Структура основных видов инфокоммуникационных сетей. Инфокоммуникационные системы и сети: понятие, классификация, модели, особенности устройства, применение и настройка Инфокоммуникационные системы и сети

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Инфокоммуникации как сложные системы

1. Инфок оммуникации как сложные системы

Ранее были рассмотрены вопросы, относящиеся к методологии системного анализа. При этом значительная часть из них пересекалась с проблематикой теории систем и моделирования процессов и явлений. Теперь рассмотрим инфокоммуникационные технологии как сложную систему. Назовем основные свойства таких систем.

1. Инфокоммуникационные системы представляют собой совокупность телекоммуникационной сети, средств хранения и обработки информации, а также источников и потребителей информации.

2. Инфокоммуникационные системы состоят из двух основных подсистем: технической и пользовательской. Взаимодействие этих различных по своей физической сущности подсистем определяет структуру и функции инфокоммуникационной системы.

3. Инфокоммуникационные системы являются «большими» системами, содержащими огромное количество компонентов, многие из которых -- сами большие системы либо многофункциональные устройства. Компоненты инфокоммуникационной системы имеют различное устройство и выполняют различные функции.

4. Инфокоммуникационные системы многосвязные: их различные компоненты соединены между собой и имеют как прямые, так и обратные связи. Структура и топология инфокоммуникационных систем переменны, управляемы, зависят от пользователей.

5. Инфокоммуникационные системы являются крупномасштабными системами, охватывающими крупные территории и интегрирующимися в мировую систему инфокоммуникаций. Инфокоммуникационные системы взаимно проникающие. Процессы в таких системах могут проходить с различными скоростями.

6. Инфокоммуникационные системы являются пространственно-распределенными и содержат как дискретные, так и непрерывные (пространственно-протяженные) компоненты. Элементы системы могут быть стационарными (статическими) или движущимися (динамическими). Такая природа инфокоммуникационных систем порождает особую специфику происходящих в них процессов.

7. Инфокоммуникационные системы являются эргатическими. Эргатическия система - сложная система управления, составным элементом которой выступает человек-оператор (или группа операторов).

8. Инфокоммуникационные системы являются немарковскими с точки зрения протекающих в них процессов. Это означает, что поведение системы определяется не только текущим состоянием, но и предысторией, причем довольно длительной, а также скрытыми возможностями, включающимися спонтанно в определенных условиях.

9. Инфокоммуникационные системы нелинейны. Важно отметить следующие моменты:

* нелинейная зависимость между различными видами оборудования в системе -- техническая нелинейность;

* нелинейная зависимость между нагрузкой, создаваемой абонентами системы, и пропускной способностью системы. Абонентская нагрузка существенно ситуационна, пропускная способность определяется инженерными решениями.

10. Инфокоммуникационные системы синергетичны, т.е. самоорганизуемы и склонны к самостоятельному автономному поведению, обладают способностями к самосохранению и противодействию внешним воздействиям, устранению произошедших изменений внутренними средствами (в определенных пределах), а также функциональной инертностью.

11. Инфокоммуникационные системы находятся в непрерывном развитии.

12. Инфокоммуникационные системы наукоемки и базируются на перспективных технических разработках.

13. Инфокоммуникационные системы являются сложными системами высокого уровня, т.е. сверхсложными. Сверхсложными называются системы, состоящие из нескольких сложных систем. Сложность образуется в результате взаимодействия ряда указанных выше факторов: многокомпонентности; нелинейности; большого числа степеней свободы; наличия памяти.

2. Стратифицирова нный подход в инфокоммуникациях

Стратификация - это разделение системы на совокупность элементов, отображающих ее поведение на различных уровнях декомпозиции (эти уровни называются стратами). Каждый уровень учитывает присущие ему свойства, переменные и зависимости.

В инфокоммуникациях использование механизма стратификации вылилось в создание сетевой модели OSI (Open Systems Interconnection Basic Reference Model - базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем). Именно эта модель позволяет разбить все многообразие используемых в инфокоммуникационных системах операций (протоколов) на 7 взаимодействующих друг с другом слоев, внутри которых возможен их отдельный анализ и рассмотрение.

Уровни (слои) модели OSI представлены в таблице.

Таблица - Уровни модели OSI

Модель OSI

Тип данных

Уровень

Функции

Прикладной

Доступ к сетевым службам

Подсистема пользователя

Представительский

Представление и шифрование данных

Сеансовый

Управление сеансом связи

Транспортная сеть

Сегменты/

Дейтаграммы

Транспортный

Прямая связь между конечными пунктами и надежность

Определение маршрута и логическая адресация

Подсистема сети

Канальный

Физическая адресация

Физический

Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными

В литературе наиболее часто принято начинать описание уровней модели OSI с 7-го уровня, называемого прикладным, на котором пользовательские приложения обращаются к сети. Модель OSI заканчивается 1-м уровнем -- физическим, на котором определены стандарты, предъявляемые независимыми производителями к средам передачи данных:

Тип передающей среды (медный кабель, оптоволокно, радиоэфир и др.),

Тип модуляции сигнала,

Сигнальные уровни логических дискретных состояний (нуля и единицы).

Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровня называются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже -- вертикальными. Любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функций другого уровня, что не выполняется в протоколах альтернативных моделей. Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд -- логически неделимый элемент данных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов: на физическом уровне мельчайшая единица -- бит, на канальном уровне информация объединена в кадры, на сетевом -- в пакеты (дейтаграммы), на транспортном -- в сегменты. Любой фрагмент данных, логически объедин?нных для передачи -- кадр, пакет, дейтаграмма -- считается сообщением. Именно сообщения в общем виде являются операндами сеансового, представительского и прикладного уровней. К базовым сетевым технологиям относятся физический и канальный уровни.

Остановимся на назначении каждого из уровней эталонной модели. Начнем с верхнего уровня, т.к. именно на нем начинается активизация процесса передачи информации. Этот уровень наиболее близок к пользователю.

Прикладной уровень -- отвечает за инициализацию и завершение сеансов связи, распределение программных и аппаратных средств для реализации процесса. Иногда этот уровень называют уровнем управления процессами. В зависимости от назначения и типа оконечного устройства, оно может осуществлять реализацию нескольких прикладных процессов, и пользователь может воспользоваться любым из протоколов.

Протоколы прикладного уровня: RDP (Remote Desktop Protocol), HTTP (HyperText Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), SNMP (Simple Network Management Protocol), POP3 (Post Office Protocol Version 3), FTP (File Transfer Protocol), XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol), OSCAR (Open System for CommunicAtion in Realtime), SIP (Session Initiation Protocol) и другие.

Представительный уровень -- обеспечивает работу прикладного уровня, структурирует данные, осуществляет преобразование символьных потоков, засекречивание и рассекречивание информации, а также осуществляет необходимые преобразования данных для отображения их на дисплеях или печатающих устройствах.

Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально. Уровень представлений обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразования информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями разнородных компьютерных систем прозрачным для приложений образом.

Протоколы уровня представления: AFP -- Apple Filing Protocol, ICA -- Independent Computing Architecture, LPP -- Lightweight Presentation Protocol, NCP -- NetWare Core Protocol, NDR -- Network Data Representation, XDR -- eXternal Data Representation, X.25 PAD -- Packet Assembler/Disassembler Protocol. инфокоммуникационный стратифицированный сетевой эталонный

Сеансовый уровень -- создает стандарт сеанса и контролирует его соблюдение. На этом уровне регламентируются правила ведения диалога. В случае прерывания сеанса на этом уровне обеспечивается его восстановление или извещение о невозможности дальнейшей работы.

Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.

Протоколы сеансового уровня: ADSP (AppleTalk Data Stream Protocol), ASP (AppleTalk Session Protocol), H.245 (Call Control Protocol for Multimedia Communication), ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS (Internet Storage Name Service), L2F (Layer 2 Forwarding Protocol), L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol), NetBIOS (Network Basic Input Output System), PAP (Password Authentication Protocol), PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol), RPC (Remote Procedure Call Protocol), RTCP (Real-time Transport Control Protocol), SMPP (Short Message Peer-to-Peer), SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protocol).

Транспортный уровень -- обеспечивает управление транспортировкой сообщения. В частности, на этот уровень возложены задачи контроля целостности сообщений, оптимизации использования средств связи, выбор вида и качества обслуживания процесса. На этом уровне выбирается тип коммутации (каналов, сообщений, пакетов и т.д.), формируется стандартное транспортное сообщение из входных данных, проводится формирование начала и конца транспортируемых единиц данных.

Протоколы транспортного уровня: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP (Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fiber Channel Protocol), IL (IL Protocol), NBF (NetBIOS Frames protocol), NCP (NetWare Core Protocol), RTP (Real-time Transport Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol), SPX (Sequenced Packet Exchange), SST (Structured Stream Transport), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).

Эти четыре уровня эталонной модели определяют и реализуют процессы взаимодействия пользователей, поэтому их иногда называют подсистемой пользователя .

Три нижних уровня определяют работу непосредственно сети связи при обслуживании пользователей. Поэтому их называют подсистемой сети .

Сетевой уровень -- реализует доставку данных между любыми узлами сети. На этом уровне формируются физические и виртуальные каналы, дейтаграммы, осуществляются маршруты продвижения данных. Этот уровень отвечает за правильность сборки сообщения из сетевых единиц.

Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. Работающие на этом уровне устройства (маршрутизаторы) условно называют устройствами третьего уровня (по номеру уровня в модели OSI). Протоколы сетевого уровня: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена), X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2), CLNP (сетевой протокол без организации соединений), IPsec (Internet Protocol Security). Протоколы маршрутизации -- RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First).

Канальный уровень -- определяет правила передачи модуля данных по физическому звену связи. Этот уровень отвечает за обнаружение и исправление ошибок, возникающих из-за помех в канале связи, формирование сообщений вышестоящему уровню о неустранимых ошибках, слежение за скоростью обмена.

Полученные с физического уровня данные, представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE802 разделяет этот уровень на два подуровня: MAC (англ. media access control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC(англ. logical link control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На этом уровне работают коммутаторы, шлюзы и другие устройства. Эти устройства используют адресацию второго уровня (по номеру уровня в модели OSI).

Протоколы канального уровня - ARCnet, ATM, Controller Area Network (CAN), Econet, Ethernet, Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS), Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Frame Relay, High-Level Data Link Control (HDLC), IEEE 802.2 (provides LLC functions to IEEE 802 MAC layers), Link Access Procedures, D channel (LAPD),IEEE 802.11 wireless LAN, LocalTalk, Multiprotocol Label Switching (MPLS), Point-to-Point Protocol (PPP), Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE), Serial Line Internet Protocol (SLIP, устарел), StarLan, Token ring, Unidirectional Link Detection (UDLD), x.25. В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы. В операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой. Это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS, UDI.

Физический уровень -- нижний уровень модели, который определяет метод передачи данных, представленных в двоичном виде, от одного устройства (компьютера) к другому. На этом уровне осуществляют передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их при?м и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры. Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды сред передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передачи данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящихся к физическому уровню, являются: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и BNC. Протоколы физического уровня: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, GSM Um radio interface, ITU и ITU-T, TransferJet, ARINC 818, G.hn/G.9960.

В модели OSI одинаковые уровни различных систем сообщаются между собой посредством протоколов. Однако эти одинаковые уровни различных систем не связываются между собой непосредственно, а только через физический уровень, что обеспечивает полную совместимость любых систем различного типа. Введение модели OSI создало методологическую основу построения унифицированных телекоммуникационных сетей. Несмотря на то, что были разработаны и другие модели, именно модель OSI стала базой для объединения всего многообразия выпускаемых программно-аппаратных средств. В таблице 4.2 показано, как применяется эталонная модель для телефонной сети и сети Интернет.

Модель эталонной сети OSI для сети Интернет и телефонной сети

Уровень

Сеть интернет

Телефонная сеть

Определяет наличие партнеров и необходимые ресурсы, синхронизирует работу прикладных программ, устанавливает соглашения по процедурам устранения ошибок и управляет целостностью перемещения данных

Проявляется в свойствах линии связи, без учета ее внутренней схемы построения. К таковым свойствам относятся: диапазон рабочих частот (0,3 - 3,4 кГц), уровень шумов, АЧХ

Отвечает за представление данных, посылаемых из прикладного уровня одной системы в адрес другой, для чего согласует формат и синтаксис перемещаемых данных. В случае необходимости могут выполняться алгоритмы шифрования для защиты перемещаемых данных

Проявляет себя при необходимости согласования совместной работы методов дискретизации или когда требуется согласовать алгоритмы сжатия речевой информации

Устанавливает, управляет и завершает сеансы взаимодействия между двумя или более прикладными задачами, а также синхронизирует и управляет перемещением информации между ними. Устанавливает класс услуг и уведомляет об исключительных ситуациях, обеспечивает соответствие символьного представления адреса с двоичным представлением в соответствии с протоколами DNS и др.

Управляет вызовом и сигнализацией при наборе и передаче номера на АТС. Осуществляет контроль исполнения системы расчетов с абонентами. В сетях подвижной связи обеспечивает слежение за изменением местоположения абонента и переадресацией вызова. В интеллектуальных сетях выполняет набор дополнительных функций обработки вызовов и сеансов

Обеспечивает перенос информации по надежным или ненадежным соединениям, реализует качество обслуживания трафика, запрашиваемое сеансовым уровнем, с целью предотвращения переполнения одной системы данными из другой системы

Реализует методы мультиплексирования речевого трафика, а также дополнительные методы мультиплексирования для объединения речевого трафика с другими видами трафика

Обеспечивает установление требуемого типа соединения между двумя конечными системами путем выбора маршрута через множество подсетей. Протоколы маршрутизации осуществляют синхронизацию маршрутных таблиц, по которым алгоритмы маршрутизации вычисляют маршруты

Устанавливает соединения между вызывающим и вызываемым абонентами посредством системы сигнализации. (Например, организует тракт передачи через узлы коммутации всего множества подсетей)

Обеспечивает транзит данных через физический канал. Выполняя эту задачу, решаются вопросы физической адресации, топологии сети, линейной дисциплины (способ использования канала передачи), упорядоченной доставки блоков данных, уведомление о неисправностях и управление потоком данных

Определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики активации, поддержания и дезактивации физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют уровни напряжений, синхронизацию изменения напряжений, скорость передачи сообщений, максимальные расстояния передачи, физические соединители и другие аналогичные характеристики

Соответствие уровней модели OSI стеку протоколов TCP/IP

Сегодня сети с коммутацией пакетов преимущественно базируются на стеке протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Модель сети, построенной на протоколах TCP/IP, является четырехуровневой. Однако ее можно представить в виде эталонной семиуровневой модели OSI, которая появилась позднее, и по сути является развитием четырехуровневой системы.

Рис. Модель системы TCP/IP

Как видно из рис.4.1, три высших уровня эталонной модели OSI (прикладной, представительный и сеансовый) соответствуют прикладному уровню модели сети, построенной на протоколах TCP/IP. Два низших уровня (канальный и физический) эталонной модели OSI в модели сети с пакетной коммутацией объединены в уровень сетевых интерфейсов. Рассмотрим их более подробно.

Структура протоколов TCP/IP приведена на рисунке.

Рисунок - Стек протоколов TCP/IP

Наиболее низкий уровень (уровень IV) отвечает физическому и канальному уровням модели OSI. Этот уровень в протоколах TCP/IP не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровня. Для локальных сетей - это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей - протоколы соединений «точка-точка» SLIP и PPP, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов Х.25, Frame Relay. Разработана также специальная спецификация, определяющая использование технологии АТМ в качестве транспорта канального уровня. Обычно при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро подключается к стеку TCP/IP за счет разработки соответствующей спецификации, что определяет метод инкапсуляции пакетов IP в ее тело.

Следующий уровень (уровень ІІІ) - это уровень межсетевого взаимодействия, занимающийся передачей пакетов с использованием разных транспортных технологий локальных сетей, территориальных сетей, линий специальной связи и т.п. В качестве основного протокола сетевого уровня (в терминах модели OSI) в стеке используется протокол ІР, который с самого начала проектировался, как протокол передачи пакетов для составных сетей, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно тратя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Протокол IP является дейтаграммным протоколом, то есть, он обеспечивает негарантированную доставку пакетов в узел назначения. К уровню межсетового взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, такие, как протоколы сбора маршрутной информации RIP (Pouting internet Protocol) и OSPF (Open Shortest First) , а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol). Последний протокол предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом - источником пакета.

Следующий уровень (уровень ІІ) называется транспортным. На этом уровне функционирует протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между отдаленными прикладными процессами за счет образования виртуальных соединений. Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, и, как и IP, выполняет только функции связующего звена между сетевым протоколом и многочисленными прикладными процессами.

И наконец, уровень І соответствует уровням 6 и 7 модели OSI.

Как видим, существует два варианта стратификации:

Четырехслойный (модель TCP/IP),

Семиуровневый (модель OSI).

Второй вариант является более приемлемым для анализа, поскольку содержание слоев (уровней) оказывается более простым.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

    Ознакомление с моделью взаимодействия открытых систем (OSI), программным пакетом Packet Tracer. Изучение работы устройств 1-го и 2-го уровней. Построение локальной сети посредством коммутатора Коммутатор0. Эталонная модель взаимодействия открытых систем.

    лабораторная работа , добавлен 14.12.2014

    Характеристика предприятия, для которого проектируется локальная вычислительная сеть. Возможные топологии сети. Сущность эталонной модели взаимосвязи открытых систем (OSI) и сетевых протоколов. Производительность каналов и соединительной аппаратуры.

    курсовая работа , добавлен 24.11.2016

    Основные понятия в телекоммуникациях. Материально-техническая основа федеральной связи и структура первичной сети. Принципы построения ГТС и СТС. Организации стандартизации в области телекоммуникаций. Модель взаимодействия открытых систем связи.

    реферат , добавлен 22.08.2011

    Изучение структуры и принципов построения ЛВС с шинной топологией со случайным методом доступа к моноканалу. Особенности и сущность работы шинных ЛВС со случайным методом доступа на основе протоколов канального и физического уровней эталонной модели ВОС.

    лабораторная работа , добавлен 28.04.2011

    Модель взаимодействия открытых систем. Сведения о сетях электросвязи. Цифровые системы передачи. Система сигнализации SSN7. Цифровая коммутационная система "Матрица". Технические характеристики системы. Цифровые системы уплотнения аналоговых линий.

    реферат , добавлен 28.03.2009

    Характеристика и составление уравнения динамики исполнительного механизма двухстепенного манипулятора. Особенности управления двухстепенного манипулятора с самонастройкой по эталонной модели. Расчет основных параметров системы и коэффициента настройки.

    контрольная работа , добавлен 13.09.2010

    Классификация сетей и способы коммутации. Виды связи и режимы работы сетей передачи сообщений. Унификация и стандартизация протоколов. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем. Особенность подготовки данных. Взаимодействие информационных систем.

    реферат , добавлен 15.09.2014

    Характеристика принципов организации систем связи со спектральным уплотнением и промышленных мультиплексоров DWDM. Анализ модели взаимодействия транспортных технологий. Особенности устройств компенсации дисперсии. Устройства волнового уплотнения DWDM.

    дипломная работа , добавлен 20.11.2012

    Виды релейных регуляторов и режимов их работы. Система с эталонной моделью. Простейшая релейная система. Вибрационный и автоколебательный режимы движения систем. Скользящие режимы в системах с переменной структурой. Система с регулятором переключений.

    лабораторная работа , добавлен 25.11.2015

    Дискретные передаточные функции. Принципы размещения полюсов. Апериодическое управление, его закономерности, используемые приемы и методики. Синтез по эталонной модели, эго основные этапы и значение. Билинейное преобразование и оценка его результатов.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра информационных систем

отчет

по практической работе №1

по дисциплине «Инфокоммуникационные системы и сети»

Студентка гр. 3893 Карпова А.В.

Преподаватель Воробьев А.И.

Санкт-Петербург 2017

Задание на практические занятия.

1.Разработать алгоритм и временную диаграмму процессамножественного доступа в гипотетической локальной сети, состоящей из пяти рабочих станций, для следующих методов множественного доступа: 1.1 Синхронно-временной доступ с решающей обратной связью и ожиданием (СВД с РОС ОЖ).

1.2 Маркерный доступ с решающей обратной связью и непрерывной передачей (МД с РОС НП).

1.3 Простая Aloha.

1.4 Тактированная (синхронная) Aloha.

1.5 Синхронно-случайный доступ (ССД).

1.6 Непрерывный метод множественного доступа с контролем несущей (CSMA).

1.7 Не непрерывный метод множественного доступа с контролем несущей.

1.8 Метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD).

На временной диаграмме показать окна передачи кадров всех пяти рабочих станций и отразить при этом все возможные события, которые могут произойти при работе сети. Примером таких событий являются коллизия, искажение кадра или квитанции при передаче, потеря маркера. Последовательности появления таких событий должны быть уникальны у каждого студента.

2.Самостоятельно изучить и представить вербальное описание, алгоритми временные диаграммы для следующих методов множественного доступа: 2.1 Метод опроса (Demand Priority).

2.2 Синхронно-временной доступ с решающей обратной связью и непрерывной передачей (СВД с РОС НП).

2.3 Метод множественного доступа с контролем несущей и избеганием коллизий (CSMA/CA).

Общие сведения

Каждый из методов доступа обладает подтверждением получения кадра другой станцией. Квитанция может быть положительной, в случае получения кадра без ошибки, или отрицательной, если кадр был получен с ошибкой и требуется повторная отправка. Следующая временная диаграмма описывает этот процесс:

В случае если квитанция пришла с ошибкой, используются коды, позволяющие восстановить содержимое квитанции. При невозможности восстановления полностью всей информации можно узнать содержание квитанции по косвенным признакам, т. к. в квитанции содержится строго регламентированная информация.

1. Разработать алгоритм и временную диаграмму

1.1 Синхронно-временной доступ с решающей обратной связью и ожиданием (СВД с РОС ОЖ)

Алгоритм:

Временная диаграмма для пяти станций (в кружочках показано сколько кадров имеется у станций для передачи):

1.2 Маркерный доступ с решающей обратной связью и непрерывной передачей (МД с РОС НП)

Алгоритм:

Временная диаграмма:

На диаграмме станция 4 потеряла маркер, поэтому станция 5 вычисляет свое время передачи по максимальным временным окнам, которые дается на передачу кадров (), и восстанавливает маркер.

1.3 Простая ALOHA

Алгоритм:

Временная диаграмма:

1.4 Тактированная ALOHA

Алгоритм:

Временная диаграмма:

1.5 Случайно-временной доступ (ССД)

Алгоритм:

Временная диаграмма:

Где зеленый кружок - это разрешения на передачу, а красный - запрет передачи.

1.6 Непрерывный метод множественного доступа с контролем несущей (CSMA)

Алгоритм:

Временная диаграмма:

1.7 Не непрерывный метод множественного доступа с контролем несущей

Алгоритм:

Временная диаграмма:

1.8 Метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD)

Алгоритм:

Временная диаграмма:

2. Самостоятельно изучить и представить вербальное описание, алгоритм и временные диаграммы

2.1 Метод опроса

Описание:

Данная технология доступа к передающей среде применяется в многоточечных линиях глобальных сетей. Суть заключается в том, что первичный узел последовательно предлагает вторичным узлам подключиться к общему каналу передачи. В ответ на такой запрос вторичный узел, имея подготовленные данные, осуществляет передачу. Если подготовленных данных нет, выдается короткий пакет данных типа «данных нет», хотя в современных системах, как правило, реакцией в таких случаях является «молчание».

Наиболее распространенный способ организации запроса - циклический опрос, т.е. последовательное обращение к каждому вторичному узлу в порядке очередности, определяемой списком опроса. Цикл завершается после опроса всех вторичных узлов из списка. Для сокращения потерь времени, связанных с опросом неактивных вторичных узлов (т.е. узлов, по той или иной причине не готовых к передаче данных), применяются специальные варианты процедуры опроса: наиболее активные вторичные узлы опрашиваются несколько раз в течение цикла; наименее активные узлы - один раз в течение нескольких циклов; частота, с которой опрашиваются отдельные узлы, меняется динамически в соответствии с изменением активности узлов.

Алгоритм:

Временная диаграмма:

2.3 Синхронно-временной доступ с решающей обратной связью и непрерывной передачей (СВД с РОС НП)

Описание:

Для каждой машины отводится определенный промежуток времени для передачи данных. Если данная машина не успела передать данные за этот интервал времени, то она останавливается и ждет следующего интервала. Так же если у машины нет кадров в буфере для передачи, то она дает сигнал следующей машине, разрешающий ей передавать данные.

Алгоритм:

Временная диаграмма:

Здесь «Ок» - разрешение на начало передачи для следующей станции.

2.4 Метод множественного доступа с контролем несущей и избеганием коллизий (CSMA/CA)

Описание:

· используется схема прослушивания несущей волны;

· станция, которая собирается начать передачу, посылает jam signal (сигнал затора);

· после продолжительного ожидания всех станций, которые могут послать jam signal, станция начинает передачу фрейма;

· если во время передачи станция обнаруживает jam signal от другой станции, она останавливает передачу на отрезок времени случайной длины и затем повторяет попытку.

Избегание коллизий используется для того, чтобы улучшить производительность CSMA, отдав сеть единственному передающему устройству. Эта функция возлагается на «jamming signal» в CSMA/CA. Улучшение производительности достигается за счёт снижения вероятности коллизий и повторных попыток передачи. Но ожидание jam signal создаёт дополнительные задержки, поэтому другие методики позволяют достичь лучших результатов. Избегание коллизий полезно на практике в тех ситуациях, когда своевременное обнаружение коллизии невозможно -- например, при использовании радиопередатчиков.

Узел, желающий отправить информацию, посылает RTS-кадр. Целевой узел отвечает CTS-кадром. Любой другой узел, получивший CTS-кадр, должен воздержаться от отправки информации на заданное время (решение «Проблемы скрытого узла»). Любой другой узел, получивший RTS-кадр, но не CTS-кадр от передачи информации воздерживаться не должен (решение «проблемы незащищенного узла»). Количество времени, которое должен ожидать другой узел перед попыткой доступа к эфиру, записано и в RTS- и в CTS-кадре.

Алгоритм:

Временная диаграмма:

3. инфокоммуникационной сети с синхронным временным доступом с решающей обратной связью и ожиданием

локальный сеть инфокоммуникационный

Задание к лабораторной работе. Изучить протокол, алгоритм и временную диаграмму передачи сообщения в инфокоммуникационной сети передачи данных с синхронным временным доступом.

По исходным данным определить следующие вероятностно временные характеристики: *среднее время задержки передачи сообщения;

*вероятность своевременной доставки сообщения;

*информационные скорости сети общего применения и реального времени.

Для построения графиков изменять интенсивность поступающего потока сообщений.

ВВХ системы множественного доступа.

*Среднее время задержки передачи сообщения -это время, которое проходит с момента отправки сообщения исходящей рабочей станцией до момента принятия этого сообщения приемной станцией

*Вероятность своевременной доставки сообщения -это вероятность того, что сообщение будет доставлено от передающей к приемной станции за допустимое время *Информационная скорость сети общего применения -это количество бит, переданных через общую среду в единицу времени

*Информационная скорость реального времени -это количество бит, переданных через общую среду в единицу времени кадрами, доставленными за допустимое время.

Временная диаграмма:

T ок - временнойинтервал, зарезервированный закаждойстанцией[c]

t дкк - время декодирования кадра[c]

t дккв - времядекодированияквитанции[c]

V c - скорость передачи сигналов в сети [бит с]

t расп - времяраспространениясигнала[c]отi-й к j-й станций

n k -длина кадра[бит]n кв - -длина квитанции[бит]

D-расстояниемеждупередающей и приемной станциями [км]

Описание объекта исследования

Модель массового обслуживания

Представленную этой временной диаграммой систему множественного доступа называется синхронно-временной доступ. Адекватной его моделью является СМО M/G/1. Напомню, что в обозначениях Кенделла первая буква задает тип поступающего потока заявок (кадров), М означает, что входной поток является пуассоновским, т.е. интервалы времени между передаваемыми кадрами распределены по экспоненциальному закону. Вторая буква G означает, что функция распределения времени обработки (обслуживания) может иметь произвольное (любое) распределение. Цифра один говорит о том, что мы имеем один обслуживающий прибор. Будем предполагать, что это общая шина, к которой подключены все N рабочих станций, и в каждый момент времени по шине может передаваться один кадр.

Модель массового обслуживания

Для того, чтобы найти искомые среднее время и вероятность своевременной доставки кадра, необходимо знать функцию распределения вероятностей времени ожидания кадром начала передачи в буфере рабочей станции и время передачи кадра по шине. Для системы M/G/1 известно уравнение Полянчика-Хинчина для преобразования Лапласа-Стилтьесса функции распределения времени ожидания. Напомню, что преобразование Лапласа - это интегральное преобразование с параметром s. Уравнение Полянчика-Хинчина выглядит следующим образом W(s). Для того чтобы вычислить W(s) необходимо знать преобразование Лапласа времени обработки сообщений B(s). Найдем его исходя из следующих соображений: время доставки одного кадра равно T OK . Для того, чтобы передача кадра началась, необходимо дождаться соответствующей этой станции временного окна. Время ожидания будет равно OK (TN ?? 1) поскольку мы рассматриваем СВД. Таким образом время ожидания начала передачи является константой. Преобразование Лапласа постоянного времени-B (s) =e - s *(N -1)* T ok

Модель массового обслуживания

Преобразования Лапласа-Стилтьеса некоторых случайных функций

Описание объекта исследования

Вероятностно-временные характеристики

Вероятностно-временные характеристики

Вероятностно-временные характеристики

Методические указания к выполнению работы

Общий характер зависимости времени задержки пакета от интенсивности поступающего потока

Общий характер зависимости вероятности своевременной доставки от интенсивности поступающего потока

Общий характер зависимости информационной скорости сети от интенсивности поступающего потока

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

    Разработка проводной локальной сети и удаленного доступа к данной сети с использованием беспроводной сети (Wi-Fi), их соединение между собой. Расчет времени двойного оборота сигнала сети (PDV). Настройка рабочей станции, удаленного доступа, сервера.

    курсовая работа , добавлен 10.11.2010

    Обоснование модернизации локальной вычислительной сети (ЛВС) предприятия. Оборудование и программное обеспечение ЛВС. Выбор топологии сети, кабеля и коммутатора. Внедрение и настройка Wi-Fi - точки доступа. Обеспечение надежности и безопасности сети.

    дипломная работа , добавлен 21.12.2016

    Подключение рабочих станций к локальной вычислительной сети по стандарту IEEE 802.3 10/100 BASET. Расчёт длины витой пары, затраченной на реализацию сети и количества разъёмов RJ-45. Построение топологии локальной вычислительной сети учреждения.

    курсовая работа , добавлен 14.04.2016

    Подбор пассивного сетевого оборудования. Обоснование необходимости модернизации локальной вычислительной сети предприятия. Выбор операционной системы для рабочих мест и сервера. Сравнительные характеристики коммутаторов D-Link. Схемы локальной сети.

    курсовая работа , добавлен 10.10.2015

    Подбор конфигурации рабочих станций, сервера и программного обеспечения для соединения с локальной компьютерной сетью. Организация локальной сети, ее основание на топологии "звезда". Антивирусная защита, браузеры, архиваторы. Особенности настройки сети.

    курсовая работа , добавлен 11.07.2015

    Назначение информационной системы. Требования к организации локальной сети, к системе бесперебойного питания сервера, к защите информации от несанкционированного доступа, к безопасности локальной сети, к web-сайту. Выбор серверной операционной системы.

    дипломная работа , добавлен 22.12.2010

    Особенности разработки ЛВС стандарта Fast Ethernet 100 Мбит/с иерархического типа, состоящей из 14 рабочих станций и одного сервера. Подбор оборудования, обзор топологий и стандартов на ЛВС. Расчет пропускной способности сети, примерная смета расходов.

    курсовая работа , добавлен 17.03.2011

    Проект локальной вычислительной сети, объединяющей два аптечных магазина и склад. Выбор топологии сети и методов доступа. Технико-экономическое обоснование проекта. Выбор сетевой операционной системы и разработка спецификаций. Смета на монтаж сети.

    курсовая работа , добавлен 08.06.2011

    Token ring как технология локальной вычислительной сети (LAN) кольца с "маркерным доступом" - протокол локальной сети на канальном уровне (DLL) модели OSI. Логическая организация станций Token ring в кольцевую топологию с данными. Описание метода доступа.

    лекция , добавлен 15.04.2014

    Классификация локальной вычислительной сети. Типы топологий локальной вычислительной сети. Модель взаимодействия систем OSI. Сетевые устройства и средства коммуникаций. Виды сетевых кабелей. Конфигурация компьютеров-серверов, техники рабочих станций.

Способность сети связи сохранять работоспособность в условиях воздействия различных дестабилизирующих факторов называется устойчивостью. Она определяется надежностью, живучестью и помехоустойчивостью сети. Для повышения устойчивости сетей ЕСЭ (см. разд. 4.2) и их адаптации к условиям, возникающим в результате воздействия различных факторов внешней среды, используют различные меры организационно-экономического характера: оптимизацию топологии сетей связи по критериям экономичности и надежности, рациональное размещение сооружений связи на местности с учетом зон возможных разрушений; специальные меры защиты сетей и их элементов от влияния помех; системы резервирования; автоматизированные системы управления, организующие работу по поддержанию их работоспособности в различных условиях, и др. Но основе надежной работы любой сети лежит ее структура.
Далее рассмотрим типовые примеры структуры основных видов существующих инфокоммуникационных сетей.
Наиболее развитую структуру во многих развитых странах мира исторически имеет телефонная сеть, в том числе благодаря своему более чем вековому возрасту и мощной сети телефонных абонентских линий, широко используемых в настоящее время для доставки широкого набора инфокоммуникационных услуг. Городские телефонные сети (ГТС емкостью до 100 тыс. абонентов) имеют радиально-узловую топологию, приведенную на рис. 9.6.
Радиально-узловая топология с узловыми районами, позволяющая разделить потоки входящих и исходящих вызовов между узлами и тем самым повысить использование линий связи, используется при построении телефонных сетей крупных городов (рис. 9.7).
Современные телефонные сети имеют центральное ядро (транспортную сеть), выполненное по кольцевой или многокольцевой топологии (набор колец с поперечными связями). К ним подключаются фрагменты сети, имеющие структуру, как на рис. 9.6 и 9.7.

Сообщений; УВС - узлы входящих сообщений
Краткие характеристики структуры других сетей приведены в табл. 9.5.
Таблица 9.5. Характеристики структуры и возможностей сетей связи


Вид сети
Структура
Особенности

Сеть
факсимильной
связи
Строится на базе телефонной сети
Обеспечивается документальность сообщения

Телеграфные
сети
Радиальноузловая топология
Учитывается административно-территориальное деление страны. Оконечными пунктами телеграфной сети являются либо отделения связи, либо телеграфные абоненты, обладающие соответствующей телеграфной аппаратурой. Телеграфная сеть, являющаяся самой древней и наиболее простой сетью передачи данных, имеет три уровня узловых пунктов: районные, областные и главные

Сеть
звукового
вещания
Радиальноузловая топология
Осуществляет передачу соответствующих программ по каналам связи. По способу доведения до пользователей различают радиовещание и проводное вещание (по специальным проводным линиям или линиям телефонной связи)

Таблица 9.5 (продолжение)


Вид сети
Структура
Особенности

Сеть телевизионного (ТВ) вещания
Радиальноузловая топология
Используют два основных способа доведения ТВ программ до пользователей: вещание с помощью радиотелевизионных передающих станций (РТПС) - эфирное ТВ и проводное вещание (кабельное ТВ - КТВ, или CATV). Эфирное ТВ вещание подразделяется на наземное и спутниковое (СНТВ) с непосредственным приемом на специализированные приставки, расположенные у абонентов. В настоящее время для ТВ вещания начинают использовать высокоскоростные сети передачи данных (в том числе Интернет и NGN)

Сеть
передачи
газет
Использует междугородную телефонную сеть
Обеспечивает факсимильную передачу газет с использованием аналоговой аппаратуры «Газета-2», находящейся в эксплуатации несколько десятилетий. Пункты приема газет обычно расположены непосредственно в типографиях, а пункт разветвления каналов находится на центральной междугородной АТС, поскольку для передачи газет используются телефонные каналы

Интернет
Сложная ячеистая топология
Всемирная сеть, состоящая из набора сетей передачи данных, работающих по протоколам TCP/IP, и мультисервисных сетей NGN. Структура позволяет организовывать множество независимых маршрутов между двумя узлами сети. Российский сегмент этой сети часто называют Рунетом. В качестве сети доступа в Интернет часто используют телефонная сеть

Важнейшими сетями передачи массовых сообщений являются сети вещания. Вещание - процесс одновременной передачи различных сообщений общего назначения широкому кругу абонентов с помощью технических средств связи. Организация вещания включает две задачи: подготовку вещательных программ и доведение программ до абонентов (вещательная программа - последовательность передачи во времени различных сообщений). Основными требованиями к сетям вещания являются: охват вещанием всего населения страны, высокое качество передаваемых программ, надежность и экономичность.
В историческом плане все виды электросвязи длительный период развивались независимо друг от друга, в результате чего сформировались различные сети. И хотя существуют определенные предпосылки для объединения сетей - унификация методов преобразования сигналов, необходимость их передачи в совпадающих направлениях, сходство функций систем передачи и коммутации - число типов сетей продолжает оставаться большим. Для сетей электросвязи, составляющих ЕСЭ РФ (см. разд. 4.2), Федеральное агентство по связи определяет порядок их взаимодействия. Операторы связи всех категорий сетей ЕСЭ обязаны создавать системы управления своими сетями связи, соответствующие установленному законодательством РФ порядку их взаимодействия.
Совокупность технических средств ЕС электросвязи РФ образует так называемую первичную сеть (ПС) электросвязи, которая обеспечивает организацию унифицированных каналов и трактов передачи для пользователей и соединения между собой коммутационных станций телефонной сети, маршрутизаторов сети передачи данных и пр. Принцип построения первичной сети показан нарис. 9.8. В соответствии с этим делением ПС состоит из следующих технологически сопряженных частей:
  • местные ПС - сети электросвязи, как правило, ограниченые территорией города или сельского района, подразделяются на городские и сельские;
  • внутризоновые (зоновые или региональные) ПС междугородные сети электросвязи, образуемые в пределах одного или нескольких субъектов РФ, охватывают территорию зоны нумерации и обеспечивают соединение местных сетей внутри зоны;

Магистральная ПС соединяет зоновые сети и представляет собой междугородные сети электросвязи, образуемые между центрами субъектов РФ.
Оконечными устройствами первичной сети называют технические средства, обеспечивающие образование типовых физических цепей или типовых каналов передачи для предоставления их абонентам вторичных сетей и другим потребителям. В общем виде понятие первичной сети соответствует понятию транспортная сеть.
Ядро транспортной сети (рис. 9.9) составляют различные среды передачи сигналов, а средства электросвязи используют в них весь спектр от сверхнизких частот до частот оптического диапазона. Ближайший к ядру сети транспортный слой составляют линейные тракты, обеспечивающие передачу сигналов электросвязи по различным передающим средам. Линейные тракты и среда передачи образуют линии передачи. Следующий слой - слой трактов и каналов, а также различных технологий разделения каналов (мультиплексирования) при многократном использовании слоев, образующих ядро.
Вторичной сетью связи (ВС) обычно называют совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сообщений определенного вида путем использования устройств, присущих именно этой сети, а также технических средств первичной сети. С точки зрения современных принципов классификации сетей ключевым признаком вторичных сетей следует считать то, что они непосредственно связаны с предоставлением тех или иных услуг пользователю. В состав ВС входят оконечные абонентские устройства, абонентские линии (АЛ), коммутационные устройства и каналы, выделенные из ПС для организации данной ВС.
Одна из основных идей, сопутствующих иерархическому представлению первичной сети в виде нескольких независимых уровней, состоит в установлении определенного взаимодействия между соседними уровнями. Это взаимодействие называют отношением клиент - сервер, а смысл его заключается в том, что одна сторона поручает другой выполнение опре-
деленных функций. В данном случае речь идет о последовательном выполнении транспортных функций в цепи передачи информации, когда каждая сторона последовательно выступает сначала как сервер, а потом как клиент.


В моделях, приведенных на рис. 9.10 и 9.11, каждый уровень имеет входы и выходы от смежных уровней, а внутри одного слоя циркулируют сигналы определенного формата. Все это позволяет накладывать стандарты как на электрические составляющие работы сети, так и на организационные элементы взаимодействия. Модель сети, приведенная на рис. 9.7, также может быть представлена в виде иерархических слоев. В современных сетях фрагменты сети доступа и транспортной сети могут находиться в одном кабеле, использовать соседние тракты одной системы передачи, переносить одинаковую информацию и т.д. Единственное и определяющее отличие между ними заключается в том, между какими точками подключения и кем выполняются эти функции.

«Чудны дела твои, Господи!»
Сэмюэл Финли Бриз Морзе
«Каждый хочет, чтобы его информировали честно, беспристрастно, правдиво - и в полном соответствии с его взглядами.»
Гилберт Кит Честертон

Целью изучения дисциплины является формирования знаний о принципах построения ИКС, современных технологиях их реализацией и о задачах, решаемых с помощью таких систем и сетей, а также формирование умений проводить анализ и синтез таких систем. Information and communication technologies(ICT) – подразумевается интеграция классических технологий, базирующихся на ИС с существующими сетями и системами телекоммуникаций.

Понятие инфокоммуникационных технологий часто используется как синоним информационных технологий с акцентом на средство коммуникации. Это понятие включает в себя:

Апппаратные и программные средства ИС;

Телекоммуникационное оборудование;

Телекоммуникационные услуги;

Инфокоммуникационные технологии реализуются с помощью инфокоммуникационных сетей. Согласно закону об информации инфокоммуникационная сеть – это технологическая система предназначенная для передачи информации по линиям связи, а доступ к этой информации осуществляется с использованием средств вычислительной техники.

Инфокоммуникационные системы предназначены для передачи и хранения данных, основной упор при этом делается на передаче данных.

Классификация инфокоммуникационных систем (базируется на классификации компьютерных сетей):

По охвату этой сети территории:

Сети масштаба LAN (Local Area Network)

Сети масштаба MAN (Metropoliten Area Network)

Сети масштаба WAN (World Area Network)

По топологии(описание расположения)

Основные понятия:

Хост(host) – это постоянно подключенное к сети устройство.

Шлюз(gateway) – компьютер или сетевое устройство осуществляющее преобразование протоколов при передаче информации между разными типами сетей. Как правило, шлюзы используются для организации доступа к ресурсам глобальной сети из локальных сетей.

Модель osi

Взаимодействие компьютеров сети описывается понятиями сформированными в эталонной модели взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection), которая разрабатывалась международной организацией стандартизации. В нашей стране модель OSI описана в стандарте ГОСТ РИСО/МЭК 7498-1-99. Модель OSI описывает процедуры обмена данными между компьютерами на различных уровнях и обмен данными между уровнями на одном компьютере.

Название уровня

Описание функций

Физический (Physical layer)

Физическая среда, в которой существует канал передачи данных

Канальный(Data link layer)

Прием и передача пакетов данных, а также определение аппаратных адресов хостов или узлов сети.

Сетевой (Network layer)

Маршрутизация и ведение учетов при передаче данных.

Транспортный (Transport layer)

Обеспечение корректной передачи данных.

Сеансовый (Session layer)

Аутентификация и проверка полномочий.

Представление данных (Presentation layer)

Интерпретация и сжатие данных.

Прикладной(Application layer)

Представление услуг на уровне конечного пользования и на уровне конечного приложения.

    Физический уровень

Получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в электронные сигналы соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электромагнитные свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают в себя:

    типы кабелей и разъемов

    разводку контактов в разъемах

    схему кодирования сигналов для значения 0 и 1

    Канальный уровень

Обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы вышестоящего сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи этих кадров данных. канальный уровень делится на 2 подуровня:

    подуровень управления логическими каналами (LLC – Logical Layer Control)

    подуровень управления доступом к среде (MAC - Media Access Control)

LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня, т. е. данные приходящие с сетевого уровня он формирует в кадры данных.

А MAC – регулирует доступ к физической среде передачи данных

    Сетевой уровень

Отвечает за деление хостов на группы. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов данных на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Также на сетевом уровне происходит прозрачная передача пакетов данных на вышестоящий уровень.

    Транспортный уровень

Делит потоки информации вышележащих уровней на достаточно мелкие фрагменты (пакеты) для передачи их на сетевой уровень

    Сеансовый уровень

Отвечает за организацию сеансов обмена данными между хостами

    Уровень представления

Отвечает за возможность диалога между приложениями на разных компьютерах. Этот уровень обеспечивает преобразование данных прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня.

    Прикладной уровень

Отвечает за доступ приложений к сети (перенос файлов, обмен данными, управление ресурсами сети).

Инфокоммуникационные системы

Инфокоммуникационные технологии и системы - определения и понятия

История развития средств инфокоммуникаций

В прошлом телекоммуникационные и информационные технологии развивались отдельно и, по мути, независимо друг от друга. Представление телекоммуникационных услуг было неразрывно связанно с организациями, называемыми операторами связи, которые выстраивали свой бизнес на продаже голосового трафика. Информационные технологии в свою очередь развивались самостоятельно и были связанны с разработкой программного обеспечения

Инфокоммуникационные технологии.

Понятие "инфокоммуникационные технологии" включает информационные технологии (аппаратные и программные средства), телекоммуникационное оборудование (абонентское, сетевое) и телекоммуникационные услуги (Услуги в телефонных сетях общего пользования, услуги в сети Интернет, услуги мобильной телефонной связи и т.п.)

Инфокоммуникационные технологии -

данное понятие объединяет две составляющие: информационные технологии и телекоммуникационные технологии.

Эти составляющие можно охарактеризовать так:

        к информационным технологиям относится все то, что связанно с прикладным программным обеспечением

        а к телекоммуникационным технологиям - средства, создающие инфраструктуру, или, другими словами, системно-технический базис для той или иной прикладной функциональности.

        • Это глобальная телекоммуникационная сеть, это сетевое оборудование, это радиосвязь.

          Все виды обеспечения

          Разработки, насыщающие информационную систему прикладными задачами (базы данных, бухгалтерские и прочие программы), создающие надстройку над технологическим фундаментом.

Определения

Информационно-телекоммуникационная сеть - технологическая система, предназначенная для передачи по линиям связи информации, доступ к которой осуществляется с использованием средств вычислительной техники

Инфокоммуникационная система - это совокупность телекоммуникационной сети, средств хранения и обработки информации, а также источников и потребителей информации.

Модель инфокоммуникационной системы

предложена международным союзом электросвязи (МСЭ).

Мультисервервисные сети

Мультисервисные сети - это универсальная транспортная среда для передачи данных, трафика корпоративной телефонии и всех мультимедийных систем.

(в том числе систем видеоконференцсвязи, видеонаблюдения, дистанционного обучения)

Мультисервисные сети и позволяют передавать различную информацию внутри корпоративной сети с использованием единой инфраструктуры.

NGN (next generation networks - сети следующего поколения) - мультисервисные сети связи, ядром которых являются опорные IP-сети, поддерживающие полую или частичную интеграцию услуг передачи речи, данных и мультимедиа.

Общие вопросы сетевой коммуникации

Обобщенная задача коммутации

Если топология сети не полносвязная, то обмен данными между произвольной парой конечных узлов (абонентов) должен идти через транзитные узлы.

Последовательность транзитных узлов (сетевых интерфейсов) на пути от отправителя к получателю называется маршрутом.

Задача соединения конечных узлов через сеть транзитных улов называется задачей коммутации .

Она может быть представлена в виде нескольких взаимосвязанных задач:

        Определение информационных потоков, для которых требуется прокладывать пути.

        Определение маршрутов для потоков.

        Сообщение о найденных маршрутах узлам сети.

        Продвижение потоков, т.е. распознавание потоков и их локальная коммутация на каждом транзитном узле.

        Мультиплекснрование и демультиплексирование потоков и т.д.

Определение информационных потоков

Информационным потоком или потоком данных называют непрерывную последовательность байтов (которые могут быть агрегированы в более крупные единицы данных - пакеты, кадры, ячейки), объединенных набором общих признаков, выделяющих его из общего сетевого трафика.

        Данные поступающие от компьютера - единый поток, или совокупность подпотоков, каждый из которых имеет дополнительный признак - адрес назначения.

        Каждый из подпотоков можно подразделить на подпотоки, относящиеся к разным сетевым приложениям - электронной почте, обращения веб-серверу...

        Выбор пути может осуществляться с учетом характера передаваемых данных.

Определение маршрутов

Выбор пути (маршрута) передачи данных - определение последовательности транзитных узлов и их интерфейсов, через которые можно доставить их адресату осуществляется на основе критериев:

    Номинальная пропускная способность

    Загруженность канала связи

    Количество промежуточных транзитных узлов

    Надежность каналов

Оповещение сети о выбранном маршруте

После определения маршрута необходимо сообщит о нем транзитным узлам.

Общий смысл сообщения:

"..если придут данные, относящиеся к потоку N, то нужно передать их на интерфейс F."

В результате создается запись в таблице коммутации, в которой признаку потока ставится в соответствие номер интерфейса.

Продвижение потоков

Коммутация - отправитель "выставляет" данные на тот свой порт, из которого выходи найденный маршрут, а все транзитные узлы должны выполнить "переброску" данных с одного своего порта на другой.

Коммутатор - направляет входящие в его порты информационные потоки на соответствующие выходные порты.

Мультиплексирование

Мультиплексирование - объединение нескольких отдельных потоков в общий агрегированный поток, который можно передавать по одному физическому каналу связи.

Технологии мультиплексирования:

        Частотное разделение каналов

        • Используется в аналоговых линиях связи. Когда для создания одного высокоскоростного канала мультиплексируют несколько низкоскоростных.

        Временное разделение каналов

        • Используется в цифровых линиях связи. Когда каждому низкоскоростному каналу выделяется определенная доля времени *тайм-слот или квант) высокоскоростного канала.

        По длине волны

        • Каждый канал передает свою информацию с помощью сетевой волны определенной длины и, соответственно, частоты). Такой канал называется спектральным каналом, та как ему выделятся определенная полоса спектра сетевого излучения.

Аналоговая линия связи предназначена для передачи сигналов произвольной формы и не представляет никаких требований к способу представления 1 и 0 аппаратурой передачи данных, а цифровой - все параметры передаваемых линией импульсов стандартизированы. Т.е. для цифровых линий связи, протокол физического уровня определен, а для аналоговых - нет.

Виды коммутации

Коммутация каналов

Ведет свое происхождение от первых телефонных сетей.

Коммутационная сеть образует между конечными узлами непрерывный составной физический канал из последовательно соединенных коммутаторами промежуточных участков.

Достоинства:

        Постоянная и известная скорость передачи данных по каналу

        Низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть. Это позволяет качественно передавать данные, чувствительные к задержкам (трафик реального времени) - голос, видео и пр.

Недостатки:

        Возможность отказа сети в обслуживании запроса на установление соединения, если на некотором участке этой сети уже проходит максимальное для данной техники мультиплексирования и для данного канала количество информационных потоков.

        Нерациональное использование пропускной способности физических каналов. После установления соединения часть пропускной способности отводится составному каналу на все время соединения, до тех пор, пока соединение не будет разорвано.

        Обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения

Коммутация пакетов

Типичные сетевые приложения генерируют трафик очень неравномерно, с высоким уровнем пульсации скорости передачи данных. Соотношение минимальной и максимальной интенсивности обмена данными может достигать 1:100. При организации коммутации канала большую часть времени он будет простаивать.

Решение проблемы - разбиение пользовательских сообщений на пакеты (от 46 до 1500 байт). Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, используемый для сборки сообщения. Пакеты транспортируются в сети как независимые информационные блоки.

Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов наличием буферной памяти для хранения пакетов на время тока занят выходной порт коммутатора. Схема передачи данных с использование буферизации позволяет сглаживать пульсации трафика.

        Высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика.

        Возможность динамически перераспределяет пропускную способность физических каналов связи между абонентами в соответствии с реальными потребностями трафика.

        Неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети, обусловленная зависимость задержек в очередях буферов коммутаторов сети от общей загрузки сети.

        Переменная величина задержки пакетов данных, которые могут достигать значительных величин в моменты мгновенных перегрузок сети.

        Возможные потери данных из-за переполнения буферов.