульсном наборе длительность набора зависит от того, какие цифры образуют номер - например, цифра 0 передается десятью последовательными импульсами, цифра 9 - девятью и т. д. При тоновом наборе любая цифра передается подачей в сеть двух синусоидальных сигналов разной частоты в течение 50 мс (сопровождаемых паузой 50 мс). Поэтому набор номера тоновым способом в среднем в 5 раз быстрее, чем импульсный (к сожалению, в нашей стране импульсный набор пока остается основным способом набора во всех городах).
|
|
|
Коммутаторы сети не позволяют обеспечить промежуточное хранение данных. Поскольку запоминающие устройства в коммутаторах отсутствуют, возможен отказ в соединении при занятости абонента или при исчерпании коммутатором своих возможностей по соединению входных и выходных каналов (занятость АТС).
Для передачи дискретных данных по аналоговым коммутируемым сетям используются модемы, поддерживающие процедуру вызова абонента.
Пропускная способность коммутируемого аналогового канала заранее неизвестна, так как модемы устанавливают соединение на скорости, подходящей для реального качества канала. Так как качество коммутируемых каналов меняется в течение сеанса связи, то модемы изменяют скорость передачи данных динамически.
В телефонных коммутаторах аналоговых телефонных сетей могут использоваться два принципа коммутации - аналоговый, основанный на частотном разделении канала (FDM), и цифровой, основанный на разделении канала во времени (TDM).
Системы, работающие по методу частотного уплотнения, подразделяются на электромеханические и программно-управляемые электронные. Электромеханические системы (например, шаговые искатели) управляются по проводным цепям и приводятся в действие электродвигателями или шаговыми искателями. В электромеханических системах логика маршрутизации встроена в аппаратуру. В программно-управляемых коммутаторах логика коммутации реализуется программным обеспечением, а сама коммутация выполняется электронным способом.
|
|
|
Электромеханические коммутаторы, естественно, создают значительные помехи в коммутируемых каналах. Кроме того, дополнительные помехи создает сам способ коммутации уплотненных каналов на основе FDM. Операция демультиплексирования высокочастотной несущей, а затем повторное наложение сигналов на высокочастотные несущие создает значительные помехи (треск и свист в телефонной трубке), которые существенно снижают качество коммутируемых каналов по сравнению с выделенными аналоговыми. Переход на цифровые методы коммутации существенно повышает качество коммутируемых каналов даже при том, что сигнал от абонента поступает в ближайшую АТС в аналоговой форме, а значит, подвергается на «последней миле» воздействию помех, которые уже невозможно отфильтровать.
|
|
|
Телеграфные сети.Телеграфная сеть общего пользования с коммутацией сообщений и сеть абонентского телеграфирования – это сеть AT-50 (национальная) и сеть «Телекс» (международная).
Подключение к сетям абонентского телеграфирования общего пользования разрешается для ведомственных и иных сетей абонентского телеграфирования, сетей передачи данных и телематических служб.
Подключение к телеграфной сети общего пользования с коммутацией сообщений (ТГ-ОП) допускается для телеграфных сетей, операторы которых имеют лицензию на предоставление услуги «Телеграмма» или предоставляющих указанную услугу по договору с оператором сети ТГ-ОП.
Телеграфный аппарат имеет стык С2-ТЛГ. При помощи периферийного оборудования этот стык можно преобразовать в стык С1И (синхронный) или RS-232 (асинхронный).
Стык С1И используется для последующего аппаратного закрытия (шифрования) телеграфных сообщений на канальном уровне. Предаваемый через стык С1И поток сигналов телеграфных сообщений может быть преобразован на втором уровне, например в протокол Frame Relay.
По стыку RS-232 телеграфный трафик передается через устройство сборки/разборки пакетов в сеть X.25, которая, в свою очередь, может быть наложена на сеть Frame Relay.
Спутниковые и радио каналы связи.Для решения многих задач оптимальным, а иногда и единственным средством является применение радио или спутниковых каналов связи.
Радио каналы для целей передачи информации используют частотные диапазоны 902-928 МГц (расстояния до 10 км, пропускная способность до 64кбит/с), 2,4 ГГц и 12 ГГц (до 50 км, до 8 Мбит/с). Они используются там, где не существует кабельных или оптоволоконных каналов или их создание по каким-то причинам невозможно или слишком дорого. Поглощение в атмосфере ограничивает использование частот более 30 ГГц. Атмосферные шумы, связанные в основном с грозовыми разрядами, доминируют при низких частотах вплоть до 2 МГц. Галактический шум, приходящий из-за пределов солнечной системы дает существенный вклад вплоть до 200 ГГц. Для устройств на частоты 2.4 ГГц и выше, как правило, используются направленные антенны и необходима прямая видимость между приемником и передатчиком. Такие каналы чаще работают по схеме точка-точка, но возможна реализация и многоточечного соединения. На аппаратном уровне здесь могут использоваться радиорелейное оборудование радиомодемы или радио-бриджи. Схема этих устройств имеет много общего. Отличаются они лишь сетевым интерфейсом (см. рис. 32). Антенна служит как для приема, так и для передачи. Трансивер (приемопередатчик) может соединяться с антенной через специальные усилители. Между трансивером и модемом может включаться преобразователь частот. Модемы подключаются к локальной сети через последовательные интерфейсы типа RS-232 или v.35 (RS-249), для многих из них такие интерфейсы являются встроенными. Отечественное радиорелейное оборудование имеет в качестве выходного интерфейс типа G.703 и по этой причине нуждается в адаптере. Радио-бриджи имеют встроенный Ethernet-интерфейс. Длина кабеля от модема до трансивера лежит в пределах 30-70м, а соединительный кабель между модемом и ЭВМ может иметь длину 100-150м. Трансивер располагается обычно рядом с антенной.
Рис. 32.Схема оборудования радиоканала передачи данных
Радиомодемы позволяют сформировать сеть быстрее (если не считать времени на аттестацию оборудования, получение разрешения на выбранную частоту и лицензии на использование данного направления канала). В этом случае могут стать доступными точки, лишенные телефонной связи (что весьма привлекательно для условий России). Подключение объектов к центральному узлу осуществляется по звездообразной схеме.
Обычный спутник обладает 12-20 транспондерами (приемопередатчиками), каждый из которых имеет полосу 36-50 МГц, что позволяет сформировать поток данных 50 Мбит/с. Такая пропускная способность достаточна для получения 1600 высококачественных телефонных каналов (32 Кбит/c). Современные спутники используют узкоапертурную технологию передачи VSAT (Very Small Aperture Terminals). Такие терминалы используют антенны диаметром 1 метр и выходную мощность около 1 Вт. При этом канал к спутнику имеет пропускную способность 19,2 кбит/с, а со спутника более 512 кбит/c. Непосредственно такие терминалы не могут работать друг с другом. Для решения этой проблемы используются промежуточные наземные антенны с большим усилением, что, правда увеличивает задержку (рис. 34).
Каналы для передачи в спутникаовых и других подобных системах образуются путем частотного мультиплексирования. Дополнительно каждая полоса частот каждого канала обычно подвергается дальнейшему делению на основе синхронного временного мульотиплексирования.
Для управления доступом к каналу используется ряд методов контроля:
- Случайный доступ. Все станции конкурируют за канал передачи, делая попытки передачи в случайном порядке.
- Фиксированное назначение. Как частотная полоса, так и временные слоты канала распределяются для наземных или беспроводных станций.
- Запрациваемое назначение. Когда станция желает передать данные, она сначала запрашивает канальную емкость у центральной станции (в течении так называемого окна запроса), которая предоставляет требуемую емкость (временной слот) запрашивающей станции.
Все современные сети спутниковой связи со значительным объемом трафика реализуются современных геостационарных спутниках, расположенных в различных экваториальных позициях. Во избежание интерференции они располагаются на расстоянии в 2˚ друг от друга (всего 180 мест). Для упорядочения процесса был принят ряд международных соглашений по вопросу использования участков орбит и частотных диапазонов (см. рис. 32, табл. 4).
Отличительными особенностями сетей на основе спутниковых каналов связи является большое время прохождения сигнала в канале (250-300 мс против 3 мкс/км в оптоволокне), эффект Доплера, проявляющегося из-за движения спутника по орбите, и высокое качество канала. Они находятся вне конкуренции в трудно проходимой местности и там, где необходимо широковещание.
Возможно создание различных конфигураций спутниковых сетей и применение различных протоколов информационных потоков.
Новый виток в использовании спутников наступил с реализации проекта создания сети низкоорбитальных спутников типа Iridium. Суть этого и ему подобных проектов состоит в попытке покрыть поверхность земли множеством ячеек от точечных лучей низкоорбитаьных спутников (в проекте Iridium 66 спутников должны в совокупности обеспечить 1628 ячеек, связь с землей в диапазоне L, между спутниками – в диапазоне Ka, см. рис. 35), что позволит предоставить универсальные услуги в любой точке земного шара.
Рис. 33. Спутники связи и их характеристики: Высота над землей, общее время передачи и подтверждения, число спутников, необходимых для глобального покрытия.
Таблица 4.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 312; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!