Логически связанная совокупность данных

Сети связи и системы коммутации

1 Единая сеть электросвязи России (ЕСЭ). Состав ЕСЭ. Типы и особенности систем связи ЕСЭ.

Основой электросвязи Российской Федерации является Единая сеть электросвязи (ЕСЭ) РФ, обеспечивающая предоставление услуг электросвязи пользователям на территории России.

ЕСЭ РФ - сеть электросвязи, состоящая из расположенных на территории Российской Федерации сетей связи следующих категорий: сетей общего пользования (ОП), выделенных сетей, технологических сетей, сетей связи специального назначения и других сетей передачи информации при помощи электромагнитных систем. До 2003 года в соответствии с [6] использовался термин Взаимоувязанная сеть связи Российской Федерации (ВСС РФ).

ЕСЭ РФ базируется на принципе организационно-технического единства, заключающемся в проведении единой технической политики, применении единого комплекса максимально унифицированных технических средств, единой номенклатуры типовых каналов и сетевых трактов.

По функциональному принципу сети ЕСЭ разделяются на транспортные сети и сети доступа.

Транспортной является та часть сети связи, которая выполняет функции переноса (транспортирования) потоков сообщений от их источников из одной сети доступа получателям сообщений другой сети доступа.

Сетью доступа сети связи является та ее часть, которая связывает источник (приемник) сообщений с узлом доступа, являющимся граничным между сетью доступа и транспортной сетью.

По способам организации каналов в сети ЕСЭ разделяются на первичные и вторичные.

Первичные сети ЕСЭ РФ предназначены для организации и предоставления во вторичные сети типовых сетевых трактов, типовых каналов передачи и типовых физических цепей.

Интерфейс базового уровня (англ. Basic Rate Interface, BRI) — предоставляет для связи аппаратуры абонента и ISDN-станции два B-канала и один D-канал. Интерфейс базового уровня описывается формулой 2B+D. В стандартном режиме работы BRI могут быть одновременно использованы оба B-канала (например, один для передачи данных, другой для передачи голоса) или один из них. При одновременной работе каналов они могут обеспечивать соединение с разными абонентами. Максимальная скорость передачи данных для BRI интерфейса составляет 128кб/с. 

ISDN технология использует три основных типа интерфейса BRI: U, S и T.

  • U — одна витая пара, проложенная от коммутатора до абонента, работающая в полном или полудуплексе. К U-интерфейсу можно подключить только 1 устройство, называемое сетевым окончанием (англ. Network Termination, NT-1 или NT-2).

  • S/T интерфейс (S0). Используются две витые пары, передача и приём. Может быть обжата как в RJ-45 так и в RJ-11 гнездо/кабель. К гнезду S/T интерфейса можно подключить одним кабелем (шлейфом) по принципу шины до 8 ISDN устройств — телефонов, модемов, факсов, называемых TE1 (Terminal Equipment 1). Каждое устройство слушает запросы в шине и отвечает на привязанный к нему MSN. Принцип работы во многом похож на SCSI.

  • NT-1, NT-2 — Network Termination, сетевое окончание. Преобразовывает одну пару U в один (NT-1) или два (NT-2) 2-х парных S/T интерфейса (с раздельными парами для приёма и передачи). По сути S и T это одинаковые с виду интерфейсы, разница в том, что по S интерфейсу можно подать питание для TE устройств, телефонов например, а по T — нет. Большинство NT-1 и NT-2 преобразователей умеют и то и другое, поэтому интерфейсы чаще всего называют S/T.

Архитектура сети ISDN

Сеть ISDN состоит из следующих компонентов:

  • сетевые терминальные устройства (NT, англ. Network Terminal Devices)

  • линейные терминальные устройства (LT, англ. Line Terminal Equipment)

  • терминальные адаптеры (TA, англ. Terminal adapters)

  • Абонентские терминалы

Абонентские терминалы обеспечивают пользователям доступ к услугам сети. Существует два вида терминалов: TE1 (специализированные ISDN-терминалы), TE2 (неспециализированные терминалы). TE1 обеспечивает прямое подключение к сети ISDN, TE2 требуют использования терминальных адаптеров (TA).

2 Сети NGN. Понятие инфокоммуникационной услуги. Общая архитектура сетей NGN. Основные элементы сети. Уровневая модель NGN, основные функции уровней. Распределение элементов сети по уровням.

NGN (Next Generation Networks – сети следующего поколения)

Предыдущими крупными циклами развития сетевых технологий можно считать концепции ISDN (Integrated Services Digital Network – цифровая сеть с интеграцией служб) и B-ISDN (Broadband ISDN – широкополосная ISDN), которые получили подробное развитие, для B-ISDN были разработаны рекомендации по технологии АТМ (Asynchronous Transfer Mode – асинхронный способ передачи данных).

Одна из основных причин появления идеи NGN – завершение жизненного цикла эксплуатируемых цифровых коммутационных станций телефонной сети и желание не заменять их такими же станциями, а радикально модернизировать сеть. Также на мировом рынке услуг электросвязи сформировались новые условия, характеризуемые следующими аспектами:

  • открытая конкуренция между операторами, явившаяся следствием приватизации предприятий связи и ослабления государственного регулирования рынка;

  • конвергенция сетей электросвязи и информационно-вычислительных сетей, развитие инфокоммуникационных сетей;

  • бурный рост цифрового трафика, в основном за счет расширения использования сети Интернет;

  • увеличение спроса на подвижную связь и на новые мультимедийные службы;

  • конвергенция операторов, сетей, терминалов, служб/услуг электросвязи.

МСЭ-Т рассматривает NGN в качестве конкретной реализации идеи Глобальной информационной инфраструктуры (ГИИ) совокупность сетей, аппаратуры конечного пользователя, информации и человеческих ресурсов, которая может быть использована для доступа к полезной информации, для связи пользователей друг с другом, работы, обучения, получения развлекательной информации из нее в любое время и в любом месте при приемлемой стоимости по некоторой глобальной шкале. ГИИ рассматривается в качестве будущей инфраструктуры информационного общества, обслуживающей его информационные (науку, образование, средства массовой информации, рекламу и т. д. ) и другие структуры. Информация создается и потребляется конечными пользователями, а в ГИИ она хранится, обрабатывается и переносится на расстояния.

Доступ к информационным ресурсам ГИИ реализуется по средствам услуг нового типа – информационных услуг (ИУ – услуга информационного общества). ИУ – услуга связи предполагающая автоматизированную обработку, хранение или предоставление по запросу информации с использованием вычислительной техники как на входящем так и на исходящем конце соединения. Требования к ИУ: мобильность; возможность быстрого и гибкого создания новых услуг; гарантированное качество.

Сети электросвязи – важный компонент ГИИ. Наряду с оборудованием обработки информации, базами данных и терминалами (включая телевизоры) предполагается обеспечивать «бесшовно» увязанные, взаимно соединенные и взаимодействующие сети связи. Их развитие должно помочь решить трудную задачу обеспечения связи «в любое время и в любом месте».

Требования к сетям NGN:

- мультисервисность – независимость технологий предоставляемых услуг от транспортных технологий;

- широкополосность – возможность гибкого и динамичного изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в зависимости от текущих потребностей пользователя;

- мультимедийность – способность сети передавать многокомпонентную информацию (речь, данные, видео и т.д) с необходимой синхронизацией этих компонентов в режиме реального времени;

- интеллектуальность – возможность управления услугой, вызова и соединением со стороны пользователя или поставщика услуги;

- инвариантность доступа – возможность организации доступа к услугам не зависимо от используемой технологии;

- многооперативность – возможность участия нескольких операторов в процессе предоставления услуги и разделение их ответственности в соответствии с их областью деятельности.

В новой сети NGN применяется передовая технология маршрутизации «Riverstone». В отличие от традиционных сетей в структуре NGN образован дополнительный слой – управления коммутацией транспортной сети. Он организуется с помощью программных коммутаторов – «SoftSwitch», которые должны поддерживать трансляцию основных протоколов VoIP (Voice-over-IP – IP-телефония) в протоколы традиционных сетей (рисунок Архитектура NGN). Элементами сети NGN, изображенной на рисунке, являются SoftSwitch, сервер приложений AS, шлюз между ТфОП и IP-сетью TG, шлюз доступа AG, шлюз сигнализации SG и медиа сервер. SoftSwitch реализует функции функционального объекта (ФО) контроллера медиашлюзов (MGC-F), ФО маршрутизации и учета стоимости (R-F и A-F), обрабатывает всю сигнализацию, управляет TG, AG и соответствующим выделением медиаресурсов, производит аутентификацию вызовов, а также обеспечивает получение учетной информации. Кроме того, каждый SoftSwitch взаимодействует с другим SoftSwitch по протоколам SIP/SIP-T, H.323 или BICC.

Сервер приложений AS реализует логику услуг. Вызов, который требует дополнительную услугу, либо может быть передан от SoftSwitch к AS для дальнейшего управления этой услугой, либо сам SoftSwitch может получать от AS информацию, необходимую для выполнения логики услуг. Сервер приложений AS может сам управлять MS или передать управление им SoftSwitch.

На транспортный шлюз TG поступают потоки пользовательской (речевой) информации со стороны ТфОП, он преобразует эту информацию в пакеты и передает ее по протоколу IP в сеть с маршрутизацией пакетов, причем делает все это под управлением SoftSwitch.

Шлюз доступа AG служит интерфейсом между IP-сетью и проводной или беспроводной сетью доступа, передает сигнальную информацию к SoftSwitch, преобразует пользовательскую информацию и передает ее либо к другому порту этой же IP-сети, либо в другую сеть с коммутацией пакетов, либо к TG для поступающей передачи в сеть с коммутацией каналов. Функциональным объектом медиашлюза (MG-F) в составе AG также управляет SoftSwitch. Сигнальный шлюз SG обеспечивает доставку к SoftSwitch сигнальной информации, поступающей со стороны ТфОП, а также перенос сигнальной информации в обратном направлении.

Для сопряжения пакетных и традиционных телефонных сетей «SoftSwitch» должен отвечать следующим требованиям:

  • работать с протоколами сигнализаций различной архитектуры и взаимодействовать с медиашлюзами, обеспечивающими передачу голосовой, сигнальной информации, данных, IP-телефонии и других видов трафика;

  • поддерживать все разнообразие сигнализаций – ОКС-7, DSS1, ВСК и др., поскольку с точки зрения телефонной сети он является транзитным коммутатором и пунктом сигнализации ОКС-7;

  • поддерживать все протоколы IP-телефонии (H.323, MGCP, H.248, SIP) и осуществлять их конвертирование из одного протокола в другой, так как для пакетных сетей он является устройством управления медиашлюзами и контролером сигнализаций.

Таким образом, оборудование программной коммутации в NGN играет роль универсального программно-аппаратного комплекса, конвертера сигнализации, который преобразует протоколы сигнализации как в сети с коммутацией каналов: ОКС-7, DSS1, V5, CAS, так и в сети пакетной коммутации - протоколы IP-телефонии: H 323, SIP, MGCP, MEGACO/ H.248.

Программный коммутатор – это программно-аппаратный комплекс, предназначенный для управления обработкой телефонных вызовов, происходящих в различных сетях, в том числе в сетях с коммутацией пакетов, он аккумулирует весь интеллект сети, а остальные элементы, расположенные на периферии, лишены интеллекта и полностью подконтрольны программному коммутатору, что в целом способствует лучшей управляемости и масштабируемости сети.

Для определения функциональных особенностей SoftSwitch необходимо рассмотреть процесс декомпозиции АТС и SoftSwitch. Традиционные АТС представляют собой монолитную структуру, реализующую как функции управления, так и функции обслуживания вызовов и услуги и приложения. С внедрением интеллектуальных сетей и универсального протокола V5 (см. п. 8.4) эту монолитную структуру удалось разрушить. Однако такое оборудование оставалось дорогостоящим и характеризовалось длительным временем внедрения.

В SoftSwitch используется компонентный принцип построения и открытые стандартные интерфейсы между тремя основными функциями: коммутации, управления обслуживанием вызовов, услуг и приложений (рисунок Декомпозиция АТС и SoftSwitch)

3 Построение ТфОП: междугородная, зоновые и местные сети. Планы нумерации.

Построение ТФОП

Совокупность устройств, сооружений, с помощью которых осуществляется телефонная связь наз. телефонной сетью. В состав ее входят коммутационные устройства (автоматические тел. станции, подстанции); линейные сооружения (абон. линии, соединит. линии и каналы междугородней связи); гражданские сооружения (здания телеф. станций, подстанций); телефонные аппараты и многое другие вспомогательные устройства.

По назначению различают следующие виды телефонных сетей: Городские – обеспечивают связь на территории города и пригородной зоны.

Сельские - на территории сельских административных районов. Учрежденческие – внутри предприятия, учреждения, организации. Эти три вида объединяют общим названием местные телефонные сети.

Зоновые сети - совокупность местных сетей зоны и устройств сооружений предназначенных для установки соединений между абонентами разных местных тел. сетей, находящихся на территории одной телефонной зоны. Признаком зоны является наличие 7-значной зоновой нумерации абон. линий местных сетей данной зоны.

Междугородняя тел.сеть - это единый комплекс устройств и сооружений, предназначенных для соединения между абонентами местных тел. сетей, расположенных на территориях различных зон тел. нумерации.

В состав междугородней телефонной сети входят автоматические междугородные телеф. станции, узлы автоматический коммутации первого и второго классов и пучки телефонных каналов, связывающих их между собой. Оконечными станциями являются АМТС, а УАК осуществляют транзитные соединения между АМТС. Вся территория разделена на 11 транзитных территорий.

Все виды тел. сетей РФ входя в состав общегосударственной автоматически коммутируемой тел. сети. которая представляет собой совокупность автоматических телефонных станций, узлов, автоматических коммут. каналов, линий телефонной связи и оконечных устройств, соответствующих единым техническим и эксплуатационным требованиям, обеспечивающих телефонную связь на всей территории РФ.

Принят зоновый принцип нумерации абонентских линий. В соответствии с принципом территория всей страны разделена на 171 зону, телеф. нумерации каждой из которых присвоен 3-х значный код зоны (АВС).

В пределах каждой зоны (области) вводится единая 7-значная нумерация, причем каждой стотысячной группе номеров приписан двухзначный код (аb).

Т.о. для осуществления междугородной телефонной связи между аб-ми разных зон вызывающий аб-т должен набирать 10-значный номер вызыв. аб-та

-АВС аЬ ххххх.

При установлении связи между абонентами внутри своей зоны используется 7 цифр этого номера аЬ ххххх, являющийся 7 -значным зоновым номером аб-та.

В качестве знака «а» не могут быть использованы цифры «8» и «О», т.к. эти знаки используются как индексы выхода на МТС и УСС.

При распределении зоновой нумерации меду ГТС и СТС, входящих в состав данной зовы, нужно иметь ввиду, что суммарная номерная емкость телефонных станций, входящих в состав нумерации выделенной для них из состава нумерации зоны.

Отношение суммарной номерной емкости АТС к полной емкости нумерации, выделенной для данной местной сети наз. коэффициентом использования нумерации.

В системе ОГСТфС рекомендуется при определении значности аб-кой нумерации ГТС учитывать коэффиц. использования номерной емкости на ближайшее десятилетие равным 0,4 ... 0,5 и на перспективу 0,6 ... 0,8.

для СТС этот коэффициент принимаем 0,3...0,4, и на перспективу 0,5...0,6.

для ГТС в зависимости от их емкости и перспектив развития из общей зоновой нумерации выделяются одно, две или более стотысячных групп нумерации. Для осуществления соединений в пределах ГСТ устанавливается местная нумерация, кот. может быть 5, 6 или 7 значной. Т.к. основной единицей емкости ГТС является десятитысячная АТС, метеный абон. номер образуется из 4-значноro номера, назначаемого в пределах десятитыс. группы (0000 ... 9999) с добавлением перед этим номером станционного кода состоящего из одной, двух или трех цифр, определяющих номер десятитысячной группы, в кот. включается линия данного аб-та. Т.о. местные номера образуются по схеме:

а ххххх, аb ххххх, аbс ххххх

Знак «11» местного номера как и зоновогo не может быть «8» или «О». Знак «11» 6-зн. номера и знаки «аb» 7-зн. номера должен совпадать с соответствующими знаками кодов стотысячных групп нумерации выделяемых для данных ГТС.

Географические зоны - это нумерация одной зоны (местности). Негеографические зоны – это нумерация, включающая в себя несколько зон (сеть «Мегафон» 922 включает несколько зон, аб-ты находятся в разных областях).

4 Классификация и структура сотовых сетей подвижной связи (СПС). Виды множественного доступа в СПС. Методы повышения эффективности СПС. Сопряжение СПС с ТфОП.

Классификация и стр СПС

Сотовая связь - рассчитанна на обслуживание подвижных абонентов, представляющая все виды услуг обычной телефонной связи. Для передачи информации используется радиоканал. Свое название она получила в соответствии с сотовым принципом организации связи, по которому зона обслуживания делится на ячейки (соты). СПС классифицируются на: профессиональные (частные) системы подвижной связи – транкинговая связь, системы персонального вызова- пейджинг, системы беспронодных телефонов, системы сотовой связи общего пользования-GSM,NMT(NMT- 450 МГц, GSM-900 МГц).

г). GSM общеевропейская система сотовой связи; сети GSM-обеспечивают передачу речи, а также факсимильных и буквенно-цифровых сообщений, данных, сообщений видеотекста и телетекста со скоростями до 96 кбит/с.

Область покрывания сотовой сетью GSM, разбита на ячейки (соты), диаметр которых может быть разным-от менее 100 м. до 50 км. Система GSM состоит из трех составных частей:

  1. сетевой подсистемы NSS.

  2. подсистем подвижных MS;

  3. базовых станцийBSS;

Подвижная станция - портативный или автомобильный терминал, содержащий карточку модуля идентификации абонента (SIM). SIM-карта защищена от несанкционированного использования и содержит международный идентификатор мобильного абонента, секретный ключ аутентификации, другую информацию.

Подсистема базовых станций BSS - предназначена для управления радиоканалами связи с MS и состоит из базовых приемо-иередаюших станций (BTS) и контроллера базовых станций (BSC). Каждая ячейка сети покрывается одной BTS, обеспечивающей организацию радиоканалов. Контроллер BSC является связующим звеном между подвижной станцией и центром коммутации MSC. Он управляет ресурсами нескольких BTS. Сетевая подсистема, ядром которой является центр коммутации сотовой сети (MSC), управляет услугами подвижной связи и взаимодействием абонентов сети GSM и абонентов сетей других типов. Центр MSC обеспечивает соединение подвижных абонентов, он регистрирует, идентифицирует, обновляет информацию о местонахождении подвижных абонентов, осуществляет переключение радиоканалов, маршрутизирует вызовы при роуминге абонентов, а также, осуществляет, соединяет с фиксированными сетями. Регистр HLR - домашний регистр - содержит сведения обо всех абонентах, зарегистрированных в данной системе и о видах услуг, которые могли быть им оказаны. Регистр VLR - гостевой регистр - содержит сведения об абонентах. зарегистрированных в другой системе, не пользуются в настоящее время услугами сотовой связи в данной системе. Центр AUC- формирует ключи и алгоритмы аутентификации, с помощью которых проверяется нолномочность абонента и дается разрешение на доступ сети. Регистр EIR - централизованная база данных для подтверждения истинности международного идентификационного номера оборудования подвижной станции.

1.2 Виды множественного доступа в СПС.

Для оптимального распределения радиоспектра между пользователями стандарта GSM применяется комбинация методов множественного доступа 1 DMA и FDMA. TDMA - временное разделение каналов. FDMA - частотное разделение каналов. Выделенная ширина спектра 25 МГц делится на полосы 200 кГц, т.е. организуется 124 физических канала с FDMA. Абоненты, совместно использующие радиочастотный канал разделены во времени за счетиспользования ТDМА. Каждому абоненту соответствует одно временное окно (канал). Восемь окон объединяются в кадр.

1.3 Сопряжения СПС с ТФОП.

Интерфейс 1 — является основным и определяет; место подключения центра коммутации к ТФОП. Центр коммутации может подключаться следующим образом: к РАТС на правах выносного блока или УПАТС; на правах РАТС, которая в свою очередь, включается в местную сеть
в соответствии с ее принципами реализации; на правах новой местной сети, подключенной к АМТС своей зоны; на правах новой зоновой сети, подключенной к междугородней сети
также через АМТС или УАК. Полный номер абонента ССПС должен иметь стандартную структуру: DEFdexxxx. DEF - негеографический код зоны, определяющий принадлежность к сети определенного стандарта. В пределах одного стандарта (зоны) связь устанавливается набором семизначного номера. Нумерация абонентов региональных сетей назначается из нумерации емкости местных телефонных сетей, в пределах которых создаются сети СПС.

1.4.Федеральная сеть СПС.

Оператором транзитной сети СПС является АО МТТ (межрсшон транзит телеком). За основу берется главный транзитный узел сети СПС - в каждой зоне (8 зон). Главные узлы связываются между собой по принципу каждая с каждой (КСК). Через главные узлы обеспечивается доступ к узлам автоматической коммутации международной сети (ММТС):

  1. Москва (18 городов - транзит);

  2. Самара (10 городов);

  3. Ростов-на-Дону (9 городов);

  4. Н.Новгород (15 городов);

  5. Новосибирск (9 городов);

  6. Хабаровск (12 городов):

  7. С.-Петербург (7 городов);

Екатеринбург (8 городов).

Сотовая связь - рассчитанна на обслуживание подвижных абонентов, представляющая все виды услуг обычной телефонной связи. Для передачи информации используется радиоканал. Свое название она получила в соответствии с сотовым принципом организации связи, по которому зона обслуживания делится на ячейки (соты). СПС классифицируются на: профессиональные (частные) системы подвижной связи – транкинговая связь, системы персонального вызова- пейджинг, системы беспронодных телефонов, системы сотовой связи общего пользования-GSM,NMT(NMT- 450 МГц, GSM-900 МГц).

г). GSM общеевропейская система сотовой связи; сети GSM-обеспечивают передачу речи, а также факсимильных и буквенно-цифровых сообщений, данных, сообщений видеотекста и телетекста со скоростями до 96 кбит/с.

Область покрывания сотовой сетью GSM, разбита на ячейки (соты), диаметр которых может быть разным-от менее 100 м. до 50 км. Система GSM состоит из трех составных частей:

  1. сетевой подсистемы NSS.

  2. подсистем подвижных MS;

  3. базовых станцийBSS;

Подвижная станция - портативный или автомобильный терминал, содержащий карточку модуля идентификации абонента (SIM). SIM-карта защищена от несанкционированного использования и содержит международный идентификатор мобильного абонента, секретный ключ аутентификации, другую информацию.

Подсистема базовых станций BSS - предназначена для управления радиоканалами связи с MS и состоит из базовых приемо-иередаюших станций (BTS) и контроллера базовых станций (BSC). Каждая ячейка сети покрывается одной BTS, обеспечивающей организацию радиоканалов. Контроллер BSC является связующим звеном между подвижной станцией и центром коммутации MSC. Он управляет ресурсами нескольких BTS. Сетевая подсистема, ядром которой является центр коммутации сотовой сети (MSC), управляет услугами подвижной связи и взаимодействием абонентов сети GSM и абонентов сетей других типов. Центр MSC обеспечивает соединение подвижных абонентов, он регистрирует, идентифицирует, обновляет информацию о местонахождении подвижных абонентов, осуществляет переключение радиоканалов, маршрутизирует вызовы при роуминге абонентов, а также, осуществляет, соединяет с фиксированными сетями. Регистр HLR - домашний регистр - содержит сведения обо всех абонентах, зарегистрированных в данной системе и о видах услуг, которые могли быть им оказаны. Регистр VLR - гостевой регистр - содержит сведения об абонентах. зарегистрированных в другой системе, не пользуются в настоящее время услугами сотовой связи в данной системе. Центр AUC- формирует ключи и алгоритмы аутентификации, с помощью которых проверяется нолномочность абонента и дается разрешение на доступ сети. Регистр EIR - централизованная база данных для подтверждения истинности международного идентификационного номера оборудования подвижной станции.

1.2 Виды множественного доступа в СПС.

Для оптимального распределения радиоспектра между пользователями стандарта GSM применяется комбинация методов множественного доступа 1 DMA и FDMA. TDMA - временное разделение каналов. FDMA - частотное разделение каналов. Выделенная ширина спектра 25 МГц делится на полосы 200 кГц, т.е. организуется 124 физических канала с FDMA. Абоненты, совместно использующие радиочастотный канал разделены во времени за счетиспользования ТDМА. Каждому абоненту соответствует одно временное окно (канал). Восемь окон объединяются в кадр.

1.3 Сопряжения СПС с ТФОП.

Интерфейс 1 — является основным и определяет; место подключения центра коммутации к ТФОП. Центр коммутации может подключаться следующим образом: к РАТС на правах выносного блока или УПАТС; на правах РАТС, которая в свою очередь, включается в местную сеть
в соответствии с ее принципами реализации; на правах новой местной сети, подключенной к АМТС своей зоны; на правах новой зоновой сети, подключенной к междугородней сети
также через АМТС или УАК. Полный номер абонента ССПС должен иметь стандартную структуру: DEFdexxxx. DEF - негеографический код зоны, определяющий принадлежность к сети определенного стандарта. В пределах одного стандарта (зоны) связь устанавливается набором семизначного номера. Нумерация абонентов региональных сетей назначается из нумерации емкости местных телефонных сетей, в пределах которых создаются сети СПС.

1.4.Федеральная сеть СПС.

Оператором транзитной сети СПС является АО МТТ (межрсшон транзит телеком). За основу берется главный транзитный узел сети СПС - в каждой зоне (8 зон). Главные узлы связываются между собой по принципу каждая с каждой (КСК). Через главные узлы обеспечивается доступ к узлам автоматической коммутации международной сети (ММТС):

  1. Москва (18 городов - транзит);

  2. Самара (10 городов);

  3. Ростов-на-Дону (9 городов);

  4. Н.Новгород (15 городов);

  5. Новосибирск (9 городов);

  6. Хабаровск (12 городов):

  7. С.-Петербург (7 городов);

Екатеринбург (8 городов).

5 Структурная надежность сетей связи. Показатели структурной надежности и методы их определения. Способы повышения структурной надежности.

Структурная надежность сетей связи. Показатели структурной надежности и методы их определения. Способы повышения структурной надежности.

Надежность сети - св-во сети выполнять поставленные задачи в любых условиях функционирования сети.

Основная задача - предоставлять услуги связи, более менее нормальные условия функционирования сети, надежность в аварийных ситуациях (структурная надежность). При рассмотрении структурной надежности в качестве математической модели используется графы G = {А,В}, А - множество вершин графа, поставленных в соответствие реальным элементам сети. В - множество ребер графа, соответствует линиям передачи. Графы используются не взвешенные и взвешенные. Коэффициент готовности - вероятность события, при котором данный элемент находится в исправном состоянии в люб момент времени t. Работоспособность - данный элемент может выполнять свои функции с определенным качеством. Показатели структурной надежности Для невзвешенных графов используют: Коэффициент связности сети ( а (сигма)) - количество путей по независимым узлам м\ду 2 станциями При количественном ограничении средств необходимо создавать сети, для которых сигма наибольшее. Коэффициент влияния - оценивает долю потерянных связей при выходе любого элемента сети. Позволяет проанализировать структурные методы сети и определить пути повышения надежности сети. Для оценки используются вероятности связности сети: - вер-ть связности 2-х вершин графа, т.е вероятность того что между 2-мя станциями существует хотя бы 1 путь передачи информации; вер-ть связности всех вершин графа - вер-ть того что одновременно между всеми станциями сети существуют связи; вер-ть что группа станций из множества будет иметь связь, интегральные показатели математическое ожидание числа связей М(Х) 0 < М (X) < М маx. В качестве оценки берут не абсолютное значение М(Х), а относительное М(Х):

Алгоритм расчета М(Х)– список связи– определяют пути по которому реализуются эти связи– рассчитываегся надежность путей– определяется вероятность связности узлов– суммируются эти вероятности

Способы повышения структурной надежности:

где ню -интенсивность восстановления обьекта (число/час)

лямбда - интенсивность отказов число/час

высокая ню - зависит от уровня квалификации персонала, высокая лямбда - выбор оборудования.

2) – использование обходных направлений; – развитие структуры сети; – использ запас технических средств; – разумное проектирование.

Структ над-ть сетей связи.

Надежность сети – св-во сети вып-ть постав-ые задачи в любых условиях фун-ия сети.

Осн задача – пред-ть усл связи

  1. более менее норм-ые усл-ия функц-ия сети

  2. надежность в авар сит (струк-ая надежность)

При рассмотрении струк надеж-ти в кач-ве матем-ой модели исп-ся графы G = {A,B}

Графы исп-ся не взвешенные и взвешенные

Коэф-т гот-ти- вер-ть соб-я,при кот данный эл-т нах-ся в испр-ом сост-ии в люб момент времени t в теч срока

Работосп-ть- данный эл-т может вып-ть свои фун-ии с опр-м кач-вом.

Показатели структ надежн-ти:

Для невзвеш.графов исп-ют:

Коэф-т связности сети (σ ) – колич-во путей независим по узлам м\ду 2 станциями. При колич-ом огранич средств необх созд-ть сети для кот σ наиб-шее

Коэф-т влияния – оцен-т долю потер-ых связей при выходе люб эл-та сети. Позв-ет проан-ть структ-ые методы сети и опр-ть пути повыш надежности сети

Для оценки исп.

  1. Вер-ти связности сети

- вер-ть связ-ти 2-х верш графа, - вер-ть связ-ти всех вершин графа

-вер-ть что группа станций из множества будет иметь связь.

  1. интегральные показ-ли

матем ожид числа связей M(X) 0

В кач оценки берут не абсол знач M(X), а относит M(X) :

Алгоритм расчета M(X):

1.список связи

2.опр-т пути по кот реал св

3.рассчит-ся надеж-ть путей

4.определ вер-ть связн-ти узлов

5.суммируются эти вероятности

Cпособы повыш структ надеж.

1. , где -интенс восст-ия обьекта (число/час)

- интенс отказов число/час

высокая- зависит от уровня квалиф персонала высокая

- выбор оборудования

2)исп-ие обходных направлений

3)развитие структуры сети

4)использ запас техн-их средств

5)разумное проектирование

6 Технологии цифровых абонентских линий (хDSL). Классификация, структура доступа, область применения.

Технологии xDSL (Digital Subscriber Line), разработанные для организации высокоскоростной цифровой связи по существующим медным линиям. xDSL- общее название целого семейства технологий цифровой абонентской линии (Digital Subscriber Line - DSL), таких как IDSL, HDSL, SDSL, ADSL, и других, которые используют специальное кодирование сигнала для передачи по обычным телефонным двухпроводным линиям данных с высокой скоростью на большие расстояния, без применения усилителей. Трафик передается только в цифровой форме

Существует четыре основных DSL системы. Первая стандартная DSL система была названа DSL и .это физический уровень, который характеризуется пропускной способностью 160 кбит/с. Вторая - это высокоскоростная цифровая абонентская линия (HDSL), характеризуется пропускной способностью 800 кбит/с на каждой телефонной абонентской линии. Третья стандартизированная система- это ADSL и четвёртая разрабатываемая система- это сверх высокоскоростная цифровая абонентская линия (VDSL).

Отличительной особенностью семейства технологии DSL по сравнению с модемами является использование спектра частот не пересекающегося со спектром канала ТЧ, благодаря чему по а. л. можно одновременно вести телефонные переговоры с ПД. Значения скоростей передачи зависят от длины и качества медных линий.

Технология HDSL обеспечивает дуплексный обмен. Для передачи используются 1,2 или 3 пары эл. кабеля Система является однокабельной, т.е. через 1 и тот же кабель осуществляется и прием и передача. Технология HDSL широко применяется при построении не только а.л., но и др. сетей. Особенностью технологии HDSL является использование новых методов кодирования сигналов (код 2В1Q, САР - 64, 128).

Разновидностью технологии HDSL является технология SDSL, построенная с использованием САР-128.

ADSL - асимметричная цифровая а.л.- обеспечивает передачу потоков до 8Мбит/с в сторону пользователя и 640кбит/с в обратном направлении. По широкому входящему каналу абонент получает данные из Internet или видеоинформацию, а исходящий канал используется для отправления запросов на получение информации. Благодаря наличию внутренних или внешних разделителей позволяет вести обычный ТЛФ разговор.

RADSL - цифровая абонентская линия с изменяемой скоростью. Данная технология рассматривается как перспектива для мультимедиа приложений, где принимаемый информационный поток много больше встречного идущего от ТЕ в сеть.

VDSL - сверх высокоскоростной DSL. С помощью этой технологии достигается скорость передачи до 51 Мбит/с.

Длина линии, доступная для технологии DSL, вполне достаточно для решения 90% задач, связанных с обеспечением доступа в сеть

Достоинства: Дополнительное эффективное использование существующих медных кабелей; Минимальное время развертывания; Возможность предоставления множества дополнительных услуг пользователям, в том числе ISDN и B-ISDN; Увеличение дальности передачи в сравнении с системами ИКМ.

Недостатки: Ограниченное число пар симметричного кабеля, которые пригодны для пропуска цифровы сигналов; Высокая стоимость абонентских терминалов для услуг ISDN и B-ISDN; Ограниченность пропускной способности сравнительно с волоконно-оптической передачей;

Технологии xDSL

Под назв.xDSL подразум.семейство технол-й,предназн.для орган-ии цифровых аб-их линий с исп-ем в кач.среды передачи медных витых пар. Особенностью яв-ся исп-е спектра частот не пересекающегося со спектром канала ТЧ, следов.по тел.линии можно одноврем.вести тел.разговор и осущ-ть ПД.

В техн.xDSL прим-ся новые сист.код-я сигналов: 1. 2B1Q: один символ перед-ся двумя битами. Это 4-х уровневый код. 2. CAP –АФМ без несущей

Классиф-я:

1 по направлению возм-ой передачи: симплексн,полудуплекс,дуплекс

2 по виду потоков в дуплексных техн: симметричные(SDSL), асимметрич(ADSL)

Различ.след.техн.xDSL:

1) HDSL –высокоскор.техн.входит в подсемейство SDSL, где скор.в прямом и обрат направ.до 2Мбит\с

2)ADSL – обесп-ся перед.потоков до 8Мбит\с в сторону польз.и до 640 кбит\с в обр.напр.Эта техн.ориентирована на аб-ов кварт-го сектора

3)RADSL –это разновид.ADSL, кот.может функц-ть как в реж ADSL, так и в реж HDSL. Позволяет отслеживать текущее состояние кабеля и динамически регулировать проп.спос.канала.

«+»

- допол-ное эффект-ое использ-е сущ-х медных кабелей

- мин-ое время развертывания

- Возм-сть предст-ния множ-ва допол-х услуг польз-лям, в том числе ISDN, B-ISDN

- увелич-е дальности передачи в сравн-нии с системами ИКМ

«-»

- органиченное чсило пар симм-го кабеля, кот пригодны для пропуска цифр сигналов

- пониженная изоляция отдельных пар и симметрия сопрот-я.

- высок стоим-ть аб-х терминалов

Технологии цифровых абонентских линий (xDSL). Классификация, структура доступа, область применения.

Технология xDSL позволила организовать высокоскоростную передачу по существующим абонентским линиям. Это дало возможность предоставлять новые услуги по кабельным линиям с медными жилами. Существует несколько вариантов технологии xDSL:

HDSL- высокоскоростная цифровая абонентская линия.

SN-узел коммутации BS.

CDN- комплект оборудования HDSL.

RSS- выносной абонентский блок.

RSM- выносной абонентский модуль.

PBX- учрежденческая производственная АТС.

E1- интерфейс на скорости ПЦП=2048Мбит/с.

V3.5,V3.6- интерфейсы по рекомендации МСЭ-Т.

PRA- первичный доступ 30B+D.

Существует несколько вариантов DSL. Отличительной особенностью семейства технологии DSL по сравнению с модемами является использование спектра частот не пересекающегося со спектром канала ТЧ, благодаря чему по а.л. можно одновременно вести телефонные переговоры с ПД. В настоящее время группа технологии DSL стала использоваться для организации абонентского доступа к INTERNET.

Значения скоростей передачи зависят от длины и качества медных линий. По высококачественной линии можно передавать сигнал со скоростью 2,048Мбит/с на расстояние 5,5км при диаметре жилы 0,5мм и на расстояние 4,6км при 0,4мм, передача со скоростью 6Мбит/с возможна на расстояние 3-4км.

Технология HDSL обеспечивает дуплексный обмен. Для передачи используются 1,2 или 3 пары эл кабеля без подбора параметра и симметрирования. Система является однокабельной, т.е. через 1 и тот же кабель осуществляется и прием и передача. Технология HDSL широко применяется при построении не только а.л., но и др сетей. Особенностью технологии HDSL является использование новых методов кодирования сигналов (код 2B1Q, CAP—64, 128).

Разновидностью технологии HDSL является технология SDSL,построенная с использованием CAP-128.

Технология ADSL- асимметричная цифровая а.л.- обеспечивает передачу потоков до 8Мбит/с в сторону пользователя и 640кбит/с в обратном направлении. По широкому входящему каналу абонент получает данные из Int или видеоинформацию, а исходящий канал используется для отправления запросов на получение информации. Пропускной способности исходящего канала достаточно для передачи сообщений ЭП, для проведения голосовых переговоров через Int. Технология ADSL ориентирована на абонентов квартирного сектора. Благодаря наличию внутренних или внешних разделителей позволяет вести обычный ТЛФ разговор.

RADSL- цифровая абонентская линия с изменяемой скоростью, позволяя передавать поток в направлении к TE со скоростью до 7Мбит/с, а в обратном направлении до 1Мбит/с. Данная технология рассматривается как перспектива для мультимедиа приложений, где принимаемый информационный поток много больше встречного идущего от TE в сеть.

VDSL- очень высокоскоростной DSL. С помощью этой технологии достигается скорость передачи до 51Мбит/с.

Технологии DSL позволяют использовать в новых цифровых приложениях млн км уже проложенного медного кабеля. Длина линии, доступная для технологии DSL, вполне достаточно для решения 90% задач, связанных с обеспечением доступа в сеть.

7 Классификация протоколов сигнализации. Методы сигнализации: «из конца в конец», «от звена к звену». Особенности Российских протоколов сигнализации.

Сигнализация - средство обмена информ. связанное с управл. сетью в течение сеанса связи. Обслуживания вызова включает в себя 3 области прим-я сигнал.: Пользователь, коммутационная станция, Внутри коммутационной станции, М/у коммут. Станциями. Различают 3 класса систем межстанц. сигнализации: Сигнал, по выделенным сигнальным каналам. Сигнальные каналы не разделены от разговорных каналов; Сигнал. канал отделен от РК в пространстве, по частоте или во времени.
Закрепление сигнал, каналов за РК - статическое. 1 и 2 класс систем сигнал-ции иначе называют децентрализованными системами, т. к. в них
каждому разговору соответствует свой сигнальный канал; За группой РК закреплена ОКС в пределах которого в режиме временного разделения передаются сигн. сообщения для разных РК (вызовов). Используется динамическое закрепление сигнального канала за РК. Используется 2 метода реализации систем сигнализации: 1. «Из конца в конец» Сигнальная цифров. обработка и распред. на исход, коммутационной станции. Исходящая АТС выдает на каждую станцию входящую в состав маршрута только ту часть адресной информации которая нужна для установления соед. в пределах этой АТС. 2. От «звена к звену» Сигнальная информация передается м/у управляющими устройствами коммутационных станций. Каждая станция обрабатывает полученную информацию и выбирает из нее ту часть которая нужна для установления соединения. Остальная часть сигнал, информации выдается в следующую станцию маршрута.

Сигнализация - средство обмена информ. связанное с управл. сетью в течение сеанса связи. Обслуживания вызова включает в себя 3 области применения сигнал.:

1. Пользователь - коммутационная станция

2. Внутри коммутационной станции.

3. М/у коммут. станциями

Различают 3 класса систем межстанционной сигнализации:

Сигнал. по выделенным сигнальным каналам. Сигнальные каналы не разделены от разговорных каналов.

Сигнал. канал отделен от РК в пространстве, по частоте или во времени. Закрепление сигнал. каналов за РК - статическое. 1 и 2 класс систем сигнал-ции иначе называют децентрализованными системами, т. к. в них каждому разговору соответствует свой сигнальный канал.

За группой РК закреплена ОКС в пределах которого в режиме временного разделения передаются сигн. сообщения для разных РК (вызовов). Используется динамическое закрепление сигнального канала за РК.

Используется 2 метода реализации систем сигнализации:

  1. «Из конца в конец»

Сигнальная цифров. обработка и распред. на исход. коммутационной станции. Исходящая АТС выдает на каждую станцию входящую в состав маршрута только ту часть адресной информации которая нужна для установления соед. в пределах этой АТС.

  1. От «звена к звену»

Сигнальная информация передается м/у управляющими устройствами коммутационных станций. Каждая станция обрабатывает полученную информацию и выбирает из нее ту часть которая нужна для установления соединения. Остальная часть сигнал. информации выдается в следующую станцию маршрута.

8 Организация сигнальных каналов на основе «сверхциклов». Характеристика сигнализации 2ВСК. Область применения 2ВСК.

Сигнализация - средство обмена информ. связанное с управл. сетью в течение сеанса связи. Обслуживания вызова включает в себя 3 области применения сигнал.:

1. Пользователь - коммутационная станция

2. Внутри коммутационной станции.

3. М/у коммут. станциями

Различают 3 класса систем межстанционной сигнализации:

Сигнал. по выделенным сигнальным каналам. Сигнальные каналы не разделены от разговорных каналов.

Сигнал. канал отделен от РК в пространстве, по частоте или во времени. Закрепление сигнал. каналов за РК - статическое. 1 и 2 класс систем сигнал-ции иначе называют децентрализованными системами, т. к. в них каждому разговору соответствует свой сигнальный канал.

За группой РК закреплена ОКС в пределах которого в режиме временного разделения передаются сигн. сообщения для разных РК (вызовов). Используется динамическое закрепление сигнального канала за РК.

2ВСК

Сигнал типа 2ВСК по 2-м выделенным сигн. каналам использ. в цифровых трактах передачи. Ширина полосы необходимая для передачи сигнал. намного меньше, чем для передачи речи, поэтому сигнал. для нескольких РК может осуществляться в небольшой части полосы ИКМ тракта. Идентификатор РК к которому относятся сигнал. управление осуществляется фиксацией положения сигнальных битов.

Сигналы, имеющие отношение к соответствующему РК, всегда передаются битами, размещенными в спец. назначенной временной позиции

В канальном интервале 16 цикла ИКМ м/б организованы сигнальные каналы для РК, причем за каждым из РК закрепляется 4 сигнальных бита а,б,с,d для образования 30 сигнальных каналов организуется сверхцикл состоящий из 16 циклов.

16 канальные интервалы циклов образуют сверхцикл сигнализации, поэтому данный тип сиги. так же называют сигн-ей на основе сверхциклов. Сигнальные биты для каждого РК занимают фиксированную временную позицию.

Организация сигнальных каналов на основе сверхциклов. Характеристика сигнализации 2ВСК. Область применения 2ВСК.

Сигнализация - средство обмена информ. связанное с управл. сетью в течение сеанса связи. Обслуживания вызова включает в себя 3 области применения сигнал.:1. Пользователь - коммутационная станция, 2. Внутри коммутационной станции. 3. М/у коммут. Станциями Различают 3 класса систем межстанционной сигнализации: Сигнал. по выделенным сигнальным каналам. Сигнальные каналы не разделены от разговорных каналов. Сигнал. канал отделен от РК в пространстве, по частоте или во времени. Закрепление сигнал. каналов за РК - статическое. 1 и 2 класс систем сигнал-ции иначе называют децентрализованными системами, т. к. в них каждому разговору соответствует свой сигнальный канал. За группой РК закреплена ОКС в пределах которого в режиме временного разделения передаются сигн. сообщения для разных РК (вызовов). Используется динамическое закрепление сигнального канала за РК. 2ВСК. Сигнал типа 2ВСК по 2-м выделенным сигн. каналам использ. в цифровых трактах передачи. Ширина полосы необходимая для передачи сигнал. намного меньше, чем для передачи речи, поэтому сигнал. для нескольких РК может осуществляться в небольшой части полосы ИКМ тракта. Идентификатор РК к которому относятся сигнал. управление осуществляется фиксацией положения сигнальных битов. Сигналы, имеющие отношение к соответствующему РК, всегда передаются битами, размещенными в спец. назначенной временной позиции. В канальном интервале 16 цикла ИКМ м/б организованы сигнальные каналы для РК, причем за каждым из РК закрепляется 4 сигнальных бита а,б,с,d для образования 30 сигнальных каналов организуется сверхцикл состоящий из 16 циклов. 16 канальные интервалы циклов образуют сверхцикл сигнализации, поэтому данный тип сиги. так же называют сигн-ей на основе сверхциклов. Сигнальные биты для каждого РК занимают фиксированную временную позицию.

9 Сигнализация токами тональных частот. Область применения. Характеристики и область применения одночастотной, двухчастотной систем сигнализации, протоколов: R2, импульсный челнок, безынтервальный пакет, импульсный пакет.

Преимущество:

1. Обеспечивается такая же дальность передачи сигн. сообщений как и передачи речи.

2. Сигнал. сообщения могут передаваться по любым каналам по которым возможна передача речи.

3. Не требуется устройства обхода усилителей.

По составу частот разделяются на:

а) Одночастотные - сигналы отличаются длительностью или количеством импульсов. 2600гц применяется на зсл, слм, на м/ги ведомственных сетях. 2100гц - министерство путей сообщения. 2100 1600 гц - внутризоновая полуавтоматическая связь.

б) Двухчастотные - сигналы отличаются длительностью или частотой или количеством импульсов. 1200, 1600гц – м/гсвязь. 600, 750 гц - ведомственные сети. 2040, 2400 гц – м/н связь.

Импульсный челнок.

Имп. челнок назыв. сигнализацией R2 количество сигналов в каждом направлении определ. числом сочетаний из 6-ти различных частот по 2: 700,900,1100,1300,1500,1700 гц. Длительность сигнала составляет 45+-5 мс. R2 использ. для передачи регистровых сигналов. Эти сигналы всегда передаются по РК. Линейные сигналы в аналоговом варианте сигнал. Передаются импульсами постоянного тока, а в цифр. - по сигнал. каналу с использованием сигнал. 2ВСк. Протокол относится самопроверяющемуся и предусматривает увелич. надежность передаваемой информации. Каждому сигналу обратного направления отвечает сигнал прямого направления. Если обнаруживается нарушение, то запрашивается повторение ранее передаваемого сигнала. Количество таких запросов ограничивается либо количеством попыток, либо по средствам таймера.

Безинтервальный пакет.

БП исполъз. при выдачи информации по запросу АОН. В БП использует частоты кода 2 из 6 протокола R2 и принцип передачи «из конца в конец» при котором станция заинтересована в инф-ции АОН непосредственно запрашивает ее у исход. АТС.

Запрос АОН состоит из 2 -х компонентов:

1. Линейный сигнал «Ответ» длительностью 200-275 мс, выбран из соображений, что разговорный тракт в эл/мех АТС коммутир. именно по этому сигналу.

2. Частотный сигнал 500 гц длительностью 90-11О мс.

При появлении линейного сигнала «Отвeт» оборудование исход. АТС должно перекоммутировать разговорный тракт от ТФ аппарата абонента к входу приемника 500 гц. Если сигнал 500 гц не распознал за 400 мс, то разговорный тракт восстанавливается. Кодограмма АОН передается непосредственно после определения сигнала 500 ГЦ. Информ. АОН передается циклически до тех пор, пока со стороны перед. АТС не будет разрушен тракт передачи.

Кодограмма АОН состоит из 9 комбинаций расположенных в следующем порядке:

К - категория абонента, опред-ая его права на услуги.

Е...ЕI-7 цифр номера в порядке нарастания десятичных разрядов.

Н - код начала передачи отмечающий начало 7 –ми значного номера.

В приемных устройствах пакет проверяется на достоверность по следующим признакам:

1. Во время приема в пакете не было перерыва.

2. Комбинации, принятые на 1 и 10 фиксатор приемных устройств совпадают.

3. Комбинация начала на фиксаторе с 1 по 9 приняты один раз.

Если хотя бы один из признаков достоверности не соблюдается, выдается повторно сигнал запроса. Общее количество запросов 3.

Процедура АОН активно используется для получения информации о номере вызываемого абонента для:

1. Выдача счета за м/г или м/н разговоры.

2. Выдача счета за платные услуги.

3. Прослеживание зло намеренного вызова.

4. Немедленной информации об абоненте, который обращается к экстренно важным службам.

Импульсный пакет.

Передача ИП предусматривает выдачу по команде в опред. последовательности заранее сформированных 2 -х значных кодовых комбинаций с соблюдением фиксированных временных интервалов м/y ними. Длительность передачи каждой комбинации и интервала м/y ними 40-60 мс.

Метод передачи ИП применяется на м/г сети и на участке м/y АТС и АМТС. Различают 2 протокола:

1. ИП № 1 применяется при АМТС координатной системы.

2. ИП № 2 при взаимодействии с цифровыми АМТС на участке зсл.

Преимущество: 1. Обеспечивается такая же дальность передачи сигн. сообщений как и передачи речи. 2. Сигнал. сообщения могут передаваться по любым каналам по которым возможна передача речи. 3. Не требуется устройства обхода усилителей. По составу частот разделяются на: а) Одночастотные - сигналы отличаются длительностью или количеством импульсов. 2600гц применяется на зсл, слм, на м/г и ведомственных сетях. 2100гц - министерство путей сообщения. 2100 1600 гц - внутризоновая полуавтоматическая связь. б) Двухчастотные - сигналы отличаются длительностью или частотой или количеством импульсов. 1200, 1600гц – м/г связь. 600, 750 гц - ведомственные сети. 2040, 2400 гц – м/н связь. Импульсный челнок. Имп. челнок назыв. сигнализацией R2 количество сигналов в каждом направлении определ. числом сочетаний из 6-ти разл-х частот по 2: 700,900,1100,1300,1500,1700 гц. Длительность сигнала составляет 45+-5 мс. R2 использ. для передачи регистровых сигналов. Эти сигналы всегда передаются по РК. Линейные сигналы в аналоговом варианте сигнал. Передаются импульсами постоянного тока, а в цифр. - по сигнал. каналу с использованием сигнал. 2ВСк. Протокол относится самопроверяющемуся и предусматривает увелич. надежность передаваемой информации. Каждому сигналу обратного направления отвечает сигнал прямого направления. Если обнаруживается нарушение, то запрашивается повторение ранее передаваемого сигнала. Количество таких запросов ограничивается либо количеством попыток, либо по средствам таймера. Безинтервальный пакет. БП исполъз. при выдачи информации по запросу АОН. В БП использует частоты кода 2 из 6 протокола R2 и принцип передачи «из конца в конец» при котором станция заинтересована в инф-ции АОН непосредственно запрашивает ее у исход. АТС. Запрос АОН состоит из 2 -х компонентов: 1. Линейный сигнал «Ответ» длительностью 200-275 мс, выбран из соображений, что разговорный тракт в эл/мех АТС коммутир. именно по этому сигналу. 2. Частотный сигнал 500 гц длительностью 90-11О мс. При появлении линейного сигнала «Отвeт» оборудование исход. АТС должно перекоммутировать разговорный тракт от ТФ аппарата абонента к входу приемника 500 гц. Если сигнал 500 гц не распознал за 400 мс, то разговорный тракт восстанавливается. Кодограмма АОН передается непосредственно после определения сигнала 500 ГЦ. Информ. АОН передается циклически до тех пор, пока со стороны перед. АТС не будет разрушен тракт передачи. Кодограмма АОН состоит из 9 комбинаций расположенных в следующем порядке: К - категория абонента, опред-ая его права на услуги. Е...ЕI-7 цифр номера в порядке нарастания десятичных разрядов. Н - код начала передачи отмечающий начало 7 –ми значного номера. В приемных устройствах пакет проверяется на достоверность по следующим признакам: 1. Во время приема в пакете не было перерыва. 2. Комбинации, принятые на 1 и 10 фиксатор приемных устройств совпадают. 3. Комбинация начала на фиксаторе с 1 по 9 приняты один раз. Если хотя бы один из признаков достоверности не соблюдается, выдается повторно сигнал запроса. Общее количество запросов 3 Импульсный пакет. Передача ИП предусматривает выдачу по команде в опред. последовательности заранее сформированных 2 -х значных кодовых комбинаций с соблюдением фиксированных временных интервалов м/y ними. Длительность передачи каждой комбинации и интервала м/y ними 40-60 мс. Метод передачи ИП применяется на м/г сети и на участке м/y АТС и АМТС. Различают 2 протокола: 1. ИП № 1 применяется при АМТС координатной системы. 2. ИП № 2 при взаимодействии с цифровыми АМТС на участке зсл.

10 Области применения общеканальной сигнализации (ОКС). Функциональные уровни ОКС № 7: виды и форматы сигнальных единиц.

ОКС№7 предназначена для обмена сигнальной информацией в цифровых сетях связи с цифровыми программно-управляемыми станциями. Она работает по цифровым каналам со скоростью 64 кбит/с, управляя установлением соединений, передавая информацию для тех. обслуживания и эксплуатации и м/б использована для передачи других видов информации м/у станциями и специализированными центрами сетей эл/связи. ОКС№7 является специализированной системой передачи данных с коммутацией пакетов переменной длины до 274 - х байтов.

ОКС №7 является обязательным элементом следующих цифровых сетей связи:

- Телефонной сети ТФОП;

- Цифровой сети с интеграцией служб;

- Сети связи с подвижными системами;

- Интеллектуальной сети.

Протокол ОКС №7 имеет 4-х уровневую архитектуру и соответствует ЭМВОС.

Функции ОКС №7:

1. Уровень 1 - физический - функции канала данных сигнализации (64 кбит/с)

2. Уровень 2 - канальный, определяет структуру передаваемой информации по каждому звену SL и процедуры обнаружения ошибок.

3. Уровень З - сетевой, реализует функции независимые от обработки индивид. информации, маршрутизацию сообщений при передаче распределение сообщений м/у пользователями при приеме и управление сетью сигнализации.

4. Пользовательские подсистемы, формируют исходящие сигнальные сообщения, анализируют и обрабатывают входящие сообщения.

Виды сигнальных единиц.

Пакеты данных передаваемые по каналам данных сигнализации, называют СЕ. СЕ формируется на втором уровне, содержит пользовательские сообщения и сообщения от системы управления сетью сигнализации. СЕ имеют переменную длину, используют 3 типа СЕ:

1. MSU - значащая СЕ. Содержит сигнальное сообщение, которое передается м/y пользователями или м/y функциями управления сетью ОКС двух станций.

2. LSSU - СЕ состояния звена сигнал., содержит информацию о состоянии канала. LSSU передаются только м/y уровнями 2 MTP смежных станций, когда звено не м/б использовано для передачи MSU.

З. FISU - заполняющая СЕ, используется для обнаружения ошибок передачи по ЗС,. Когда нет передачи MSU. FISU передается м/y уровнями двух смежных МТР

Форматы СЕ.

1. F - флаг, используется для отделения одной СЕ от другой 01111110.

2. Поля прямого и обратного порядкового номеров FSN и BSN. В поле FSN включ. порядковый номер передаваемой СЕ, он должен быть на единицу больше предыдущей СЕ. Диапазон от 0- 127. В поле BSN вкл. порядковый номер правильно принятой СЕ, О -127. BSN переносит подтверждение на прием СЕ, которая м/б «+», если СЕ принята правильно или «-» при нарушении достоверности.

З. Индикатор длины LI по которому определяется тип СЕ:

О - СЕ заполняющая

1 или 2 - СЕ состояния звена сигнал.

больше 2 - СЕ значащая.

4. Проверочные разряды, формируются на передающем конце из содержимого полей за исключением флага и добавляется к СЕ как избыточные, на приемном конце используется для про верки достоверности. Применяется циклич. код на основе образующего полинома 16 - ой степени.

ОКС№7 предназначена для обмена сигнальной информацией в цифровых сетях связи с цифровыми программно-управляемыми станциями. Она работает по цифровым каналам со скоростью 64 кбит/с, управляя установлением соединений, передавая информацию для тех. обслуживания и эксплуатации и м/б использована для передачи других видов информации м/у станциями и специализированными центрами сетей эл/связи. ОКС№7 является специализированной системой передачи данных с коммутацией пакетов переменной длины до 274 - х байтов. ОКС №7 является обязательным элементом следующих цифровых сетей связи: · Телефонной сети ТФОП; · Цифровой сети с интеграцией служб; · Сети связи с подвижными системами; Интеллектуальной сети. Протокол ОКС №7 имеет 4-х уровневую архитектуру и соответствует ЭМВОС. Функции ОКС №7: 1-физический - функции канала данных сигнализации (64 кбит/с) 2. - канальный, определяет структуру передаваемой информации по каждому звену SL и процедуры обнаружения ошибок. 3. - сетевой, реализует функции независимые от обработки индивид. информации, маршрутизацию сообщений при передаче распределение сообщений м/у пользователями при приеме и управление сетью сигнализации. 4. Пользовательские подсистемы, формируют исходящие сигнальные сообщения, анализируют и обрабатывают входящие сообщения. Виды сигнальных единиц. Пакеты данных передаваемые по каналам данных сигнализации, называют СЕ. СЕ формируется на втором уровне, содержит пользовательские сообщения и сообщения от системы управления сетью сигнализации. СЕ имеют переменную длину, используют 3 типа 1. MSU - значащая СЕ. Содержит сигнальное сообщение, которое передается м/y пользователями или м/y функциями управления сетью ОКС двух станций. 2. LSSU - СЕ состояния звена сигнал., содержит информацию о состоянии канала. LSSU передаются только м/y уровнями 2 MTP смежных станций, когда звено не м/б использовано для передачи MSU. З. FISU - заполняющая СЕ, используется для обнаружения ошибок передачи по ЗС,. Когда нет передачи MSU. FISU передается м/y уровнями двух смежных МТР Форматы СЕ.1. F - флаг, используется для отделения одной СЕ от другой 01111110. 2. Поля прямого и обратного порядкового номеров FSN и BSN. В поле FSN включ. порядковый номер передаваемой СЕ, он должен быть на единицу больше предыдущей СЕ. Диапазон от 0- 127. В поле BSN вкл. порядковый номер правильно принятой СЕ, О -127. BSN переносит подтверждение на прием СЕ, которая м/б «+», если СЕ принята правильно или «-» при нарушении достоверности. З. Индикатор длины LI по которому определяется тип СЕ: О - СЕ заполняющая 1 или 2 - СЕ состояния звена сигнал. больше 2 - СЕ значащая. 4. Проверочные разряды, формируются на передающем конце из содержимого полей за исключением флага и добавляется к СЕ как избыточные, на приемном конце используется для про верки достоверности. Применяется циклич. код на основе образующего полинома 16 - ой степени.

11 Сети ОКС № 7. Структурные элементы сети: пункты сигнализации, звенья сигнализации, транзитные пункты сигнализации. Метод создания сети ОКС. Режимы работы сети ОКС № 7: связанный, квазисвязанный, несвязанный. Маршрутизация значащих сигнальных единиц в сети.

Сигнализация по общему каналу – это метод сигнализации, при котором один канал переносит сигнальную информацию посредством маркированных сообщений. Общеканальная сигнализация (ОКС) может рассматриваться, как вид передачи данных, приспособленный для различных типов сигнального и информационного обмена между процессами в телекоммуникационных сетях. Сеть сигнализации использует звенья сигнализации для передачи сигнальных сообщений между ЦСК и другими узлами телекоммуникационной сети.

Компоненты сети ОКС:

SP(SignallingPoint)– Пункт сигнализации

В некоторых случаях возникает необходимость разделения функций общеканальной сигнализации в узлах связи между логически независимыми элементами (пунктами сигнализации), то есть данный узел может реализовывать функции более чем одного пункта сигнализации.

В качестве SPв сигнальной сети могут выступать следующие узлы:

- цифровые системы коммутации;

- транзитный пункт сигнализации (STP – Signalling Transfer point);

- центр технической эксплуатации (OAM – Operation, Administration and Maintenance Centre).

Все SP в SS No. 7 идентифицируются уникальным кодом, называемым кодом пункта сигнализации (SPC – Signalling Point Code).

SL(SignallingLink) – Звено сигнализации

Для передачи сигнальной информации между двумя пунктами сигнализации используется звено сигнализации. Несколько звеньев сигнализации, которые напрямую соединяют два пункта сигнализации, образуют пучок звеньев сигнализации. Два пункта сигнализации, которые непосредственно соединяются друг с другом посредством звена сигнализации, называются смежными.

РежимыработыОКС(Signalling Mode):

  1. связанный (Associated Mode) при котором выполняется параллельная маршрутизация речевых и сигнальных каналов, т.е. путь передачи сигнальных сообщений непосредственно связан с пучками РК. Такой режим рекомендуется применять при большом количестве РК между станциями.

2) квазисвязанный (Quasi-AssociatedMode), при котором выполняется независимая маршрутизация речевых и сигнальных сообщений, но маршрут передачи сигнальных сообщений заранее известен.

3) несвязанный (Signalling Mode) при котором выполняется независимая передача речевых и сигнальных сообщений. Маршрут передачи сигнальных сообщений заранее не известен.

Маршрутизация– функция, связанная с определением маршрута следования SU и ее передачи, в то время как функция распределения связана с получением сообщения конкретной пользовательской подсистемой.

Сообщение с четвертого уровня поступает на третий, после чего выбор номера конкретного звена сигнализации для передачи сообщения осуществляется с помощью функции маршрутизации (1 на рисунке).

Если сообщение поступает со второго уровня на третий, то активируется функция анализа для определения, является ли данный пункт конечным (2). Это достигается путем сравнения значения поля DPC с собственным SPC.

Если номера не совпадают, то сообщение передается в исходящее звено сигнализации (3), номер которого определяется с помощью функции маршрутизации (4). В случае если данный SP является конечным (т.е. значение поля DPC совпадает с собственным SPC), активируется функция распределения для передачи сообщения соответствующей пользовательской подсистеме (UP) (5).

ОКС№7 предназначена для обмена сигнальной информацией в цифровых сетях связи с цифровыми программно-управляющими станциями. Работает по цифровому каналу со скоростью 64кбит/с, управляя установлением соединения; передавая информацию для технического обслуживания и эксплуатации; для передачи др. видов информации между АТС и специализированными центрами сетей эл.связи. Сеть ОКС№7 образуется 3 основными элементами: 1). SP- пункты сигнализации- являются источниками и получателями сигнальных сообщений. Функции SP выполняются аппаратно- программными средствами ЦСК. 2). STP- транзитные пункты сигнализации- передают принятые сигналы от 1 SP др (из 1звена сигнализации др.). STP не обрабатывает сигнальные сообщения. 3). SL- звено сигнализации- совокупность 2х противоположных направленных каналов сигнализации или двунаправленный (дуплексный) канал сигнализации. Каждый SP в пределах всей сети сигнализации однозначно идентифицируются своим кодом (SPC). Сигнальные сообщения, обмен которыми происходит в режиме ОКС, представляют собой пакеты данных переменной длины. Скорость передачи сигнальных сообщений 64 кбит/с. Каждое сообщение имеет метку, которая идентифицирует связь пакета данных с определенным разговорным каналом. В сети связи звенья сигнализации системы ОКС7 соединяют пункты сигнализации, пункты сигнализации и звенья сигнализации образуют независимую ceть, сигнализации, которая как бы наложена на сеть разговорных каналов. Пункты сuгналuзацuu. Пункты сигнализации различаются на пункты сигнализации (SP) и транзитные пункты сигнализации (STP). /7ункты сигнализации представляют собой источники (исходящие пункты) и приемники (пункты назначения) сигнального трафика. В сети связи это, в основном, коммутационные станции. Транзитные пункты сигнализации коммутируют принятые сигнальные сообщения к другому транзитному пункту сигнализации или к пункту сигнализации на основании адреса пункта назначения. В транзитном пункте сигнализации обработка вызовов для сигнальных сообщений не выполняется. Все пункты сигнализации в сети сигнализации определяются кодом, и могут непосредственно адресоваться в сигнальном сообщении. Звено сигнализации состоит из звена передачи данных сигнализации (два канала передачи данных, действующие совместно в противоположных направлениях с одной и той же скоростью передачи данных) и присущих ему функций управления передачей. В качестве звена передачи данных сигнализации используется канал существующего тракта передачи (например, тракт ИКМ30). Обычно для обеспечения резервирования между двумя пунктами сигнализации существует несколько звеньев сигнализации. При отказе звена сигнализации функции системы ОКС7 обеспечивают перемаршрутизацию трафика сигнализации по исправным альтернативным маршрутам. Маршрутизация звеньев сигнализации между двумя пунктами может быть различной в прямом и обратном направлениях. Все звенья сигнализации между двумя пунктами сигнализации образуют пучок звеньев сигнализации. Режимы сигнализации.В связанном режиме сигнализации звено сигнализации проходит совместно с группой разговорных каналов, относящихся к нему. Другими словами, звено сигнализации непосредственно подключается к пунктам сигнализации, которые являются также оконечными точками группы каналов. Этот режим сигнализации рекомендуется применять при большой нагрузке между пунктами сигнализации А и В В квазисвязанном режиме сигнализации звено сигнализации и группа разговорных каналов проходят по разным маршрутам, причем группа разговорных каналов соединяет АТС А с АТС В непосредственно. В этом режиме сигнализация для группы разговорных каналов реализуется через один или несколько определенных транзитных пунктов сигнализации. Этот режим сигнализации больше подходит для потоков трафика с низким использованием пропускной способности, так как одно и то же звено сигнализации может использоваться для нескольких пунктов назначения. в несвязанном режиме,при котором сигнальное сообщение, относящееся к данному сигнальному соотношению, передастся по двум и более пучкам звеньев, последовательно проходя один или несколько звеньев сигнализации, исключая исходный пункт и пункт назначения. Маршрут, определенный для сигнализации м/у исходящим пунктом и пунктом назначения, называется сигнальным маршрутом. Сигнальный трафик между двумя пунктами сигнализации может быть распределен по нескольким различным сигнальным маршрутам. Все сигнальные маршруты между двумя пунктами сигнализации объединены в пучок сигнальных маршрутов Смопри рисунок: Для посылки сообщения на станцию В станция А может выбрать один из трех возможных маршрутов. Кратчайший маршрут 1 является основным, остальные два маршрута - альтернативные. Альтернативные маршруты используются в случае выхода из строя звена АВ (маршрут 2) или выхода из строя звена АВ и транзитного пункта сигнализации STP С (маршрут З). Передача сигнальной информации между пунктами сигнализации осуществляется подсистемой передачи сообщений МТР и подсистемой управления сигнальными соединениями SCCР. Эти подсистемы не анализируют значения передаваемых сообщений, их задача передавать информацию в неискаженной форме, без потерь, дублирования и ошибок, в установленной последовательности, от одного пункта сигнализации к другому. Благодаря гибкому механизму передачи возможно осуществлять реконфигурацию и управлять сигнальным трафиком при отказах в сети преимущества системы ОКС №7: пропускная способность сигнализации значительно выше; имеются дополнительные разговорные каналы; высокая надежность; практически неограниченный набор сообщений благодаря более высокой скорости передачи, разговорные каналы используются более эффективно абоненты могут обмениваться информацией, которая не связана с управлением разговорными каналами (например, передача информации между пользователями ISDN)

12 Характеристика подсистемы SCCPОКС№7. Виды сообщений SCCP. Пример маршрутизации сообщений SCCP.

SCCP(SignallingConnectionControlPart) – подсистема управления соединением сигнализации

SCCP обладает собственной функцией маршрутизации, эта функция использует 3 элемента:

- Код пункта сигнализации DPC;

- Глобальный заголовок GT

- Номер подсистемы SCN

Глобальный заголовок содержит адрес получателя и может иметь любой вид. Для расшифровки адреса используются специальные индексы. В процессе преобразования глобального заголовка могут быть получены коды пунктов сигнализации, либо номера подсистем. Такой принцип избавляет SCCP пользователя от необходимости знания всей сети MTP. Пользователь должен лишь описать адрес получателя, а функция маршрутизации SCCP самостоятельно преобразует этот адрес в форму необходимую для пересылки сообщения по сети. Как правило, в качестве глобального заголовка используют номер вызываемого абонента в одном из определенных международным сообществом виде (номер ISDN, MS-ISDN номер и т.д.)

Код пункта сигнализации DPC используется для пересылки сообщения между двумя смежными станциями и преобразуется на каждом транзитном пункте сигнализации.

Номер подсистемы SCN определяет конечного пользователя внутри пункта сигнализации.

Существует 4 класса сообщения SCCP:

0 и 2 – не гарантирует очередность доставки сообщения;

1 и 3 – гарантирует очередность доставки сообщения;

0 и 1 – это передача сообщений без установления соединения;

2 и 3 – с установлением предварительного соединения.

Рисунок примера маршрутизации в раздаточном материале.

13 Принципы выделения кодов пунктам сигнализации сети ОКС №7 на международном, междугородном и внутризоновом (местном) уровнях.

Принципы выделения кодов пунктов сигнализации

Сети ОКС№7 создаются методом наложения на базовую сеть (ТФОП) и имеют иерархическую структуру. Применение многоуровневой структуры сети ОКС позволяет ограничить длину кодов SP до 14 бит, выделяя два дополнительных бита для идентификации уровня сети (NI).

Выделение кодов SP (пунктов сигнализации) (SPC – Signalling Point Code) состоит из двух этапов:

  1. для операторов сети резервируется диапазон кодов SP, определяется индикатор сети NI и способ взаимодействия с другими операторами;

  2. конкретным пунктам сигнализации SP присваиваются коды из выделенного диапазона.

Выделение кодов производится на основании существующего состояния и планируемого развития ЕСЭ в соответствии со статусом сети оператора. Этикетка маршрутизации MSU позволяет записывать в поля OPC, DPC 14-разрядные коды пунктов или иметь диапазон кодов в десятичной системе от 0 до 16383.

Международная сеть. Нумерация кодов международных пунктов сигнализации определена в рекомендациях Q.708 ITU-T. Международный SPC (ISPC) имеет структуру:

Z UUU V,

где Z (3 бита) – мировая географическая зона;

UUU (8 бита) – географический регион в определенной мировой; зоне

V (3 бита) – пункт сигнализации в определенном регионе сети.

Междугородная сеть. SPC на междугородной сети РФ состоит из 2 полей:

1) КСЗ – код сигнальной зоны (8 бит);

2) КПЗ – код пункта в зоне (6 бит).

Сигнальные коды, а соответственно и коды сигнальных зон, закреплены за международными центрами коммутации.

Распределение кодов сигнальной зоны в России представлено в таблице ниже.

Международный центр коммутации

Код сигнальной зоны

Санкт-Петербург

0..15

Москва

16..31

Москва

32..47

Москва

48..63

Самара

64..79

Самара

80..95

Ростов

96..111

Екатеринбург

112..127

Новосибирск

128..143

Хабаровск

144..159

Внутризоновые и местные сети. На этих сетях все 14 разрядов поля DPC и OPC используются для кодирования номера пункта сигнализации. Диапазон кодов от 0 до 14079.

14 Организация взаимодействия цифровых систем коммутации по протоколу ISUP. Виды и параметры сообщений. Сценарий обслуживания базового вызова.

Взаимодействие ЦСК сети ОКС №7 обеспечивается с использованием протокола ISUP. Протокол ISUP устраняет необходимость в подсистемах TUPи DUP, так как реализует требования по предоставлению услуг телефонной связи и передачи данных. Кроме того, протокол предоставляет возможность передачи сигнальных сообщений «из конца в конец». Подсистема ISUP поддерживает два класса услуг: базовый класс и дополнительные виды обслуживания. Базовый класс услуг обеспечивает установление соединения для передачи речи и/или данных. Дополнительные виды обслуживания представляют собой все остальные ориентированные на установление соединения услуги.

Когда пользователь А инициирует вызов, ТЕ А посылает сообщение SETUP ЦСК. В сообщение SETUP включена вся информация, связанная с обслуживанием данного вызова (требование к каналу передачи, тип передаваемой информации, номера абонентов и др.). ЦСК анализирует сообщение, на основании его формирует сообщение IAM, выбирает маршрут и выдает IAM в нужном направлении. В состав IAM1 может быть включена либо вся адресная информация для выбора терминала Б, либо частично. Во втором случае дополнительно формируется сообщение SAM1, в которое включаются недостающие цифры номера Б.

Транзитная АТС анализируя адресное сообщение выбирает дальнейший маршрут и выдает адресные сообщения на входящую ЦСК. При их приеме входящая ЦСК проверяет состояние линии к ТЕ Б. Если абонент доступен, в его ТЕ выдается сообщение SETUP, по которому обеспечивается подача вызова, а в обратном направлении – сообщение ACM. Сообщение ACM информирует исходящую ЦСК о том, что входящая ЦСК приняла полный номер и требуемый абонент доступен. Исходящая ЦСК выдает в терминал сообщение ALERT, по которому вызывающему абоненту подается сигнал КПВ.

При ответе вызываемого абонента проключается тракт передачи после прохождения сообщения ANM.

После окончания передачи информации пользователей происходит освобождение ресурсов, независимо от того какой абонент дал отбой (метод одностороннего отбоя).

15 Методы защиты данных в ОКС № 7: защита от ложных флагов, ограничения по длине, циклическое кодирование. Методы обнаружения и исправления ошибок: базовый, превентивная передача.

1.Защита от ложных флагов. Флаг отделяет одну СЕ от другой. Между флагом должно быть принято не менее 5 байт, что соответствует длине заполняющей СЕ. Если произошел прием 7 и более единиц подряд, то это определяется как сбой в работе звена сигнализации .С этого момента запускается механизм подсчета принимаемых байт и начинается поиск правильного флага. Все байты, принятые после последнего правильного флага стираются. Подсчет принятых байт отменяется после приема без ошибок СЕ. Между 2 флагами не должно быть последовательности, имитирующей флаг. После передачи флага данные проверяются на наличие 6 следующих подряд единиц. Если такая последовательность встречается, то после 5 единицы вставляется 0 - бит - стаффинг. При приеме данных - процедура удаления лишних 0. 2.0граничение СЕ по длине. На длину поля SIF накладываются ограничения. В международной сети длина поля <62 байта, в национальной сети 272 байта. Если принятая СЕ большей длины, чем 62+7 или 272+7, то она стирается и начинается подсчет байт до приема очередного флага. 3.Использование циклического разделительного кода. Циклическое кодирование на основе полинома Р(х)=X16+X12 + Х 5+1. При передаче выполняется циклическое кодирование для всех полей СЕ кроме флага. Используется специальный алгоритм для формирования 16 проверочных разрядов. Проверочные биты получают путем применения Р(х). Разрешенные кодовые комбинации имеют n-информационных разрядов и r-проверочных. Образующий полином должен удовлетворять условию не проводимости, т.е. без остатка он должен делиться только на единицу или только на себя. Методы обнаружения и исправления ошибок: Для ОКС7 предусмотрены два метода исправления ошибок. Основной метод исправления ошибок применяется для звеньев сигнализации, в которых время распространения в одном направлении не превышает 15 мс. Иначе используется метод превентивного циклического повторения. Пример: установление соединения через спутники. Сообщения, которые были искажены (например, из-за пакетов ошибок при передаче), передаются повторно в той же последовательности, в какой они передавались первый раз, и для уровня 3 не возникает никаких проблем с доставкой сообщений подсистемам пользователей без потерь и дублирования. Если имеют место постоянные ошибки, уровень 3 информируется об этом для принятия соответствующего решения, например, для изменения маршрутизации сообщений через другое звено сигнализации. Основной метод исправления ошибок- это метод с положительным или отрицательным подтверждением и повторной передачей сообщений, принятых с искажениями. Для передачи сигнальной информации от верхнего уровня АТС А к такому же уровню АТС Б сигнальные единицы передаются через уровень 3 МТР на уровень 2 МТР в АТС А. На уровне 2 АТС А имеются буфер передачи и буфер повторной передачи. Буфер передачи используется для сохранения MSU перед ее передачей по звену сигнализации, т.е. действует как запоминающее устройство до тех пор, пока пропускная способность звена сигнализации не позволит послать MSU. Буфер повторной передачи хранит копию MSU для случая ее приема в АТС Б с искажениями. Каждая MSU содержит прямой порядковый номер (FSN), прямой бит-индикатор (FIB), обратный порядковый номер (BSN) и обратный бит-индикатор (BIB). Когда звено сигнализации функционирует нормально, FIB присваивается конкретное значение (например, 0), и BIB также присваивается это значение (0). Когда MSU принимается уровнем 2 на АТС А, она поступает в буфер передачи. Буфер передачи действует по принципу FIFO, т.е. принятая первой MSU должна первой передаваться. Когда звено сигнализации свободно и подходит очередь для передачи, следующей MSU присваивается величина FSN, равная величине FSN в последней значащей сигнальной единице плюс 1 (по модулю 128). MSU затем передается на АТС Б. в буфер повторной передачи также вводится копия MSU. В буфере приема на АТС Б FSN сравнивается с ожидаемой величиной (предыдущее значение FSN плюс 1). Если значение FSN совпадает с ожидаемым, MSU направляется на уровень 3 для обработки. Величина FSN копируется в поле BSN, а значение BIB остается неизменным. Величины BSN и BIB указывают АТС А на положительное подтверждение. При приеме правильных величин BSN и BIB на АТС А данная MSU удаляется из буфера повторной передачи. Если сравнение величины FSN на АТС Б покажет противоречие, например, вследствие функционирования механизма обнаружения ошибок и стирания искаженных MSU величина BIB изменяется на «1», и АТС А получает отрицательное подтверждение. В этом случае BSN присваивается значение последнего правильно принятого FSN. При приеме отрицательного подтверждения на АТС А передача сигнальных единиц прерывается, и значащие сигнальные единицы, находящиеся в буфере повторной передачи, передаются повторно в том же порядке. Величина FIB меняется на «1», а FIB и BIB будут снова иметь одинаковые величины. Метод исправления ошибок путем превентивного циклического повторенияявляется методом с положительным подтверждением, циклическим повторением и упреждающим исправлением ошибок. Это означает, что отрицательное подтверждение не применяется, а для индикации искажения сообщения используется отсутствие позитивного подтверждения. справление ошибок достигается программируемым циклическим повторением неподтвержденных MSU. Каждая сигнальная единица содержит FSN и BSN (как и для основного метода), но FIB и BIB не используются и устанавливаются в «1». В период отсутствия новых, предназначенных для передачи MSU начинается повторная передача MSU, хранящихся в буфере повторной передачи. Первоначальные FSN во время повторной передачи сохраняются. Если поступает новая сигнальная единица, циклическое повторение прекращается, а новая MSU передается с FSN, равным последнему присвоенному значению плюс 1 (по модулю 128). Если не принимаются следующие новые MSU, рекомендуется циклическое повторение.

Неискаженная сигнальная единица положительно подтверждается путем приема на АТС А значения BSN, равного присвоенному FSN. После положительного подтверждения соответствующая MSU стирается в буфере повторной передачи и больше недоступна для повторной передачи. Одним из недостатков данного метода является то, что буферы передачи и повторной передачи могут перегружаться. Для предотвращения потери сообщения применяется процедура, называемая вынужденным повторением. Количество MSU и количество их байтов, хранящихся в буфере повторной передачи, непрерывно контролируются. Если тот или другой параметр достигает предварительно установленного предельного значения, новые MSU не принимаются, а приоритет отдается повторной передаче MSU хранящихся в буфере повторной передачи. Цикл повторной передачи продолжается до тех пор, пока значения двух действующих параметров не упадут ниже указанных предельных значений.

Методы защиты дан в ОКС

1.защита от ложных флагов

Флаг отделяет одну СЕ от другой. М/у флагом д\б не менее 5 байт, что соот-ет длинне заполняющейся СЕ. Если произошел прием 7 или более единиц подряд, то это опред-ся как сбой в работе звена сигн-ции. Начинается подсчет принимаемых байт и начин поиск прав-го флага. Все байты, принят-е после последнего прав-го флага стираются. Подсчет принятых байт отменяется после приема без ошибок СЕ. Между 2 флагами не д/б послед-сти, имитирующий флаг. Поле передачи флага данные провер-ся на наличие 6 след-х подряд 1-ц. Если такая послед-ть встречается, то после 5 единицы втавл-ся 0 –бит –стаффинг. При приеме данных – процедура удаления лишних 0.

2. Огранич-е СЕ по длине.

На длину поля SIF накл-ся ограничения. Если принятая СЕ большей длины, чем 62+7 или 272+7, то она стирается и нач-ся подсчет байт до приема очередного флага.

3.Исп-е циклич-го разделительного кода.

При передаче вып-ся цикл-е кодир-е для всех полей СЕ кроме флага. Исп-ся специальный алгоритм для формир-я 16 проверочных разрядов. Проверочн-е биты получ-ют путем применения Р(х).

Методы обнаруж-я и исправл-я ошибок.

Осн метод испр-я ошибок прмен-ся для звеньев сигн-ции, в кот-х время распростр-я в одном направлении не превышает 15 мс. В противном случае исп-ся метод привентивного цикл-го повторения. Сообщ-я, кот-е были искажены перед-ся повторно в той же послед-сти, в какой они перед-лись первый раз, и для уровня 3 не возникает никаких проблем с доставкой сообщ-й подсистемам польз-ей без потерь и дублирования.

Осн метод исправления ошибок – это метод с полож-ым или отриц-м подтверждением и повторной передачей сообщ-й, принятых с искажениями.

ЗНСЕ (MSU)- значащая СЕ

прям поряд-ый № FSN и обр поряд-й № BSN

Биты идент-ры вкл-ют прям бит-индикатор FIB и обр BIB

Индикатор длины LI

Байт служ инф-ции SIO

Поле сигн-ной инф-ции SIF

Поле состояния SF

Для передачи синг-й инф-ции от верхнего ур-я АТС А к такому же ур АТС Б СЕ перед-ся ч/з уровень 3 МТР в АТС А. на уровне 2 АТС А имеются буфер передачи и буфер повторной передачи. Буфер исп-ся для сохр-ия MSU перед ее передачей по звену сигн-ции, те дейт-ет как ЗУ до тех пор, пока пропускн-я спос-ть звена не позволит послать MSU. Буфер хранит копию MSU для случая ее приема в АТС Б с искажением.

Каждая MSU имеет:

прям поряд-ый № FSN и обр поряд-й № BSN

Биты идент-ры вкл-ют прям бит-индикатор FIB и обр BIB

Индикатор длины LI

Байт служ инф-ции SIO

Поле сигн-ной инф-ции SIF

Поле состояния SF

Когда звено сигн-ции функ-ет нормально, FIB присвваив-ся конкретное знач-е и BIB также присв-ся знач-е 0. когда MSU принимается ур-ем 2 на АТС А, она пост-ет в буфер передачи (БП). Принятая MSU должна первой передаваться. Когда звено сигн-ции свободно и подходит очередь для передачи, след-щей MSU присв-ся величина FSN. В Бп на АТС Б FSN сравн-ся с ожидаемой величиной. Если знач-я совпадает, MSU напр-ся на ур-нь 3 для обработки. Величина PSN копируется в поле BSN, а знач-е BIB остается неизменным. Величины BSN и BIB указывают АТС А на положительное подтв-ие. В противном случае BSN присваивается знач-е последнего правильного принятого FSN. При приеме отриц-го подтверждения на АТС А передача СЕ прерывается, и значащие СЕ, нах-ся в буфере повторной передачи, передаются повторно в том же порядке.

Превентивное циклическое повторение

Это означает, что отриц-ое подтверждение не прим-с, а для индикации искаж-я сообщ-я исп-ся отсутствие позитивного подтв-я. Исправл-е Ош-к достиг-я программ-мым циклическим посторенние неподтв-х MSU. Каждая СЕ сод-т FSN, BSN. Но FIB и BIB не исп-я и устан-ся в «I».

В период отсут-я новых, пердн-х для передчи MSU нач-я повторная передача MSU, хран-ся в БП. Если пост-ет новая СЕ, цикл-ое повторение прекращается, а новая MSU передается с FSN, равным посл-му присвоенному значению +1. если не принимаются след-е новые MSU, реком-ся цикл-ое повторение.

16 Определение и базовая архитектура интеллектуальной сети (ИС). Способы реализации ИС. Сценарий предоставления услуг через ИС.

Совершенствование современных сетей электросвязи идет по пути их цифровизации и интеграции все большего количества служб. Эти службы предлагают как обычные (базовые) услуги, так и большое разнообразие дополнительных видов услуг (обслуживания). Переход к цифровой сети позволит охватить новыми услугами всех абонентов. Разработка технологии ИС началась в 1990 году. Основная цель ИС - быстрое, эффективное и экономичное предоставление информационных услуг массовому пользователю. Это возможно лишь при построении сетей электросвязи на основе новой концепции, состоящей в том, что функции предоставления ДВО отделяются от основных услуг. (В традиционных ЦСК они неразрывно связаны.) Совокупность услуг делится на основные и дополнительные виды обслуживания: 1.Основные услуги ТФ связи. Этот класс услуг ориентирован в основном на установление коммутируемого соединения м/у двумя абонентами или м/y абонентом и узлом спец. Служб, т.е. ориентированы на обслуживание вызова. 2. Все новые услуги м/ квалифицировать: ДВО предоставляемые коммугац. станции с программным управлением. Дополнительные функциональные возможности поддерживаемые ТФОП (справочные, заказные, связь с мобильным абонентом персональный вызов);

·Использование ТФОП для ПД и факсимильных сообщений, т. е. неречевой информации. Дополнительные услуги (пример): -универсальный номер доступа (УНД); /по единому номеру, закрепленному за фирмой, получить связь с требуемым пользователем. персональный номер доступа (ПН); -подобна подвижной связи. Современные средства коммутации и передачи позволяют применить интегрированный способ введения услуг ч/з специализированную надстроенную ИС. «Интеллект» таких сетей воплощается в скрытом от пользователя механизме выбора и предоставления услуг. ИС - специализированная ИВС надстраиваемая над существующей сетью эл. связи и прннимающая на себя функции управления процедурами предоставления дополнительных услуг. Базовая структура ИС опред. на физической плоскости ИС. Включает 3 уровня:

1. SSP - пункт коммутации услуг. Обнаруживает вызов в сторону ИС. За ним сохраняются все функции по предоставлению основных услуг связи. 2. SCP - узел управления услугами. Специализированный сервер реализующий логику предоставления услуги. SDP - база данных реального времени. IP - интеллектуальная периферия, обеспечивает для SCP дополнительные функции проведения диалога с абон.( приглашает к набору дополнительных цифр ). 3. SМP - центральная техническая эксплуатация сети, обеспечивает оператору сети возможность для контроля и управления параметрами и конфигypации услуг. Узел создания услуг. Реализация ИС. Существует 2 способа: 1. на уровне местной сети выделяются коды для ИС из числа свободных ОУ или ОХУ (О - нуль) к базовой сети. Достоинство: нет влияния на номерную емкость ггс. Недостаток: необходима модернизация узла спец. служб, т. е. введение исходящей связи. 2. Выделение кодов зон из числа свободных АВС. В этом случае ИС м/ иметь федеральный статус и в пределах страны возможно использование единых кодов услуг При получении физического номера поставителю, услуги АМТС выбирают нужное направление связи. Если поставщики услуг в этом же городе происходит занятие с.л.м и на городскую сеть выдается часть номера необходимая для выбора линии В

Интелект сеть

Клас-ция услуг:

Развитие сетей спос-ет увел-ю числа услуг, уменьш расходов на обслуж-е и увел-е доходов.

Важн-м показателем технич и социальн развития любой страны остается уровень телефонизации. Телеф сеть явл-ся базой для создания интегральной сети ЭС. В наст-щее время возникли компании-операторы, предост-щие услуги телеф связи повышенного качества.

Предост-мые услуги м/о разделить на 2 класса:

  1. Основ услуги ТФ связи. Этот класс услуг ориентирован в основном на устан-ние ком-мого соединения м/у двумя аб-ми или м/у абонентом и узлом спец. служб.

  2. Все новые услуги м/о квалифицировать:

  • Допол виды обслуж-я предоставляемые коммут станциями с программным управлением.

  • Доп функ-ные возможности поддерживаемые ТФОП ( справочные, заказные, связь с мобильным абонентом персональный вызов );

  • Исп-ние ТФОП для ПД и факсимильных сообщений, т. е. неречевой информации.

Совр-ные средства коммут и передачи позвол применить интегрир-ный сп-б введения услуг ч/з специал-ную надстроеную ИС.

ИС – спец-ванная ИВС надстраиваемая над сущ-щей сетью эл. связи и принимающая на себя ф-ции управления процедурами предоставления дополнительных услуг.

Базовая структура ИС опред. на физ-ской плоскости ИС. Включает 3 уровня:

  1. SSP – пункт коммут услуг. Обнаруж вызов в сторону ИС. За ним сохр-ся все функции по предост-ю основных услуг связи.

  2. SCP - узел упр-ния усл. Специал-ный сервер реализ логику предост-я услуги.

SDP – база данных реального времени.

IP – интел-ная периферия, обесп для SCP допол ф-ии проведения диалога с абон.

  1. SMP – центр ТЭ сети, обесп оператору сети возм-сть для контроля и упр-ия пар-ми и конфиг-ции услуг. Узел создания услуг.

Реализация ИС.

Модернизация ТФОП в ИС сост из неск-х этапов:

1)опред-е списка услуг для 1-го этапа развертывания ИС, а т\е атрибутов для каждой услуги и алгоритмов ее предоставления, включая необходимое для каждой услуги число цифр и способ их передачи от аб-та до SSP.

2)выбор принципа доступа нумерации услуг, марш-ция вызовов в направлении SSP.

3)согласование алгоритма педоставления услуг ИС, с единым планом нумерации услуг ИС, имеющих федеральный статус, резервирование нумерной емкости для услуг местного уровня.

Перед введением услуг ИС следует тщательно продумать процедуру начисления оплаты и выставления счетов. Начисление оплаты требует наличия спец инт-сов м\у SSP и SCP. При этом в SSP под управлением SCP формируется запись, содержащая данные, необходимые для тарификации вызова.

Распр-ние получили 2 сп-ба реализации ИС:

  1. на ур местной сети выделяются коды для ИС из числа свободных OY или OYZ (О - нуль )

«+»: нет влияния на нумерную емкость ГТС.

«-» необх модернизация узла спец. служб, т. е. введение исходящей связи от ЦСС

  1. Выделение кодов зон из числа свободных АВС. В этом случае ИС м/ иметь федеральный статус и в пределах страны возможно использование единых кодов услуг.

При получении физ номера поставителю, услуги АМТС выбирают нужное направление связи.

Если поставщик услуги в этом же городе происх занятие с.л.м и на городскую сеть выдается часть

номера необходимая для выбора линии В.

17 Основные понятия теории телетрафика: потоки вызовов, телефонная нагрузка. Характеристики качества обслуживания. Понятия пропускной способности коммутационной системы.

«Теория распределения информации» или «теория телетрафика» дает:

1). Описание статистических свойств потоков вызовов, создаваемых абонентами коммутационной станции (нагрузочными группами);

2). Определение зависимостей между числом обслуживаемых устройств, интенсивностью поступления вызовов, качеством обслуживания и параметрами, характеризующими коммутционные устройства.

Основными параметрами, характеризующими процессы обслуживания вызовов, в коммутируемых сетях является:

1). Время обслуживания (продолжительность одного занятия);

2). Потоки вызовов- последовательность вызовов при непрерывном отсчете времени их поступления.

Потоки вызовов подразделяются на:

  • детерминированные (с фиксированными моментами поступления вызовов);

  • случайные (моменты поступления вызовов зависят от случайных факторов).

Для рационального расчета и построения коммутационных схем важной является суммарное время обслуживания. Суммарное время занятия коммутационных устройств за определенный промежуток времени называется ТФ нагрузкой.

Различают ТФ нагрузки:

  • возникающую (поступающую);

  • обслуженную;

  • потерянную.

Возникающей ТФ нагрузкой называется нагрузка, которая была бы обслужена, если бы каждому поступившему вызову было тотчас же предоставлено коммутационное устройство и соединение бало бы доведено до конца.

Обслуженной нагрузкой называется суммарное время занятия всех соединенных путей коммутационной станции за определенный промежуток времени.

Потерянной нагрузкой называется часть поступающей ТФ нагрузки не обслуженная, например, из-за отсутствия свободных соединенных путей.

Размерность ТФ нагрузки- время. За единицу измерения ТФ нагрузки взято часозанятие. 1часозанятие – это такая нагрузка, которая м.б. обслужена одним соединительным устройством при непрерывном его занятии в течении часа.

Характеристики качества обслуживания:

В системах коммутации находят применение 2 основные дисциплины обслуживания вызовов:

1). Без потерь сообщения

2). С потерями сообщения

При обслуживании без потерь всем поступившим вызовам предоставляется требуемое соединение. Реальные системы по экономическим соображениям проектируется для режимов с потерями сообщений.

Различают явные и условные потери сообщения. Обслуживание с явными потерями предполагает, что вызов полностью теряется и больше на обслуживание не поступает.

Обслуживание с условными потерями предполагает, что сообщение, поступающее в момент занятости соединительных путей, не пропадает, но задерживается обслуживание вызова, несущего это сообщение.

По способу обслуживания задержанных вызовов возможно подразделение на обслуживание с ожиданием и с повторными вызовами.

При обслуживании с ожиданием задержанные вызовы становятся в очередь и обслуживаются по мере освобождения соединительных путей (пассивное ожидание).

При обслуживании с повторными вызовами задержанные вызовы повторяются через случайный или фиксированный промежуток времени до получения требуемого соединения (активная очередь). Для оценки качества обслуживания с явными потерями используется 1 из 3 видов показателей:

  • PВ- потери по вызовам;

  • Pt- потери по времени;

  • PН- потери по нагрузке.

Потери сообщения являются случайными величинами, поэтому при расчетах оперируют с вероятностью потерь. Качество обслуживания вызовов может определяться как на отдельных участках, так и для всей коммутационной системы. Характеристики качества обслуживания влияют на пропускную способность коммутационной системы. Пропускная способность коммутационной системы- интенсивность обслуженной этой системой нагрузки при заданном качестве обслуживания.

«теория телетрафика» дает:1). Описание статистических свойств потоков вызовов, создаваемых абонентами коммутационной станции (нагрузочными группами); 2). Определение зависимостей между числом обслуживаемых устройств, интенсивностью поступления вызовов, качеством обслуживания и параметрами, характеризующими коммутационные устройства. Основными параметрами, характеризующими процессы обслуживания вызовов, в коммутируемых сетях является: 1). Время обслуживания (продолжительность одного занятия); 2). Потоки вызовов - последовательность вызовов при непрерывном отсчете времени их поступления. Потоки вызовов подразделяются на: детерминированные (с фиксированными моментами поступления вызовов); случайные (моменты поступления вызовов зависят от случайных факторов). Для рационального расчета и построения коммутационных схем важной является суммарное время обслуживания. Суммарное время занятия коммутационных устройств за определенный промежуток времени называется ТФ нагрузкой. Различают ТФ нагрузки: возникающую (поступающую); обслуженную; потерянную. Возникающей ТФ нагрузкой называется нагрузка, которая была бы обслужена, если бы каждому поступившему вызову было тотчас же предоставлено коммутационное устройство и соединение было бы доведено до конца. Обслуженной нагрузкой называется суммарное время занятия всех соединенных путей коммутационной станции за определенный промежуток времени. Потерянной нагрузкой называется часть поступающей ТФ нагрузки не обслуженная, например, из-за отсутствия свободных соединенных пyтeй. Размерность ТФ нагрузки - время. За единицу измерения ТФ нагрузки взято часозанятие. Iчасозанятие - это такая нагрузка, которая м.б. обслужена одним соединительным устройством при непрерывном его занятии в течении часа. Характеристики качества обслуживания:В системах коммутации 2 основные дисциплины обслуживания вызовов: 1). Без потерь сообщения 2). С потерями сообщения При обслуживании без потерь всем поступившим вызовам предоставляется требуемое соединение. Реальные системы по экономическим соображениям проектируется для режимов с потерями сообщений. Различают явные и условные потери сообщения. Обслуживание с явными потерями предполагает, что вызов полностью теряется и больше на обслуживание не поступает. Обслуживание с условными потерями предполагает, что сообщение, поступающее в момент занятости соединительных путей, не пропадает, но задерживается обслуживание вызова, несущего это сообщение. По способу обслуживания задержанных вызовов возможно подразделение на обслуживание с ожиданием и с повторными вызовами. При обслуживании с ожиданием задержанные вызовы становятся в очередь и обслуживаются по мере освобождения соединительных путей (пассивное ожидание). При обслуживании с повторными вызовами задержанные вызовы повторяются через случайный или фиксированный промежуток времени до получения требуемого соединения (активная очередь). Для оценки качества обслуживания с явными потерями используется I из 3 видов показателей: Рв- потери по вызовам; Рt- потери по времени; Рн- потери по нагрузке. Потери сообщения являются случайными величинами, поэтому при расчетах оперируют с вероятностью потерь. Качество обслуживания вызовов может определяться как на отдельных участках, так и для всей коммутационной системы. Характеристики качества обслуживания влияют на пропускную способность коммутационной системы. Пропускная способность коммутационной системы - интенсивность обслуженной этой системой нагрузки при заданном качестве обслуживания

. Осн понятия теории телетрафика

«Теория распределения информации» или «теория телетрафика» дает:

1). Описание статистических свойств потоков вызовов, создаваемых абонентами коммутационной станции (нагрузочными группами);

2). Определение зависимостей между числом обслуживаемых устройств, интенсивностью поступления вызовов, качеством обслуживания и параметрами, характеризующими коммутционные устройства.

Основными параметрами, характеризующими процессы обслуживания вызовов, в коммутируемых сетях является:

1). Время обслуживания (продолжительность одного занятия);

2). Потоки вызовов- последовательность вызовов при непрерывном отсчете времени их поступления.

Потоки вызовов подразделяются на:

-детерминированные (с фиксированными моментами поступления вызовов);

-случайные (моменты поступления вызовов зависят от случайных факторов).

Для рационального расчета и построения коммутационных схем важной является суммарное время обслуживания. Суммарное время занятия коммутационных устройств за определенный промежуток времени называется ТФ нагрузкой.

Различают ТФ нагрузки:

-возникающую (поступающую);- обслуженную; -потерянную.

Возникающей ТФ нагрузкой называется нагрузка, которая была бы обслужена, если бы каждому поступившему вызову было тотчас же предоставлено коммутационное устройство и соединение бало бы доведено до конца.

Обслуженной нагрузкой называется суммарное время занятия всех соединенных путей коммутационной станции за определенный промежуток времени.

Потерянной нагрузкой называется часть поступающей ТФ нагрузки не обслуженная, например, из-за отсутствия свободных соединенных путей.

Размерность ТФ нагрузки- время. За единицу измерения ТФ нагрузки взято часозанятие. 1часозанятие – это такая нагрузка, которая м.б. обслужена одним соединительным устройством при непрерывном его занятии в течении часа.

Характеристики качества обслуживания:

В системах коммутации находят применение 2 основные дисциплины обслуживания вызовов:

1). Без потерь сообщения

2). С потерями сообщения

При обслуживании без потерь всем поступившим вызовам предоставляется требуемое соединение. Реальные системы по экономическим соображениям проектируется для режимов с потерями сообщений.

Различают явные и условные потери сообщения. Обслуживание с явными потерями предполагает, что вызов полностью теряется и больше на обслуживание не поступает.

Обслуживание с условными потерями предполагает, что сообщение, поступающее в момент занятости соединительных путей, не пропадает, но задерживается обслуживание вызова, несущего это сообщение.

По способу обслуживания задержанных вызовов возможно подразделение на обслуживание с ожиданием и с повторными вызовами.

При обслуживании с ожиданием задержанные вызовы становятся в очередь и обслуживаются по мере освобождения соединительных путей (пассивное ожидание).

При обслуживании с повторными вызовами задержанные вызовы повторяются через случайный или фиксированный промежуток времени до получения требуемого соединения (активная очередь). Для оценки качества обслуживания с явными потерями используется 1 из 3 видов показателей:

-PВ- потери по вызовам; -Pt- потери по времени; -PН- потери по нагрузке.

Потери сообщения являются случайными величинами, поэтому при расчетах оперируют с вероятностью потерь. Качество обслуживания вызовов может определяться как на отдельных участках, так и для всей коммутационной системы. Характеристики качества обслуживания влияют на пропускную способность коммутационной системы. Пропускная способность коммутационной системы- интенсивность обслуженной этой системой нагрузки при заданном качестве обслуживания.

Методы расчета проп сп-сти

Под проп-ной спос-тью системы поним-ся интенс-сть обслуженной этой системой нагрузки в рассм-мом промеж времени при задан качестве обслуж-ия. Проп спос-сть зав-т от св-тв поступающего потока вызовов, структуры и емкости ком-ых систем, сп-ба включ-я его вых-в и устан-ной нормы качества обслуж-ия.

Метод расчета проп-ой спос-ти систем сводит к расчету пучков линий и состоит из этапов:

1.Эксплуат-ная задача:

Потери реальных пучков д\б сравнимы с нормир-ми потерями на данном участке.

  1. Расчет проектной проп-ой спос-ти пучка линий

  2. Прогнозируемое знач наг-ки
    Сп-бы оценки проп-ой сп-ности:

-1 фор-ла Эрланга. Фор-ла потерь в полнодоступном пучке.

P=Ev(y) прим при полнодоступном (v <= D) и не блокируемом пучке. Функ-я табулирована. Табл построены так, что по числу линий и и интенс-ти поступающей наг-ки у отыскиваются потери Еv(у). Эти табл позв-ют по 2-м любым заданным величинам из u, у и Еv(у) находить третью.

-2я фор-ла Эрл

Фор-ла табулирована. абл позв-ют по любым из 3-х пар-ров –y,v,p опред-ть третий. Выраж-е показ-ет, что потери по времени р, численно равные условным потерям м\б определены и с помощью таблиц 1-й ф-лы Эрл-га.

-Ф-ла Пальма-Якобеуса –при неполнодост-м и не блокир-ом пучке.

-ф-ла О’Делла (расчет емкости пучков)

-ф-ла Якобеуса –для полнодост-го и блокируемого пучка

n число входов

m число вых-в

f-связность

-ф-ла Кроммелина

Исп-ся для расчета числа УУ, т.к расчетные ф-лы довольно громозкие исп-ся кривые построенные им.

18 Понятия пространственной и временной цифровой коммутации. Особенности и классификация цифровых коммутационных полей.

Признаками канала в ЦКП являются координаты (s,t) - пространство и время. ЦК каналов трактов ИКМ является двухкоординатной, а используемые цифр. коммут-ые устройства имеют след. особенности: 1. Относятся к классу синхронных, т.е. все процессы на входах, выходах и внутри них согласованные по частоте и по времени. 2. Являются 4-х проводными в силу особенности передачи сигналов по ИКМ трактам. В ЦКП для реализации функции комм-ции используются ступени пространственной комм-ции S - ступени, временной Т - ступени, пространственно-временной S/T и кольцевые соединители (разновидность S/Т ступени). Особенности ЦКП: 1. Модульность; 2. Симметричная структура, при которой звенья являются идентичными по числу и типу блоков. симметричные поля удобнее всего строить на однотипных модулях, поэтому свойства симметричности и модульности являются взаимодополняющими. 3. Дублирование; 4. Поля 4-х проводные; Коммутационные поля м/классифицировать по следующим признакам: 1. по последовательности преобразования координат канала (В-В), (В-П-В) 2. по структуре: . однородные; неоднородные. 3. по способу включения трактов: односторонние (одно направленные, разделенные); . двунаправленные (двухсторонние, свернутые). Ступень временной коммутации. Блок или модуль, осуществляющий функцию временной коммутации цифрового сигнала (преобразование его временной координаты), называется временной ступенью коммутации или Т ступенью. Т- ступени м/б реализованы 2-мя способами: с помощью управляемых переменных линий задержки или с использованием цифровых запоминающих устройств (ЗУ). В самом общем виде Т - ступень содержит 2 ЗУ - речевое и управляющее. Речевое ЗУ предназначено для записи/ считывания кодовых слов коммутируемых канальных интервалов, а управляющее содержит адреса записи /считывания для ячеек речевого ЗУ. Эти адреса записываются в управляющие ЗУ из управляющих устройств системы коммутации ЗУ Т - ступени м/работать в двух эквивалентных по результату коммутации режимах: «последовательная запись / произвольное считывание» и «произвольная запись / последовательное считывание». 1. В режиме последовательной записи / произвольного считывания происходит последовательная запись кодовых слов в речевое ЗУ по сигналам специально организованного счетчика номеров ячеек ЗУ и произвольное считывание из речевого ЗУ по адресам, получаемым либо из УЗУ, либо из УУ. В этом случае определенные ячейки памяти закрепляются за соответствующими каналами входящей ИКМ линии. Информация каждого входящего временного интервала запоминается в последовательных ячейках памяти, что обеспечивается увеличением на единицу содержимого счетчика на каждом временном интервале. С помощью последовательного увеличения значения счетчика, формирующего адреса речевого ЗУ, кодированные отсчеты всех каналов цикла записываются в это ЗУ. Тем самым реализуется режим последовательной записи в речевом ЗУ. В следующем цикле осуществляется режим произвольного считывания. Для этой цели вновь организуется счетчик адресов УЗУ. Данные адреса записываются в УЗУ центральным УУ АТС и определяют адрес считывания для речевого ЗУ. 2. В режиме произвольной записи / послед. считывания происходит произвольная запись в речевое ЗУ кодовых слов по адресам, вырабатываемым УЗУ или УУ системы, и последовательное считывание по сигналам счетчика. В этом случае поступающая на вход информация записывается в ячейки речевого ЗУ в соответствии с адресом, хранящимся в управляющей памяти, а считывание информации производится последовательно - ячейка за ячейкой под управлением счетчика исходящих временных интервалов. Ступень пространственной коммутации. Суть состоит в том, чтобы переместить данное кодовое слово из одной ИКМ линии в другую с сохранением порядка следования кодового слова в структурах циклов обеих линий Структурно S - ступень описывается с помощью трех чисел: N х М, К, где N,M - количество вход. и исход. ИКМ линий; К - число канальных интервалов в каждой из ИКМ линий. Используют условную коммутационную матрицу. Она состоит из вертикальных и горизонтальных шин и элементов «И» (электронные ключи). Анализ работы пространственной коммутационной матрицы показывает, что сигнал на входе этой матрицы в каждый момент времени определяется только значением входного сигнала и управляющего сигнала и не зависит от того, что было на этих входах в предыдущий момент. Следовательно, матрица представляет собой комбинационный автомат с N информационными входами, М информационными выходами, и N х М точками коммутации, работа которых определяется управляющей частью. Управляющая часть S- ступени (блок адресной информации) предназначена для выработки адресов входа и выхода, которые д/б коммутированы. Эти адреса заносятся в блок адресной информации и хранятся в нем до окончания соединения. Поэтому S - ступени строится на базе ЗУ(УЗУ) , в которое из УУ системы поступают сигналы управления. Объем памяти и структура УЗУ определяется построением коммутационной матрицы и параметрами N и М. При реализации коммутационной матрицы на мультиплексорах /демультиплексорах число управляющих входов уменьшается, поскольку управляющие сигналы передаются в кодированном виде.

Особ ЦКП, классиф

Приз-ми канала в ЦКП явл коор-ты (s,t) – простр-во и время. ЦК к-лов тр-тов ИКМ явл двухкоор-ной, а исп-емые цифр, коммут-ые устройства имеют след, особенности;

  1. Относ к классу синхронных, т.е. все процессы на входах, выходах и
    внутри них согласованные по частоте и по времени.

  2. Явл 4-х провод-ми в силу особ-сти передачи сигналов по ИКМ
    трактам.

В ЦКП для реализ фун-и комм-ции исп ступени простр ком-ции S- ступени, врем Т - ступени пространственно-временной S/T и кольцевые соединители (разновидность S/1 ступени).

Особ-ти ЦКП:

  1. Модульность;

  2. Сим-чная структура, при кот-й звенья явл идентичными по числу и типу блоков. Симметр поля удобнее всего строить на однотипных модулях, поэт св-ва сим-сти и модульности явл взаимодополняющими.

  3. Дублирование;

  4. Поля 4-х проводные;

КП классиф по признакам:

  1. по последов-сти преобр-ния координат канала (В-В), (В-П-В)

  2. по структуре: однородные; неоднородные.

3. по сп-бу включ тр-тов: одностор (однонаправленные, разделенные); двунаправл (двухсторонние, свернутые).

Ступень врем коммут

Блок или модуль, осущест-щий фун-ю вр-ой коммут цифр-го сиг-ла (преобр-ние его вр-ной координаты), наз-тся вр ступенью ком-ции или Т-ступенью.

Т - ступени м/б реализованы 2-мя способами; с помощью управляемы переменных линий задержки или с исп-нием цифр ЗУ. В самом общем виде Т - ступень содержит 2 ЗУ - речевое и управляющее. Речевое ЗУ предназ-но для записи/ считывания кодовых слов ком-емых канальных интервалов, а упр-ющее содержит адреса записи\счит-я для яч-к речевого ЗУ. Эти адр-са запис-я упрщ-е ЗУ из упр-х устройств сист соммут-ции.


ЗУ Т - ступени м/работать в 2х эквив-ых по рез-ту коммутации режимах: «последовательная запись / произв-ное счит-ние» и «произ-ная запись/послед-ное счит-ние».

1.В режиме последовательной записи/произвольного считывания происх послед-ая запись код-ых слов в речевое ЗУ по сиг-лам специально организ-ого счетчика №-в ячеек ЗУ и произвольное считывание из речевого ЗУ по адресам, получаемым либо из УЗУ, либо из УУ. В этом случае определенные ячейки памяти закрепляются за соотв-щими каналами входящей ИКМ линии. Инф-ция каждого входящего врем-го интервала запом-ся в послед-ных ячейках памяти, что обесп-ся увеличением на 1-цу содержимого счетчика на каждом временном интервале. С помощью послед-ого увеличения значения счетчика, формирующего адреса речевого ЗУ, кодир-ные отсчеты всех каналов цикла записываются в это ЗУ. Тем самым реализуется режим последовательной записи в речевом ЗУ.

В след цикле осущ-ся режим произвольного считывания. Вновь орг-ется счетчик адресов УЗУ. Данные адреса запис-тся в УЗУ центральным УУ АТС и опред-т адрес считывания для речевого ЗУ.

2.В режиме произв-ой записи / послед, считывания происходит произвольная запись в речевое ЗУ кодовых слов по адресам, вырабатываемым УЗУ или УУ системы, и послед-ное считывание по сигналам счетчика. В этом случае поступающая на вход инф-я запис-ся в ячейки речевого ЗУ в соответствии с адресом, хран-мся в управляющей памяти, а считывание информации производится последовательно - ячейка за ячейкой под упр-ем счетчика исходящих временных интервалов.

Ступень простр ком-ции.

Чтобы переместить данное кодовое слово из одной ИКМ линии в другую с сохр-ем порядка следования кодового слова в структурах циклов обеих линий.

Структурно S - ступень опис-ся с помощ 3 чисел: N х М, К где N М - колич вход, и исход. ИКМ линий; К - число канн-ых интер-в в каждой из ИКМ линий. Использ условную ком-ую матрицу. Она сост из вертик-х и гор-х шин и элементов «И»(элекгр-е ключи).

Анализ работы матрицы показ, что с-л на входе этой матрицы в кажд момент вр-и опред-ся только знач-ем входного сигнала и управ-го с-ла и не зав от того, что было на этих входах в предыд момент. Матрица пред-ет собой комбинационный автомат с N инф-ными входами, М инф-ми выходами, и N х М точками коммутации, работа кот-х опред-ся упр-щей частью.

Упр-щая часть S- ступени (блок адресной инф-ии) предназ для выработки адресов вх и вых, кот-е д/б с коммутированы. Эти адреса заносятся в блок адр инф-ции и хранятся в нем до окончания соединения. Поэтому УЧ S - ступени строится на базе ЗУ(УЗУ) , в которое из УУ системы поступают сигналы управления. Объем памяти и структура УЗУ опреде-ся построением коммут матрицы и пар-ми N и М. При реализ коммут матрицы на мультип-х /демульт число упр-щих входов уменьшается, ткт управл-щие сигн-лы передаются в кодированном коде.

19 Методы синтеза модулей пространственной коммутации. Структурные эквиваленты модулей пространственной коммутации. Принцип управления модулями пространственной коммутации.

Блок или модуль цифрового коммутационного поля, осуществляющий пространственную коммутацию цифрового сигнала (преобразование его пространственной координаты), называется пространственной ступенью коммутации или S-ступенью (от англ. space – пространство).

Суть преобразования пространственной координаты цифровых сигналов состоит в том, чтобы переместить данное кодовое слово из одной ИКМ линии в другую с сохранением порядка следования кодового слова в структурах циклов обеих линий (рисунок 3).

Рисунок 3 – Принцип пространственной коммутации

Опишем математическую модель коммутационного модуля. Имеем два канала:

Ki(Sk, ti) Kj(Sm, tj)

Пространственная коммутация, описанная выражением

в силу ортогональности S, T имеет смысл при ti = tj. Векторное представление такого преобразования показано на рисунке 4.

рисунок 8

Т.о. пространственная коммутация – это коммутация одноименных каналов различных трактов.

Иначе говоря, пространственная коммутация канала KiR(Sk), и канала KjR(Sm),сводится к коммутации трактов

во временном интервале ti.

Построим функциональное описание процесса коммутации в МПК N×M.

Имеем Nвх входящих трактов и Мисх исходящих трактов, в каждом из которых n каналов.

Синтез МПК методом декомпозиции по выходам

Из множества G (1 или 2) выбираются функции Zj, имеющие одноименные индексы j.

В результате из множества G выделяется подмножество Gj

или, иначе, каждая строка матрицы (2) – есть подмножество Gj.

Введем маркировку

, – при определенном j.

Тогда множество (1)

т.е. .

Каждое подмножество Gj или функция Zij определяет субмодуль с N входящими трактами и одним исходящим.

Подмножество Gj определяет компоненты обобщенной функции, соответствующей исходящему тракту:

.

Это справедливо для любого тракта, поэтому модуль можно описать системой:

. (3)

Переменная aij при декомпозиции по выходам выступает как адрес входа (входящего тракта).

Эта переменная является совокупностью адресных переменных кодирования, количество которых зависит от технологических особенностей реализации управления коммутационным полем. При кодировании адреса aij возможны два подхода:

  • общее кодирование по всему множеству N×M;

  • раздельное с ограничением, которое и получило распространение.

При последнем методе количество переменных кодирования, входящих в адрес (длина адреса), определяется из выражения:

Структурный эквивалент МПК строится в соответствии с системой Н (3) (рисунок 5). ФункцияZj каждого тракта реализуется своим субмодулем (СМПК), поэтому их количество равно числу исходящих трактов.

Рисунок 5 – Структурный эквивалент МПК при декомпозиции по выходам

Реализация МПК при декомпозиции по выходам наиболее эффективна при использовании мультиплексоров – избирательных схем типа (n×1), осуществляющих коммутацию различных входных сигналов на один выход в соответствии с поступающим адресом [Ошибка! Источник ссылки не найден.], [Ошибка! Источник ссылки не найден.].

Мультиплексор в общем случае реализует функцию типа

,

где Z – выходная переменная,

Xi – входная переменная,

fi(a) – функция адреса i-ого входа.

.

fi(a) представляет собой конъюнкцию адресных переменных кодирования, дополняемую переменной Si стробирования (управления в определенном временном интервале). Количество адресных переменных определяется по длине адреса, которая, в свою очередь, зависит от количества входов мультиплексора.

где n – число входов.

Например, мультиплексор К15БКП1 16х1.

.

Длина адреса

,

Синтез МПК методом декомпозиции по входам

Из множества G (1 или 2) выбираются функции Zj, содержащие переменные Xi с одноименными индексами i.

В результате из множества G выделяется подмножество Gi

или, иначе, каждый столбец матрицы (2) - подмножество Gi.

Введем маркировку

, – при определенном i.

Тогда множество (1)

т.е. .

Каждое подмножество Gj или функция Zij определяет субмодуль с одним входом и с М выходами.

Подмножество Gi определяет компоненты обобщенной функции, соответствующей исходящему тракту:

.

Это справедливо для любого тракта, поэтому модуль можно описать системой уравнений:

. (4)

Переменная aij при декомпозиции по входам выступает как адрес выхода (исходящего тракта).

Структурный эквивалент строится в соответствии с системой Н (4) (рисунок 6). ФункцияZj (каждое подмножество Gi) определяют субмодуль с одним входящим трактом, поэтому количество СМПК равно числу входящих трактов.

Рисунок 6 – Структурный эквивалент МПК при декомпозиции по входам

Наиболее эффективным для реализации такого МПК является демультиплексоры – избирательные схемы типа (1×m) [Ошибка! Источник ссылки не найден.], [Ошибка! Источник ссылки не найден.].

Демультиплексор в общем случае реализует функцию:

,

где Zj – выходная переменная (выход, один из m),

X – входная переменная (вход),

fj(a) – функция адреса j-ого входа.

где m – число выходов демультиплексора.

Двухкаскадные структуры МПК

Схема называется однокаскадной (однозвенной), если каждая функция Zj реализуется одним субмодулем МПК. Это возможно, если число трактов не превышает количества входов мультиплексора (входящих трактов) или числа выходов демультиплексора (исходящих трактов). Если эти условия не соблюдаются, то выполняется многокаскадная декомпозиция множества G (1). В результате получают функциональное описание многокаскадной структуры, в соответствии с которым эта структура синтезируется с использованием определенной элементной базы.

Наиболее экономичными являются МПК, в которых для реализации звеньев применяются избирательные схемы разных типов или с разными параметрами.

Например, двухкаскадный МПК 128х128.

Реализуется на мультиплексорах 8х1 (зв. А) и 16х1 (зв. В). Связность в блоке f = 1.

Звено А

Реализуется на MS8х1, декомпозиция по выходам.

Из MS8х1 синтезируются коммутаторы звена А с параметрами (8х16) (рисунок 7).

Рисунок 7 – Структура коммутатора звена А

Таких коммутаторов на звене А

.

Обобщенная функция исходящего тракта звена А для одного коммутатора:

Длина адреса входа

.

Система уравнений коммутатора:

Система уравнений звена А:

или

Длина адреса

Звено В

Реализуется на MS16х1.

Из MS16х1 синтезируются коммутаторы (16х8) методом декомпозиции по выходам (рисунок 8).

Рисунок 8 – Структура коммутатора звена В

Таких коммутаторов на звене В

Обобщенная функция исходящего тракта звена В для одного коммутатора:

Система уравнений звена В:

или

Длина адреса

.

Связность .

Структурная схема блока показана на рисунок 9.

Рисунок 9 – Структурная схема блока

Принцип управления МПК

Для управления МПК используется адресная управляющая память (АЗУ), в которой каждый массив закреплен за одним коммутатором (рисунок 10).

Рисунок 10 – К принципу управления МПК

Например:

или

в интервале t2.

Для мультиплексора адрес коммутации определяется по номеру входящего тракта.

Управляющее устройство, произведя выбор временных каналов, заполняет ячейки адресных ЗУ.

Запись адресов управления производится в ациклическом режиме ().

Число строк (ячеек) управляющей памяти для МПК может быть определено из выражения:

,

где 32 – объем одного массива;

КА, КВ – соответственно количество коммутаторов звеньев А и В (количество массивов в АЗУ).

Базовый адрес массива коммутатора звена А:

,

где НА – начальный адрес области ОЗУ, отведенной под АЗУ,

20 – объем массива в шестнадцатеричной системе (2016=3210),

КiA – номер коммутатора звена А (определяется по номеру входящего тракта).

Аналогично для звена В:

,

где КjB – определяется по номеру исходящего тракта.

Адрес ячейки в АЗУ звена А

,

где ni – номер канала приема.

Для звена В

,

где nj – номер канала передачи.

Цифровые КП, построенные на модулях пространственной коммутации, очень широко использовались на первых этапах создания цифровых АТС, ввиду простоты исполнения и недорогой реализации. Однако недостаток пространственного коммутатора, в котором коммутируется только один одноименный канал всех входящих и исходящих трактов ИКМ (что означает блокировки при соединении разноименных каналов), привел к тому, что в настоящее время эти модули используются только в сочетании с коммутационными модулями других типов.

20 Структура и режимы работы модулей временной коммутации. Способы повышения быстродействия цифровых коммутационных полей.

Блок или модуль, осуществляющий функцию временной коммутации цифрового сигнала (преобразование его временной координаты), называется временной ступенью коммутации или Т-ступенью (от англ. time – время). Таким образом, временная коммутация состоит в обеспечении возможности передачи информации, поступающей в одном временном интервале ti, в течение другого интервала tj. Поскольку моменты приема и передачи информации разнесены во времени, то процесс коммутации включает хранение информации в течение времени . Согласно принципам цифровой передачи и недопустимости потери информации это время не должно превышать длительности одного цикла .

Принцип временной коммутации иллюстрирует рисунок 11.

Рисунок 11 – Иллюстрация принципа временно коммутации

Опишем математическую модель коммутационного модуля. Имеем два канала:

Ki(Sk, ti) Kj(Sm, tj).

Временная коммутация, описанная выражением

в силу ортогональности S, T имеет смысл при Sk = Sm. Векторное представление такого преобразования показано на рисунке 12.

Рисунок 12 – Векторное представление временной коммутации

Т.о. временная коммутация – это коммутация разноименных каналов одного тракта.

Иначе говоря, временная коммутация канала KiR(Sk), и канала KjR(Sm),сводится к коммутации каналов

в тракте Sk..

В общем виде модуль временной коммутации имеет два вида запоминающих устройств: информационное запоминающее устройство (ИЗУ), которое предназначено для записи/считывания кодовых слов коммутируемых канальных интервалов, и адресное запоминающее устройство (АЗУ), которое содержит адреса записи/считывания для ячеек ИЗУ (рисунок 13). Эти адреса записываются в АЗУ из управляющих устройств систем коммутации.

Рисунок 13 – Общая схема реализации Т-ступени

Режимы работы запоминающих устройств Т-ступени

ИЗУ Т-ступени работают в режиме «последовательная запись/произвольное считывание»: последовательная запись кодовых слов в информационное ЗУ по сигналам специально организованного коммутатора адресов КА ячеек ИЗУ и произвольное считывание из информационного ЗУ по адресам, получаемым либо из адресного ЗУ, либо из управляющего устройства. В этом случае определенные ячейки памяти закрепляются за соответствующими каналами входящей ИКМ линии. Информация каждого входящего временного интервала запоминается в последовательных ячейках памяти, что обеспечивается увеличением на единицу содержимого счетчика коммутатора адресов на каждом временном интервале.

АЗУ Т-ступени работают в режиме «произвольная запись/ последовательное считывание»: произвольная запись кодовых слов в информационное ЗУ по адресам, получаемым из управляющего устройства и последовательное считывание из адресного ЗУ по сигналам специально организованного коммутатора адресов КА ячеек АЗУ. В этом случае определенные ячейки памяти закрепляются за соответствующими каналами исходящей ИКМ линии. Информация каждого исходящего временного интервала запоминается в последовательных ячейках памяти, что обеспечивается увеличением на единицу содержимого счетчика коммутатора адресов на каждом временном интервале.

Структура модулей временной коммутации (МВК).

Временная коммутация осуществляется в МВК, который при поступлении управляющей информации выполняет коммутацию канала Kiвходящего тракта с любым каналом Kj исходящего тракта.

Как уже говорилось, МВК состоит из двух видов ЗУ (рисунок 14):

  • информационное (речевое);

  • адресное (управляющее).

ЗУ реализуются на микросхемах полупроводниковых ОЗУ с произвольным доступом [Ошибка! Источник ссылки не найден.].

Рисунок 14 – Реализация МВК

Объем информационного ЗУ

VИЗУ= Nn,

где N – число входящих трактов,

n – число каналов в тракте приема.

Адрес ячейки ИЗУ соответствует порядковому номеру канала приема.

Объем адресного ЗУ

VАЗУ= Mm,

где M – число исходящих трактов,

m – число каналов в тракте передачи.

Адрес ячейки АЗУ соответствует порядковому номеру канала передачи.

Для трактов ИКМ n = m =32

Ступень пространственно-временной коммутации

Стоит, отметить, что чисто временной коммутации, а соответственно модулей, реализующих функцию только временной коммутации цифровых каналов, на практике не применяют. Поэтому в дальнейшем, говоря о МВК, будем иметь в виду модуль, реализующий функцию пространственно-временной коммутации.

Данная на рисунке 14 реализация МВК позволяет организовать ступень пространственно-временной коммутации (S/T-ступень), путем записи кодовых слов в информационное ЗУ, поступающих из каналов трактов ИКМ, в соответствующие входящим (для ИЗУ) и исходящим (для АЗУ) тракам массивы памяти. Принцип пространственно-временной коммутации показан на рисунке 15.

Рисунок 15 – Иллюстрация принципа пространственно-временной коммутации

Таким образом, пространственно-временная ступень осуществляет коммутацию канала KiSkс каналом KjSm. Иными словами пространственно-временная коммутация описывается выражением

В данном случае ИЗУ и АЗУ работают в двух режимах:

ИЗУ последовательной (циклической) записи () и произвольного (ациклического) чтения ();

АЗУ произвольной (ациклической) записи () и последовательного (циклического) чтения ().

Пример. МВК 32х32 МТ 20/25 (GT – временной коммутатор) [Ошибка! Источник ссылки не найден.]

ИЗУ

VИЗУ = 1024 ячейки, (N = 32, n = 32)

Длина адреса

Разрядность ячеек КИЗУ = 8

АЗУ

VАЗУ = 1024 ячейки, (M = 32, m = 32)

Длина адреса

Разрядность КАЗУ = 10

Рисунок 16 – Структура МВК

Адреса ячеек ИЗУ и АЗУ, задействованные в коммутации каналов и представленные в шестнадцатеричной системе, можно определить из выражения:

АИЗУ = НАИЗУ + N 2016 + ni

ААЗУ = НААЗУ + М 2016 + mj

N – номер входящего тракта

М – номер исходящего тракта

ni – номер входящего канала

mj – номер исходящего канала

Для примера на рисунке 16 показаны номера и содержимое ячеек, задействованных в коммутации

Адрес ИЗУ:

Адрес АЗУ:

Работа блока временной коммутации заключается в циклической записи всех информационных слов в порядке их поступления (т.е. в порядке следования каналов) и в считывании этих слов во временном интервале, заданном управляющей программой с помощью адресной памяти.

УУ после выбора исходящего канала для дальнейшего установления соединения в режиме () заносит в ячейку АЗУ исходящего канала адрес ячейки ИЗУ входящего канала, с которым производится коммутация.

Ячейки ИЗУ заполняются информацией входящих каналов в режиме (). Ячейки АЗУ «просматриваются» УУ в режиме (). Если при обращении к ячейке АЗУ в ней обнаруживается адрес, то по нему происходит обращение к ИЗУ и содержимое ячейки ИЗУ выставляется в исходящую линию. Т.о. информация входящего канала выставляется в нужный исходящий канал. Перенос информации из канала приема в канал передачи производится циклически до тех пор, пока из ячейки АЗУ исходящего канала не будет стерт адрес ячейки ИЗУ входящего канала.

Для уменьшения времени задержки сигнала в МВК такты записи и считывания чередуются.

Способы повышения быстродействия МВК

Требования к быстродействию МВК

Требования к быстродействию МВК являются достаточно жесткими и для их удовлетворения необходимо выбирать соответствующую элементную базу с высокими показателями по быстродействию, либо применять структурные методы.

Одним из основных требований к микросхемам ОЗУ, на которых строятся МВК, является время обращения к памяти, определяющее частоту работы ЗУ. Реализация процесса временной коммутации требует двух обращений к памяти в течение одного временного интервала для каждого входящего и исходящего канала. Тогда время обращения к ЗУ (длительность цикла памяти):

,

где Тц – длительность цикла,

n – количество каналов в цикле.

Если известен тип микросхем ОЗУ, то можно определить количество каналов, обслуживаемых при заданном быстродействии ЗУ:

Например.

Тц =125 мкс, .

Тогда

Необходимо построить МВК для обслуживания 480 каналов с Тц =125 мкс. Время обращения к ЗУ:

Этому требованию удовлетворяют БИС К500РУ415 с и К155РУ5 с .

Для повышения быстродействия МВК могут применяться следующие структурные методы:

  • метод двойной памяти;

  • увеличение скорости передачи;

  • переход от последовательного кода к параллельному.

1)Метод двойной памяти

МВК состоит из двух идентичных ИЗУ. Моменты записи и считывания в каждом ИЗУ разносятся во времени так, что во время записи в одно ИЗУ из другого производится считывание (рисунок 17).

Рисунок 17 – Метод двойной памяти

Для исключения потери информации скорость переключения сигнала з/с должна быть не менее частоты следования цикла:

На рисунке 18 показаны временные диаграммы работы МВК, при методе двойной памяти. Во время цикла Тi производится запись речевых слов, поступающих из входящего ИКМ тракта, в ИЗУ1 и считывание речевых слов, поступивших в цикле Ti-1, из ИЗУ2. Во время цикла Тi+1 производится запись речевых слов, поступающих из входящего ИКМ тракта, в ИЗУ2 и считывание речевых слов, поступивших в цикле Ti, из ИЗУ1.

Рисунок 18 – Временные диаграммы работы МВК, реализующего принцип разделения памяти

Достоинства:

  • достаточно простая реализация МВК;

  • скорость работы МВК примерно равна скорости цифрового потока.

Недостатки:

  • необходимость дополнительной синхронизации, т. к. МВК поставлен в жесткие временные рамки;

  • удвоенные аппаратные затраты.

2)Увеличение скорости передачи (сверхуплотнение)

При данном способе скорость внутренних трактов увеличивается в четыре раза по сравнению с внешними трактами. Так, при стандартном входящем потоке ИКМ-30 скорость внутреннего тракта будет равно 8,912 Мбит/с (рисунок 19).

Рисунок 19 – Структура тракта

При увеличении скорости передачи в 4 раза за время одного канала Кi (3,9 мкс) можно передать 4 восьмиразрядных слова, т. е. один тракт позволяет организовать 324=128 временных каналов (рисунок 20).

Рисунок 20 – Метод увеличения скорости передачи

3) Переход от последовательного кода к параллельному

При данном методе последовательно-параллельный преобразователь S – P преобразуют последовательный код, поступающий из входящих трактов ИКМ в параллельный, который далее передается к коммутационному полю (рисунок 21).

Рисунок 21 – Метод перехода от последовательного кода к параллельному

Диаграмма работы последовательно-параллельного преобразователя показана на рисунке 22. На выходе коммутационного поля осуществляется обратное преобразование P – S. На данной диаграмме показан пример преобразования стандартного потока ИКМ-30 в поток из восьми трактов для МВК 8×8.

Рисунок 22 – Диаграмма работы последовательно-параллельного преобразователя

21 Классификация интерфейсов цифровых систем коммутации. Характеристики абонентских и сетевых интерфейсов.

Интерфейс – определенная стандартами граница между взаимодействующими объектами называется. Интерфейс определяет физические и электрические свойства сигналов обмена информацией между устройствами и дополняется протоколом обмена, описывающим логические процедуры по обработке сигналов обмена.

Сложные интерфейсы содержат несколько уровней, каждый из которых принимает сообщения нижнего уровня и поставляет результаты обработки более высокому уровню и наоборот. Описание интерфейсов и протоколов существуют в виде международных Рекомендаций ITU-T, ETSI и др. (см. раздел 1, п. 1.6).

Интерфейсы ЦСК (стыки) можно разделить на следующие группы:

  1. абонентские:

  • аналоговый;

  • цифровой;

  • стык ISDN;

  1. интерфейсы сети доступа:

  • интерфейс V 5.1;

  • интерфейс V 5.2;

  1. сетевые интерфейсы:

  • интерфейс А;

  • интерфейс В;

  • интерфейс С.

Абонентские интерфейсы

Типы абонентских интерфейсов представлены в таблице

Тип интерфейса

Тип подключаемого ОУ

Примечания

Z - интерфейс

Аналоговые ОУ

Подключается через двухпроводную АЛ.

Аналого-цифровое преобразование (АЦП) производится в станционном окончании, реализованном в виде абонентского комплекта (АК)

S – интерфейс “пользователь-сеть” (BRA – Basic Rate Access)

Аналоговые ОУ (через терминальный адаптер).

Цифровые ОУ.

NT1 – сетевое окончание для подключения до 8 оконечных устройств.

Структура сигнала 2В+D.

Суммарная скорость 192 кбит/с.

Передача сигнальной информации по протоколу DSS1.

T (PRA – Primary Rate Access)

Большие нагрузочные группы (ЛВС, УПАТС)

NT2 – сетевое окончание для подключения больших нагрузочных групп.

Структура сигнала 2В+D.

Скорость 2048 кбит/с.

Передача сигнальной информации по протоколу DSS1.

U- интерфейс

Участок NT1 – LN (линейное окончание)

Скорость передачи 160 кбит/с

Интерфейсы сети доступа

Основное назначение сети доступа (AN) – экономия линейно-кабельных сооружений абонентской распределительной сети за счет временного уплотнения (мультиплексирования) на участке: сеть доступа - оконечная ЦСК. Интерфейс V5 является общим понятием для обозначения семейства интерфейсов между сетью доступа и узлом коммутации. В настоящее время в этом семействе определены два типа интерфейсов: V5.1 и V5.2.

Интерфейс V5.1 используется для подключения к опорной станции аналоговых абонентов и абонентов ISDN. Интерфейс V5.1 состоит из одного тракта Е1 (2048 кбит/с) и позволяет подключить к опорной станции до 30 аналоговых или до 15 цифровых АЛ, или смешанное подключение аналоговых и цифровых АЛ. Отличительной особенностью интерфейса V5.1 является статическое (без концентрации нагрузки) мультиплексирование в оборудовании сети доступа.

Интерфейс V5.2 используется для подключения к опорной станции аналоговых и абонентов ISDN (базовый и первичный доступ) и может включать в свой состав от 1 до 16 трактов Е1. Интерфейс V5.2 позволяет производить концентрацию абонентской нагрузки.

Организация взаимодействия через интерфейс V5 осуществляется посредством использования рядов протоколов, которые разделены на две группы:

  1. протоколы управления вызовом, используемые для обслуживания вызовов аналоговых и ISDN-абонентов, т. е. протоколы ТфОП (гланая задача – поддержание процедур сигнализации по аналоговой АЛ при переходе к сигнализации по выделенному сигнальному каналу) и DSS1, ЕDSS1 (сигнализация этих протоколов прозрачно передается через интерфейс V5);

  2. сервисные протоколы, главной задачей которых, является поддержание процедур, связанных с функциями управления на интерфейсе V5.

Сетевые интерфейсы

Согласно рекомендациям ITU-T аналоговые и цифровые СЛ включаются в ЦСК через интерфесы А, В, С.

Интерфейс А используется для подключения цифровых трактов, уплотненных аппаратурой ИКМ-30 (поток Е1 2048 кбит/с).

Интерфейс В используется для подключения трактов, уплотненных аппаратурой ИКМ-120 (поток Е2 8448 кбит/с).

Интерфейс С используется для подключения двух- и четырехпроводных аналоговых СЛ.

22 Синхронизация ЦСК в цифровых сетях. Понятия тактовой, цикловой и сверхцикловой синхронизации. «Cкольжения» и применение эластичной памяти для борьбы с ними. Понятия «джиттера» и «вандера».

Синхронизация цифровой сети - процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между цифровыми потоками. тактовая синхронизацию сети, обеспечивающую одинаковую скорость работы цифровых систем, и цикловую синхронизацию информации по группам символов, или циклам. Если объединенные в сеть цифровые АТС не будут синхронизированы, то возникнет эффект искаженного приема цифровых потоков, названный проскальзыванием. Когда входящий цифровой потокзаписываемый в буферную память, имеет скорость выше скорости синхрогенератора АТС, то часть входящих бит будет теряться (нет места для их записи). Если скорость входящего потока будет ниже скорости синхрогенератора АТС, то при считывании часть данных будет считываться дважды, прежде чем придут данные из линии. Численно проскальзывания определяются числом бит (неправильно принятых или потерянных) на один канал за определенный отрезок времени. Было определено, что допустимо проскальзывание в 1 бит на 1 капал в течение: 1). 70 дней для международной цифровой сети. 2). 7 дней для национальной цифровой сети. 3). 12 часов для местной цифровой сети. Время между проскальзываниями при скорости 2,048 Мбит/с можно рассчитать по формуле Различают 3 метода синхронизации: 1. Плезиохронный, при котором фактически отсутствует синхронизация между станциями. Каждая ЦСК работает в автономном режиме синхронизации от собственного ЗГ и обеспечивается синхронизация с трактами при помощи буферной памяти. 2. Взаимная синхронизация (демократический метод), при котором каждая ЦСК участвует в формировании тактовой частоты сети. На каждой станции производится усреднение частот выделенных из всех приемных трактов и частоты собственного генератора. Взвешенные разности фаз сигналов суммируются, фильтруются и используются для сигнала управления местным генератором Отрицательное влияния на систему синхронизации параметров линии. Данный метод применяется при ограниченном количестве ЦСК и небольшой длине тракта между ними. 3. Принудительная синхронизация (деспотический метод). В системе с принудительной синхронизацией обеспечивается многоуровневое распространение сигналов тактовой частоты. Каждая коммутационная станция выделяет тактовую частоту из тракта приема вышестоящего уровня, использует эту частоту для своей работы и распространяет сигналы тактовой частоты по трактам передачи в сторону ЦСК нижележащего уровня. В целом на национальной сети будет реализована принудительная синхронизация, но отдельные сети (зоновые, местные) будут работать в плезиохронном режиме по отношению друг другу.

синх-я. «скольжение»

Под синх-ией цифр-й сети поним процесс устан-я и поддер-я опред-х врем-ых соотн-ий м\у цифр-ми потоками.

Различ такт-ю синх-ию сети, обесп-щую один-ую скорость работы цифр-х систем, и цикл-ю синх-ю инфор-ции по группам символов, или циклам.

Если объединенные в сеть ЦАТС не будут синх-ны, то возник эффект искаж-ого приема цифр-х потоков, названный проскальзыванием. Когда вход-ий цифр поток, запис-мый в буферную память, имеет скорость выше скорости синхрогенератора АТС, то часть входящих бит будет теряться (нет места для их записи).

Если скор вход потока будет ниже скорости синхрогенеретора АТС, то при счит-ии часть данных будет счит-ся дважды, прежде чем придут данные из линии.

Численно проскальзывания опред-тся числом бит (неправильно принятых или потерянных) на один канал за определенный отрезок времени.

Время м\у проск-ями при скорости 2,048 Мбит/с можно рассчитать по формуле:

VБ- объем буферной памяти.

- стабильность генератора.

Различ 3 метода синхронизации:

1. плезиохронный, при кот-м фактически отсут-т синх-я м\у станциями. Каждая ЦСК работает в автономном режиме синхр-ции от собственного ЗГ и обесп-ется син-я с трактами при помощи буферной памяти.

2. взаимная син-ция (демократический метод), при кот-м каждая ЦСК участвует в формировании такт ч-ты сети. На каждой станции производится усреднение частот выделенных из всех приемных трактов и частоты собственного генератора. Взвешенные разности фаз сигналов суммируются, фильтруются и исп-тся для сигнала упр-ия местным генератором.Отрицательное влияния на систему с-ции параметров линии. Данный метод прим при ограниченном кол-ве ЦСК и небольшой длине тракта м\у ними.

3. принуд-я син-ция (деспотический метод).

отношению др др. Обеспечивается многоуровневое распространение сигналов такт ч-ты. Каждая ком-ная станция выделяет тактовую ч-ту из тракта приема вышестоящего уровня, исп-ует эту частоту для своей работы и распространяет сигналы такт ч-ты по трактам передачи в сторону ЦСК нижележащего уровня. В целом на национальной сети (зоновые, местные) будут работать в плезиохронном режиме по отн-ю др к др.

23 Сеть тактовой сетевой синхронизации (ТСС). Виды задающих генераторов, требования к стабильности генераторов. Методы синхронизации ЦСК в сети: плезиохронный режим, взаимная и принудительная синхронизация.

Синхронизация в цифровых сетях, включающих в себя ЦСК, ЦСП разных иерархий, обеспечивается за счет создания сети тактовой сетевой синхронизации (ТСС). Через сеть ТСС обеспечивается поддержка определенных тактовых частот цифровых сигналов, предназначенных для передачи и коммутации. Принципы построения ТСС определены рядом рекомендаций международных организаций ISO (International Standardization Organization) – Международная организация стандартизации; ANSI (American National Standardization Institute) – Американский национальный институт стандартизации; ETSI (European Telecommunication Standardization Institute) – Европейский Телекоммуникационный Институт Стандартизации; ITU-T (International Telecommunication Union – Telecommunications) – Международный Союз Электросвязи – секция телекоммуникаций.

Источниками тактовых сигналов являются генераторы, которые подразделяются на следующие виды:

  1. первичный эталонный генератор (ПЭГ) со стабильностью 10-11, 10-12, 10-13 (атомные генераторы, три эталона: рубидиевый, водородный, цезиевый);

  2. ведомые/вторичные ЗГ (ВЗГ) со стабильностью 10-9, 10-10, 10-11 (кварцевые генераторы с температурной компенсацией);

  3. генераторы сетевого элемента (ГСЭ) со стабильностью 10-610-11 (кварцевые генераторы с температурной компенсацией и обычные).

Указанные генераторы имеют следующие иерархические положения сети ТСС:

ПЭГ (первичный эталонный генератор) – первый или высший уровень иерархии;

ПЭИ (первичный эталонный источник) – первый источник иерархии, не являющийся составной частью сети ТСС. Например, навигационный спутник GPS или ПЭГ другой сети;

ВЗГ (ведомый задающий генератор) – второй уровень иерархии, транзитный или оконечный, совмещенный с УАК (узел автоматической коммутации), АМТС и/или ЦСК;

ГСЭ (генератор сетевого элемента) – третий уровень иерархии, совмещенный с мультиплексорами и кроссовыми коммутаторами SDH, оконечными ЦАТС.

В качестве синхросигналов в сети ТСС могут использоваться:

  1. цифровой сигнал 2048 Кбит/с с кодированием в коде HDB-3;

  2. гармонический одночастотный сигнал с частотой 2048 Гц;

  3. гармонический одночастотный сигнал 10 МГц или 5 МГц и др.

Источники синхронизации сетей ТСС

Источники синхронизации сетей ТСС подразделяются на два вида: атомные и кварцевые.

Атомные генераторы используют три атомных эталона:

  1. Рубидий. Поглощает микроволновые колебания на частоте 6834682608 ГЦ или 6834,682608 МГц. Этот эталон представляет собой стеклянную колбу, заполненную рубидиевыми парами. Ее нагревают и помещают в микроволновую камеру со стеклянными окошками на торцах. Камера просвечивается рубидиевой лампой. Свет, прошедший через камеру, фиксирует фотоэлемент. Одновременно на камеру подается модулированный микроволновый сигнал, полученный с помощью кварцевого генератора. Таким образом, можно точно совместить микроволновый сигнал с резонансной частотой рубидия, так как оптическое поглощение газа рубидия изменяется на резонансной частоте. Эталон рубидия требует коррекции, так как подвержен старению. Рубидиевый генератор используется в связи с GPS.

  2. Цезий. Поглощает микроволновые колебания на частоте 9192631770 Гц или 9192,631770 МГц. Цезиевые генераторы не отличаются миниатюрностью и дешевизной. Они представляют атомную лабораторию в миниатюре, в которой атомы цезия запускаются из нагреваемой камеры в вакуумную. Этот эталон не требует коррекции.

  3. Водород. Поглощает микроволновые колебания на частоте 1420405751,768 Гц или 1420,405751768 МГц. В этом эталоне используется водородный лазер; обладает очень высокой стабильностью на коротких промежутках времени, но не заменяет цезиевый эталон из-за долговременного дрейфа.

Кварцевые генераторы подразделяются на три вида:

  1. обычные;

  2. с температурной компенсацией ТССО (Temperature Compensated Crystal Oscillator);

  3. охлаждаемые кварцевые генераторы ОССО (Over Compensated Crystal Oscillator).

Таблица 0 – Стабильность различных видов генераторов

Тип генератора

Стабильность на отрезке времени

1 секунда

сутки

Год

Атомные

рубидиевый

10-11 … 10-12

10-12 … 10-13

10-11 (месяц)

цезиевый

10-11 … 10-13

10-13 … 10-14

10-13

водородный

––––

10-15 (несколько часов)

–––––

Кварцевые

ТССО

10-9

10-8

10-7 … 10-8

ОССО

10-9 … 10-10

10-7 … 10-9

10-9 … 10-11

обычные

10-9

10-7

10-6

Синхронизация ЦСК

Различают несколько сетевых конфигураций сети ТСС и методов синхронизации ЦСК в сетях:

  1. принудительная синхронизация (деспотический метод)

Сеть принудительной синхронизации строится на иерархическом принципе по древовидной схеме (рисунок 28). В качестве ведомых генераторов на АМТС, ТС, ОС и т.д. могут использоваться блоки, встроенные в аппаратуру коммутации. Надежность такой схемы синхронизации обеспечивается резервированием генераторов и маршрутов доставки синхросигналов.

На территории России базовая сеть ТСС состоит из шести подсетей. Каждая подсеть имеет свои ПЭГ. Доставка синхросигналов от ПЭГ по основным и резервным линиям по всей аппаратуре систем передачи и линиям коммутации осуществляется с помощью синхронных (SDH – Synchronous Digital Hierarchy) и плезиохронных (PDH – Plesiochronous Digital Hierarchy) линий передачи. В системах PDH в качестве синхросигнала используется сигнал 2048 кбит/с. Носителем синхроинформации в SDH является линейный сигнал STM-N (N=1, 4, 16, 64…). При распределении тактового синхронизма внутри подсети (региона) используется принцип принудительной синхронизации.

Рисунок 28 – Конфигурация сети ТСС методом принудительной синхронизации

  1. Взаимная синхронизация (демократический метод). При этом методе общая тактовая частота сети устанавливается благодаря тому, что все ЦСК обмениваются опорными частотами.

  1. «односторонняя» взаимная синхронизация

На каждой станции производится усреднение частот, выделенных из всех приемных трактов и частоты собственного генератора (рисунок 29). Полученная тактовая частота используется для формирования сигнала управления собственным ЗГ.

Рисунок 29 – «Односторонняя» взаимная синхронизация

Взвешенные разности фаз суммируются, фильтруются и используются для сигнала управления частотой местного генератора.

Рисунок 30 – Упрощенная модель взаимной синхронизации

Упрощенной модели соответствует аналитическое выражение:

где – характеристика передачи фильтра; параметры фильтра выбираются из условий:

  • обеспечения устойчивости системы при замкнутой цепи обратной связи;

  • получения необходимой постоянной времени для сглаживания скачков, обусловленных случайными процессами, а также переходными процессами, возникающими в системе при включении и выключении отдельных генераторов (направлений);

– время распространения сигнала по j-ому тракту (между станциями j и i);

n общее число трактов приема.

Недостаток:зависимость тактовой частоты, устанавливаемой на каждой станции, от времени распространения сигналов по линии, которое, в свою очередь, зависит от многих случайных факторов (типа и длины линии, температуры и т. д.).

В связи с этим были предложены другие способы взаимной синхронизации.

  1. «двухсторонняя» взаимная синхронизация

При этом способе замеренные на данной станции разности фаз передаются на удаленную станцию и решение по выбору сигнала коррекции производится по совокупности двух измерений:

откуда

при , что практически всегда имеет место.

Достоинство:разность фаз синхросигналов, а, следовательно, и сигнал коррекции, не зависят от времени распространения сигнала по линии.

Недостаток:сложная система синхронизации.

  1. «побитовая» взаимная синхронизация

Выделяемые из всех принимаемых групповых сигналов тактовые последовательности сравниваются непрерывно с тактовой последовательностью местного генератора по принципу «бит за битом». В результате сравнения получают различные ситуации, анализ которых позволяет определить, какая из частот превышает другую (местная или линейная), и, следовательно, какой сигнал коррекции («+» или «–») должен быть выработан. После суммирования этих сигналов по всем трактам вырабатывается общий сигнал управления местным генератором (ускоряющий или замедляющий).

Достоинства методов взаимной синхронизации:

  • низкие требования к стабильности ЗГ;

  • возможность работы без резервирования генераторов.

Недостатки методов взаимной синхронизации:

  • ограниченность зоны действия из-за зависимости тактовой частоты от времени распространения сигналов по линии;

  • наличие переходных процессов при включении выключении генераторов, вызывающих кратковременную нестабильность системы;

  • относительная сложность реализации устройств синхронизации.

  1. Плезиохронный режим синхронизации, при котором фактически отсутствует синхронизация между ЦСК. Вследствие этого возникают скольжения и основной метод борьбы с ними – применение буферной (эластичной) памяти объемом 256 бит или 512 бит.

В целом в стране цифровые сети синхронизируются по методу принудительной синхронизации, а отдельные подсети ТСС работают по отношению друг к другу в плезиохронном режиме.

Сеть тактовой сетевой синхронизации (ТТС). Виды задающих генераторов, требования к стабильности генераторов.

ГО ЦСП вырабатывает определенный набор импульсных последовательностей, используемых для управления работой функциональных узлов аппаратуры, синхронизации соответствующих узлов оконечных и промежуточных станций, а также определяющих порядок и скорость обработки сигналов в трактах передачи и приема. Структура построения ГО во многом зависит от принципов формирования группового ИКМ сигнала и места конкретной системы в типовой иерархии ЦСП.

Рассмотрим построение ГО первичной ЦСП. Структура управляющих сигналов, вырабатываемых ГО, определяется структурой цикла и сверхцикла передачи. Тактовая частота первичного цифрового потока (ПЦП) fт = 2048 кГц. Так как каждый символ цифрового потока занимает половину тактового интервала, то нужна последовательность импульсов с частотой следования и скважностью q=2. Все остальные управляющие импульсные последовательности могут быть сформированы путем деления тактовой частоты.

На рис1 представлены структ схема ГО первичной ЦСП.

На выходе задающего генератора ЗГ формируется гармонический высокостабильный сигнал с частотой, равной или кратной fт формирователь тактовой последовательности ФТП вырабатывает основную импульсную последовательность с частотой следования.

Импульсы тактовой последовательности используются при выполнении операций кодирования и декодирования, формировании и обработке линейного сигнала.

Распределитель разрядный РР формирует т импульсных последовательностей (Р1, Р2,..., Рm). Число разрядных импульсов, формирующих РР, равно числу разрядов в кодовой комбинации. При m=8 частота следования fр=fт/m=256 кГц. Эти импульсные последовательности используются для правильного определения каждого разряда комбинации, при выполнении операций кодирования и декодирования, при формировании группового цифрового сигнала, когда необходимо выделить временные интервалы для передачи соответствующих позиций синхросигнала, СУВ, служебных сигналов.

Распределитель канальный РК формирует управляющие канальные импульсные последовательности КИО, КИ 1,..., Кип, где n - число канальных интервалов в цикле. Частота следования КИ равна частоте дискретизации и при 32 канальных интервалах fк= fр/n=8 кГц. Если эти импульсы используются для фиксации канальных интервалов в групповом ИКМ сигнале, то их длительность должна равняться длительности канального интервала. При использовании этих импульсов для управления ключевыми устройствами, формирующими АИМ сигнал на передаче, и распределения группового АИМ сигнала по каналам на приеме их длительность должна быть меньше.

Распределитель цикловой РЦ служит для формирования цикловых импульсных последовательностей ЦО, Ц1, ...., Цs, где 5 - число циклов в сверхцикле. Частота следования одноименных цикловых импульсов при S = 16 равна fц= fк/s=500 Гц.

С целью обеспечения синхронной и синфазной работы передающей и приемной станции в ГО приемной станции вместо ЗГ используется выделитель тактовой частоты системы устройства тактовой синхронизации.

Для подстройки ГО по циклам и сверхциклам используются сигналы «Установка по циклу», «Установка по сверхциклу». Это дает возможность подстраивать ГО одной станции в режим цикловой и сверхцикловой синхронизации с ГО другой станции. По сигналу «Установка по циклу» разрядный распределитель начинает работать с первого разряда, а распределитель канальный с первого КИ. По сигналу «Установка по сверхциклу» распределитель цикловой начинает работать с первого цикла.

На вход РР поступают тактовые импульсы с частотой fт. Распределитель формирует 8 разрядных импульсов Р1...Р8, где каждый разрядный импульс сдвинут относительно следующего на тактовый интервал. Интервал следования одноименных разрядных импульсов Тр=8Тт. Из любой последовательности Рm, (н-р, Р1) можно сформулировать управляющие последовательности КИО, КИ1, КИ2, ..., определяющие границы канальных интервалов и их временное положение.

Задающие генераторы.

К ЗГ ЦСП не предъявляется таких высоких требований по стабильности частоты, форма выходного сигнала. Они должны иметь возможность перестраивать частоту в определённых приделах. Выполнение противоречивых требований обеспечения стабильности частоты ЗГ (в режиме автогенератора) и реализация определенной полосы перестройки учитывается при выборе соответствующей схемы ЗГ. В соответствии с рекомендациями МККТТ относительная нестабильность частоты ЗГ должна быть не хуже 10-5, по этому в ЗГ используется кварцевая стабилизация частоты.

В низкоскоростных ЦСП с целью упрощения схемы ЗГ не применяют перестраиваемых автогенераторов. Схема ЗГ легко реализуется на основе логических инверторов (рис. 3). Резистор R обеспечивает перевод элементов DD1 и DD2 в активный режим. Формирователь тактовых последовательностей обеспечивает формирование прямоугольных импульсов с частотой следования, равной тактовой. Конденсатор С, включенный последовательно с кварцем, обеспечивает подстройку частоты.

24 Цифровая обработка сигналов. Особенности, область применения и структура процессоров цифровой обработки сигналов (DSP). Способы объединения DSPв многопроцессорные системы.

25 Состав программного обеспечения ЦСК. Характеристика разработки ПО методом «сверху вниз». Этапы разработки ПО. Характеристики ПО: время реакции, структурность и адаптируемость.

Состав программного обеспечения ЦСК

В зависимости от целевой установки ПО подразделяется на три типа: инструментальное, системное и прикладное (рисунок 1.4).

ИПО – инструментальное ПО

СПО – системное ПО

ППО – прикладное ПО

САПР – система автоматизации проектирования

ОС – операционная система

SDL (Specification and Description Language) – язык спецификаций и описаний

MML (Man Machine Language) – язык диалога «человек-машина»

Рисунок 1.4 – Состав ПО ЦСК

1. Инструментальное ПО (ИПО) используется программистами как инструмент для написания и отладки программ. В составе ПО ЦСК инструментальное ПО предназначено для автоматизации проектирования программ на различных уровнях – от уровня алгоритмов до уровня машинных команд. Автоматизация обеспечивается специальными системами автоматизации проектирования (САПР). Применяемые САПР соответствуют различным уровням проектирования:

1) на этапе разработки алгоритмов функционирования используются САПР на основе языка SDL (Specification and Description Language). Алгоритм, представленный в терминах языка SDL, автоматически преобразуется в программу на одном из языков программирования;

2) на этапах программирования используются САПР на языке CHILL, на машинно-зависимом языке высокого уровня, на языке ассемблера.

Язык CHILL (CHILL – High Level Language – язык высокого уровня МККТТ) предназначен для поддержки систем реального времени, т.е. он является проблемно-ориентированным.

  1. Если в ПО ЭУС используется машинно-ориентированный язык высокого уровня, то САПР на машинно-зависимом языке дает возможность программисту учитывать архитектурные возможности конкретной ЭВМ, входящий в состав ЭУС. САПР на языке ассемблера позволяет разрабатывать программы с нормированным временем выполнения.

2. Системное ПО (СПО) включает в себя инструментальную и исполнительную операционную систему (ОС). Различия инструментальной и исполнительной ОС обусловлены степенью участия человека в управлении работой ЭУС (степенью интерактивности). В инструментальной ОС управление осуществляется, главным образом, посредством команд (директив) оператора. В исполнительной ОС вмешательство оператора минимально и является вспомогательным, например, при возникновении аварийных ситуаций и проведении профилактических работ. Для интерактивного общения используется язык диалога “человек-машина” (MML – Man Machine Language).

3. Прикладное ПО (ППО) делится на основное и вспомогательное. Основное ППО содержит программы и данные, предназначенные для обеспечения технологического процесса установления соединений (коммутационные программы), удовлетворения запросов абонентов и администрации сети связи (административные программы), поддержания работоспособности аппаратно-программных средств ЦСК (программы технического обслуживания). Вспомогательное прикладное ПО (ВСПО) используется на этапе разработки основного прикладного ПО и подготовки ЦСК к эксплуатации.

Этапы разработки (проектирования) программного обеспечения

1. Процесс проектирования (разработки) алгоритмического и программного обеспечения является многоэтапным, иерархическим, итеративным и в соответствии с рекомендациями МККТТ (МСЭ-Т) ведется методом “сверху вниз”. Это способ поэтапной абстракции с возрастающей последовательной детализацией: этапы проектирования алгоритмического и программного обеспечения иерархически упорядочены так, что результаты выполнения данного слоя (уровня) детализируют проектные решения предшествующего уровня и являются исходными данными для следующего, более низкого уровня. Этапы проектирования связаны не только в прямом (от более высокого уровня к более низкому), но и в обратном направлении. Обратные связи используются для уточнений и улучшений проектных решений, что позволяет найти окончательное решение методом последовательных приближений.

2. В соответствии с принятым методом проектирования ПО можно выделить следующие этапы разработки (рисунок 1.5):

спецификация и планирование – разработка укрупненной структурной схемы ПО, определение перечня (спецификации) основных параметров и состава всех процессов;

системное проектирование – выделение стандартных процессов, определение информационных связей между ними;

детальное проектирование – разработка алгоритмов, отражающих действительное поведение системы;

программирование – запись разработанных алгоритмов на одном из языков программирования высокого уровня;

компоновка – связывание отдельных модулей программы в единую систему ПО;

верификация – выявление и устранение ошибок, практически работы по выявлению и устранению ошибок выполняются на каждом этапе разработки ПО;

генерация – запись готовых программ на машинные носители информации, на этом этапе в ПО заносятся данные конкретной коммутационной станции;

документирование составление документации (описание структуры ПО, алгоритмы, листинг программы, структуры данных, инструкция пользователя и др.), фактически документирование выполняется в процессе всех этапов разработки ПО.

SDL (Specification and Description Language) язык спецификаций и описаний.

CHILL (CCITT High Level Language) – язык высокого уровня МККТТ (Международного Консультативного Комитета по Телефонии и Телеграфии)

MML (Man Machine Language) – язык диалога “человек-машина”

Рисунок 1.5 – Этапы разработки ПО

На этапах разработки спецификаций, системного и детального проектирования рекомендуется использовать языкSDL(SpecificationandDescriptionLanguage)– язык спецификаций и описаний. На этапе программирования рекомендуется использовать язык CHILL(CCITTHighLevelLanguage) – язык высокого уровня МККТТ (Международного Консультативного Комитета по Телефонии и Телеграфии), предназначенный для поддержки систем реального времени. На этапах верификации, генерации используется язык диалога “человек-машина” MML( ManMachineLanguage).

Основные характеристики программного обеспечения:

1) время реакции – отрезок времени от момента поступления сообщения от управляемого объекта до момента выдачи управляющего сигнала;

2) структурность, структурная (структуризованная) программа состоит из конечного числа стандартных конструкций структурного программирования;

3) адаптируемость. Учет различий между станциями осуществляется на этапе генерации программного обеспечения. С целью минимизации затрат при генерации необходимо на более ранних стадиях разработки предусмотреть возможность получения такого программного обеспечения, которое легко может быть адаптировано к особенностям, присущим каждой коммутационной станции.

4) надежность –качество ПО определяется количеством ошибок допущенных на этапе проектирования ПО. Определить точное количество ошибок невозможно, поэтому используют для количества оценки качества ПО – интегральные показатели:

- среднее время безошибочной работы – зависит от общего числа ошибок, которые подвержены динамическому изменению;

- среднее время устранения ошибок (достаточно большое, т.к. устранение программной ошибки требует внесения изменений в значительную часть текста программы и данных);

- вероятность неправильного соединения и вероятность нарушения установленного соединения.

  • ПОЦСК подразделяется: ИПО - инструментальное ПО (САПр) – система автоматики производимая преобразование алгоритмов, описанных на языках SDL в программе на первом из языков программирования. ИПО необходимо для автоматизации проектирования программ на различных уровнях, от уровня алгоритма до уровня машинных команд. Для этой цели используются различные САПр. СПО - системное ПО Управляющие программы и средства интерактивного общения: инструментальная ОС, этапы её отладки и опытной эксплуатации. исполнительная ОС, этап норм эксплуатации систем управляющих программ, обеспечивая координацию совместной работы различных программ и взаимодействие человек-машина. Исполнительные и инструментальные ОС отличаются степенью участия человека в управлении ЭУС ППО – прикладное ПО: основные коммутационные административные программы, программы тех обслуживания. вспомогательное ПО – используется на этапе отладки основного ПО и его испытания. ППО в режиме нормальной эксплуатации обеспечивает все технологические процессы обслуживания вызовов и реализации функций технической эксплуатации (основное ППО). В режиме нормальной эксплуатации управление коммутационной станцией обеспечивают программы исполнительной ОС и основного ППО.( SDL - язык спецификации и описаний. MSC - диаграммы последовательности событий. CHILL - язык высокого уровня МКТТ. MML - язык диалога человек-машина.) Этапы разработки ПО. 80% стоимости – разработка ПО. Спецификация и планирование. Задача: разработка укрупненной структурной схемы ПО, определение основных параметров и состава всех процессов. Системное проектирование. Задача: выделение стандартных процессов и взаимосвязь между ними. Детальное проектирование. Задача: получение алгоритмов, отражающих действительное поведение системы. Программирование. Задача: запись алгоритма на языке высокого уровня. Компоновка. Задача: свод отдельных модулей в единую систему ПО. Верификация. Задача: выявление и устранение ошибок (отладка ПО). Генерация. Задача: запись программы на машинные носители АТС, адаптация к данной конкретной цифровой АТС. Документация. Задача: формирование сопровождающей документации. Разработка ПО ведется методом «сверху - вниз»: это метод по – эталонной абстракции с возрастающей последовательной детализацией. Этапы проектирования не только в прямом направлении от более высокого уровня к более низкому, но и в обратном направлении. Обратные необходимы для уточнения и улучшения проектных решений, что позволяет найти оптимальное решение методом последовательных приближений. Характеристики ПО. Время реакции – отрезок времени от момента поступления сообщения до момента выдачи управляющего сигнала. ПО только 4% программ влияют на время реакции и они должны быть написаны на высоко – оптимальных средствах. Для остальных программ могут быть использованы ЯВУ(языки высокого уровня). Адаптируемость – учет различий между станциями, осуществляется на этапе генерации По с целью обеспечения минимальных затрат при генерации необходимо на более ранних стадиях разработать и предусмотреть возможность получить такого ПО, которая легко может быть адаптирована к особенностям, присущим каждой коммутационной станции. ПО должно легко адаптироваться под различия не принципиального характера и должны быть возложены возможности адаптации под различия принципиального характера. Структурность (структурная программа) – программа, которая состоит из конечного числа стандартных конструкций структурного проектирования. Легче находить и исправлять ошибки.

Состав ПО ЦСК.

ПО-орган-ая совокуп взаимосв-ых прогр-м и соотв-х им данных предназн-ые для целенапр-ой работы ЭУС.

ИПО (инстр-ое)- предназн для автом-ии проект-я программ на различ уровнях, от ур алгоритма до ур машинных команд(САПр)

СПО(системное)- система упр-их прог-м, обесп-ая коорд-ию совместной работы различ програм и взаим-ие чел-маш: инструм-ая ОС (этап отладки и опытной экспл); исполнит-ая ОС (этап норм эксп)

ППО(прикладное)-в реж норм эксп обесп-ет все техн-ие процессы обсл-ия вызовов и реал-ию ф-ции ТЭ (основное ППО), вспомог-ое ППО исп-ся на этапе отладки обор-я и испыт-я основного ППО

Этапы разраб-ки:

1.специф-я и план-ие; 2 сист-ое проек-ие; 3 детальное проек-ие; 4 программир-е; 5 компан-ка; 6 верификация; 7 генерация; 8 документирование.

Метод сверху – вниз это метод поэтапной абстракции с возрастающей последов-ой детализацией. Этапы упорядоч так что рез-т выполн-ия данного уровня детализ-ет проектные решения предш уровня и яв-ся исх-ми данными для след более низкого ур.Этапы проект связ-ны не только в прям-ом напр-ии, но и в обр-ом. Обр-ые связи нужны для уточнения и улучшения проект-х реш-ий, что позв-ет найти оптим-ое реш-ие мнтодом послед-ых приближений.

Время реакц – отрез врем от момента поступ-ия сооб-я от упр-ого объекта до мом-та выдачи упр-его сигнала.

Структ-ть – струк-ая прог-это прогр, сост-ая из конечного числа станд-ых констр-ий струк-ого прогр-ия.

Адаптир-ть: учет различий м\д станц-ми осущ-ся на этапе генер ПО с целью обесп-я мин-ых затрат генерации необх-мо на более ранних стадиях разраб-ки предусм-ть возм-ть получ-ия такого ПО,кот легко м.б адаптировано к особен-ям каж ком-ой станции. Различия можно разбить на различия принц-ого хар-ра(типЭУС,ком-я кан\пак,и т.д), и непринц-ог(структ-ый состав аб-ов,план нум-ции,емкость и т.д). ПО должно легко адапт-ся под различ-я непринцип-ого хар-ра и должны быть заложены возм-ти адапт-ии под различ-я принц-ого хар-ра.

26 Иерархическая организация ПО ЦСК, понятия иерархических и приоритетных уровней. Дисциплины обслуживания заявок. Понятия абсолютных, относительных и смешанных приоритетов.

Основные принципы построения ПО

1 Модульность

При модульном построении ПО разбивается на относительно небольшие по размеру (по количеству занимаемых ячеек памяти) физически и логически независимые “куски”, называемые модулями. Различают: программные модули (обеспечивают обработку данных), информационные модули (содержат обрабатываемые данные);

2 Иерархичность

Взаимоотношения между программными модулями устанавливаются иерархическими и приоритетными уровнями этих модулей.

Принцип иерархичности устанавливает такие отношения подчиненности по управлению, при которых программный модуль иерархического уровня iможет вызываться только одним модулем уровня (i- 1) и вызывать любой связанный с ним модуль уровня (i+ 1) (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7

3 Приоритетность

Принцип приоритетности устанавливает такие отношения очередности вызова программных модулей во времени, что при наличии в некоторый момент времени запроса на выполнение программ приоритетных уровней (k-1) и k в первую очередь будут вызваны модули уровня (k– 1).

Очередностью вызова программных модулей разных приоритетных уровней управляет диспетчер прерываний или главный диспетчер (рисунок 1.7). Он находится на нулевом иерархическом уровне и не относится ни к одному из приоритетных уровней. Очередностью вызова программ, относящихся к одному приоритетному уровню, управляет диспетчер приоритетного уровня. Приоритетный уровень программ, относящихся к иерархическому уровню 2 (рисунок 1.7), определяется приоритетом вызывающего диспетчера.

Количество приоритетных уровней зависит от принципа организации системы прерываний ЭУС. В общем случае можно выделить следующие уровни:

0йуровень – уровень аварийных прерываний; к нему относятся программы технического обслуживания, запускаемые по сигналам прерывания от схем аппаратного контроля ЭУС;

1ыйуровень для программ обслуживания ввода-вывода, запускаемых по сигналам прерывания от каналов ввода-вывода и внешних устройств;

2ой уровень для программ со строгой периодичностью запуска, запускаемых от таймера;

3ий уровень для периодических программ, допускающих отклонение от расписания запуска;

4ый уровень – базовый уровень, на котором работают основные коммутационные программы. Эти программы имеют самый низкий приоритет, т.к. задержка их запуска или прерывание выполнения не нарушают нормального функционирования коммутационной станции.

Порядок запуска программ, распределенных по приоритетным уровням, обеспечивает операционная система в соответствии с принятой дисциплиной обслуживания заявок.

Различают три вида дисциплин обслуживания:

- абсолютные приоритеты – появление заявки на запуск программы с более высоким приоритетом безусловно прерывает выполнение текущей программы;

- относительные приоритеты – программа с более высоким приоритетом будет запущена по заявке после окончания цикла работы текущей программы, т.е. текущая программа не прерывается;

- смешанные приоритеты, в этой дисциплине обслуживания внутри одного приоритетного уровня порядок запуска программ определяется на основе относительных приоритетов, а между программами разных уровней установлены абсолютные приоритеты. Таким образом текущая программа прерывается при наличии заявки на запуск программы из другого, более высокого приоритетного уровня. Дисциплина обслуживания со смешанными приоритетами применяется в коммутационных станциях.

К основным принципам построения ПО относятся: Модульность – при модульном построении ПО разделяется на относительно небольшие по размеру физические и логические независимые куски – модули. Различают: Программные модули - обеспечивают обработку данных Информационные модули – содержат обработанные данные. Иерархичность – взаимоотношения между программными модулями, устанавливается иерархическими и программными уровнями этих модулей. Принцип иерархичности устанавливает такие отношения подчиненности по управлению, при которых программный модуль иерархического Li может вызываться только одним модулем иерархического Li-1 и вызывать любой модуль Li+1 связанный с ним. Приоритетность – устанавливает такие отношения: вызова программных модулей во времени, что при наличии в некоторый момент времени запроса на выполнение программ приоритетных Lk-1 и Lk. В первую очередь будут вызваны модули Lk-1. Очередностью вызова модулей разных приоритетных уровней управляет диспетчер прерываний или главный диспетчер, который находится на L0 и не относится ни к одному приоритетных уровней. Очередность вызова программ относится к первому приоритетному уровню, управляет диспетчер приоритетного уровня. Приоритетный уровень программ относится к иерархическому L2, определяется приоритетом вызываемого диспетчера. В общем случае можно выделить следующие уровни: L0 – уровень аварийных прерываний (программы технического обслуживания, запускаемые по сигналам прерывания от схем аппаратного контроля ЭУС). L1 – для программ ввода – вывода, запускаемых по сигналам прерывания от каналов ввода – вывода и внешних устройств. L2 – для программ со строгой точностью запуска, запускаемых от таймера. L3 – для периодических программ, допускающих отклонение от расписания запуска. L4 – базовый уровень, на котором работают основные коммутационные программы, которые имеют самый низкий приоритет, так как задержка их запуска или прерывание их выполнения не нарушают программного функционирования АТС.

Порядок запуска программ, распределенных по приоритетным уровням, обеспечивает ОС в соответствии с принятой дисциплиной обслуживания заявок. Различают три вида дисциплин обслуживания заявок: 1.Абсолютные приоритеты – появление заявки на запуске программ с более высоким приоритетом безусловно прерывает выполнение текущей программы. 2.Относительные приоритеты – программа с более высоким уровнем приоритета будет загружена по заявке после окончания цикла работы текущей программы, то есть программа не прерывается. 3.Смешанные приоритеты – в этой дисциплине обслуживания порядок запуска программ внутри одного приоритетного уровня определяется на основе относительных приоритетов, а между программами разных приоритетных уровней установлены абсолютные приоритеты. Таким образом, текущая программа прерывается только при наличии заявки на запуск программы из другого более приоритетного уровня. Смешанные приоритеты применяются в коммутационных станциях.

Иерархич-ая орг-я ПО.

Принцип иерарх-ти устан-ет такие отнош-я подчиненности по упр-ию, при кот прог-ый модуль иерар-ого ур I может выз-ся только одним модулем иер-го ур I-1 и выз-ть любой модуль ур I+1 связ-ый с ним.

Принц приорит-ти устан-ет такие отн-ия вызова прогр-ых мод во времени,что при налич в некот момент врем запроса на вып-ие прог-м приорит-ых ур-ей k-1 и k в первую очередь будут вызваны модули уровея k-1. Очередностью вызова модулей разных приор-х ур упр-ет дисп прер или главный дисп. Он нах-ся на 0-м иерарх-ом ур и не отн-ся ни к одному из приор-ых ур. Очеред-тью вызова прог, относ-ся к одному приор-му ур упр-ет ДПУ. Приор-ый ур прог, относ-ся к иерар ур2 опр-ся приор-ом вызыв-его диспетчера.

Различ три вида дисциплин обсл-я заявок: 1) абсол приор – появление заявки на запуск прог с более высок приор безусловно прерывает выполн-ие текущ прогр. 2) относит приор – прог с более высок ур приор будет запущена по заявке после оконч цикла работы текущей прогр, т.е текущ прог не прерыв. 3) смеш приор – запуск прогр внутри одного приор ур опр-ся на основе относ-ых приор-в, а м\д прогр разных приор ур устан-ны абсолют приор, т.о текущ прогр прерыв-ся только при наличии заявки на запуск прогр из друг более приор ур.

27 Понятие структуры данных ПО ЦСК. Простые и составные данные. Типы массивов. Одномерные и многомерные массивы (векторы и матрицы). Понятие дескриптора, организация доступа к элементам данных вектора и двумерного массива.

Данными называют информацию, которая обрабатывается при выполнении программ, при этом может быть изменено значение или место хранения данных. Данные, обрабатываемые в процессе выполнения одной команды, называются операндами. Структурными единицами информации являются бит, поле, слово, массив, сегмент, страница. Поле – последовательность бит, имеющая определенный смысл. Поле из восьми бит – байт. Слово – последовательность бит, полей или байтов, имеющая смысл. Каждое слово в памяти имеет свой адрес. Массив – последовательность слов, имеющих одинаковый смысл. Сегмент – последовательность структурных единиц информации, сгруппированных с целью названия (различные заголовки). Страница – область памяти, в которую входит несколько массивов и которая обрабатывается одной программой.

Данные подразделяются на типы: данные, определяемые программистом, иданные, определяемые системой. Типы данных зависят от назначения программы. Например, для коммутационных программ данные по составу оборудования определяются программистом, а данные о состоянии оборудования – системой.

Данные в памяти представлены в виде последовательности битов, разделенных на адресуемые слова. Структурой данных называют логическую организацию элементов данных. Например: массив двумерный. Представление в памяти – линейная последовательность ячеек памяти, содержащих целые числа. Логическая организация (структура) – прямоугольная сетка целых чисел, лежащая на плоскости.

Каждая структура данных имеет в ПО свой описатель (дескриптор), в котором содержится индикатор типа данных и дополнительная информация, необходимая для декодирования цепочки битов, в виде которых данные представлены.

Элементы данных подразделяются на простые и составные. Простыми называются элементы данных, операции доступа и изменения для которых выполняются над всем элементом (например, целые числа, логические и символьные данные). Основной структурой составных элементов данных является массив. Массивом называют структуру данных для представления упорядоченного множества элементов одного типа.

Массивы по структуре подразделяются на однородные и неоднородные. Однородные массивы имеют один описатель (дескриптор), неоднородные – разные описатели для разных элементов, представленных в массиве.

По размеру массивы подразделяются на массивы фиксированной и переменной длины. В последних размер динамически изменяется путем включения или исключения элементов (стеки, очереди, списки, деревья, графы).

  1. Массивы фиксированной длины

Векторы – однородные линейные массивы фиксированного размера. Логически вектор организован как последовательность элементов данных – последовательное представление в памяти. К каждому элементу данных возможен индивидуальный доступ с помощью целого индекса, указывающего позицию элемента в последовательности. Индивидуальные элементы данных, входящие в последовательность, могут заменяться новыми, но число элементов меняться не может (рисунок 2.1).

Дескриптор

Вектор

Тип данных

LB

Нижняя граница индекса

UB

Верхняя граница индекса

Целый

Тип элементов вектора

E

Длина элемента

НА

(начальный адрес, используемый для указания местонахождения вектора, отмечает начало массива)

Битовая цепочка элемента А [LB]

Битовая цепочка элемента А [LB+1]

Битовая цепочка элемента А [UB]

Рисунок 2.1

Вектор– одномерный массив. Доступ к элементам вектора управляется индекс, значение которого может вычисляться во время выполнения программы. Формула доступа:

Адр Аi=НА+(i LB) х Е,

где i индекс элемента, к которому обеспечивается доступ;

LB – указатель нижней границы диапазона изменения индекса;

Е – длина элемента данных, указывает количество слов памяти (ячеек запоминающего устройства), отводимое для хранения элемента.

Пример: Массив состояний приборов, отображающий все возможные состояния данного типа приборов (свободен и исправен, занят в обслуживании вызова, заблокирован из-за неисправности, занят в профилактических проверках и т.д.). Каждому прибору в массиве соответствует один элемент, длина которого равна одному слову памяти. Если общее число приборов данного типа N, то в массиве должно храниться Nслов и объем памяти составит N ячеек (рисунок 2.2).

НА+0

НА+1

НА+2

НА+3

НА+(N – 2)

НА+(N – 1)

Слово 0

Состояние прибора 0

Состояние прибора 1

Слово 1

Слово 2

Состояние прибора 2

Состояние прибора 3

Слово 3

Слово (N – 2)

Состояние прибора (N – 2)

Состояние прибора (N – 1)

Слово ((N – 1)

Рисунок 2.2

Для данного массива указатель нижней границы индекса LB=0, длина элемента Е=1.

Адрес, по которому хранится слово состояния прибора с номером i, будет равен:

Адр i=НА+(i LBE= НА+(i–0) х1= НА+i

Матрицы – многомерные массивы, обычно представляются в виде прямоугольной сетки элементов на плоскости (двумерные матрицы). Трехмерный массив можно представить в виде трехмерного параллелепипеда и т.д. На рисунке 2.3 показана обычная матрица 3х4, состоящая из 12 элементов.

А11

А12

А13

А14

А21

А22

А23

А24

А31

А32

А33

А34

Рисунок 2.3 – Матрица 3х4

Местонахождение каждого элемента определяется двумя индексами. Двумерный массив можно рассматривать как вектор, элементы которого, в свою очередь, являются векторами; трехмерный массив – как вектор, элементы которого являются векторами векторов и т.д. Таким образом, линейный массив можно расширить на более высокие размерности, допуская, что элемент вектора также может быть вектором. Матрица, показанная на рисунке 2.3, может быть представлена как вектор, состоящий из трех векторов. В состав каждого вектора входят элементы одной строки. Такой подход к организации массива позволяет достаточно просто разместить его в памяти и организовать доступ к элементам. Наиболее распространена структура «столбец строк», хотя неважно как матрица рассматривается (может быть «столбец столбцов»). «Столбец строк» - представление, известное как упорядочение по строкам: массив представляется в виде вектора, состоящего из подвекторов, образуемых элементами массива с фиксированными значениями первого индекса (рисунок 2.4).

Дескриптор

Матрица

Тип данных

LB1

Нижняя граница

1-ый индекс

UB1

Верхняя граница

LB2

Нижняя граница

2-ой индекс

UB2

Верхняя граница

Целый

Тип элементов

E

Длина элемента

НА

Значение элем. А11

А11

Первая строка

Значение элем. А12

А12

Значение элем. А13

А13

Значение элем. А14

А14

Значение элем. А21

А21

Вторая строка

Значение элем. А22

А22

Значение элем. А23

А23

Значение элем. А24

А24

Значение элем. А31

А31

Третья строка

Значение элем. А32

А32

Значение элем. А33

А33

Значение элем. А34

А34

Рисунок 2.4 – Представление матрицы 3х4 в виде «столбца строк»

В случае матрицы, упорядоченной по строкам, в памяти первыми располагаются элементы первой строки, затем – второй и т.д. Этот метод размещения легко распространить на массивы более высокой размерности.

Если матрица упорядочена по строкам, то формула доступа к элементу Аij имеет вид:

Адр Аij=НА+(i LB1) х S+(j LB2) х Е,

где S – длина строки.

S=(UB2 LB2+1) х Е

Пример: Массив индексов (номеров линий и приборов) для коммутационного поля ГИ DX200 (файл 0А). В файле хранится 256 записей (по числу цифровых линий, подключаемых к блоку ГИ). Длина каждой записи 5 байт (рисунок 2.5).

Запись 00

FF (индекс обслуживающей ЭВМ)

FF (индекс управляющего процесса)

13

00 (номер приемника)

00

Подключение блока кодовых приемников

Запись FE

FF (индекс обслуживающей ЭВМ)

FF (индекс управляющего процесса)

12

01 (номер КПП)

00

Подключение блока КПП

Запись FF

FF (индекс обслуживающей ЭВМ)

00 (индекс управляющего процесса)

00

00

00

Линия не используется

0-ой байт

1-ый байт

2-ой байт

3-ий байт

4-ый байт

Рисунок 2.5

В записях байты 0-ой и 1-ый имеют одинаковое назначение, в них фиксируются индексы обслуживающей ЭВМ и управляющего процесса. Содержимое байтов 2, 3 и 4 зависит от назначения подключаемой цифровой линии.

Для данного файла значения границ диапазонов изменения индексов LB1=0, UB1= FF; LB2=0, UB2=4. Длина элемента Е=1, т.к. длина слов памяти равна байту (используются восьмиразрядные ячейки памяти).

На рисунке 2.6 показано представление файла в виде «столбца строк».

7

6

5

4

3

2

1

0

НА 0

1

Одна строка 2

3

4

FF

Запись 00

FF

13

00

00

0

1

2

3

4

FF

Запись FF

00

00

00

00

Рисунок 2.6

Неоднородные массивы фиксированной длины

Требования однородности массива не позволяют сосредоточить в одной области памяти разнообразные данные (например, полную абонентскую характеристику или характеристику направления связи и др.). Для хранения данных такого рода используются неоднородные массивы, которые могут быть многомерными.

Пример: Массив первой ступени абонентских характеристик (АХ) АТСЭ КВАНТ.

F

E

D

C

B

A

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

НА 44000

0

Номер класса СКО

Номер элемента в табл. НС

Цифры ДЕ списочного номера абонента

1

Номер начального слова блока ППЗУ второй ступени АХ

Максимально 2048 записей

(каждому АК ставится в соответствие строка массива длиной два байта)

453FF

1

Номер начального слова блока ППЗУ второй ступени АХ

СКО – сокращенный класс обслуживания (тип сервиса с ограниченным набором ДВО)

Табл. НС – таблица нормализованных сотен, структура данных для определения значений пяти цифр абонентского номера: сотен (С), тысяч (Т), третьего индекса станции (И3), второго индекса станции (И2), первого индекса станции (И1)

ДЕ – цифры десятков и единиц списочного номера абонента

ППЗУ – полупостоянное запоминающее устройство, область памяти для хранения таблиц второй ступени АХ

Рисунок 2.7 – Структура первой ступени абонентских характеристик

Массивы переменного размера

Для хранения данных, которые поступают с устройств ввода в неизвестном заранее количестве или генерируются при работе программ непредсказуемым образом, используются массивы переменной длины. Они могут динамически расти и сокращаться во время выполнения программы. Представление в памяти тесно связано с тем, каким образом массив может расти и сокращаться. В качестве основных операций для массивов переменного размера рассматриваются операции включения новых элементов и исключения существующих. Доступ к элементам массивов переменного размера чаще всего относительный: найти элемент следующий (или предыдущий) по отношению к данному, найти последний элемент и т.д. Позиции элементов могут меняться при изменении размера массива.

Для массивов переменного размера, кроме последовательного представления в памяти, используется метод связанного представления: текущий элемент содержит указатель на позицию следующего и/или предыдущего элемента.

Стеки являются простейшей разновидностью линейных массивов переменного размера. Включение и исключение элементов ограничено только одним концом стека, называемым вершиноюстека. Доступ разрешается только к элементу, расположенному на вершине стека, поэтому порядок доступа определяется правилом FILO(FirstIn LastOut) – первым вошел, последним вышел. Для стеков применяется как последовательное, так и связанное представление в памяти.

Очереди отличаются от стеков тем, что доступ разрешен к обоим концам массива: включение новых элементов производится с нижнего конца, а исключение элементов – с вершины. Таким образом, очередь увеличивается с конца, сокращается с начала, действует правило FIFO(FistIn FirstOut) – первым вошел, первым вышел. Для очередей применяется как последовательное, так и связанное представление в памяти.

Списки являются линейными массивами, в которых включение и исключение элементов может выполняться в произвольных точках. Доступ возможен к любому, но только путем «прокручивания» списка, начиная с первого элемента, т.е. списки относятся к структуре данных с последовательным доступом. Каждый элемент содержит указатель на следующий. Если указатель задает только один следующий элемент, список называется однонаправленным. Если также есть указатель предыдущего элемента, список – двунаправленный.Списки имеют только связанное представление в памяти.

данные предназначены для отображения состояния объекта управления памяти управляющей системы. Данные в памяти представлены в виде последовательности битов, разделенных на адресные слова. Структурой данных называют логическую организацию элементов данных (двумерный массив). Логическая организация - прямоугольная сетка целых чисел, лежащих на плоскости. Представление в памяти – линейная последовательность ячеек памяти, содержащих целые числа и описатель (дискриптор) - информацию по данной структуре дискриптор включает в себя: Идентификатор типа данных; Дополнительную информацию нужную для декодирования цепочки битов, в виде которой представлены данные. Типы данных подразделяются на: Простые элементы данных операция доступа и изменения, для которых выполняется над всем элементом (целые числа, логические и символьные данные); Составные (основная структура - массив). Массив – структура данных для представления упорядоченного множества элементов одного типа. Элемент массива – идентифицируется набором индексов. Дискриптор массива – внутренняя структура данных, указывающая размерность массива, диапазон изменения индексов и положение элементов массивов памяти. Массивы классифицируются: По типу данных: Однородные (ОМ); Неоднородные (несколько дескрипторов, НМ); По длине: Фиксированной длинны 1). Векторы ОМ организуются как последовательность элементов данных, к какому возможен индивидуальный доступ с помощью целого индекса, указывающую позицию элемента последовательности. 2). Матрицы – многомерные массивы, логически организуются в виде прямоугольной сетки элементов на плоскости. 3). Неоднородные массивы фиксированного размера – позволяют сосредоточить в одной области памяти разнообразные данные (полная абсолютная характеристика, характеристика направлений). Переменной длинны: 1). Стеки (FILO) – первым вошел, последним вышел. 2). Очередь (FIFO) – первым вошел, первым вышел. 3). Списки – линейные массивы, в которых включения и выключения элементов могут выполняться в произвольных местах. Доступ к элементам – последовательный, для организации которого используется основной указатель начала стека.

Структура данных ПО ЦСК .

Структ-ой данных наз-ют логическую орг-ию элементов данных. Простыми наз-ся эл-ты дан-х операции доступа и измен-ия для кот вып-ся над всем эл-ом. Основной структурой сост-ых данных яв-ся массив. Массив – структ. данных для предст-я упоряд-ого множ-ва эл-ов одного типа. Эл-т массива идентиф-ся набором индексов. Дескриптор массива – внутр-яя струк-ра данных, указ-щая размерность массива, диапазон изменения индексов и положение эл-ов массивов памяти.

Массивы: 1) по типам данных : однородные ,неоднородные. 2) по длине: фиксированной длины и переменной длины.

Типы массивов:

1) Векторы – однород лин-е мас. Индив-ые эл-ты данных, входящ. в эту послед-ть могут замен-ся новыми,ачисло эл-ов меняться не может.

Вектор-одномерный массив. Доступ к элем-ам вектора упр-ся индексом, значение кот-го вычис-ся во время выполн-ия программы. Формула доступа к эл-ту Аi

Адр Аi= альфа + (I-LB)E,где I- индекс эл-та к кот-му обесп-ся доступ

2) Матрицы-многомер массивы.

Логич орг-ся в виде прямоуг сетки эл-ов на плоск-ти.Матрицу можно рассм-ть как вектор эл-ты кот-го в свою очередь яв-ся векторами. Наиболее распр-на структура столбец и строк(упорядоч-ие по строкам)

Адр Аi=альфа+(I-LB1)S+(j-

LB2)E , S=(UB2-LB2+1)E

Работоспособность – данный элемент может выполнять свои функции с определенным качеством

Коэффициент готовности – вероятность события, при кот данный элемент находится в исправном состоянии в люб момент времени t в течении срока

Работоспособность – данный элемент может выполнять свои функции с определенным качеством

готовности – вероятность события, при кот данный элемент находится в исправном состоянии в люб момент времени t в течении срок

Работоспособность – данный элемент может выполнять свои функции с определенным качествм

28 Классификация данных ПО ЦСК по сроку жизни: постоянные, полупостоянные, оперативные. Организация полупостоянных данных. Графовая модель многоступенчатой таблицы. Понятия индексных и поисковых таблиц. Достоинства и недостатки.

Данные по времени жизни подразделяются на:

постоянные данные, которые не изменяются в нормальном режиме работы ПО (таблицы констант, значения табличных функций, таблицы расписаний запуска программ и др.). Несанкционированный доступ к этому виду данных предотвращают специальные средства защиты памяти;

полупостоянные данные, которые могут быть изменены по командам оператора (абонентские, станционные и внестанционные характеристики);

оперативные данные, изменяются программами прикладного ПО и исполнительной операционной системы (данные о состояниях физических объектов и процессов).

Формирование первоначальных значений постоянных и полупостоянных данных осуществляется с помощью программ инициализации (первоначального запуска) и восстановления.

Данные, входящие в состав программного обеспечения, образуют базу данных. К базе данных предъявляются следующие требования:

  • быстрый доступ к необходимой информации, чтобы обеспечить требуемую скорость обработки вызовов;

  • целостность и непротиворечивость данных;

  • оптимальное использование ресурсов памяти путем дублирования данных только там, где это технически целесообразно;

  • возможность расширения структуры данных с незначительными затратами при согласовании базы данных при расширении станции.

Базы данных могут быть централизованными и децентрализованными. Децентрализация базы данных имеет следующие недостатки:

- увеличение общих потребностей в памяти;

- усложнение операций по изменению данных в распределенной памяти;

- необходимость наличия дополнительных средств для обеспечения непротиворечивости (согласованности) данных;

- увеличение времени на загрузку базы данных.

Объем, содержимое и организация базы данных зависит от системной организации коммутационной станции и от объема требуемых услуг связи. Надежность базы данных обеспечивается дублированием информации на магнитных и оптических носителях.

Структуры полупостоянных данных

Виды таблиц

Полупостоянные данные относятся к категории справочной информации. Одной изосновных структур таких данных являются таблицы, при помощи которых обеспечивается доступ к искомой информации (объектным параметрам) по известным исходным параметрам. Различают индексныеи поисковыетаблицы.

В индексных таблицах каждому исходному параметру ставится в соответствие набор объектных параметров. Объектные параметры расположены в таблице последовательно друг за другом в порядке нумерации исходных параметров.

Пример: таблица абонентских характеристик (рисунки 2.7, 2.8).

Номера разрядов ячеек памяти

Адреса

F

E

D

C

B

A

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

НА+СтН

Абонентская характеристика (АХ) 0

НА+СтН

Абонентская характеристика (АХ) 1

НА+СтН

Абонентская характеристика (АХ) (N –1)

НА – начальный адрес массива

СтН – станционный номер абонента (номер абонентского комплекта)

Рисунок 2.8 – Структура таблицы АХ

Исходным параметром для поиска нужной абонентской характеристики (АХ) является станционный номер абонента, представленный в двоичной системе. Поиск местонахождения АХ производится смещением относительно начального адреса (НА) массива АХ.

В поисковых таблицах (ассоциативных) выбор объектных параметров производится не по внешнему признаку, а по ключу, с которым сравнивается каждое слово таблицы.

Поисковые и индексные таблицы, как правило, являются многоступенчатыми (рисунок 2.9). Результирующая структура такой таблицы является древовидной. Верхний узел называется корнем, нижние – терминальными элементами (объектные параметры).

Рисунок 2.9 – Структура многоступенчатой таблицы

Рисунок 2.10

Если каждому узлу, за исключением терминальных, поставить в соответствие некоторую таблицу, то получим реализацию древовидной структуры на основе многоступенчатой таблицы (например, рисунок 2.10).

Данные в зависимости от срока жизни делятся на три вида: 1). Постоянные – таблицы констант, таблицы расписаний запуска программ. 2). Полупостоянные – могут быть суммированы оператором (абонентские данные), станционные данные, (протокол инициализации, интервалы между знаками)). 3). Оперативные – изменяются программами ОС и ППО (прикладного ПО) (массивы состояния приборов и путей в КП – это физические объекты; регистры вызовов, регистры номеронабирателя для фиксации адресной информации). данные, предназначены для отображения состояния объекта управления памяти управляющей системы. Данные в памяти представлены в виде последовательности битов, разделенных на адресные слова. Структурой данных называют логическую организацию элементов данных (двумерный массив). Логическая организация - прямоугольная сетка целых чисел, лежащих на плоскости Представление в памяти - линейная последовательность ячеек памяти, содержащих целые числа и описатель (дескриптор) – информация по данной структуре. Дескриптор включает в себя:

Идентификатор типа данных, Дополнительная информация необходимая для декодирования цепочки битов, в виде которой представлены данные Язык программирования задает синтаксическое представление данных.

Формирование первоначальных значений данных осуществляется с помощью специальных программ инициализации (первоначального запуска) и восстановления. Типы данных: Простые – элементы данных операция доступа и изменения для которых выполняются над всем элементом (целые числа, логические и символьные данные). Составные – основная структура – массив – структура данных для представления упорядоченного множества элементов первого типа.

Полупостоянные данные относятся к категории справочной информации. Одной из основных структур такой информации являются таблицы, при помощи которых обеспечивается доступ к искомой информации по известным исходным данным (таблица пересчета). Пересчет одного числа в другое или набора чисел достаточно распространенная операция в процессе обслуживания вызова необходим пересчет одного вида абонентского номера в другой, цифры № (код направления в № направления) и т.д. Данная процедура может быть выражена функцией: F(P) = Q1,Q2,….Qn Р – исходный параметр. Q1,Q2,….Qn - объектные параметры. Поиск Q (пересчет) может быть выполнен при помощи информационных или поисковых таблиц. Информационные таблицы организуются в виде линейного массива, в котором каждому исходному параметру ставится соответствие одного или несколько слов с объектными параметрами, которые располагаются в таблице, последовательно друг за другом в порядке нумерации исходных параметров адреса, требуемой группы параметров можно определить из выражения: Ai = HA + Pi r; Ai - адрес группы объектных параметров. HA – начальный адрес массива, отведенного под таблицу. Pi – порядковый номер исходящего параметра r – количество слов в массиве, соответствующих одному исходному параметру. «+» информационных таблиц Простота организации массива Простота организации доступа «-» под таблицу необходимо резервировать массив с учетом максимального объема информации, что приводит к нерациональному использованию памяти в случае неполного объема. Поисковые таблицы носят название ассоциативных. В этих таблицах каждому набору объектных параметров ставится в соответствии ключ. Поиск параметров ведется путем сравнения с ключами.

«+» возможность гибкого использования памяти, т. к. запись объектных параметров может производиться в произвольной области памяти. «-» время поиска изменяется в зависимости от места нахождения некоторых параметров. Оба типа таблиц применяются для организации полупостоянных данных. Таблицы могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми с древовидной структурой. Результирующая структура имеет верхний узел, которым называется корнем таблицы. Нижние узлы называются терминальными элементами (элементы данных). Если каждому узлу за исключением ТЕ поставить в соответствие некоторую таблицу, то получим реализацию древовидной структуры на основе многоструктурной таблицы.

Классификация данных ПО ЦСК по сроку жизни: постоянные, полупостоянные, оперативные. Организация полупостоянных данных. Графовая модель многоступенчатой таблицы. Понятия индексных и поисковых таблиц. Достоинства и недостатки.

Данные в зависимости от срока жизни делятся на три вида:

1). Постоянные – таблицы констант, таблицы расписаний запуска программ.

2). Полупостоянные – могут быть суммированы оператором (абонентские данные), станционные данные, (протокол инициализации, интервалы между знаками)).

3). Оперативные – изменяются программами ОС и ППО (прикладного ПО) (массивы состояния приборов и путей в КП – это физические объекты; регистры вызовов, регистры номеронабирателя для фиксации адресной информации).

Входящие в по данные, независимо от вида и структурной организации предназначены для отображения состояния объекта управления памяти управляющей системы.

Данные в памяти представлены в виде последовательности битов, разделенных на адресные слова.

Структурой данных называют логическую организацию элементов данных (двумерный массив).

- Логическая организация - прямоугольная сетка целых чисел, лежащих на плоскости

- Представление в памяти - линейная последовательность ячеек памяти, содержащих целые числа и описатель (дескриптор) – информация по данной структуре. Дескриптор включает в себя:

- Идентификатор типа данных

-Дополнительная информация необходимая для декодирования цепочки битов, в виде которой представлены данные.

Язык программирования задает синтаксическое представление данных.

Формирование первоначальных значений постоянных или полупостоянных данных осуществляется с помощью специальных программ инициализации (первоначального запуска) и восстановления.

Работа этих программ базируется способах:

1). Статического копирования (исходные данные заносятся на внешние носители на этапе генерации и остаются неизменными в течении всего периода эксплуатации ПО).

2). Динамического копирования (данные на внешних носителях обновляются с некоторым периодом).

3). Установки 0-ых и 1-ых значений (предполагается перевод всех разрядов структуры данных или в 0-ое или в 1-ое значение с помощью простых программ).

Типы данных:

-Простые – элементы данных операция доступа и изменения для которых выполняются над всем элементом (целые числа, логические и символьные данные).

- Составные – основная структура – массив – структура данных для представления упорядоченного множества элементов первого типа.

Полупостоянные данные относятся к категории справочной информации. Одной из основных структур такой информации являются таблицы, при помощи которых обеспечивается доступ к искомой информации по известным исходным данным (таблица пересчета).

Пересчет одного числа в другое или набора чисел достаточно распространенная операция в процессе обслуживания вызова необходим пересчет одного вида абонентского номера в другой, цифры № (код направления в № направления) и т.д.

Данная процедура может быть выражена функцией: F(P) = Q1,Q2,….Qn

Р – исходный параметр.

Q1,Q2,….Qn - объектные параметры.

Поиск Q (пересчет) может быть выполнен при помощи информационных или поисковых таблиц.

Информационные таблицы организуются в виде линейного массива, в котором каждому исходному параметру ставится соответствие одного или несколько слов с объектными параметрами, которые располагаются в таблице, последовательно друг за другом в порядке нумерации исходных параметров адреса, требуемой группы параметров можно определить из выражения:

Ai = HA + Pi r

Ai - адрес группы объектных параметров.

HA – начальный адрес массива, отведенного под таблицу.

Pi – порядковый номер исходящего параметра

r – количество слов в массиве, соответствующих одному исходному параметру.

«+» информационных таблиц

1.Простота организации массива, 2.Простота организации доступа

«-» под таблицу необходимо резервировать массив с учетом максимального объема информации, что приводит к нерациональному использованию памяти в случае неполного объема.

Поисковые таблицы носят название ассоциативных.

В этих таблицах каждому набору объектных параметров ставится в соответствии ключ. Поиск параметров ведется путем сравнения с ключами.

«+» возможность гибкого использования памяти, т. к. запись объектных параметров может производиться в произвольной области памяти.

«-» время поиска изменяется в зависимости от места нахождения некоторых параметров.

Оба типа таблиц применяются для организации полупостоянных данных. Таблицы могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми с древовидной структурой.

Результирующая структура имеет верхний узел, которым называется корнем таблицы.

Нижние узлы называются терминальными элементами (элементы данных).

Если каждому узлу за исключением ТЕ поставить в соответствие некоторую таблицу, то получим реализацию древовидной структуры на основе многоструктурной таблицы.

29 Автоматная модель коммутационной станции. Состояния автомата. Граф установления соединения. Многоэтапный принцип обслуживания вызова. Виды коммутационных программ.

Состояния автомата.

Структура системы коммутационных программ, обеспечивающих обслуживание вызова, определена на основе автоматной модели коммутационной станции.

Состояние коммутационной станции, в целом, определить очень сложно, поэтому выделяют и рассматривают состояния индивидуального вызова. При этом вся коммутационная станция рассматривается как группа независимых автоматов, каждый из которых обрабатывает только один вызов. Любой алгоритм может быть реализован конечным автоматом, т.е. автоматом с конечным числом состояний.

Процесс работы автомата может быть отражен с помощью состояний:

  • входов x (t) = {х1, х4 …хn};

  • выходов z (t) = {z1, z4 zn};

  • внутренних (текущих) состояний S (t) = {S1, S2.…Sn}.

В текущем состоянии сосредоточено все то, что автомат знает о прошлом с точки зрения его будущего поведения. Реакция автомата на последующие входные сигналы определена его текущим состоянием.

Внутренние (текущие) состояния автомата могут быть устойчивымиинеустойчивыми.

Состояние автомата является устойчивым с момента выдачи выходного сигнала до ближайшего момента поступления входного сигнала. Длительность этого состояния определяется временем реакции участников соединения на полученный от автомата выходной сигнал. В устойчивом состоянии процесс функционирования автомата приостанавливается до момента получения очередного входного сигнала.

Состояние автомата является неустойчивым (переходным) с момента поступления входного сигнала до ближайшего момента выдачи выходного сигнала. Длительность этого состояния определяется временем работы ЭУС по переводу коммутационной станции для обслуживания вызова в новое устойчивое состояние.

Функционирование автомата можно задавать графом, в котором вершины соответствуют текущим состояниям, а дуги - переходам из одного состояния в другое.

Граф установления соединения

Для описания процесса установления соединения используется граф переходов конечного автомата, в котором специфика того или иного вида соединения отражается в наборе вершин и конфигурации дуг (ребер) между ними. Для того, чтобы приблизить формальное описание процесса функционирования коммутационной станции к его содержательному описанию, вводятся понятия:

этапа установления соединения еi – совокупность состояний Si и выходных сигналов zi автомата в этих состояниях;

этапа обслуживания вызова Eik – последовательность действий, выполняемых ЭУС для перевода коммутационной станции от этапа установления соединения еi к этапу еk при поступлении входного сигнала xi.

Граф, вершинами которого является этапы установления, а ребрами – этапы обслуживания вызова, называется графом установления соединения.

Этапы установления соединения:

е0

-

АК свободен

е1

-

Посылка сигнала «ОС» (тракт приема номера проключен)

е2

-

Прием и анализ адресной информации

е3

-

Посылка сигналов ПВ и КПВ

е4

-

Разговор

е5

-

Подача сигнала «Занято» абоненту Б

е6

-

Подача сигнала «Занято» абоненту А

х0

-

Вызов абонентом А станции (шлейф замкнут)

х1

-

Отбой абонента А (шлейф разомкнут)

х2

-

Первый импульс (первая цифра)

х3

-

Последний импульс (последняя цифра), абонент Б свободен

х4

-

Ответ абонента Б (шлейф замкнут)

х5

-

Отбой абонента Б (шлейф разомкнут)

Переход от одного этапа установления соединения к другому выполняется после фиксации соответствующего входного сигнала через этап обслуживания вызова:

Е01

-

Проключение тракта подачи сигнала «Ответ станции»

Е10

-

Разрушение тракта подачи сигнала «Ответ станции»

Е12

-

Проключение тракта приема номера

Е20

-

Разрушение тракта прима номера

Е23

-

Проключение тракта посылки вызова

Е30

-

Разрушение тракта посылки вызова

Е34

-

Проключение разговорного тракта

Е45

-

Проключение тракта подачи сигнала «Занято» абоненту Б

Е50

-

Разрушение тракта подачи сигнала «Занято» абоненту Б

Е46

-

Проключение тракта подачи сигнала «Занято» абоненту А

Е60

-

Разрушение тракта подачи сигнала «Занято» абоненту А

Граф на рисунке 3.2 является упрощенным, т.к. в нем не отражены ситуации потерь вызовов из-за блокировки приборов, отсутствия свободных путей и др. Динамику реальногопроцесса можно задать двумя способами: как определенную последовательность этаповустановления соединения 01…еn) или как определенную последовательность этапов обслуживания вызовов (Е0112…Еin, Еno). Таким образом, процесс установления любого вида соединения и процесс обслуживания соответствующего вызова имеют многоэтапный характер, причем этапы отделены во времени один от другого некоторыми промежутками, длительность которых определяется длительностью этапов обслуживания вызовов или этапов установления соединения.

Язык SDL, рекомендуемый МСЭ-Т для применения на этапах проектирования алгоритмического обеспечения, строится на базе автоматной модели коммутационной станции.

Состав системы коммутационных программ однозначно определяется количеством и функциональным содержанием этапов обслуживания вызова для всех видов соединений, предусмотренных на данной коммутационной станции, т.е. суммарным количеством ребер в графах установления этих видов соединений. Объединенный граф может содержать большое количество вершин ребер, что требует большого объема памяти для хранения соответствующего числа программ. Уменьшение количества программ, и, как следствие, требуемого объема памяти, достигается путем минимизации объединенного графа. Коммутационные программы, выделенные в результате анализа минимизированного графа, обладают большим функциональным разнообразием, однако имеют достаточно близкую друг к другу структуру, которая является отражением структуры этапов обслуживания вызова.

Каждый этап Eik может быть разделен на три фазы (рисунок 3.3):

  1. фазу приема входного сигнала (обнаружения события);

  2. фазу обработки полученного сигнала, выбора внутреннего состояния и формирования соответствующего выходного сигнала (принятие решения);

  3. фазу выдачи выходного сигнала перевода коммутационного оборудования (объекта управления) в новое состояние.

Структура систем коммутационных программ, обеспечивающих обслуживание вызова определена на основе автоматизированной модели коммутационной станции. Состояние коммутационной станции в целом определить сложно, следовательно выделяют и рассматривают состояние индивидуального вызова. При этом вся коммутационная станция рассматривается как группа независимых автоматов, где работает только один вызов. Любой алгоритм может быть реализован конечным автоматом. Автомат – преобразователь информации , у которых значения выходных сигналов зависят не только от вида преобразования и входной информации, но и от того какая информация будет ранее не входах. Конечный автомат (КАВ) – АВ, у которого вершины соответствуют состояниям, а дуги переходу их одного состояния в другое. Процесс работы автомата может быть отражен с помощью состояний входов x(t), выходов z(t), внутренних (текущих) состояний s(t). В текущем состоянии сосредоточено все то, что автомат знает с точки зрения его будущего поведения. Реакция автомата на последние входные сигналы определена его текущим состоянием. Течение состояния автомата может быть устойчивым и не устойчивым. Не устойчивое состояние – состояние автомата с момента выдачи выходного сигнала до ближайшего момента поступления входного сигнала. Длительность этого состояния определяется временем реакции участников соединения на полученный от автомата выходной сигнал. В устойчивом состоянии процесс функционирования автомата приостанавливается до получения входного сигнала. Переходное состояние - состояние с момента выдачи выходного сигнала. Длительность этого состояния определяется временем работы ЭУС по переводу вызова с 1-го этапа на другой. Функции автомата можно задать графом. Автоматная модель коммутационной системы является теоретической основой языка SDL – язык описаний и спецификаций. SDL используется для описания алгоритма функционирования и позволяет просто перейти к кодированию алгоритма на одном из языков программирования. Для описания процесса установления соединения должно задать законы перехода соответствующего автомата из одного устойчивого состояния в другое и изменение набора входных сигналов. Для описания может быть использован граф перехода конечного автомата. В этом графе специфика того или иного вида соединения будет отражаться в наборе вершин графа и конфигурации ребер между ними. Для того что бы приблизить описание процессов функционирования коммутационной станции его содержательному описанию вводятся понятие: Этап установления соединения (ei) - ∑ состояний si и состояний zi автомата в этом состоянии. Этап обслуживания (Eik) – последовательность действий выполняемых ЭУС для перевода обслуживания вызова от этапа Li к этапу Lk. Назовем граф, вершинами которого являются этапы установления соединения, а ребрами этапы обслуживания вызова Eik, графом установления соединений. Рассмотренный граф является упрощенным, т.к. в нем не отражены ситуации потерь вызова из-за отсутствия свободных приборов и по другим причинам. Процесс установления любого вида соединения и процесс обслуживания вызова имеет множественный характер. Этапы отделены во времени друг от друга некоторыми промежутками длительность которых определяется длительностью этапов обслуживания вызова или длительностью этапов установления соединения.

Автоматная модель коммутационной станции. Состояния автомата. Граф установления соединения. Многоэтапный принцип обслуживания вызова. Виды коммутационных программ.

Структура систем коммутационных программ, обеспечивающих обслуживание вызова определена на основе автоматизированной модели коммутационной станции. Состояние коммутационной станции в целом определить сложно, следовательно выделяют и рассматривают состояние индивидуального вызова. При этом вся коммутационная станция рассматривается как группа независимых автоматов, где работает только один вызов. Любой алгоритм может быть реализован конечным автоматом.

Автомат – преобразователь информации , у которых значения выходных сигналов зависят не только от вида преобразования и входной информации, но и от того какая информация будет ранее не входах.

Конечный автомат (КАВ) – АВ, у которого вершины соответствуют состояниям, а дуги переходу их одного состояния в другое.

Процесс работы автомата может быть отражен с помощью состояний входов x(t), выходов z(t), внутренних (текущих) состояний s(t).

В текущем состоянии сосредоточено все то, что автомат знает с точки зрения его будущего поведения.

Реакция автомата на последние входные сигналы определена его текущим состоянием. Течение состояния автомата может быть устойчивым и не устойчивым.

Не устойчивое состояние – состояние автомата с момента выдачи выходного сигнала до ближайшего момента поступления входного сигнала. Длительность этого состояния определяется временем реакции участников соединения на полученный от автомата выходной сигнал.

В устойчивом состоянии процесс функционирования автомата приостанавливается до получения входного сигнала.

Переходное состояние - состояние с момента выдачи выходного сигнала. Длительность этого состояния определяется временем работы ЭУС по переводу вызова с 1-го этапа на другой. Функции автомата можно задать графом.

Автоматная модель коммутационной системы является теоретической основой языка SDL – язык описаний и спецификаций.

SDL используется для описания алгоритма функционирования и позволяет просто перейти к кодированию алгоритма на одном из языков программирования.

Для описания процесса установления соединения должно задать законы перехода соответствующего автомата из одного устойчивого состояния в другое и изменение набора входных сигналов.

Для описания может быть использован граф перехода конечного автомата. В этом графе специфика того или иного вида соединения будет отражаться в наборе вершин графа и конфигурации ребер между ними.

Для того что бы приблизить описание процессов функционирования коммутационной станции его содержательному описанию вводятся понятие:

  • Этап установления соединения (ei) - ∑ состояний si и состояний zi автомата в этом состоянии.

  • Этап обслуживания (Eik) – последовательность действий выполняемых ЭУС для перевода обслуживания вызова от этапа Li к этапу Lk.

Назовем граф, вершинами которого являются этапы установления соединения, а ребрами этапы обслуживания вызова Eik, графом установления соединений.

Рассмотренный граф является упрощенным, т.к. в нем не отражены ситуации потерь вызова из-за отсутствия свободных приборов и по другим причинам.

Процесс установления любого вида соединения и процесс обслуживания вызова имеет множественный характер. Этапы отделены во времени друг от друга некоторыми промежутками длительность которых определяется длительностью этапов обслуживания вызова или длительностью этапов установления соединения.

30 Технические данные, базовые архитектуры коммутационных платформ АХЕ-10, EWSD, Alcatel 1000 S12, Si 2000.V5, особенности и структура оборудования MSAN. Построение цифровых коммутационных полей базовых платформ АХЕ, EWSD, Alcatel 1000S12.

Технические данные, состав оборудования, особенности процессов обслуживания вызовов в ЦСК Alcatell000 S-12, Si 2000

ASM - модуль аналог. АЛ. Включает 128 АЛ и 2 тракта ИКМ, содержит вызывное устройство. Модуль реализует ф-ции BORSCHT и обеспечивает концентрацию нагрузки 2:1, т.е. выполняет ф-ции приборов ступени АИ.

IRSU - модуль интерфейса вынесенного блока удаленных аб-ов. Имеет конфигурацию аналогичную модулю DTM. В нем используется упрощенный вариант сигнализации ОКС на участке от вынесенного RSU до интерфейса. Обеспечивает ф-ции обработки вызовов и техобслуживания, использует технику опроса.

SSM - модуль ОКС №7. Реализована в двух версиях: базовой (полной) и упрощенной. Упрощенная версия полностью обрабатывается в DTM.

ТТМ - модуль тестирования трактов. Ф-ция - поддержка трактов S 12. Часть терминального управления координирует установление соединения, полный набор операции обеспечивается специальным комплектом тестирующего оборудования.

Модуль аб-ов ЦСИС - включает 64 линии, каждая линия с доступом 2В - канала для речи и данных; ID - канал для сигнализации и данных. Обеспечивает коммутацию пакетов.

DТМ - модуль цифровых сл. Существует 2 модификации: на 32 и на 24 канала. Выполняет ф-ции: преобразования НDB3 кода в двоичный; синхронизация; обнаружение аварии во вх. цифровом потоке (скольжения, потери цикловой синхронизации).

СТМ - модуль тактов и тонов, контролирует подсистему генераторов тактовой частоты, тональной частоты, датчика даты и времени.

РТСЕ - модуль интерфейса оператора, позволяет подключить до 15 операторов подсистемы операторов, выполняет такие же ф-ции как и DTM.

SCM - модуль служебных комплектов. Обеспечивает поддержку ф-ций регистровой коммутации, как для межстанционной многочастотной сигнализации, так и для многопроводной сигнализации между Т А и АТС. Выполняет ф-ции комплектов конференц-связи.

MPL - модуль техобслуживания и периферии. Содержит средства для центральных программ техобслуживания, связи «человек-машина», устройств ввода/вывода и внешней памяти. К внешним устройствам относятся твердые диски, оптические диски, принтеры, видеотерминалы, пульт сигнализации.

АСЕ - вспомогательный блок управления. Включает средства дополнительной вычислительной мощности.

DSN - ЦКП - состоит из нескольких звеньев, коммутационного устройства, кот. разделяются на плоскости. Кол-во звеньев зависит от емкости, кол-во плоскостей - от нагрузки. Максимальный вариант 4х4.

Характеристики поля:

поле двунаправленное (двустороннее);

неоднородное

тип поля - пространственно-временной.

ЦКП построено с использованием однотипных функциональных устройств (портов) и увеличение емкости поля достигается наращиванием ЦСК. Поле является полнодоступным и неблокируемым. В зависимости от места подключения терминальных модулей и возникающей нагрузки возможно установление соединения через разное число звеньев (ступеней).

Процесс установления соединения в АТСЭ "Система 12"

Управление процессом установления каждого соединения производит ТУУ вызывающего модуля. Подключение соединительного пути между двумя модулями (вызывающим и вызываемым) осуществляется по участкам этого пути в ЦКП от каскада к каскаду по принципу "из конца в конец". С этой целью ТУУ вырабатывает и передает через каждые 125 мкс по подключенному тракту в ЦКП команды на установление соединения. По адресу ТМ вызванного абонента управляющее устройство определяет количество каскадов ЦКП по пути установления соединения, маршрут соединения, количество и типы 16-ти битовых управляющих команд. В зависимости от числа каскадов, максимальное количество управляющих команд может достигать 7.

В качестве примера можно рассмотреть процесс установления внутристанционного соединения.

1. При поступления вызова со стороны абонента А ТУУа в результате медленного сканирования обнаруживает его и сообщает ДУУа информацию о поступлении вызова, линейном номере и типе АЛа. ДУУа подтверждает принятое сообщение.

Затем ДУУа сообщает в ДУУмчпп номер АЛ, тип ТА и тип необходимого приемника.

ДУУмчпп определяет МЧIПI, в котором есть свободный приемопередатчик и сообщает ТУУмчпп информацию о вызывающем ТА ТУУмчпп отыскивает и занимает свободный приемопередатчик и далее устанавливает соединение к ТМа, куда включен абонент А сообщая ТУУа о подключении передатчика сигнала "Ответ станции" и готовности к приему номера. МЧIПI обеспечивает выдачу сигнала "Ответ станции".

ТУУмчпп сообщает ДУУа о том, что АЛ подключена к приемнику набора номера МЧIПI.

2. При приеме первой цифры МЧПП прекращает выдачу сигнала "Ответ станции", а принятая цифра передается в ДУУа. ДУУа транслирует принятую цифру в ДУУмчпп для анализа и ожидает его, результат. Все цифры номера абонента Б транслируются в ДУУа и анализируются в ДУУмчпп. После приема всех знаков номера ДУУмчпп сообщает ДУУа информацию о номере вызываемого ТМ, в который включен абонент Б. После этого происходит освобождение приемника МЧIПП.

3. ДУУа сообщает ТУУа информацию об адресе вызываемого ТМб. ТУУа устанавливает соединение с ТМб, а ТУУб создает обратный путь к ТМа ТУУб определяет тип вызываемого ТА и проверяет его свободность.

Затем он сообщает данные о поступившем вызове ДУУб который, в свою очередь, он определяет тип ТМа

ДУУб сообщает ДУУа информацию о занятии ТМб.

4. ДУУ А сообщает ТУУ а информацию о необходимости подачи по разговорному тракту абоненту А сигнала "Контроль посылки вызова", а ДУУб о том, что линия абонента А переключена в разговорное состояние. ДУУб сообщает ТУУб о необходимости подачи по разговорному тракту абоненту А сигнала "Контроль посылки вызова", а абоненту Б сигнала "Посылка вызова".

5. При ответе вызываемого абонента прекращается выдача сигналов "Посылка вызова" и "Контроль посылки вызова". ТУУб оповещает ТУУа об ответе абонента Б и переключении тракта между ТМа и ТМб в разговорное состояние. Также, ТУУ б информирует ДУУб о поступлении сигнала ответа абонента Б, а ДУУб сообщает об ответе абонента Б в ДУУа. Таким образом, устанавливается разговорное состояние соединительного тракта. Питание микрофонов абонентов А и Б происходит из соответствующих ТМ.

6. Если первым даст отбой абонент А, то ТУУа обнаруживает этот сигнал и информирует о нем ДУУа, который подтверждает прием сообщения об отбое. ТУУа информирует об отбое ТУУб а тот, в свою очередь ДУУб. Оба ТУУ вырабатывают команды на освобождение соединительного тракта каждый своего.

ТУУб отыскивает соединительный путь для подключения сигнала "Занято" и после отбоя абонента Б вырабатывает команды на отключение сигнала "Занято" и окончательное освобождение разговорного тракта.

Если на каком-то участке устанавливаемого соединения в ЦКП возникает блокировка (занятость канала требуемого направления или техническая неисправность), то ЦКЭ этого каскада выдает, в обратном направлении по установленному тракту команду отрицательного подтверждения. Данная команда передается последовательно от каскада к каскаду в сторону вызывающего ТУУ по 16-му временному каналу, который в тракте установления соединения является обратным, последовательно освобождая соединительный путь. При этом вызывающее ТУУ прекращает выдачу последовательности управляющих команд и предпринимает повторную попытку установления соединения с использованием другого тракта между ЦКЭ ступени доступа и ступени ГИ, т.е. через другую плоскость ступени ГИ. При комплектации ЦКП "четырьмя плоскостями ступени ГИ таким образом ТУУ может быть последовательно осуществлено до четырех попыток установления соединения в сторону различных плоскостей. При этом канал, выбранный между ТУУ вызывающего модуля и ЦКЭ ступени доступа, сохраняется в течение всей этой серии попыток. В случае же неудачного исхода всей этой серии возможно осуществление новой серии через другой ЦКЭ ступени доступа.

Установленное соединение удерживается в течение всего времени до поступления в каждый ЦКЭ по занятым каналам двух последовательных управляющих команд, которые осуществляют последовательное освобождение соединительного пути.

Архитектура системы - модульная. Каждый модуль - самостоятельный блок управляемый собственным процессором. Программное управление на станции - распределенное, центральный процессор отсутствует

ASM - абонентский модуль на 240 портов

RASM - выносной абонентский модуль

ANM - модуль для аналоговых СЛ на 30 портов

RANМ - выносной модуль для аналоговых СЛ

DNМ - модуль ля цифровых ел на 30 портов (2Мбит/с) GSM - кл дублирован, занимается коммутацией

СНМ - тарифный модуль

ADM - административный модуль

ОМС - оборудование для централизованной эксплуатации LCM - для уплотнения до 4-х телефонных линий по 1 каналу

Телефонные Функции выполняются следующими модулями:

Аналоговый абонентский модуль (АSМ)

Аналоговый сетевой модуль (ANМ)

Цифровой сетевой модуль (DNМ)

Функции каждого модуля делятся на прикладные, т.е. функции доступные пользователю, и системные, т. е. такие функции, которые обеспечивают работу прикладных функций. В состав прикладных функций входят телефонные функции, обеспечивающие связь между отдельными аппаратами или типами аппаратов и другие различные функции, которые требуются со стороны абонента или сети. Функциональные процессы выполняются последовательно в нескольких модулях, а связываются они через межмодульную коммуникацию. Одновременно в системе выполняются несколько процессов на отдельных процессорах. Процессы взаимосвязываются операционной системой. Каждый процесс представляет собой группу процедур, которые выполняются как в аппаратных средствах, так и в программном обеспечении. Процедуры запускаются, прежде всего, являющимися в окружающей среде телефонной станции, телефонной и контрольной сетях

Центральной частью системы SI-2000 является групповой переключатель (коммутационное поле), к которому подключены все остальные модули.

Аналоговый абонентский модуль обеспечивает подключение аналоговых абонентских линий, а также концентрацию линий в направлении группового переключателя в соотношении 240/30.

Аналоговый сетевой модуль обеспечивает подключение 30 аналоговых соединительных линий одних и тех же или различных сигнализаций к групповому переключателю.

Цифровой сетевой модуль ONМ обеспечивает подключение 30-канальной стандартной системы ИКМ (2048 кбит/с) к групповому переключателю (GSМ) Групповой переключатель GSM представляет собой главную часть станции и обеспечивает коммyтaцию разговорных и информационных трактов при связи нескольких модулей. Одновременно с этим он коммутирует также телефонную нагрузку внутри самих модулей. К групповому переключателю подключаются модули АОМ, СНМ и 124 модуля (ASM, ANМ, ONМ) по 32 канала. Коммутационное поле не блокирующее.

Процесс установления соединения.

Управление соединением и контроль за его ходом выполняются при помощи выдержек времени, обеспечивающих правильный по времени процесс установления соединения. После перехода в разговорное состояние соединение становится стабильным, и им управляют только участники разговора.

1. Сигнал вызова на станции отмечается изменением состояния контрольной точки включения абонентской линии абонента А и выявляется в процессе сканирования их процессором SCC модуля ASM и там записывается. SCC выдaёт команду на включение сигнала «ОС» в интерфейс SIN соответствующей секции модуля и готовится к приёму цифр абонентского номера, выявляя тип а.л., категорию аб. А, и т.д.

2. сигнал «ОС» подключается к вызвавшему абоненту от источника зуммерных сигналов - генератора. Абонент А приступает к набору номера и после приёма первой цифры выдача сигнала «ОС» прекращается.

3. По номеру вызываемого абонента ЦУУ определяет состояние а.л. аб.Б и создаёт в КП разговорный тракт: А-АSМ-GSМ-АSМ-Б

4. взаимодействие УУ в ASM с УУ GSM осуществляется по 16 – му каналу. GSM выбирает модуль ASM, в который включена линия Б, и выдaет команду в УУ соответствующих модулей ASM на выдачу сигнала «ПВ» аб. Б и «КПВ» аб. А. в процессе постоянного сканирования определяется момент ответа Б и по команде УУ выдача данных сигналов прекращается. В КП сохраняется тракт: A-ASM-GSM-ASMБ. Если Б не ответит А,(время «ПВ» заранее определено на АТС) из ASM передаётся сигнал «занято при перегрузке».

5. При ответе созданный тракт сохраняется, а питание микрофонов А и Б создаются из АК блоков ASM.

При освобождении, если А первым даст отбой, то разговорный тракт освобождается. АК аб. А также освобождается, Б получает сигнал «занято» из своего АК. Если Б первым даст отбой, то АК освободится, но соединение сохраняется и А получает «занято». Соединение сохраняется 10 минут по истечении этой выдержки времени соединение разъединяется принудительно. SI-2000 обеспечивает возможность установления соединения любого вида, как местного, так и междугороднего.

31 Характеристики и структура электронных управляющих систем ЦСК АХЕ-10, EWSD, Alcatel 1000 S12. Организация системного интерфейса. Организация взаимодействия процессоров в управляющих системах.

Структура ЦКП: AXE-10, EWSD и т.д.

AXE-10: В систему ГИ GSS входят блоки: модуль тактов (CLM) и многократный соединительный комплект (MJC). Комм. поле содержит ступени временной коммутации (STM) состоящие из двух ЗУ речи и ЗУ управления, и ступени пространственной коммутации SPM. Емкость каждого коммутатора STM составляет 512 входов. К одному пространственному коммутатору SPM м/подключить не более 32 временных коммутаторов STM, что составит совокупную емкость из 32 х 512=16384 (16К) входов. Соединяя м/у собой несколько SPM м/наращивать емкость комм. поля соответственно до 32К, 48К и 64К.

Установление связи происходит ч/з TSM, ч/з SPM и далее к тому же самому или к какому –то другому TSM. Т. е. все соединения устанавливаются ч/з SPM, включая и те, которые возвращаются к тому же самому TSM. Т.о. коммутатор и/структуру (В-П-В).

Тактовая частота, необходимая для правильной работы ЗУ речи и управления вырабатывается в модуле тактов CLM. Для надежности GSS имеет три модуля CLM.

EWSD: коммутационное поле состоит из времен. и пространст. ступеней. На времен. ступенях коммутационные актеты меняют времен. интервалы и многоканальные шины (уплотнение лин. передачи) в соответствии с их пунктом назначения, а на пространственных ступенях они изменяют многоканальную шину без изменения временных интервалов. Параметры простран. и времен. ступеней (4/4, 16/15, 8/15, 15, 8) представляют собой кол-во многоканальных шин со скоростью передачи 8 Мбит/с, каждая из которых и/по 128 каналов. Соединительные пути ч/з ступени коммутации с помощью УУ коммутационной группы SGC в соответствии с коммутационной инф-цией поступают от CP. Имеются 2 типа координационных процессоров СР112 и СР113. СР112 – для станций средней и малой емкости. CP113 – для большой емкости.

Структура ЦКП Alcatel1000 S12: Основу распределенной архитектуры составляет ЦКП (DSN), являющееся ЦКП кольцевого типа. DSN не только заменяет обычное КП с его централизованным управлением, но также заменяет комплекс шин систем взаимодействия, требуемый при централизованном управлении для контроля и взаимодействия с каждым терминальным устройством. Основными функциями DSN является выполнение команд процессоров для установления соединений м/у абонентскими или соед-ми линиями, для передачи речи и данных, и для передачи сообщений м/у процессорами. Производительность и память для поиска и проключения путей в DSN полностью распределены. DSN имеет четырехступенчатую складную структуру. Первая ступень состоит из пары коммутаторов доступа, которые распределяют трафик от терминальных модулей по планам групповых коммутаторов. М/б оборудовано до трех ступеней групповых коммутаторов. Кол-во ступеней и планов групповых коммутаторов определяется числом терминалов и средним трафиком, обрабатываемым станцией.

DSN осуществляет пространственно-временную коммутацию. Каждый DSE содержит 16 одинаковых двухсторонних коммутационных портов. Каждый порт имеет 32 входящих и 32 исходящих временных каналов 128 Кбит/с. Каждый канал может передавать данные, речь в цифровом виде или межмодульные сигнальные сообщения. Каналы 0 и 16 предназначены только для внутреннего использования. DSE имеет собственный механизм искания и собственную карту путей. Каждый коммутационный порт может интерпретировать входные команды для установления, контроля и разъединения соединения для межпроцессорных сообщений или вызова. Он может также посылать сигналы другим DSE. Любой из 30 цифровых потоков из 16 портов может соединяться с исходящим каналом любого порта. Эта пространственно-временная коммутация позволяет DSE коммутировать 480 входящих каналов на 480 исходящих без блокировки.

Типовые задачи.

1 Составить диаграмму последовательностей передачи сообщений при организации взаимодействия ЦСК с АТСК. Пояснить взаимодействие ЦСК и АТСК на всех фазах сеанса связи.

2 Для сети сотовой подвижной связи стандарта GSM определить точку доступа к ТфОП, если сотовая сеть создается на правах зоновой сети и имеет емкость 70000 номеров. Составить план нумерации, указать местные и полные номера абонентов. Составить схему организации связи сотовой сети с ТфОП.

3 Пояснить формат значащей сигнальной единицы (MSU) ОКС№7. Определить формат этикетки маршрутизации MSU, если она передается на уровне междугородной сети между сигнальными пунктами с кодами 11720 и 10463.

4 Пояснить формат значащей сигнальной единицы (MSU) ОКС№7. Определить формат этикетки маршрутизации MSU, если она передается на уровне местной сети между сигнальными пунктами с кодами 14129 и 130.

5 Пояснить метод линейного кодирования с использованием потенциального кода 2В1Q, если известен исходный информационный поток. Что такое информационная и символьная скорости? Рассчитать символьную скорость передачи, если известна информационная скорость.

6 Для ЦСК емкостью 2800 номеров определить структуру таблиц пересчета списочных номеров в станционные при использовании методов одноступенчатой и двухступенчатой дешифрации, если сеть имеет семизначную нумерацию. Для каждого варианта организации таблиц определить резервируемый объем памяти, адресацию выделенных областей памяти, указать достоинства и недостатки одноступенчатой и двухступенчатой дешифрации. Начальные адреса для размещения таблиц A200, A600, AA00, AE00.

7 Для РАТС 20 емкостью 5000 номеров разработать: фрагмент схемы организации связи сети, дерево анализа цифр номера, структуру таблиц пересчета кода направления в номер направления. На сети предусмотреть связь с УСС, с АМТС, наличие не менее трех узловых районов. РАТС 20 связана напрямую с РАТС 21, 23, 26.

8 Разработать таблицу пересчета станционных номеров в списочные, взяв за основу таблицу нормализованных сотен АТСЭ КВАНТ. Емкость АТС 1940 номеров, код АТС 245, начальный адрес области памяти 33210 (код 33244).

9 Разработать структуру сканерной матрицы и соответствующего массива состояний контрольных точек (КТ) комплектов, определить адресацию ячеек массива состояний КТ, если количество КТ в матрице 128, количество сканерных матриц 4, ячейки памяти шестнадцатиразрядные, начальный адрес массива состояний КТ (НА) 7000 (код 4444).

10 Разработать логическую схему организации запуска периодических программ высокой степени срочности. На данном уровне работает 8 программ. Длительность цикла расписания Т = 80 мс, первичного периода t = 10 мс. Номера запускаемых программ П1, П6; периодичность запуска Т1 = 5t, Т6 = 3t . Для заданных программ составить временную диаграмму работы и пояснить организацию запуска программ.

11 Изобразить алгоритм приема сигналов вызова и отбоя на языке SDL. Пояснить процесс обработки данных, если слова текущего состояния R1 = 6F, предыдущего состояния R2 = AA, блокировки R0 = B3.

12 Вычертить схему формирования контрольных разрядов в коде Хэмминга, если в запоминающее устройство записывается слово АС9F (код 4444). Записать полную кодовую комбинацию. Сколько контрольных разрядов и с какими номерами будет иметь кодовая комбинация, если информационное слово 32-х разрядное?

Передача данных

1 Пояснить структуру построения эталонной модели взаимодействия открытых систем и назначение уровней протокольного стека.

Интерфейс- совокупность устройств и логических процедур, используемых для взаимодействия двух подсистем. Протокол – набор правил для согласования сетей передачи данных.

Эталонная модель была создана для того, чтобы распределенные системы, созданные на различном оборудовании и работающие по разным технологиям могли взаимодействовать друг с другом

Эталонная модель имеет 7 уровней.

Прикладной, представления, сеансовый – уровни приложения.

Транспортный – промежуточный между программными и аппаратными средствами.

Сетевой, канальный и физический – сетезависимые нижние уровни.

Прикладной – обеспечивает интерфейс между пользователем и сетью, делает доступными всевозможные услуги ( передачи файлов, удаленный терминальный доступ, электронная почта, поисковая и справочная службы ). Прикладной (пользовательский) уровень является основным, именно ради него существуют все остальные уровни. Он называется прикладным, поскольку с ним взаимодействуют прикладные процессы системы, которые должны решать некоторую задачу совместно с прикладными процессами, размещенными в других открытых системах.

Представления – устанавливает взаимопонимание двух сообщающихся компьютеров. Представительский уровень отвечает за преобразование протоколов, трансляцию данных, их шифрование, смену и преобразование применяемого набора символов (кодовой таблицы) и расширение графических команд. Может управлять сжатием данных.

Сеансовый – осуществляет управление взаимодействием между рабочими станциями, которые участвуют в сеансе связи. На этом уровне выполняются такие функции, как распознавание имен и защита, необходимые для связи двух приложений в сети.

Транспортный – осуществляет взаимодействие верхних и нижних уровней. Завершает организацию передачи данных, осуществляет разбивку сообщений на пакеты на передающем конце и сборку на приемном.

Сетевой – обеспечивает связь двух любых точек сети. Осуществляет маршрутизацию по адресам, определяет путь, по которому следует пересылать данные.

Канальный – обеспечивает формирование кадров ( блоков данных ) и передачу их через физический уровень, который при передаче может искажать данные. Этот уровень должен определять начало и конец кадра в битовом потоке, включать процедуру проверки наличия ошибок и их исправления. Он несет ответственность за правильность передачи пакетов.

Состоит из 2-х подуровней:

- LLC - управляет логической связью ( каналом ).

- MAC – управление доступом к сети.

Физический – обеспечивает физическое кодирование Бит кадра в электрические ( оптические ) сигналы и передает их по линии связи. Определяет тип кабеля, природу передающей среды и т.п.

Структура эталонной модели взаимодействия открытых систем, назначение уровней протокольного стека.

Протокол-обмен правил обмена информации между устройствами передачи данных. Эталонная модель ВОС лежит в основе всех сетевых технологий .Каждый уровень этой модели выполняет свою специфическую функцию, тем самым обеспечивает проектирование всей системы в целом. Каждый уровень взаимодействует только с двумя соседними, то есть подчиняется выше лежащему и управляет нижележащим.

ВОС -взаимодействия открытых систем, состоит из семи уровней:

1- физический

2- канальный

3- сетевой

4- транспортный

5- сеансовый

6- представления

7- прикладной

Прикладной уровень - обеспечивает интерфейс пользователя с общими сетевыми службами для обработки распределенной информации .На этом уровнс работают протоколы :FТР -удаленной пересылки данных( протокол передачи данных) , SNMP управления сетью.

Представления - осуществляет преобразование кодов, кодовых таблиц, сжатия и распаковку данных. На этом уровне работают протоколы: Telnet - управляющие доступом, SMТP - электронной почтой.

Сеансовый уровень - управляет системой взаимодействия между работающими станциями. Осуществляет соединение, поддержание соединения связи и разъединения .На этом уровне работают протоколы: NNTP- работы с телеконференцией, NTTP - поисковой системы.

Транспортный -осуществляет согласование верхних уровней с нижними. На этом уровне используются протоколы: ТСР -протокол управления передачи обеспечивает сервис надежной доставки информации между пользователями,

Сетевой - (пакетный) маршрутизация по адресам, трансляция физических и сетевых адресов, поиск пути от источника к получателю, установления и обслуживания логической связи между узлами для представления транспортной связи. На этом уровне используются протоколы: IP- осуществляет маршрутизацию по адресам с использованием IP адресов, IСМР - протокол который осуществляет контроль ошибок ,передаваемых сообщениями, определяет контрольную сумму, IGМР- осуществляет групповую пересылку данных.

Канальный уровень (уровень звена данных) -обеспечивает формирования кадров передаваемых через физический уровень к получателю ,состоит из двух подуровней: LLС- управляет логической связью и обеспечивает интерфейс сетевым уровнем, МАК управляет доступом к среде передач. Протокол РРР- который входит в

состав модема SLIP. .

Физический уровень - обеспечивает преобразование в битовую последовательность. Данный уровень определяет тип среды передачи, кодирование данных, методы передачи.

Среда передач- обеспечивает перенос электрического или оптического сигнала (по медным или оптическим кабелям связи, радио эфиру т.п).

2 Зарисовать и пояснить протокольный стек TCP/IP, назначение протоколов и инкапсуляцию протоколов.

Протокольный стек ТСРЛР. Назначенне протоколов и процедуры иикапсуляции протоколов

На уровне приложения функционируют протоколы, которые осуществляют взаимодействие пользователя с общесетевыми службами

Telnet - один из первых протоколов Intemet, предназначен для удаленного доступа к терминалу Intemet; FrP - протокол, позволяющий передавать файлы. Его рассматривают как один из возможных вариантов работы с удаленными сетями. Содержит большое кол-во информации в виде файлов. к данным этих файлов нелL3Я обратнться напрямую. Это можно сделать только переписав их целиком с FТP сервера в локальный сервер; SNMP- протокол управления сетями, на его основе происходит обращение к базе данных МIB (хранит конфигурацию устройств); SMТP - электронная почта; http - поисковая система; NNTPсетевой протокол передачи новостей; DNС-система доменных имен.

ТСР- осуществляет транспортировку данных по виртуальной сети и разбивку сообщения на пакеты; UDP- ПОЛL30вательский программный протокол - доставка пакетов без установления соединения между клиентами (работает в дейтаграмном режиме)

IP - межсетевой, осуществляет сервис доставки пакетов между узлами и маршрутизацию и поиск оптимального пути; IGМР-осущесгвляет групповую пересьшку данных ; ICМPпротокол управления сообщениями, управляет передачей управляющих сообщений исообщений об ошибках между хост ЭВМ и шлюзами

ARP - протокол разрешения адресов, осуществляет преобразование IP адреса в физический; RARP - осуществляет преобразование физического адреса в межсетевой IP адрес. Прикладной уровень - реализуется программныии системами, построенными в архитектуре клиент-сервер. В отличие от протоколов остальных трех уровней, протоколы прикладного уровня занимаются деталями конкретного приложения и «не интересуются» способами передачи данных по сети.

Основной уровень - так как на сетевом уровне не устанавливаются соединения, то нет никаких гарантий, что все пакеты будут доставлены в место назначения невредимыми или придут в том же порядке, в котором они были отправлены. эту задачу решает основной уровень стека TCP/IP, называемый также транспортным. На этом уровне функционирует протокол управления передачей ТСР и протокол дейтаграмм пользователя UDP. ТСР делнт поток байт на сегменты и передает их нижележащему уровню межсетевого взаимодействия. После того как эти сегменты будут доставлены средствами уровня межсетевого взаимодействия в пункт назначения, протокол ТСР снова соберет их в непрерывный поток

байт. Протокол UDP выполняет только функции связующего звена (мультиплексора) между сетевым протоколом и много численными службами прикладного уровня или пользовательскими процессами.

Уровень межсетевого взаимодействия - является стрежнем всей архитектуры, реализует концепцию передачи пакетов в режиме без установления соединений, то есть дейтаграммным способом. Уровень обеспечивает возможность перемещения пакетов по сети, используя тот маршрут, который в данный момент является наиболее рациональным. Основным протоколом сетевого уровия в стеке является протокол IP . Протокол является дейтаграммным, Т.е. он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения, но старается это сделать.

С помощью специальных пакетов ICМP сообщает о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы.

Уровень сетевых интерфейсов - протоколы этого уровня должны обеспечивать интеграцию в составную сеть других сетей, при чем задача ставится так: сеть TCP/IP должна иметь средства включения в себя любой другой сети, какую бы внутреннюю техиологию передачи данных эта сеть не использовала. Для каждой техиологии, включаемой в составную сеть подсети, должны бьпь разработаны собственные интерфейсные средства.

Инкапсуляция (encapsulation) или туннелирование (tunneling) - это метод решения задачи согласования сетей, который, однако, применим только для согласования транспортных протоколов и только при определенных ограничениях. Инкапсуляция может быть использована, когда две сети с одной транспортной технологией необходимо соединить через сеть, использующую другую транспортную технологию. При инкапсуляции промежуточная сеть используется только как транзитная транспортная система.

Метод инкапсуляции заключается в том, что пограничные маршрутизаторы, которые подключают объединяемые сети к транзитной, упаковывают пакеты транспортного протокола объединяемых сетей в пакеты транспортного протокола транзитной сети.

Для реализации метода инкапсуляции пограничные маршрутизаторы должны быть соответствующим образом сконфигурированы

Инкапсуляция может быть использована для транспортных протоколов любого уровня.

Данные пользователя формируются на трех верхних уровнях модели ВАС. К данным добавляется заголовок, в котором содержится адрес пункта назначения и вид кодировки.

На транспортном уровне добавляется заголовок ТСР, в котором содержатся адреса отправителя и получателя, номер пакета и контрольная сумма пакета.

На сетевом уровне добавляется заголовок IP, в котором указывается время жизни пакета, по истечению которого пакет будет уничтожен

На канальном и физическом уровнях добавляется заголовок ЛВС(Еthеrnеt), в котором содержится контрольная сумма пакета. Конец заголовка указывает на окончание пакета данных.

На приемном конце, данные анализируются, рассчитывается контрольная сумма пакета, сравниваются, и если контрольная сумма совпадет, то заголовок ЛВС будет уничтожен. Дальше данные передаются на сетевой уровень. Если контрольная сумма не совпадет, то пакет уничтожится и у отправителя запрашивается повторно и Т.д.

3 Пояснить архитектуру сети FDDI, порядок передачи по сети информации, формат маркера и формат протокола.

Архитектура сети FDDI, порядок передачи по сети информации, формат маркера и протокола.

Управление доступом к среде МАС осуществляется на основе метода кольцевых слотов.

Формат маркера

Преамбула

НР

КП

КР

СП

Преамбула предназначена для синхронизации. Несмотря на то, что изначальная длина этого поля равна 64 бита, узлы могут логически изменить ее в соответствии со своими требованиями к синхронизации или качеству передачи.

НР – начальный разделитель (11110000) предназначен для определения начала маркера или идентификации пакета.

КП – контроль пакета (CLFFTTTT),

где бит «С» устанавливает класс пакета, будет ли пакет использоваться для синхронного (С=1) или асинхронного обмена (С=0);

L – индикатор длины адреса пакета, который может быть 16 или 48 бит (L=0 – 16 бит, L=1 – 48 бит);

FF – определяет формат пакета: принадлежит ли пакет подуровню МАС (FF=00) или подуровню LLC (FF=01);

TTTT – определяет тип пакета, содержащего данные в информационном поле. Определяется только в том случае, если пакет является подуровнем МАС, например 0011 – требование маркера.

КР – концевой разделитель определяет конец пакета. Может быть различной длины, например полбайта.

СП – статус пакета (ACRRACRR). Поле произвольной длины, которое содержит биты обнаружения ошибки, адрес распознан, данные скопированы.

Формат пакета протокола FDDI

Преамбула

НР

КП

АП

АО

Данные

CRC

КР

СП

Преамбула предназначена для синхронизации. Несмотря на то, что изначальная длина этого поля равна 64бита, узлы могут логически изменить ее в соответствии со своими требованиями к синхронизации или качеству передачи.

НР – начальный разделитель (11110000) предназначен для определения начала маркера или идентификации пакета.

КП – контроль пакета КП (CLFFTTTT), где

С устанавливает класс пакета. Будет ли пакет использоваться для синхронного (С=1) или асинхронного обмена (С=0);

L – индикатор длины адреса пакета, которая может быть 16 или 48 бит (L=0 – 16 бит, L=1 – 48 бит);

FF – определяет формат пакета. Принадлежит ли пакет подуровню МАС (FF=00) или подуровню LLC (FF=01);

TTTT – определяет тип пакета, содержащего данные в информационном поле. Определяется только в том случае, если пакет является подуровнем МАС, например 0011 – требование маркера.

КР – концевой разделитель – определяет конец пакета. Может быть различной длины, например полбайта.

СП – статус пакета (ACRRACRR). Поле произвольной длины, которое содержит биты обнаружения ошибки, адрес распознан, данные скопированы.

АП – адрес получателя имеет длину 16 или 48 бит и предназначен для определения рабочей станции.

АО – адрес отправителя имеет туже длину и определяет рабочую станцию, передавшую пакет.

Данные могут быть типа МАС, предназначенные для управления кольцом или данными пользователя. Длина поля переменная, но ограничена суммарной длиной пакета и не превышает 4500 байт.

FDDI – это стандарт или вернее набор сетевых стандартов, ориентирован прежде всего на передачу данных по ВОЛС со скоростью 100Мбит/с.

Архитектура сети. Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой в качестве наиболее приоритетных следующие цели:

- Повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мбит/с;

- Повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода – повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т.п.;

- Максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного трафиков.

Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Использование двух колец – это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят им воспользоваться, должны быть подключены к обоим кольцам. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля первичного (Primary) кольца, поэтому этот режим назван режимом Thru – «сквозным» или «транзитным». Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.

В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным (рисунок 1), образуя вновь единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть «свертывание» или «сворачивание» колец. Операция свертывания производится силами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются против часовой стрелки, а по вторичному – по часовой. Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.

В стандартах FDDI отводится много внимания различным процедурам, которые позволяют определить наличие отказа в сети, а затем произвести необходимую реконфигурацию. Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее элементов. При множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей.

Рис. 1. Реконфигурация кольца FDDI при отказе

Порядок передачи по сети информации. Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, поэтому для нее определен специальный метод доступа. Этот метод очень близок к методу доступа сетей Token Ring и также называется методом маркерного (или токенного) кольца - token ring (рисунок 2).

Рис.2. Порядок обмена данными в сети FDDI

С помощью операций МАС-уровня станции получают доступ к кольцу и передают свои кадры данных. Цикл передачи кадра от одной станции к другой состоит из нескольких этапов: захват токена станцией (рисунок 2,а), которой необходимо передать кадр, передача кадров, освобождение токена передающей станцией, ретрансляция кадров промежуточными станциями, распознавание и копирование кадров станцией-получателем и удаление кадра из сети станцией-источником.

Станция может начать передачу своих собственных кадров данных только в том случае, если она получила от предыдущей станции специальный кадр - токен доступа (рисунок 2, б). После этого она может передавать свои кадры, если они у нее имеются, в течение времени, называемого временем удержания токена - Token Holding Time (THT). После истечения времени THT станция обязана завершить передачу своего очередного кадра и передать токен доступа следующей станции. Если же в момент принятия токена у станции нет кадров для передачи по сети, то она немедленно транслирует токен следующей станции. В сети FDDI у каждой станции есть предшествующий сосед (upstream neighbor) и последующий сосед (downstream neighbor), определяемые ее физическими связями и направлением передачи информации.

Каждая станция в сети постоянно принимает передаваемые ей предшествующим соседом кадры и анализирует их адрес назначения. Если адрес назначения не совпадает с ее собственным, то она транслирует кадр своему последующему соседу. Этот случай приведен на рисунке (рисунок 2, в). Нужно отметить, что, если станция захватила токен и передает свои собственные кадры, то на протяжении этого периода времени она не транслирует приходящие кадры, а удаляет их из сети. Такой процесс называется МАС-заменой. Первоначальный источник удаляемого из сети кадра не имеет значения, это может быть и данный МАС-узел, который ранее поместил кадр в кольцо, либо другой МАС-узел. Если сеть работает корректно, то из сети удаляются только усеченные кадры, которые образуются либо при захвате токена, либо при удалении своего кадра станцией-источником. Такуим образом, усеченный кадр – это кадр, который имеет начальный ограничитель, но не имеет конечного.

Каждый МАС-узел должен подсчитать количество полученных им полных кадров и проверить передаваемые кадры на наличие ошибок с помощью контрольной последовательности. При обнаружении ошибки станция устанавливает признак неисправности в кадре и увеличивает свой собственный счетчик искаженных кадров.

Если же адрес кадра совпадает с адресом станции, то она копирует кадр в свой внутренний буфер, проверяет его корректность (в основном по контрольной сумме), передает его поле данных для последующей обработки протоколу лежащего выше над FDDI уровня (например, IP), а затем передает исходный кадр по сети последующей станции (рисунок 2, г). В передаваемом в сеть кадре станция назначения отмечает три признака: распознавания адреса, копирования кадра и отсутствия или наличия в нем ошибок.

После этого кадр продолжает путешествовать по сети, транслируясь каждым узлом. Станция, являющаяся источником кадра для сети, ответственна за то, чтобы удалить кадр из сети, после того, как он, совершив полный оборот, вновь дойдет до нее (рисунок 2, д). При этом исходная станция проверяет признаки кадра, дошел ли он до станции назначения и не был ли при этом поврежден. Процесс восстановления информационных кадров не входит в обязанности протокола FDDI, этим должны заниматься протоколы более высоких уровней.

Для сетей FDDI предусмотрена передача кадров двух типов трафика - синхронного и асинхронного.

Синхронный трафик предназначен для приложений, которые требуют предоставления им гарантированной пропускной способности для передачи голоса, видеоизображений, управления процессами и других случаев работы в реальном времени. Для такого трафика каждой станции предоставляется фиксированная часть пропускной способности кольца FDDI, поэтому станция имеет право передавать кадры синхронного трафика всегда, когда она получает токен от предыдущей станции.

Асинхронный трафик - это обычный трафик локальных сетей, не предъявляющий высоких требований к задержкам обслуживания. Станция может передавать асинхронные кадры только в том случае, если при последнем обороте токена по кольцу для этого осталась какая-либо часть неизрасходованной пропускной способности.

Архитектура сети FDDI порядок передачи по сети информации, формат маркера и формат протокола.

Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой в качестве наиболее приоритетных следующие цели:

  1. повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мбит/с;

  2. повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т. п.;

  3. максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного (чувствительного к задержкам) трафиков.

Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец - это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят воспользоваться этим повышенным потенциалом надежности, должны быть подключены к обоим кольцам.

В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля только первичного (Primary) кольца, этот режим назван режимом Thru - «сквозным» или «транзитным». Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.

В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным (рис. 3.16), вновь образуя единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть «свертывание» или «сворачивание» колец. Операция свертывания производится средствами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении (на диаграммах это направление изображается против часовой стрелки), а по вторичному - в обратном (изображается по часовой стрелке). Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.

В стандартах FDDI много внимания отводится различным процедурам, которые позволяют определить наличие отказа в сети, а затем произвести необходимую реконфигурацию. Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее элементов. При множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей. Технология FDDI дополняет механизмы обнаружения отказов технологии Token Ring механизмами реконфигурации пути передачи данных в сети, основанными на наличии резервных связей, обеспечиваемых вторым кольцом.

Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, поэтому для нее определен специальный метод доступа. Этот метод очень близок к методу доступа сетей Token Ring и также называется методом маркерного (или токенного) кольца - token ring.

Отличия метода доступа заключаются в том, что время удержания маркера в сети FDDI не является постоянной величиной, как в сети Token Ring. Это время зависит от загрузки кольца - при небольшой загрузке оно увеличивается, а при больших перегрузках может уменьшаться до нуля. Эти изменения в методе доступа касаются только асинхронного трафика, который не критичен к небольшим задержкам передачи кадров. Для синхронного трафика время удержания маркера по-прежнему остается фиксированной величиной. Механизм приоритетов кадров, аналогичный принятому в технологии Token Ring, в технологии FDDI отсутствует. Разработчики технологии решили, что деление трафика на 8 уровней приоритетов избыточно и достаточно разделить трафик на два класса - асинхронный и синхронный, последний из которых обслуживается всегда, даже при перегрузках кольца.

В остальном пересылка кадров между станциями кольца на уровне MAC полностью соответствует технологии Token Ring. Станции FDDI применяют алгоритм раннего освобождения маркера, как и сети Token Ring со скоростью 16 Мбит/с.

Адреса уровня MAC имеют стандартный для технологий IEEE 802 формат. Формат кадра FDDI близок к формату кадра Token Ring, основные отличия заключаются в отсутствии полей приоритетов.

Преамбvла - чередование 1 и О. Используется для синхронизации, состоит из 64 бит, 56 бит-чередование 1 и О, с помощью которых осуществляется в течении 5 секунд синхронизация. Оставшиеся 8 бит - 11110000 - начальный разделитель кадра, что обозначает начало информационной части кадра.

HP - начальный разделитель, состоит из 11110000.

КП - Контроль пакета протокола верхнего уровня, содержит в себе CLFFTTTT. С - определяет класс пакета:

Признаки распознавания адреса, копирования кадра и ошибки позволяют сохранить имеющиеся в сетях Token Ring процедуры обработки кадров станцией-отправителем, промежуточными станциями и станцией-получателем.

На рис. 3.17 приведено соответствие структуры протоколов технологии FDDI семиуровневой модели OSI. FDDI определяет протокол физического уровня и протокол подуровня доступа к среде (MAC) канального уровня. Как и во многих других технологиях локальных сетей, в технологии FDDI используется протокол подуровня управления каналом данных LLC, определенный в стандарте IEEE 802.2. Таким образом, несмотря на то что технология FDDI была разработана и стандартизована институтом ANSI, а не комитетом IEEE, она полностью вписывается в структуру стандартов 802.

Отличительной особенностью технологии FDDI является уровень управления станцией - Station Management (SMT). Именно уровень SMT выполняет все функции по управлению и мониторингу всех остальных уровней стека протоколов FDDI. В управлении кольцом принимает участие каждый узел сети FDDI. Поэтому все узлы обмениваются специальными кадрами SMT для управления сетью.

Отказоустойчивость сетей FDDI обеспечивается протоколами и других уровней: с помощью физического уровня устраняются отказы сети по физическим причинам, например из-за обрыва кабеля, а с помощью уровня MAC - логические отказы сети, например потеря нужного внутреннего пути передачи маркера и кадров данных между портами концентратора.

3.5.2. Особенности метода доступа FDDI

Для передачи синхронных кадров станция всегда имеет право захватить маркер при его поступлении. При этом время удержания маркера имеет заранее заданную фиксированную величину.

Если же станции кольца FDDI нужно передать асинхронный кадр (тип кадра определяется протоколами верхних уровней), то для выяснения возможности захвата маркера при его очередном поступлении станция должна измерить интервал времени, который прошел с момента предыдущего прихода маркера. Этот интервал называется временем оборота маркера (Token Rotation Time, TRT). Интервал TRT сравнивается с другой величиной - максимально допустимым временем оборота маркера по кольцу Т_0рг. Если в технологии Token Ring максимально допустимое время оборота маркера является фиксированной величиной (2,6 с из расчета 260 станций в кольце), то в технологии FDDI станции договариваются о величине Т_0рг во время инициализации кольца. Каждая станция может предложить свое значение Т_0рг, в результате для кольца устанавливается минимальное из предложенных станциями времен. Это позволяет учитывать потребности приложений, работающих на станциях. Обычно синхронным приложениям (приложениям реального времени) нужно чаще передавать данные в сеть небольшими порциями, а асинхронным приложениям лучше получать доступ к сети реже, но большими порциями. Предпочтение отдается станциям, передающим синхронный трафик.

Таким образом, при очередном поступлении маркера для передачи асинхронного кадра сравнивается фактическое время оборота маркера TRT с максимально возможным Т_0рг. Если кольцо не перегружено, то маркер приходит раньше, чем истекает интервал Т_0рг, то есть TRT < Т_0рг. В этом случае станции разрешается захватить маркер и передать свой кадр (или кадры) в кольцо. Время удержания маркера ТНТ равно разности T_0pr - TRT, и в течение этого времени станция передает в кольцо столько асинхронных кадров, сколько успеет.

Если же кольцо перегружено и маркер опоздал, то интервал TRT будет больше Т_0рг. В этом случае станция не имеет права захватить маркер для асинхронного кадра. Если все станции в сети хотят передавать только асинхронные кадры, а маркер сделал оборот по кольцу слишком медленно, то все станции пропускают маркер в режиме повторения, маркер быстро делает очередной оборот и на следующем цикле работы станции уже имеют право захватить маркер и передать свои кадры.

Метод доступа FDDI для асинхронного трафика является адаптивным и хорошо регулирует временные перегрузки сети.

Выводы

  1. Технология FDDI первой использовала волоконно-оптический кабель в локальных сетях, а также работу на скорости 100 Мбит/с.

  2. Существует значительная преемственность между технологиями Token Ring и FDDI: для обеих характерны кольцевая топология и маркерный метод доступа.

  3. Технология FDDI является наиболее отказоустойчивой технологией локальных сетей. При однократных отказах кабельной системы или станции сеть, за счет «сворачивания» двойного кольца в одинарное, остается вполне работоспособной.

  4. Маркерный метод доступа FDDI работает по-разному для синхронных и асинхронных кадров (тип кадра определяет станция). Для передачи синхронного кадра станция всегда может захватить пришедший маркер на фиксированное время. Для передачи асинхронного кадра станция может захватить маркер только в том случае, когда маркер выполнил оборот по кольцу достаточно быстро, что говорит об отсутствии перегрузок кольца. Такой метод доступа, во-первых, отдает предпочтение синхронным кадрам, а во-вторых, регулирует загрузку кольца, притормаживая передачу несрочных асинхронных кадров.

  5. В качестве физической среды технология FDDI использует волоконно-оптические кабели и UTP категории 5 (этот вариант физического уровня называется TP-PMD).

  6. Максимальное количество станций двойного подключения в кольце - 500, максимальный диаметр двойного кольца - 100 км. Максимальные расстояния между соседними узлами для многомодового кабеля равны 2 км, для витой пары UPT категории 5-100 м, а для одномодового оптоволокна зависят от его качества.

4 Типы и назначение коммутаторов, способы передачи.

Основным назначением коммутаторов является прием, анализ и отправка данных по выбранному направлению.

Однако главной причиной повышения производительности сети при использовании коммутатора является параллельнаяобработка нескольких кадров.

Так как главное достоинство коммутатора, благодаря которому он завоевал очень хорошие позиции в локальных сетях, это его высокая производительность, то разработчики коммутаторов стараются выпускать так называемые неблокирующиемодели коммутаторов.

Неблокирующий коммутатор - это такой коммутатор, который может передавать кадры через свои порты с той же скоростью, с которой они на них поступают.

Типы коммутаторов.

1. Коммутатор с коммутационной матрицей.

Коммутационная матрица обеспечивает основной и самый быстрый способ взаимодействия процессоров портов. Однако реализация матрицы возможна только для определенного числа портов, причем сложность схемы возрастает пропорционально квадрату количества портов коммутатора.

Входные блоки процессоров портов на основании просмотра адресной таблицы коммутатора определяют по адресу назначения номер выходного порта. Эту информацию они добавляют к байтам исходного кадра в виде специального ярлыка - тэга. Матрица состоит из трех уровней двоичных переключателей, которые соединяют свой вход с одним из двух выходов в зависимости от значения бита тэга. Переключатели первого уровня управляются первым битом тэга, второго - вторым, а третьего - третьим.

Матрица может быть реализована и по-другому, на основании комбинационных схем другого типа, но ее особенностью все равно остается технология коммутации физических каналов.

Недостатки: 1. Отсутствие буферизации данных внутри коммутационной матрицы - если составной канал невозможно построить из-за занятости выходного порта или промежуточного коммутационного элемента, то данные должны накапливаться в их источнике, в данном случае - во входном блоке порта, принявшего кадр. 2. Сложность наращивания числа коммутируемых портов.

Достоинства - высокая скорость коммутации и регулярная структура, которую удобно реализовывать в интегральных микросхемах

2. Коммутаторы с общей шиной.

В коммутаторах с общей шиной процессоры портов связывают высокоскоростной шиной, используемой в режиме разделения времени.

Кадр должен передаваться по шине небольшими частями, по нескольку байт, чтобы передача кадров между несколькими портами происходила в псевдопараллельном режиме, не внося задержек в передачу кадра в целом. Размер такой ячейки данных определяется производителем коммутатора. Входной блок процессора помещает в ячейку, переносимую по шине, тэг, в котором указывает номер порта назначения. Каждый выходной блок процессора порта содержит фильтр тэгов, который выбирает тэги, предназначенные данному порту.

Шина, так же как и коммутационная матрица, не может осуществлять промежуточную буферизацию, но так как данные кадра разбиваются на небольшие ячейки, то задержек с начальным ожиданием доступности выходного порта в такой схеме нет - здесь работает принцип коммутации пакетов, а не каналов.

3. Коммутаторы с разделяемой памятью.

Входные блоки процессоров портов соединяются с переключаемым входом разделяемой памяти, а выходные блоки этих же процессоров соединяются с переключаемым выходом этой памяти. Переключением входа и выхода разделяемой памяти управляет менеджер очередей выходных портов. В разделяемой памяти менеджер организует несколько очередей данных, по одной для каждого выходного порта. Входные блоки процессоров передают менеджеру портов запросы на запись данных в очередь того порта, который соответствует адресу назначения пакета. Менеджер по очереди подключает вход памяти к одному из входных блоков процессоров и тот переписывает часть данных кадра в очередь определенного выходного порта. По мере заполнения очередей менеджер производит также поочередное подключение выхода разделяемой памяти к выходным блокам процессоров портов, и данные из очереди переписываются в выходной буфер процессора.

Память должна быть достаточно быстродействующей для поддержания скорости переписи данных между N портами коммутатора. Применение общей буферной памяти, гибко распределяемой менеджером между отдельными портами, снижает требования к размеру буферной памяти процессора порта.

4. гибридные коммутаторы.

У каждой из описанных архитектур есть свои преимущества и недостатки, поэтому часто в сложных коммутаторах эти архитектуры применяются в различных комбинациях друг с другом.

5 Пояснить формат протокола Iрv4, назначение всех его полей, адресацию.

Формат протокола Ipv4, назначение всех его полей, адресацию

В Интернет используется много различных типов пакетов, но один из основных – IP-пакет. IP-протокол предлагает ненадежную транспортную среду( не существует гарантии благополучной доставки IP-дейтограммы) Алгоритм доставки прост: при ошибке дейтограмма выбрасывается, а отправителю посылается соответствующее ICMP-сообщение (или не посылается ничего). Обеспечение же надежности возлагается на более высокий уровень (UDP или TCP). Формат IP-пакетов показан на рис

Поле «Версия» характеризует версию IP-протокола (например, 4 или 6). Формат пакета определяется программой и, вообще говоря, может быть разным для разных значений поля версия. Только размер и положение этого поля незыблемы.

HLENДлина заголовка, измеряемая в 32-разрядных словах, обычно содержит 20 октетов (HLEN=5, без опций и заполнителя).

Тип сервиса – характеризует то, как должна обрабатываться дейтаграмма. Поле делится на 6 полей:

Поле «полная длина» определяет полную длину IP-дейтограммы (до 65535 октетов), включая заголовок и данные.

Одно-октетное поле (TOS) характеризует то, как должна обрабатываться дейтограмма. Это поле делится на 6 субполей

поле Приоритет позволяет присвоить код приоритета каждой дейтаграмме (это поле используется не всегда).

0 – обычный уровень приоритета

1 – приоритетный

2 – отправить немедленно

3 – срочный

биты D, T, R, C – характеризуют положение относительно способа доставки дейтаграммы

если T=1, характеризует высокую пропускную способность

R=1 – высокая надежность

C=1 – низкая стоимость

D=1 – требует минимальной задержки

Данные запросы учитываются при выборе маршрута протоколом OSPF

Идентификатор, флаги (3 бита) и указатель фрагмента. Поля управляют процессом фрагментации и последующей "сборки" дейтограммы. Идентификатор представляет собой уникальный код дейтограммы, позволяющий идентифицировать принадлежность фрагментов и исключить ошибки при "сборке" дейтограмм. Бит 0 поля «флаги» является резервным, бит 1 служит для управления фрагментацией пакетов (0 – фрагментация разрешена; 1 – запрещена), бит 2 определяет, является ли данный фрагмент последним (0 – последний фрагмент; 1 – следует ожидать продолжения).

Времяжизни (TTL - Time To Life). Задает время жизни дейтограммы в секундах, то есть предельно допустимое время пребывания дейтограммы в системе. При каждой обработке дейтограммы, например в маршрутизаторе, это время уменьшается в соответствии со временем пребывания в данном устройстве или согласно протоколу обработки. Если TTL=0, дейтограмма из системы удаляется.

Поле Протокол – идентифицирует протокол верхнего уровня UDP, TCP. Здесь устанавливается сам код протокола.

Поле «Контрольная сумма заголовка» обеспечивает контроль ошибок в заголовке вычисляется с использованием операций сложения 16-разрядных слов заголовка по модулю 1. Сама контрольная сумма является дополнением по модулю один полученного результата сложения. Обратите внимание, здесь осуществляется контрольное суммирование заголовка, а не всей дейтограммы.

Поле «Опции» не обязательно присутствует в каждой дейтограмме. Размер поля опции зависит от того, какие опции применены. Если используется несколько опций, они записываются подряд без каких-либо разделителей. Каждая опция содержит один октет кода опции, за которым может следовать октет длины и серия октетов данных. Если место, занятое опциями, не кратно 4 октетам, используется заполнитель.

IP-адрес представляет собой уникальную четырехоктетную (32-битовую) величину, выраженную в десятичных числах, разделенных точками в форме W.X.Y.Z, где точки используются для разделения октетов (например, 10.0.0.1). Поле адреса размером 32 бита состоит из двух частей: адрес сети или связи (который представляет собой сетевую часть адреса) и адрес хоста(идентифицирующий хост в сетевом сегменте). Разграничение сетей по количеству хостов в них традиционно осуществляется на основе так называемых классов IP-адресов. Сегодня существует 5 классов IP-адресов (три из которых используются для уникальной адресации сетей и хостов): A, B, C, D и E.

Только адреса классов А, В и С могут использоваться как уникальные. Адреса класса D применяются для обращения к набору узлов, а адреса класса Е зарезервированы для исследовательских целей и в настоящее время не используются. Несколько адресов во всех классах зарезервированы для специальных целей.

IPV.6 представляет собой новую версию протокола сети Internet.

Поле Приоритет или класс трафика – содержит информацию для поддержки с сетью различных классов обслуживания (приоритетов).

Метка потока – позволяет выделять и особым образом обрабатывать отдельные потоки данных без необходимости анализировать содержимое пакета. Это очень важно для снижения нагрузки на маршрутизаторы.

Размер поля данных – 16-битовое число несет в себе код длины данных в октетах, которое следует сразу же после заголовка пакета. Если код равен 0, то длина поля данных записывается в поле данных jumbo, которое в свою очередь хранится в зоне опций.

Следующий заголовок определяет тип заголовка следующего за основным (является аналогом поля протокол). Каждый следующий заголовок также содержит поле «Следующий заголовок». Если дополнительные заголовки отсутствуют, то это поле содержит значение, присвоенное одному из протоколов (TCP, UDP, OSPF), которые используются для переноса полезной нагрузки данной дейтаграммы.

Предельное число шагов уменьшается на единицу в каждом узле, через который проходит пакет. При предельном числе шагов = 0 пакет удаляется.

АО = 128 бит

АП = 128 бит

С учетом роста количества узлов сети Интернет, изменения характеристик трафика и ужесточение требований к качеству обслуживания, привело к внедрению новых протоколов в рамках стека TCP/IP

RSVP – резервирование ресурсов

MPLS – мультипротокол (многопротокольная коммутация по меткам)

Основной причиной появления этих протоколов - нехватка адресного пространства, что и потребовало изменения формата адреса, а также недостаточная масштабируемость процедуры маршрутизации в сети IP, перегрузка таблицы маршрутизации в маршрутизаторах за счет роста в сети.

Поэтому был создан протокол IP V.6, с помощью которого создали расширенную схему адресации, улучшили масштабируемость сети за счет сохранения функций магистральных маршрутизаторов и улучшили защиту данных.

Адреса класса А. Сети класса А определяются значением 0 самого старшего (левого) бита в адресе. Первый октет (биты с 0 по 7), начинаются с левого бита в адресе. Этот октет определяет количество подсетей сети, в то время как оставшиеся три октета (биты с 8 по 31) представляют количество хостов в сети. Возьмем для примера адрес в сети класса А 124.0.0.1. Здесь 124.0.0.0 представляет собой адрес сети, а единица в конце адреса обозначает первый хост в этой сети. В результате такого представления (рисунок 35) в сетях класса А можно адресовать 128 (27) подсетей

После определения в сети, первый и последний адреса хостов в ней выполняют специальные функции. Так, первый адрес 124.0.0.0 (из приведенного выше примера) используется в качестве адреса сети, а последний адрес (124.255.255.255) представляет собой широковещательный адрес для этой сети. Таким образом, с помощью адресов класса А можно представить только 16777214 (216-1) хостов в каждой сети.

Адреса класса B. Сети класса В определяются значениями 1 и 0 в старших битах адреса. Первые два октета в адресе (биты с 0 по 15) служат для представления адресов сетей, а оставшиеся два октета представляют номера хостов в этих сетях. В результате мы получим 16384 (214) адреса сетей с 65534 (216-2) хостов в каждой (рисунок 36). Так, например, в адресе класса В 172.16.0.1, адрес сети - 172.16.0.0, 1 - номер хоста

Адреса класса C. Сети класса С определяются значениями 1, 1 и 0 старших битов в адресе. Первые три октета (биты с 0 по 23) используются для представления номеров сетей, а последний октет (биты с 24 по 31) представляет собой номера хостов в сети. Таким образом, получаем 2097152 (221) сетей, в каждой из которых находится 254 (28-2) хоста (рисунок 37). Для примера возьмем адрес в сети класса С 192.11.1.1, где 192.11.1.0 представляет собой адрес сети, а номер хоста в сети - 1.

Адреса класса D. Сети класса D определяются значениями 1, 1, 1 и 0 в первых четырех битах IP - адреса. Адресное пространство класса D зарезервировано для представления групповых IP - адресов, которые используются для адресации набора узлов. Это означает, что данный пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса.

Адреса класса E. Сети класса E определяются значениями 1, 1, 1 и 1 в старших четырех битах IP - адреса. В настоящее время адреса этого диапазона не используются. Они зарезервированы для экспериментальных целей.

Адресация подсетей. Как и номера хост–машин в сетях класса A, класса B и класса C, адреса подсетей задаются локальноОбычно это выполняет сетевой администратор. Так же, как и другие IP - адреса, каждый адрес подсети является уникальным. Использование подсети никак не отражается на том, как внешний мир видит эту сеть, но в пределах организации подсети рассматриваются как дополнительные структуры

Адресация

В протоколе IP V.6, увеличив количество бит в адресе, изменили модель адресации. Адрес записывается в 16-ном коде, при чем каждые 4 цифры отделяются друг от друга двоеточием. Например, FDCA:7565:DFAB:3240:2567:ABCD:7721:1080 (unicast)

FDCA:0:0:0:0:7721:1080:7722 FDCA:0:0:0:0:0:0:7722

FDCA::7721:1080:7722 FDCA::7722

Типы адресов для ip v.6:

  1. unicast

  2. multicast

  3. anycast

Типы адресов определяются содержимым нескольких старших битов адреса, которые получили название префикса формата.

  1. адрес unicast – уникальный идентификатор сетевого интерфейса рабочей станции или маршрутизатора и по смыслу полностью полностью совпадает с уникальным адресом ip v.4, но в 6-ой версии отсутствует понятие класса сети и отсюда фиксированное разбиение адреса на адрес сети и адрес узла по границам байта

  2. адрес multicast – групповой адрес для многоадресной рассылки. Он характеризуется префиксом формата 11111111 и идентифицирует группу интерфейсов относящимся к разным рабочим станциям.

  3. anycast – новый тип адреса, определяет как и multicast, группу интерфейсов, но пакет с таким адресом доставляется не всем членам группы, а одному, как правило, ближайшему, с точки зрения маршрутизатора, интерфейсу. Этот адрес может быть присвоен только сетевым интерфейсам маршрутизатора.

Интерфейсам маршрутизатора обычно присваиваются индивидуальные unicast адреса и общие anycast адреса. Адрес anycast ориентирован на определенный маршрут узлом-отправителем.

В рамках систем адресаций IP v.6 имеет также выделенные пространства адресов для локального использования, т.е. для сетей не входящих в Интернет. Существует 2 разновидности локальных адресов: для плоских сетей (неразделенных на подсети) и разделенные на подсети.

FF01:0:0:0:0:0:0:43 FF01::43 (форма записи multicast)

0:0:0:0:0:0:0:1 ::1 (адрес обратной связи)

0:0:0:0:0:0:0:0 :: (не специфицированный адрес)

6 Пояснить формат протокола Ipv6, назначение всех его полей, адресацию, типы адресов и согласование с адресом протокола Ipv4.

Формат протокола Ipv6, назначение всех его полей, адресацию, типы адресов и согласование с адресом протокола Ipv4

IPv6 представляет собой новую версию протокола Интернет, являющуюся преемницей версии 4. Изменения IPv6 по отношению к IPv4 можно поделить на следующие группы:

Расширение адресации. В IPv6 длина адреса расширена до 128 бит (против 32 в IPv4), что позволяет обеспечить больше уровней иерархии адресации, увеличить число адресуемых узлов, упростить авто-конфигурацию. Для расширения возможности мультикастинг-маршрутизации в адресное поле введено субполе (группа адресов). Определен новый тип адреса (эникастный), который используется для посылки запросов клиента любой группе серверов. Эникаст адресация предназначена для использования с набором взаимодействующих серверов, чьи адреса не известны клиенту заранее.

  • Спецификация формата заголовков. Некоторые поля заголовка IPv4 отбрасываются или делаются опционными, уменьшая издержки, связанные с обработкой заголовков пакетов с тем, чтобы уменьшить влияние расширения длины адресов в IPv6.

  • Улучшенная поддержка расширений и опций. Изменение кодирования опций IP-заголовков позволяет облегчить переадресацию пакетов, ослабляет ограничения на длину опций и делает более доступным введение дополнительных опций в будущем.

  • Возможность пометки потоков данных. Введена возможность помечать пакеты, принадлежащие определенным транспортным потокам, для которых отправитель запросил определенную процедуру обработки, например, нестандартный тип TOS (вид услуг) или обработка данных в реальном масштабе времени.

  • Идентификация и защита частных обменов. В IPv6 введена спецификация идентификации сетевых объектов или субъектов, для обеспечения целостности данных и при желании защиты частной информации.

Поле «Версия» 4-битный код номера версии Интернет протокола (версия Интернет протокола для IPv6= 6).

Поле «Приоритет» 4-битовое поле приоритета в IPv6 заголовке позволяет отправителю идентифицировать относительный приоритет доставки пакетов. Значения приоритетов делятся на два диапазона. Коды от 0 до 7 используются для задания приоритета трафика, для которого отправитель осуществляет контроль перегрузки (например, снижает поток TCP в ответ на сигнал перегрузки). Значения с 8 до 15 используются для определения приоритета трафика, для которого не производится снижения потока в ответ на сигнал в случае пакетов “реального времени”, посылаемых с постоянной частотой.

Предполагается, что чем больше код, тем выше приоритет данных, тем быстрее они должны быть доставлены. Так, для передачи мультимедийной информации, где управление скоростью передачи не возможно, уровень приоритета должен лежать в пределах 8-15. Практически уровни приоритета, выше или равные 8, зарезервированы для передачи данных в реальном масштабе времени.

Для трафика, не контролируемого на перегрузки, нижнее значение приоритета (8) должно использоваться для тех пакетов, которые отправитель разрешает выбросить в случае перегрузки (например, видео трафик высокого качества), а высшее значение (15) следует использовать для пакетов, которые отправитель не хотел бы потерять (напр., аудио трафик с низкой надежностью).

«Метка потока» – 24-битный код метки потока (для мультимедиа).

24-битовое поле метки потока в заголовке IPv6 может использоваться отправителем для выделения пакетов, для которых требуется специальная обработка в маршрутизаторе,.. Для ЭВМ или маршрутизаторов, которые не поддерживают функцию пометки потоков, это поле должно быть обнулено при формировании пакета, сохраняться без изменения при переадресации и игнорироваться при получении.

Поток - это последовательность пакетов, посылаемых отправителем определенному адресату, при этом предполагается, что все пакеты данного потока должны быть подвергнуты определенной обработке. Характер этой специальной обработки может быть передан маршрутизатору посредством протокола управления или внутри самих пакетов,.

Допускается несколько потоков между отправителем и получателем, а также обмен, не ассоциированный ни с одним из потоков. Поток однозначно описывается комбинацией адреса отправителя и ненулевой меткой потока. Пакеты, не принадлежащие ни одному из потоков, имеют метку, равную нулю.

Все пакеты, принадлежащие одному потоку, должны быть посланы одним отправителем, иметь один и тот же адрес места назначения, приоритет и метку потока. Если какой-либо из этих пакетов включает в себя заголовок опций hop-by-hop, тогда все они должны начинаться с одного и того же содержания заголовка опций hop-by-hop (исключая поле следующий заголовок заголовка опций hop-by-hop). Если любой из этих пакетов включает заголовок маршрутизации, тогда все они должны иметь идентичные заголовки расширения, включая заголовок маршрутизации, но исключая поле следующий заголовок заголовка маршрутизации. Маршрутизаторы и узлы-адресаты могут проверять эти требования (хотя это и необязательно). Если обнаружено нарушение, должно быть послано ICMP сообщение отправителю с указателем на старший октет поля метка потока.

Размер поля данных – 16-битовое число без знака. Несет в себе код длины поля данных в октетах, которое следует сразу после заголовка пакета. Если код равен нулю, то длина поля данных записана в поле данных jumbo, которое в свою очередь хранится в зоне опций.

При вычислении максимального размера поля данных, доступного для протокола верхнего уровня, должен приниматься во внимание большой размер заголовка IPv6 относительно IPv4. Например, в IPv4, mss опция TCP вычисляется как максимальный размер пакета (значение по умолчанию или величина, полученная из MTU) минус 40 октетов (20 октетов для минимальной длины IPv4 заголовка и 20 октетов для минимальной длины TCP заголовка). При использовании TCP поверх IPv6, MSS должно быть вычислено, как максимальная длина пакета минус 60 октетов, так как минимальная длина заголовка IPv6 (т.e., IPv6) заголовок без заголовков расширения) на 20 октетов больше, чем для IPv4.

Следующий заголовок – 8-битовый разделитель. Идентифицирует тип заголовка, который следует непосредственно за IPv6 заголовком. Использует те же значения, что и протокол IPv4.

Предельное число шагов (максимальное время жизни пакета) – 8-битовое целое число без знака. Уменьшается на 1 в каждом узле, через который проходит пакет. При предельном числе шагов, равном нулю, пакет удаляется.

В отличие от IPv4, узлы IPv6 не требуют установки максимального времени жизни пакетов. По этой причине поле IPv4 "time to live" (TTL) переименовано в "hop limit" (предельное число шагов) для IPv6. На практике очень немногие IPv4 приложения используют ограничения по TTL, так что фактически это не принципиальное изменение.

«Адрес отправителя» – 128-битовый адрес отправителя пакета.

«Адрес получателя» – 128-битовый адрес получателя пакета (возможно, не конечный получатель, если присутствует маршрутный заголовок).

Заголовки расширения IPv6. В IPv6, опционная информация уровня Интернет записывается в отдельных заголовках, которые могут быть помещены между IPv6 заголовком и заголовком верхнего уровня пакета. Существует небольшое число таких заголовков, каждый задается определенным значением кода поля следующий заголовок. В настоящее время определены заголовки: маршрутизации, фрагментации, аутентификации, инкапсуляции, опций hop-by-hop, места назначения и отсутствия следующего заголовка.

Существует три типа адресов:

Unicast: Идентификатор одиночного интерфейса. Пакет, посланный по уникастному адресу, доставляется интерфейсу, указанному в адресе.

Anycast: Идентификатор набора интерфейсов, принадлежащих разным узлам. Пакет, посланный по эникастному адресу, доставляется одному из интерфейсов, указанному в адресе (ближайший, в соответствии с мерой, определённый протоколом маршрутизации).

Multicast: Идентификатор набора интерфейсов, принадлежащих разным узлам. Пакет, посланный по мультикастинг-адресу, доставляется всем интерфейсам, заданным этим адресом.

В IPv6 не существует широковещательных адресов, их функции переданы мультикастинг-адресам.

В IPv6 все нули и все единицы являются допустимыми кодами для любых полей, если не оговорено исключение.

IPv6 адреса всех типов ассоциируются с интерфейсами, а не узлами. Так как каждый интерфейс принадлежит только одному узлу, уникастный адрес интерфейса может идентифицировать узел.

Уникастный адрес соотносится только с одним интерфейсом. Одному интерфейсу могут соответствовать много адресов различного типа (уникастные, эникастные и мультикстные). Существует два исключения из этого правила:

1) Одиночный адрес может приписываться нескольким физическим интерфейсам, если приложение рассматривает эти несколько интерфейсов как единое целое при представлении его на уровне Интернет.

2) Маршрутизаторы могут иметь при соединении точка-точка ненумерованные интерфейсы (например, интерфейсу не присваивается никакого IPv6 адреса), для того чтобы исключить необходимость вручную конфигурировать и объявлять (advertise) эти адреса. Адреса не нужны для соединений точка-точка маршрутизаторов, если эти интерфейсы не используются в качестве точки отправления или назначения при посылке IPv6 дейтограмм.

IPv6 соответствует модели IPv4, где субсеть ассоциируется с каналом. Одному каналу могут соответствовать несколько субсетей.

7 Пояснить принцип работы протокола MPLS (мультипротокольная коммутация по меткам).

Многопротокольная коммутация по меткам

1.Основы MPLS

В середине 90-х началась попытка объединения технологий IP и ATM в результате была создана архитектура MPLS (MultiProtocol Label Switching- многопротокольная коммутация по меткам). Внедрение технологии MPLS позволяет сохранить все лучшее, что присуще архитектуре IP-over-ATM (эффективное мультиплексирование и моделирование трафика, высокая производительность), и при этом она еще больше повышает масштабируемость сетей, упрощает их построение и эксплуатацию. Важно и то, что MPLS может использоваться не только с АТМ, но и с любой другой технологией канального уровня. Использует и развивает концепцию виртуальных каналов в сетях Х.25,Frame Relay объединяя ее с техникой выбора путей на основе информации о топологии и текущей загрузке сети, получаемой с помощью протоколов маршрутизации сетей IP. Это упрощает переход к следующему поколению волоконно-оптических магистралей Интернет на основе технологий SONET/WDM или IP/WDM.

MPLS - это технология быстрой коммутации пакетов в многопротокольных сетях, основанная на использовании меток, присущие технологиям канального уровня (Data Link Layer 2), и масштабируемость и гибкость протоколов, характерные для сетевого уровня (Network Link Layer 3). «Многопротокольность» в названии технологии означает, что MPLS - инкапсулирующий протокол и может транспортировать множество других протоколов, как показано на рис.1. Технология MPLS в IP сетях и модель OSI \ ISO.

Рис.1 Технология MPLS в IP сетях и модель OSI \ ISO.

Сети ряда Интернет - провайдеров построены сегодня на основе многоуровневой модели, подразумевающей, что логическая маршрутизируемая IP-сеть функционирует поверх коммутируемой топологии второго уровня (АТМ, либо Frame Relay) и независимо от нее. Коммутаторы второго уровня обеспечивают высокоскоростные соединения, в то время как IP-маршрутизаторы на периферии сети, связанные друг с другом сетью виртуальных каналов второго уровня, осуществляют интеллектуальную пересылку IP-пакетов. Появление методов многоуровневой коммутации и в конечном счете MPLS — это один из шагов на пути эволюционного развития сети Интернет в сторону упрощения ее инфраструктуры путем интеграции функций второго (коммутация) и третьего (маршрутизация) уровней.

Как видно из рис.1. MPLS – универсальная технология , и с ее помощью можно решать следующие задачи:

  • Интеграцию ATM и Frame Relay с IP;

  • Ускоренное продвижение пакетов внутри сети оператора вдоль кратчайших традиционных маршрутов;

  • Создание виртуальных частных сетей (VPN);

  • Выбор и установление путей со сбалансированным распределением загрузки ресурсов (Traffic Engineering, TE).

В настоящее время достаточно активно развивается стандарт GMPLS который предназначается для выбора и установления оптических путей в сетях SDH и DWDW. В этой технологии единицами коммутации являются не пакеты, а контейнеры в SDH и волны разной длины DWDW, но основные механизмы MPLS сохраняются неизменными.

2.Элементы сети MPLS

В сетях MPLS используются два вида сетевых узлов. Расположенные на границе сети марщрутизаторы должны быть в состоянии распознавать и анализировать поступающие IP потоки и направлять их по подходящим маршрутам. Эти устройства называются Label Edge Router (LER)- пограничные маршрутизаторы с коммутацией меток иногда их называют входные и выходной, а также Label Switch Router ( LSR)- транзитные маршрутизаторы с коммутацией меток. LER анализирует, как и обычный маршрутизатор, IP заголовок, устанавливает к какому FEC классу он принадлежит, снабжает этот пакет меткой, которая присвоена данному FEC и принимает решение о выборе пути для данного пакета, посылая его к соответствующемуLSR

Рисунок 2.Элементы MPLS сети

. Далее, проходя в общем случае через несколько LSR, пакет попадает к выходному LER, который удаляет из пакета метку, анализирует заголовок пакета и направляет его к адресату, находящемуся вне MPLS – сети. (см.рис.2.)

Маршрутизаторы (LSR) внутри сети должны уметь быстро проанализировать поступивший пакет с меткой и переслать дальше. Они принимают решение о пересылке на основе метки пакета, а не на основе таблицы маршрутизации

Пакет принадлежащий одному классу FEC проходит путь от входного LER, до выходного LER через множество транзитных LSR образует виртуальный коммутируемый по меткам тракт, этот путь называют маркированным маршрутом (Label Switched Path- LSP). Это симплексное установление соединения. Для установления полудуплексного соединения должны быть установлены два LSP. LSP всегда начинается на крае сети, заканчивается на противоположном конце, и проходит через несколько транзитных маршрутизаторов.

3. Представление коммутации меток

3.1.Метки и способы маркировки

Метка – короткий идентификатор фиксированной длины, имеющий значение на локальном участке сети для определения FEC (класс эквивалентного продвижения). На сегодняшний день стандартом определен формат 32-битной метки, располагаемой между заголовками второго уровня (Layer 2) и третьего уровня (Layer 3). Для примера рассмотрим включение метки в IP пакет (Рис.3.).

Рис.3. Формат метки MPLS

  • значение метки –20 разрядное локальное значение;

  • Exp (экспериментальные биты) – 3 бита, зарезервированные для экспериментов (например, эти биты могут быть использоваться для обмена информацией дифференцированных служб или для управления в соответствии с типом РНВ (Per-Hop-behavior- поведение на

ретрансляционных участках);

  • S - бит дна стека, устанавливаемый в единицу для самой старой записи в стеке и в ноль для всех остальных записей;

Время жизни (TimeToLive, TTL) – 8 бит, используемых для кодирования количества ретрансляционных участков или времени жизни. Это поле является

ключевым полем в заголовке IP - пакета. Обычно в объединенной IP сети это поле уменьшается на единицу на каждом маршруте, и когда значение счетчика достигает нуля. пакет отбрасывается. Это делается для того, чтобы избежать зацикливания пакета или слишком долгого пребывания пакета в объединенной сети из-за неверной маршрутизации. Поскольку маршрутизатор не исследует IP – заголовок, поле времени жизни включается в метку, что позволяет сохранить функциональность этого поля. Правила обработки поля времени жизни в метке следующее:

1.Когда IP – пакет прибывает на входной пограничный маршрутизатор MPLS – домена, в стек пакета помещается одна метка. Значение поля времени жизни этой метки устанавливается равным значению поля времени жизни IP – заголовка. Если значение поля времени жизни IP –заголовка должно быть уменьшено на единицу как часть IP – обработки, то подразумевается, что это уже сделано.

2.Когда MPLS – пакет пребывает на транзитный маршрутизатор MPLS- домена, значение поля времени жизни в метке, находящейся на вершине стека, уменьшается на единиц.

  • Если получившееся значение времени жизни нулевое, MPLS –пакет дальше не передается. В зависимости от значения метки в стеке пакет либо просто отбрасывается, либо передается соответствующему «обычному» сетевому уровню для обработки ошибок (например, для формирования сообщения об ошибке протокола ICMP).

  • Если получившееся значение времени жизни положительное, оно помещается в поле времени жизни в верхней записи стека для исходящего MPLS – пакета, после чего сам MPLS – пакет перенаправляется дальше. Исходящее значение поля времени жизни является функцией только входящего значения поля времени жизни и не зависит от того, были ли помещены в стек или извлечены из стека какие – либо метки до того, как переправить пакет дальше. Значения полей времени жизни в записях , не находящихся на вершине стека, на ход обработки не влияет.

3.Когда MPLS – пакет прибывает на выходной пограничный маршрутизатор MPLS – домена, значение поля времени единственной находящейся в стеке записи уменьшается на единицу, после чего метка извлекается из стека и стек меток становится пустым.

  • Если получившееся значение равно нулю, IP –пакет дальше не передается . пакет либо просто отбрасывается, либо передается соответствующему «обычному» сетевому уровню для обработки ошибки.

  • Если получившееся значение положительное, оно помещается в поле времени жизни IP –заголовка, после чего IP – пакет перенапрвляется дальше путем обычной маршрутизации. После того как переправить пакет дальше, должна быть пересчитана заново контрольная сумма IP – заголовка.

Отсюда следует, что метка должна быть уникальной лишь в пределах соединения между каждой парой логически соседних маршрутизаторов. Поэтому одно и то же ее значение может использоваться маршрутизатором для связи с различными соседними маршрутизаторами, если только имеется возможность определить, от какого из них пришел пакет с данной меткой. Другими словами, в соединениях «точка-точка» допускается применять один набор меток на интерфейс, а для сред с множественным доступом необходим один набор меток на модуль или все устройство. В реальных условиях угроза исчерпания пространства меток очень маловероятна . Перед включением в состав пакета метка определенным образом кодируется. В случае использования протокола IP она помещается в специальный «тонкий» заголовок пакета, инкапсулирующего IP. В других ситуациях метка записывается в заголовок протокола канального уровня в виде определенного значения VPI \ VCI ( в сети АТМ). Для пакетов протокола Ipv6 метку можно разместить в поле идентификатора потока. Метка помещается между заголовками второго/ третьего уровня и используется для определения следующего маршрутизатора на пути к пункту назначения.

3.2.Стек меток

В рамках архитектуры MPLS вместе с пакетом разрешено передавать не одну метку, а целый их стек. Операции добавления / изъятия метки определены как операции на стеке (push/pop). Результат коммутации задает лишь верхняя метка стека, нижние же передаются прозрачно до операции изъятия верхней. Такой подход позволяет создавать иерархию потоков в сети MPLS и организовать туннельные передачи. Стек состоит из произвольного числа элементов, каждый из которых имеет длину 32 бита: 20 бит составляют собственно метку, 8 отводятся под счетчик времени жизни пакета, один указывает на нижний предел стека, а три не используются. Метка может принимать любое значение, кроме нескольких зарезервированных. Коммутируемый путь (LSP) одного уровня состоит из последовательного набора участков, коммутация на которых происходит с помощью метки данного уровня согласно рисунку4. Например, LSP нулевого уровня проходит через устройства LSR 0, LSR 1, LSR 3, LSR 4 и LSR 5. При этом LSR 0 и LSR 5 являются, соответственно, входным (ingress) и выходным (egress) маршрутизаторами для пути нулевого уровня. LSR 1 и LSR 3 играют ту же роль для LSP первого уровня; первый из них производит операцию добавления метки в стек, а второй — ее изъятия. С точки зрения графика нулевого уровня, LSP первого уровня является прозрачным туннелем. В любом сегменте LSP можно выделить верхний и нижний LSR по отношению к трафику. Например, для сегмента “LSR 4 — LSR 5” четвертый маршрутизатор будет верхним, а пятый — нижним.

Рисунок 4 - Компоненты коммутируемого соединения

Записи стека меток располагаются после заголовка уровня передачи данных, но до заголовков сетевого уровня. Верхняя метка в стеке находится ближе к заголовку сетевого уровня, а нижняя метка располагается ближе к заголовку уровня передачи данных. Пакет сетевого уровня следует сразу за записью стека с установленным в единицу битом S. В кадре протокола передачи данных (рис.5 а), например протокола РРР (Point – to – Point Protocol– протокол двухточечного соединения), стек меток располагается между IP – заголовком и заголовком уровня передачи данных.

Заголовок уровня передачи данных (например РРР)

Стек MPLS- меток

IP - заголовок

Данные

Концевик уровня передачи данных

Рисунок 5 а). Стек метки MPLS в протоколе РРР

В кадре сети стандарта IEEE 802 (рис. 5 б) стек меток располагается между IP –заголовком и заголовком уровня LLC (Logical Link Control – управление логическим соединением).

Заголовок МАС

Заголовок LLC

Стек MPLS- меток

IP - заголовок

Данные

Концевик МАС

Рисунок 5 б) Стек метки в кадре сети стандарта 802.х

Если архитектура MPLS используется поверх ориентированной на соединение сетевой службы, может применяться другой подход , который иллюстрируют рис.5.в и г

8 Пояснить автоматизацию процесса назначения IP-адресов (протокол DHCP).

Автоматизация процесса назначения IP – адресов. (DHCP)

Для автоматического назначения IP–адресов используется протокол динамической настройки хоста – DHCP.

DHCP был разработан для того, чтобы освободить администратора от ручной работы. DHCP осуществляет не только назначение адресов по динамическому признаку, но и поддерживает способы ручного и автоматического статического назначения IP–адресов.

При ручном способе – администратор представляет DHCP серверу информацию о соответствии IP–адресов между физическим адресом или идентификатором клиента. Эти адреса сообщаются клиентам в ответ на их запросы DHCP серверу.

При автоматическом статическом способе DHCP сервер присваивает IP–адрес (и ряд других параметров конфигурации клиента) из пула памяти намеченных IP–адресов без вмешательства администратора назначает каждому узлу свой адрес. Граница адресов определяется администратором при конфигурировании DHCP сервера.

Между идентификаторами клиента и его IP–адресом существует постоянное соответствие. Оно устанавливается в момент первичного назначения с сервером DHCP IP–адреса клиенту.

При последовательных запросах сервер возвращает тот же самый IP–адрес.

При динамическом распределении адресов DHCP сервер выдает адрес клиенту на ограниченное время, что дает в последствии возможность повторно использовать IP–адрес другой компании.

Динамическое разделение адресов позволяет строить IP–сеть, количество узлов которой на много превышает количества имеющихся в распоряжении администраторов IP–адресов.

DHCP протокол обеспечивает надежный и простой способ конфигурирования в сети TCP/IP, гарантируя отсутствие конфликтных адресов за счет централизованного управления и распределения адресов.

Администратор управляет процессом назначения адресов с помощью параметра «продолжительность аренды», которая определяет, как долго компьютер может использовать назначенный IP–адрес перед тем, как снова запросить его от сервера DHCP в аренду.

Пример работы протокола DHCP:

DHCP может использовать свои возможности в основном, если компьютер удаляется из-под сети и IP–адрес автоматически освобождается.

Когда компьютер подключается к другой подсети, то ему автоматически назначается новый адрес, при этом ни пользователь, ни администратор не вмешиваются в данный процесс назначения IP–адреса. Особенно это важно для мобильных пользователей.

DHCP использует модель клиент-сервер. Во время старта системы компьютера сервер–клиент DHCP, находящийся в состоянии инициализации посылает сообщение «исследователей», которое широковещательно посылает, сообщение по локальной сети передается, всем DHCP серверам частной интерсети «Исследователь» – 127.0.0.1.

Каждый DHCP сервер, получивший данное сообщение отвечает на него сообщением OFFER – предложение, которое содержит IP–адреса и информацию о конфигурации данного узла.

Компьютер DHCP переходит в состояние выбора и собирает конфигурационные предложения от DHCP серверов, затем он выбирает одно из этих предложений, переходит в состояние «запрос» и отправляет сообщение «Request» (запрос) тому DHCP серверу, чье предложение было выбрано. Выбранный DHCP сервер посылает сообщение –подтверждение, которое содержит тот же IP–адрес, который уже был послан ранее на стадии исследования, а также параметр аренды этого адреса. Кроме того, DHCP сервер посылает параметры сетевой конфигурации.

После получения клиентом этого подтверждения, он переходит в состояние связь, после чего он может принимать участие в работе сети TCP/IP.

Компьютеры и клиенты, которые имеют локальные диски, сохраняют полученный адрес для использования при последующих стартах системы. При приближении момента истечения срока аренды адреса компьютер пытается обновить параметры аренды у DHCP сервера. Если этот IP–адрес ему не может быть выделен снова, то ему возвращается другой IP–адрес.

В DHCPсервере описывается несколько типов сообщений, которые используются для обнаружения и выбора DHCP адресов для запросов информации о конфигурации для продления лицензии досрочного прекращения IP –адреса, что освобождает труд администратора сети.

Проблемы, вносимые DHCP протоколом:

  1. Согласование информационно–адресной базы в службах DHCP и DNS, т.к. если IP – адрес будет динамически изменяться с сервером DHCP, то необходимо тут же изменить базу данных DNS.

  2. Нестабильность IP–адресов усложняет процесс управления сетью с помощью протокола SNMP.

Централизация процедуры назначения адресов уменьшает значение адресов при отказе DHCP сервера, т.к. все клиенты оказываются не в состоянии получить IP–адрес, следовательно, приходится дополнительно устанавливать DHCP сервера

9 Маршрутизаторы их назначение, маршрутные таблицы, пояснить порядок передачи и структуру маршрутизаторов.

Сеть в общем случае рассматривается как совокупность нескольких сетей и называется составной сетью или интерсетью. Сети, входящие в составную сеть, называются подсетями, составляющими сетями или просто сетями. Подсети соединяются между собой маршрутизаторами. Компонентами составной сети могут являться как локальные, так и глобальные сети. Структура составной сети:

Маршрутизаторы работают на транспортном уровне протоколов модели OSI ( на текущий момент основным протоколом является IP ). Обеспечивают соединение логически не связанных сетей ( имеющих одинаковые протоколы на сеансовом и выше уровнях OSI ). Они анализируют пакет, определяют его дальнейший путь, выполняют его некоторые протокольные преобразования для согласования и передачи в другую сеть, создают нужный логический канал и передают пакет по назначению.

Основная функция маршрутизатора - чтение заголовков пакетов сетевых протоколов (несет наряду с другой служебной информацией данные о номере сети, которой предназначается этот пакет), принимаемых и буферизуемых по каждому порту ( например IP ), и принятие решения о дальнейшем маршруте следования пакета по его сетевому адресу, включающему, как правило, номер сети и номер узла. Маршрутизатор также имеет свой собственный сетевой адрес.

Типичный маршрутизатор представляет собой сложный специализированный компьютер, который работает под управлением специализированной операционной системы, оптимизированной для выполнения операций построения таблиц маршрутизации и продвижения пакетов на их основе. Маршрутизатор часто строится по мультипроцессорной схеме, причем используется симметричное мультипроцессирование, асимметричное мультипроцессирование и их сочетание. Наиболее рутинные операции обработки пакетов выполняются программно специализированными процессорами или аппаратно большими интегральными схемами (БИС/ASIC). Более высокоуровневые действия выполняют программно универсальные процессоры.

Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения. Задачу выбора маршрута из нескольких возможных решают маршрутизаторы и конечные узлы на основе таблиц маршрутизации. Таблицы маршрутизации бывают двух типов: статические и динамические. В статическую таблицу записи заносяться вручную администратором. В динамическую - автоматически протоколами маршрутизации.

Чтобы по адресу сети назначения можно было бы выбрать рациональный маршрут дальнейшего следования пакета, каждый конечный узел и маршрутизатор анализируют таблицу маршрутизации.

Функции маршрутизатора могут быть разбиты на 3 группы в соответствии с уровнями модели OSI .

1. Уровень интерфейсов.

На нижнем уровне маршрутизатор, как и любое устройство, подключенное к сети, обеспечивает физический интерфейс со средой передачи, включая согласование уровней электрических сигналов, линейное и логическое кодирование, оснащение определенным типом разъема. С каждым интерфейсом для подключения локальной сети неразрывно связан определенный протокол канального уровня - например, Ethernet, Token Ring, FDDI. Интерфейсы маршрутизатора выполняют полный набор функций физического и канального уровней по передаче кадра, включая получение доступа к среде, формирование битовых сигналов, прием кадра, подсчет его контрольной суммы и передачу поля данных кадра верхнему уровню, в случае если контрольная сумма имеет корректное значение.

Кадры, которые поступают на порты маршрутизатора, после обработки соответствующими протоколами физического и канального уровней, освобождаются от заголовков канального уровня. Извлеченные из поля данных кадра пакеты передаются модулю сетевого протокола.

2. Уровень сетевого протокола.

Сетевой протокол в свою очередь извлекает из пакета заголовок сетевого уровня и анализирует содержимое его полей. Прежде всего проверяется контрольная сумма, и если пакет пришел поврежденным, то он отбрасывается. Выполняется проверка, не превысило ли время, которое провел пакет в сети (время жизни пакета), допустимой величины. Если превысило - то пакет также отбрасывается. На этом этапе вносятся корректировки в содержимое некоторых полей, например, наращивается время жизни пакета, пересчитывается контрольная сумма.

На сетевом уровне выполняется одна из важнейших функций маршрутизатора - фильтрация трафика. К сетевому уровню относится основная функция маршрутизатора - определение маршрута пакета. По номеру сети, извлеченному из заголовка пакета, модуль сетевого протокола находит в таблице маршрутизации строку, содержащую сетевой адрес следующего маршрутизатора, и номер порта, на который нужно передать данный пакет, чтобы он двигался в правильном направлении. Если в таблице отсутствует запись о сети назначения пакета и к тому же нет записи о маршрутизаторе по умолчанию, то данный пакет отбрасывается.

С сетевого уровня пакет, локальный адрес следующего маршрутизатора и номер порта маршрутизатора передаются вниз, канальному уровню. На основании указанного номера порта осуществляется коммутация с одним из интерфейсов маршрутизатора, средствами которого выполняется упаковка пакета в кадр соответствующего формата. В поле адреса назначения заголовка кадра помещается локальный адрес следующего маршрутизатора. Готовый кадр отправляется в сеть.

3. Уровень протоколов маршрутизации.

Сетевые протоколы активно используют в своей работе таблицу маршрутизации, но ни ее построением, ни поддержанием ее содержимого не занимаются. Эти функции выполняют протоколы маршрутизации. На основании этих протоколов маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии сети, а затем анализируют полученные сведения, определяя наилучшие по тем или иным критериям маршруты. Результаты анализа и составляют содержимое таблиц маршрутизации.

Отличия маршрутизаторов от мостов:

- маршрутизаторы имеют свой собственный адрес, а мосты нет.

- маршрутизатор использует много источников информации для работы, а мосты используют только адреса источника и приемника.

- маршрутизаторы могут открывать конверты и прочитывать данные в нем, могут разбивать сообщение на несколько пакетов. Это позволяет им объединять сегменты сетей с разными размерами пакетов. Мосты не имеют доступа к данным в конверте.

- маршрутизаторы могут осуществлять обратную связь, гарантируя доставку, а мосты нет.

- маршрутизаторы пересылают пакеты на конкретный адрес, а мосты лишь отфильтровывают нужные пакеты.

- маршрутизаторы обеспечивают разные типы сервиса для пакетов различного приоритета. Мосты обрабатывают пакеты одинаково.

10 Пояснить принцип работы протокола маршрутизации RIP и формат протокола.

Принцип работы протокола маршрутизации RIP и формат протокола

. Протокол маршрутизации предназначен для сравнительно небольших и относительно однородных сетей. Маршрут здесь характеризуется вектором расстояния до места назначения. Предполагается, что каждый маршрутизатор является отправной точкой нескольких маршрутов до сетей, с которыми он связан. Описания этих маршрутов хранится в специальной таблице, называемой маршрутной. Таблица маршрутизации RIP содержит по записи на каждую обслуживаемую машину (на каждый маршрут). Запись должна включать в себя: IP – адрес места назначения.Метрика маршрута (от 1 до 15; число шагов до места назначения). Для измерения расстояния между сетью – источником и сетью – приемником RIP использует единую маршрутную метрику – счетчик узлов.

IP – адрес ближайшего маршрутизатора по пути к месту назначения.

Таймеры маршрута. Для регулирования производительности в RIP используются различные таймеры, в том числе таймер обновления маршрутов, таймер ожидания и таймер смещения маршрута. RIP посылает сообщение об обновлении маршрутов через регулярные интервалы, а также при изменении топологии сети. Когда маршрутизатор получает информацию об обновлении маршрутов, куда входят измененные записи маршрутной таблицы, он обновляет свою маршрутную таблицу, занося в нее новый маршрут. Значение метрики маршрута увеличивается на 1, и в качестве отправителя сообщения указывается следующий узел. RIP–маршрутизаторы запоминают только наилучший маршрут к приемнику (маршрут с наименьшим значением метрики). После обновления маршрутной таблицы маршрутизатор немедленно начинает передачу сообщения об обновлении маршрутов, чтобы сообщить другим маршрутизаторам в сети о произошедших изменениях. Эта информация посылается независимо от плановых, регулярных обновлений, посылаемых RIP – маршрутизаторами.8.1.5. Несоответствие маршрутной таблицы реальной ситуации типично не только для RIP, но характерно для всех протоколов, базирующихся на векторе расстояния, где информационные сообщения актуализации несут в себе только пары кодов: адрес места назначения и расстояние до него. Пояснение проблемы дано на рисунке 82.

Рисунок 82 - Иллюстрация, поясняющая возникновение циклических маршрутов при использовании вектора расстояния

На верхней части рисунка показана ситуация, когда маршрутизаторы указывают маршрут до сети <А> в соответствии со стрелками. На нижней части связь на участке GW1 <сеть А> оборвана, а GW2 по-прежнему продолжает оповещать о ее доступности с числом шагов, равным 2. При этом GW1, восприняв эту информацию (если GW2 успел передать свою маршрутную информацию раньше GW1), может перенаправить пакеты, адресованные сети А, на GW, а в своей маршрутной таблице будет характеризовать путь до сети А метрикой 3. При этом формируется петля маршрутов. Последующая широковещательная передача маршрутных данных GW1 и GW2 не решит эту проблему быстро. Так после очередного обмена путь от GW2 до сети А будет характеризоваться метрикой 5. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока метрика не станет равной 16, а это займет слишком много циклов обмена маршрутной информацией.

В RIP сообщения инкапсулируются в UDP – дейтограммы, В качестве метрики RIP использует число шагов до цели. Если между отправителем и приемником расположено три маршрутизатора (gateway), считается, что между ними 4 шага. Такой вид метрики не учитывает различий в пропускной способности или загруженности отдельных сегментов сети.

Применение вектора расстояния не может гарантировать оптимальность выбора маршрута, ведь, например, два шага по сегментам сети Ethernet обеспечивает большую пропускную способность, чем один шаг через последовательный канала на основе интерфейса RS – 232.

Команда (1-6)

Версия (1)

Нулевое поле

Набор протоколов сети (2)

Нулевое поле

IP адрес сети

Нулевое поле

Нулевое поле

Расстояние до сети 1 (метрика)

Набор протоколов сети (2)

Нулевое поле

IP адрес сети 2

Нулевое поле

Нулевое поле

Дистанция до сети 2 (метрика)

..

Маршрут по умолчанию имеет адрес 0.0.0.0 (это верно и для других протоколов маршрутизации). Каждому маршруту ставится в соответствии таймер Тайм-аута и «Сборщика мусора». Тайм-аут-таймер сбрасывается каждый раз, когда маршрут инициализируется или корректируется. Если со времени последней коррекции прошло 3 минуты или получено сообщение о том, что вектор расстояния равен 16, то маршрут считается закрытым. Но запись о нем не стирается, пока не истечет время «уборки мусора» (2 мин). При появлении эквивалентного маршрута переключения на него не происходит, т.о. блокируется возможность осцилляции между двумя или более равноценными маршрутами. Формат сообщения протокола RIP имеет вид, показанный на рисунке 84.

- Формат протокола RIP

Поле «Команда» определяет выбор согласно таблице 6:

Поле «КОМАНДА» показывает, является ли пакет запросом или ответом. Запрос требует, чтобы маршрутизатор отправил маршрутную таблицу – всю или частично. Ответ может быть незапрашиваемым, регулярным обновлением маршрутной информации или ответом на запрос. В ответах содержатся записи маршрутной таблицы. Для передачи информации из больших маршрутных таблиц используется несколько RIP – пакетов.

Поле «ВЕРСИЯ» для RIP равно 1 (для RIP-2 равно 2). НУЛЕВОЕ ПОЛЕ» в протоколе RIP фактически не используется. Оно добавляется исключительно для обеспечения обратной совместимости с нестандартными версиями RIP и содержит нулевое значение.

Поле «НАБОР ПРОТОКОЛОВ СЕТИ I» определяет набор протоколов, которые используются в соответствующей сети (для Интернет это поле имеет значение 2).

Поле «РАССОТЯНИЕ ДО СЕТИ i» содержит целое число шагов (от 1 до 15) до данной сети. В одном сообщении может присутствовать информация о 25 маршрутах. При реализации RIP можно выделить следующие режимы:

Инициализация. Определение всех «живых» интерфейсов путем посылки запросов, получение таблиц маршрутизации от других маршрутизаторов. Часто используются широковещательные запросы.

Получен запрос. В зависимости от типа запроса высылается адресату полная таблица маршрутизации, или проводится индивидуальная обработка.

Получен отклик. Проводится коррекция таблицы маршрутизации (удаление, исправление, добавление).

Регулярные коррекции. Каждые 30 секунд вся или часть таблицы маршрутизации посылается всем соседним маршрутизаторам. Могут посылаться и специальные запросы при локальном изменении таблицы. RIP достаточно простой протокол. Но в свою очередь, он имеет и недостатки:

  1. RIP не работает с адресами субсетей. Если нормальный 16–бит индикатор ЭВМ класса В не равно 0, RIP не может определить, является ли не нулевая часть субсетевым ID, или полным IP адресом.

  2. RIP не требует много времени для восстановления связи после себя в маршрутизаторе (минуты). В процессе установления режима возможны циклы.

  3. Число шагов важный, но не единственный параметр маршрута, да и 15 шагов не предел для современных сетей.

Протокол RIP-2 является новой версией RIP, которая в дополнение к широковещательному режиму поддерживает мультикастинг; позволяет работать с масками субсетей.

11 Пояснить принцип работы протокола маршрутизации OSPF и формат протокола.

Принцип работы протокола маршрутизации OSPF и формат протокола

Протокол OSPF (Open Shortest Pass First). Открытый протокол предпочтительного выбора кратчайшего пути является альтернативой RIP в качестве внутреннего протокола маршрутизации. OSPF представляет собой протокол состояния маршрута (в качестве метрики используется коэффициент качества обслуживания). Каждый маршрутизатор обладает полной информацией о состоянии всех интерфейсов всех маршрутизаторов (переключателей) автономной системы. Протокол OSPF реализован в демоне маршрутизации gated, который поддерживает также RIP и внешний протокол маршрутизации BGP.

OSPF имеет две основные черты. Первая заключается в том, что это открытый протокол, т.е. его спецификация общедоступна. Второй особенностью является то, что в его основе лежит алгоритм SPF. OSPF является протоколом маршрутизации по состоянию канала. Это означает, что он требует отправки объявлений о состоянии канала всем остальным маршрутизаторам данной иерархической области. По мере того как маршрутизаторы OSPF накапливают сведения о состоянии канала, они используют алгоритм SPF для расчета кратчайшего маршрута к каждому узлу.

Работа протокола OSPF. OSPF–маршрутизаторы распространяют информацию о состоянии соединенных с ними напрямую каналов всем остальным маршрутизаторам сети посредством так называемого лавинообразного распространения информации о состоянии каналов. И хотя OSPF использует периодическое распространение обновлений информации о состоянии канала по всей сети, интервалы между обновлениями достаточно велики для того, чтобы свести объем административного трафика к минимуму. Получив сообщение о состоянии канала от соседнего устройства, OSPF – маршрутизатор отправит его на все свои интерфейсы, обеспечивая тем самым получение данного сообщения оставшимися OSPF–маршрутизаторами сети.

Как только маршрутизаторы OSPF–сети получили все обновления информации о состоянии каналов, они просчитывают кратчайший путь к каждому пункту назначения сети с помощью алгоритма предпочтительного выбора кратчайшего пути. Для обеспечения гарантированной доставки объявлений о состоянии каналов и создания иерархии областей в протоколе OSPF используется механизм взаимоотношения соседних маршрутизаторов.

Определяющими является три характеристики: задержка, пропускная способность и надежность. Для транспортных целей OSPF использует IP непосредственно, т.е. не привлекает протоколы UDP или TCP. Код TOS в IP –пакетах, содержащих OSPF–сообщения, равен нулю, значение TOS здесь задается в самих пакетах OSPF. Маршрутизация в этом протоколе определяется IP–адресом и типом сервиса. Т.к. протокол не требует инкапсуляции пакетов, сильно облегчается управление сетями с большим количеством бриджей и сложной топологией. Автономная система может быть поделена на отдельные области, каждая из которых становится объектом маршрутизации, а внутренняя структура снаружи не видна .Этот прием позволяет значительно сократить необходимый объем маршрутной базы данных. В OSPF используется термин опорной сети для коммуникаций между выделенными областями. В пределах выделенной области может работать свой протокол маршрутизации.

При передаче OSPF–пакетов фрагментация не желательна, но не запрещается. Для передачи статусной информации OSPF использует широковещательные сообщения HELLO. Для повышения безопасности предусмотрена авторизация процедур.

Любое сообщение OSPF начинается с 24–октета. Формат заголовка OSPF изображен на рисунке.

ВЕРСИЯ

ТИП

ДЛИНА СООБЩЕНИЯ

IP-АДРЕС МАРШРУТИЗАТОРА–ОТПРАВИТЕЛЯ

ИДЕНТИФИКАТОР ОБЛАСТИ

КОНТРОЛЬНАЯ СУММА

ТИП ИДЕНТИФИКАЦИИ

ИДЕНТИФИКАЦИЯ (ОКТЕТЫ 0-3)

ИДЕНТИФИКАЦИЯ (ОКТЕТЫ 4-7)

Формат заголовка сообщений для протокола маршрутизации OSPF

Поле Версия определяет версию протокола (=2).

Поле Тип идентифицирует функцию сообщения согласно таблице 8:

Таблица 8. Коды поля тип

Тип

Значение

1

Hello (используется для проверки доступности маршрутизатора)

2

Описание базы данных (топология)

3

Запрос состояния канала

4

Изменение состояния канала

5

Подтверждение получения сообщения о статусе канала

Поле Длина пакета определяет длину блока в октетах, включая заголовок.

Идентификатор области – 32-битный код, идентифицирующий область, которой данный пакет принадлежит. Все OSPF – пакеты ассоциируются с той или иной областью. Большинство из них не преодолевает более одного шага. Пакеты, путешествующие по виртуальным каналам, помечаются идентификатором опорной области 0.0.0.0.

Поле контрольная сумма содержит контрольную сумму IP–пакета, включая поле типа идентификации. Это поле проверяет содержимое всего пакета для выявления потенциальных повреждений при передаче. Контрольное суммирование производится по модулю 1.

Поле Тип идентификации может принимать значения 0 при отсутствии контроля доступа, и 1 при наличии контроля. В дальнейшем функции поля будут расширены.

Дополнительными функциями OSPF являются маршрутизация по принципу равных затрат, многотрактовая маршрутизация и маршрутизация на базе запросов типа обслуживания высшего уровня ToS. Маршрутизация на базе ToS поддерживает те протоколы высшего уровня, которые позволяют определить конкретный тип обслуживания.

12 Пояснить принцип работы протокола маршрутизации ВGP и формат протокола.

Принцип работы протокола маршрутизации BGPи формат протокола

Протокол пограничного шлюза версии 4 – это протокол маршрутизации внешнего шлюза, использующийся для проведения маршрутизации между маршрутными доменами(автономными системами- АС).

BGP используется всеми поставщиками услуг Интернет, а также в очень крупных сетях.

BGP очень устойчивый и хорошо масштабируемый протокол маршрутизации.

BGP отличается от используемых сейчас протоколов маршрутизации тем, что применяет инф о векторе (направлении) и о пути к пункту назначения для предотвращения маршрутизации. Другие же протоколы используют метрики (OSPF) или стоимости маршрутов.

Рис 1 Рис2

Маршрутизатор А сгенерировал маршрут к сети 10.1.1.0/24 и объявил его маршрут из В. В инф о том, как достичь сети назначения маршрутизатор А указывает, что он является 1ым маршрут – ом в пути. Маршрут – р В, получив этот маршрут, добавляет себя в путь и отправляет его маршрут – ру С, который в свою очередь добавляет себя в путь к сети 10.1.1.0/24 и отправляет маршрут маршрутизатору Д. М. Д. Получив маршрут обнаруживает что путь к нему проходит через М.С,В,А. М.Д.добавляет себя в путь и отсылает полученный маршрут обратно М.А. Получив объявление маршрута, М.А. отвергает его, тюк. Находит в соответствующем пути себя.

Инф добавляется в путь к сети назначения не отдельными маршрутизаторами а АС

Выбор пути: BGP не использует метрики для определения петель в пути, метрики могут быть использованы сет.админом для установки сетевых правил, использующихся маршр-ми во время выбора пути.

Протокол BGP объявляет всем своим соседям только один оптимальный маршрут.

Взаимоотношения между соседними маршрутизаторами: протокол BGP требует ручной настройки взаимоотн. Между соседями. Однако подобно другим протоколам маршрут –ции BGP требует надежной транспортной сус, обеспечивающей гарантированную доставку пакетов между BGP соседями. Для этого используется протокол ТСР

После того как BGP – маршр.( BGP – спикер) сконфигурирован для установки взаимоотношений соседства с другими BGP – спикером, он пытается установить ТСР – соединение для передачи инф. Для установки BGP сеанса между 2мя маршрут – ми необходимо между ними IP – соединение.

BGP соседи из разных АС автоматически формируют друг с другом соседские взаимоотношения на базе внешнего протокола E-BGP

Рис2.М.А. обьявляет префикс 10.1.1.0/24 через протокол внутреннего шлюза (IGP) М.В., у которого установлены соседские взаимоотношения с E-BGP – М.С. М.В может преобразовать этот маршрут в маршрут протокола BGP разными способами.

,,Когда BGP спикер установил отношения соседства с другим BGP – маршрутизатором в одной и той же АС, они становятся iBGP соседями. Рис2

Формат заголовка сообщения в BGP представляет собой поле маркера длиной 16 байт, за которым следует поле длины (2 байта) и поле типа (1 байт). В зависимости от типа Sb в Sb протокола BGP за заголовком может следовать или не следовать блок данных. Поле маркера длинной 16 байт используется для аутентификации входящих Sb BGP либо для детектирования потери синхронизации между двумя взаимодействующими по BGP маршрутизаторам. Поле маркера бывает 2 форматов:

  • если послано sb типа open или в нем отсутствует инф об аутентификации, то в поле маркера все позиции выставляютс 1

  • в другом случае значение поля маркера вычисляется в соответствии с используемым механизмом аутентификации.

13 Пояснить порядок доступа к сети EHTERNET, формат протокола.

Формат протокола стандарта сети Ethernet, прииципы работы.

Формат протокола или кадра сети Ethemet построен на стандарте IEEE 802.3

IЕЕE - институт инженеров по электронике и электротехнике.

Кадр - количество передаваемых бит, формализованный порядок передачи сообщений

Преамбvла - чередование 1 и о. Используется для синхронизации, состоит из 64 бит, 56 бит-чередование 1 и О, с помощью которых осуществляется в течении 5 секунд синхронизация. Оставшиеся 8 бит - 11110000 - начальный разделитель кадра, что

обозначает начало информационной части Kaдpa.fu.-Y'"

АП - адресное поле, состоит из 6 содержит адрес узла ЛВС, которому предназначено сообщение. Старший самый левый бит в первом байте имеет специальное

значение; если этот бит=О, то адрес назначения является физическим и уникальным в лвс.

Стандарт ШЕЕ 802.3 позволяет использовать логические и физические адреса.

В Ethemet физический адрес - 6 байт - жёстко закреплён за каждым сетевым адаптером.

Он определяется микросхемой ПЗУ, установленной на плате, а значение его написано на ПЗУ или на самой плате.

Для того, чтобы обеспечить уникальность адресов сети, в стандарте Ethemet принято, что первые 3 байта определяют производителя и модель сетевого устройства и должны регистрироваться в специальном комитете. Следующие 3 байта адреса - серийный номер изделия.

Перед установкой сетевого адаптера, рекомендуется записать физический адрес платы, это обеспечит в дальнейшем контроль и управление работой сети. В качестве АП

используется общий, групповой и частный адрес.

Общий адрес - адрес, все поля которого равны 1.

Групповой адрес - адрес, у которого младший бит первого байта равен 1, а все

остальные комбинации используются как частные адреса.

В соответствие со схемой присвоения имён фирмой XEROX, первые 3 байта задают адрес группы, а следующие 3 байта задают локальный адрес группы, если речь идёт о логическом адресе. Если же старший левый бит равен 1, то пакет является широковещательным, Т.е. он предназначен всем пользователям, одновременно находящимся в данной сети.

АО - адрес отправителя. Идентифицирует узел, отправивший пакет. Старший бит байта

равен О.

тп - тип пакета, показывает тип протокола более высокого уровня, используется для

передачи LLC или МАС.

LLC - управление логическим кольцом.

МАС - адресная часть пакета. Осуществляет контроль досryпа к среде управления. LLC - логический контроль связи, находится выше МАС и связан с передачей и

приёмами пользовательских сообщений.

Данные - поле имеет длину от 46 до 1500 байт и содержит данные, составляющие

сообщение.

CRC - остаток избыточной циклической суммы, вычисленной с помощью полиномов R(x). Узел, получивший сообщение должен также произвести вычисление, и, таким образом, определить, есть или нет ошибок в передачи сообщений.

Для того, чтобы увеличить дальность передачи между сегментами сети, устанавливаетсяRepiter (повторитель), при этом дальность передачи увеличивается в соответствие сколичеством числа повторителей в сети.

Если карта 3 СОМ, то можно увеличить количество сегментов до 7, но тогда кабель необходимо использовать толстый, коаксиальный. Количество станций, подключенных к 1 сегменту не более 30.

У любой сетевой карточки имеется 2 разъёма: для витой пары RJ 45 и для оптиковолоконного кабеля, разъёмы для .подключения трансивера, или сочетание для тонкогокоаксиального кабеля при подключении через t-коллектор (ВNС-разъём) и на витую пару.

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD).

Этот метод применяется исключительно в сетях с логической общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Одновременно все компьютеры сети имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать на общую шину (рис. 3.3). Простота схемы подключения - это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet. Говорят, что кабель, к которому подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа (Multiply Access, MA).

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения.

Чтобы получить возможность передавать кадр, станция должна убедиться, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, которая также называется несущей частотой (carrier-sense, CS). Признаком незанятости среды является отсутствие на ней несущей частоты, которая при манчестерском способе кодирования равна 5-10 МГц, в зависимости от последовательности единиц и нулей, передаваемых в данный момент.

Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра. Этот кадр изображен на рис. 3.3 первым. Узел 1 обнаружил, что среда свободна, и начал передавать свой кадр. В классической сети Ethernet на коаксиальном кабеле сигналы передатчика узла 1 распространяются в обе стороны, так что все узлы сети их получают. Кадр данных всегда сопровождается преамбулой (preamble), которая состоит из 7 байт, состоящих из значений 10101010, и 8-го байта, равного 10101011. Преамбула нужна для вхождения приемника в побитовый и побайтовый синхронизм с передатчиком.

Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные, передает их вверх по своему стеку, а затем посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции источника содержится в исходном кадре, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

Узел2 во время передачи кадра узлом 1 также пытался начать передачу своего кадра, однако обнаружил, что среда занята - на ней присутствует несущая частота, - поэтому узел 2 вынужден ждать, пока узел 1 не прекратит передачу кадра.

После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу (Inter Packet Gap) в 9,6 мкс. Эта пауза, называемая также межкадровым интервалом, нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. После окончания технологической паузы узлы имеют право начать передачу своего кадра, так как среда свободна. Из-за задержек распространения сигнала по кабелю не все узлы строго одновременно фиксируют факт окончания передачи кадра узлом 1.

В приведенном примере узел2 дождался окончания передачи кадра узлом 1, сделал паузу в 9,6 мкс и начал передачу своего кадра.

Ethernet - это самая распространенная на сегодняшний день технология локальных сетей. В широком смысле Ethernet - это целое семейство технологий, включающее различные фирменные и стандартные варианты, из которых наиболее известны фирменный вариант Ethernet DIX, 10-мегабитные варианты стандарта IEEE 802.3, а также новые высокоскоростные технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Почти все виды технологий Ethernet используют один и тот же метод разделения среды передачи данных - метод случайного доступа CSMA/CD, который определяет облик технологии в целом.

В узком смысле Ethernet - это 10-мегабитная технология, описанная в стандарте IEEE 802.3.

Важным явлением в сетях Ethernet является коллизия - ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Наличие коллизий - это неотъемлемое свойство сетей Ethernet, являющееся следствием принятого случайного метода доступа. Возможность четкого распознавания коллизий обусловлена правильным выбором параметров сети, в частности соблюдением соотношения между минимальной длиной кадра и максимально возможным диаметром сети.

На характеристики производительности сети большое значение оказывает коэффициент использования сети, который отражает ее загруженность. При значениях этого коэффициента свыше 50 % полезная пропускная способность сети резко падает: из-за роста интенсивности коллизий, а также увеличения времени ожидания доступа к среде.

Максимально возможная пропускная способность сегмента Ethernet в кадрах в секунду достигается при передаче кадров минимальной длины и составляет 14 880 кадр/с. При этом полезная пропускная способность сети составляет всего 5,48 Мбит/с, что лишь ненамного превышает половину номинальной пропускной способности - 10 Мбит/с.

Максимально возможная полезная пропускная способность сети Ethernet составляет 9,75 Мбит/с, что соответствует использованию кадров максимальной длины в 1518 байт, которые передаются по сети со скоростью 513 кадр/с.

При отсутствии коллизий и ожидания доступа коэффициент использования сети зависит от размера поля данных кадра и имеет максимальное значение 0,96.

Технология Ethernet поддерживает 4 разных типа кадров, которые имеют общий формат адресов узлов. Существуют формальные признаки, по которым сетевые адаптеры автоматически распознают тип кадра.

В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 определяет различные спецификации: 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB. Для каждой спецификации определяются тип кабеля, максимальные длины непрерывных отрезков кабеля, а также правила использования повторителей для увеличения диаметра сети: правило «5-4-3» для коаксиальных вариантов сетей, и правило «4-х хабов» для витой пары и оптоволокна.

Для «смешанной» сети, состоящей из физических сегментов различного типа, полезно проводить расчет общей длины сети и допустимого количества повторителей. Комитет IEEE 802.3 приводит исходные данные для таких расчетов, в которых указываются задержки, вносимые повторителями различных спецификаций физической среды, сетевыми адаптерами и сегментами кабеля.

14 Пояснить порядок доступа к сети Token Ring, формат маркера и формат протокола.

Порядок доступа к сети TokenRing, формат маркера и формат протокола.

Сеть Тоkеn Ring. В 1985 г. IEEЕ принял стандарт 802.5 на ЛВС Тоkеn Ring разработки компании IBМ. Эта сеть использует техиологию маркерного доступа РС к физической среде, rapaитиpует прогнозируемое времи доставки данных. Оборудование сети Token Ring

поддерживает две скорости передачи даниых 4 или 16 Мбит/с. Функционирование Тоkеn Ring обеспечивается СЛОЖНЫМИ алгоритмами и потому ее оборудованис более дорогое, чем Ethernet

По использованню ceть Token Ring занимает второе место после Ethernet

Топология сети Тоkеn Ring. ЛогическаяI топология - кольцо, а физическая - звездообразное КOJIЬЦО (многocтaнционного доступа (Multistation Access Unit, МАU). МАU с рис.) Сетевой адаптер РС с помощью ответвительного кaбеля подключен к порту интеллекryального пассивного или aктивного концентpатора – устройства помощью магистрального (trunk) кабеля через спеuиальные порты Ring In(RI) и Ring Out (RO) объединяются

в кольцо. Если произойдет обрыв ответвительноrо кабеля, то средствами обеспеченния отказоустойчивости MAU разорваниое кольцо будет восстановлено путем включения внутреннего обходного пути неработающего порта.

PC подключаются к МAU с помощью витых пар номенклатуры компании IBМ: STP Type 1, UТP Туре 3 и Турс 6 (ОВ кабель).

Ограничения на количество РС в кольце и длину кольца определиются исходя из доnустимого времени обработки станцией кадра - 10 мс; задержек в кабеле;

Формат протокола или кадра сети Token Ring построен на стандарте IEE 802.5

IEE - институт инженеров по электронике и электротехнике.

Маркерный метод доступа Этот доступ реализован в сетях TR и FDDI. Он состоит в том , что по сети циркулиует специальный кадр маркер ( длиной 3 байта в TR) Станция, которая получила маркер, может преобразовать его в информационный кадр, добавляя к маркеру данные и управляющую информацию(адресную и т.п.) а затем отправить этот кадр дальше по кольцу. Станция, принимая информационный кадр, проверяет адрес PC получателя. Если кадр адресован ей, то она выполняет копирование кадра, проверяет целостность данных, изменяет значение некоторых управляющих бит и передает кадр дальше. Впротивном случае РС просто ретранслирует кадр дальше по сети. Т.О. информационный кадр делает круг по сети и возвращается к РС, которая сгенерировала его. Ситанция отправитель информационного кадра освобождает его от данных и передает чистый маркер дальше по кольцу, предоставляя возможность другим РС передавать данные.


Рис.- топология сетей с маркерным методом доступа: 1)FDDI и 2)TR

В Token Ring существуют три различных формата кадров:

маркер;

кадр данных;

прерывающая последовательность.

Маркер

Кадр маркера состоит из трех полей, каждое длиной в один байт.

  • Начальный ограничитель (Start Delimiter, SD) появляется в начале маркера, а также в начале любого кадра, проходящего по сети. Поле представляет собой следующую уникальную последовательность символов манчестерского кода: JKOJKOOO. Поэтому начальный ограничитель нельзя спутать ни с какой битовой последовательностью внутри кадра.

  • Управление доступом (Access Control) состоит из четырех подполей: РРР, Т, М и RRR, где РРР - биты приоритета, Т - бит маркера, М - бит монитора, RRR -резервные биты приоритета. Бит Т, установленный в 1, указывает на то, что данный кадр является маркером доступа. Бит монитора устанавливается в 1 активным монитором и в 0 любой другой станцией, передающей маркер или кадр. Если активный монитор видит маркер или кадр, содержащий бит монитора со значением 1, то активный монитор знает, что этот кадр или маркер уже однажды обошел кольцо и не был обработан станциями. Если это кадр, то он удаляется из кольца. Если это маркер, то активный монитор передает его дальше по кольцу. Использование полей приоритетов будет рассмотрено ниже.

  • Конечный ограничитель (End Delimeter, ED) - последнее поле маркера. Так же как и поле начального ограничителя, это поле содержит уникальную последовательность манчестерских кодов JK1JK1, а также два однобитовых признака: I и Е. Признак I (Intermediate) показывает, является ли кадр последним в серии кадров (1-0) или промежуточным (1-1). Признак Е (Error) - это признак ошибки. Он устанавливается в 0 станцией-отправителем, и любая станция кольца, через которую проходит кадр, должна установить этот признак в 1, если она обнаружит ошибку по контрольной сумме или другую некорректность кадра.

Кадр данных и прерывающая последовательность

Кадр данных включает те же три поля, что и маркер, и имеет кроме них еще несколько дополнительных полей. Таким образом, кадр данных состоит из следующих полей:

  • начальный ограничитель (Start Delimiter, SD);

  • управление кадром (Frame Control, PC);

  • адрес назначения (Destination Address, DA);

  • адрес источника (Source Address, SA);

  • данные (INFO);

  • контрольная сумма (Frame Check Sequence, PCS);

  • конечный ограничитель (End Delimeter, ED);

  • статус кадра (Frame Status, FS).

Кадр данных может переносить либо служебные данные для управления кольцом (данные МАС-уровня), либо пользовательские данные (LLC-уровня). Стандарт Token Ring определяет 6 типов управляющих кадров МАС-уровня. Поле FC определяет тип кадра (MAC или LLC), и если он определен как MAC, то поле также указывает, какой из шести типов кадров представлен данным кадром.

Назначение этих шести типов кадров описано ниже.

  • Чтобы удостовериться, что ее адрес уникальный, станция, когда впервые присоединяется к кольцу, посылает кадр Тест дублирования адреса (Duplicate Address Test, DAT).

  • Чтобы сообщить другим станциям, что он работоспособен, активный монитор периодически посылает в кольцо кадр Существует активный монитор (Active Monitor Present, AMP).

  • Кадр Существует резервный монитор (Standby Monitor Present, SMP) отправляется любой станцией, не являющейся активным монитором.

  • Резервный монитор отправляет кадр Маркер заявки (Claim Token, CT), когда подозревает, что активный монитор отказал, затем резервные мониторы договариваются между собой, какой из них станет новым активным монитором.

  • Станция отправляет кадр Сигнал (Beacon, BCN) в случае возникновения серьезных сетевых проблем, таких как обрыв кабеля, обнаружение станции, передающей кадры без ожидания маркера, выход станции из строя. Определяя, какая станция отправляет кадр сигнала, диагностирующая программа (ее существование и функции не определяются стандартами Token Ring) может локализовать проблему. Каждая станция периодически передает кадры BCN до тех пор, пока не примет кадр BCN от своего предыдущего (NAUN) соседа. В результате в кольце только одна станция продолжает передавать кадры BCN - та, у которой имеются проблемы с предыдущим соседом. В сети Token Ring каждая станция знает МАС - адрес своего предыдущего соседа, поэтому Beacon-процедура приводит к выявлению адреса некорректно работающей станции.

  • Кадр Очистка (Purge, PRG) используется новым активным монитором для того, чтобы перевести все станции в исходное состояние и очистить кольцо от всех ранее посланных кадров.

В стандарте 802.5 используются адреса той же структуры, что и в стандарте 802.3. Адреса назначения и источника могут иметь длину либо 2, либо 6 байт. Первый бит адреса назначения определяет групповой или индивидуальный адрес как для 2-байтовых, так и для 6-байтовых адресов. Второй бит в 6-байтовых адресах говорит о том, назначен адрес локально или глобально. Адрес, состоящий из всех единиц, является широковещательным.

Адрес источника имеет тот же размер и формат, что и адрес назначения. Однако признак группового адреса используется в нем особым способом. Так как адрес источника не может быть групповым, то наличие единицы в этом разряде говорит о том, что в кадре имеется специальное поле маршрутной информации (Routing Information Field, RIF). Эта информация требуется при работе мостов, связывающих несколько колец Token Ring, в режиме маршрутизации от источника.

Поле данных INFO кадра может содержать данные одного из описанных управляющих кадров уровня MAC или пользовательские данные, упакованные в кадр уровня LLC. Это поле, как уже отмечалось, не имеет определенной стандартом максимальной длины, хотя существуют практические ограничения на его размер, основанные на временных соотношениях между временем удержания маркера и временем передачи кадра.

Поле статуса FS имеет длину 1 байт и содержит 4 резервных бита и 2 подполя: бит распознавания адреса А и бит копирования кадра С. Так как это поле не сопровождается вычисляемой суммой CRC, то используемые биты для надежности дублируются: поле статуса FS имеет вид АСххАСхх. Если бит распознавания адреса не установлен во время получения кадра, это означает, что станция назначения больше не присутствует в сети (возможно, вследствие неполадок, а возможно, станция находится в другом кольце, связанном с данным с помощью моста). Если оба бита опознавания адреса и копирования кадра установлены и бит обнаружения ошибки также установлен, то исходная станция знает, что ошибка случилась после того, как этот кадр был корректно получен.

Прерывающая последовательность состоит из двух байтов, содержащих начальный и конечный ограничители. Прерывающая последовательность может появиться в любом месте потока битов и сигнализирует о том, что текущая передача кадра или маркера отменяется.

Приоритетный доступ к кольцу

Каждый кадр данных или маркер имеет приоритет, устанавливаемый битами приоритета (значение от 0 до 7, причем 7 - наивысший приоритет). Станция может воспользоваться маркером, если только у нее есть кадры для передачи с приоритетом равным или большим, чем приоритет маркера. Сетевой адаптер станции с кадрами, у которых приоритет ниже, чем приоритет маркера, не может захватить маркер, но может поместить наибольший приоритет своих ожидающих передачи кадров в резервные биты маркера, но только в том случае, если записанный в резервных битах приоритет ниже его собственного. В результате в резервных битах приоритета устанавливается наивысший приоритет станции, которая пытается получить доступ к кольцу, но не может этого сделать из-за высокого приоритета маркера.

Станция, сумевшая захватить маркер, передает свои кадры с приоритетом маркера, а затем передает маркер следующему соседу. При этом она переписывает значение резервного приоритета в поле приоритета маркера, а резервный приоритет обнуляется. Поэтому при следующем проходе маркера по кольцу его захватит станция, имеющая наивысший приоритет.

При инициализации кольца основной и резервный приоритет маркера устанавливаются в 0.

Хотя механизм приоритетов в технологии Token Ring имеется, но он начинает работать только в том случае, когда приложение или прикладной протокол решают его использовать. Иначе все станции будут иметь равные права доступа к кольцу, что в основном и происходит на практике, так как большая часть приложений этим механизмом не пользуется. Это связано с тем, что приоритеты кадров поддерживаются не во всех технологиях, например в сетях Ethernet они отсутствуют, поэтому приложение будет вести себя по-разному, в зависимости от технологии нижнего уровня, что нежелательно. В современных сетях приоритетность обработки кадров обычно обеспечивается коммутаторами или маршрутизаторами, которые поддерживают их независимо от используемых протоколов канального уровня.

  • Технология Token Ring развивается в основном компанией IBM и имеет также статус стандарта IEEE 802.5, который отражает наиболее важные усовершенствования, вносимые в технологию IBM.

  • В сетях Token Ring используется маркерный метод доступа, который гарантирует каждой станции получение доступа к разделяемому кольцу в течение времени оборота маркера. Из-за этого свойства этот метод иногда называют детерминированным.

  • Метод доступа основан на приоритетах: от 0 (низший) до 7 (высший). Станция сама определяет приоритет текущего кадра и может захватить кольцо только в том случае, когда в кольце нет более приоритетных кадров.

  • Сети Token Ring работают на двух скоростях: 4 и 16 Мбит/с и могут использовать в качестве физической среды экранированную витую пару, неэкранированную витую пару, а также волоконно-оптический кабель. Максимальное количество станций в кольце - 260, а максимальная длина кольца - 4 км.

  • Технология Token Ring обладает элементами отказоустойчивости. За счет обратной связи кольца одна из станций - активный монитор - непрерывно контролирует наличие маркера, а также время оборота маркера и кадров данных. При некорректной работе кольца запускается процедура его повторной инициализации, а если она не помогает, то для локализации неисправного участка кабеля или неисправной станции используется процедура beaconing.

  • Максимальный размер поля данных кадра Token Ring зависит от скорости работы кольца. Для скорости 4 Мбит/с он равен около 5000 байт, а при скорости 16 Мбит/с - около 16 Кбайт. Минимальный размер поля данных кадра не определен, то есть может быть равен 0.

  • В сети Token Ring станции в кольцо объединяют с помощью концентраторов, называемых MSAU. Пассивный концентратор MSAU выполняет роль кроссовой панели, которая соединяет выход предыдущей станции в кольце со входом последующей. Максимальное расстояние от станции до MSAU - 100 м для STP и 45 м для UTP.

  • Активный монитор выполняет в кольце также роль повторителя - он ресинхронизирует сигналы, проходящие по кольцу.

  • Кольцо может быть построено на основе активного концентратора MSAU, который в этом случае называют повторителем.

  • Сеть Token Ring может строиться на основе нескольких колец, разделенных мостами, маршрутизирующими кадры по принципу «от источника», для чего в кадр Token Ring добавляется специальное поле с маршрутом прохождения колец.

15 Пояснить формат кадра протокола HDLC и режимы работы протокола.

Формат кадра протокола HDLC и режимы работы протокола.

В рамках архитектуры открытых систем на канальный уровень возлагается функция управления каналом, которая обеспечивает возможности контроля за функционированием канала, выявление отказов, восстановление, сбор статистики о работе канала. Функция управления каналом реализуется протоколом управления каналом данных высокого уровня HDLC и протоколом ретрансляции фреймов.

Протокол HDLC высокоуровневый протокол управления каналом,. HDLC, описывает метод инкапсуляции в каналах синхронной последовательной связи с использованием символов кадров и контрольных сумм. HDLC является ISO-стандартом, этот стандарт не является общепринятым для глобальных сетей. Протокол HDLC поддерживает как двухточечную, так и многоточечную конфигурации Этот протокол обеспечивает передачу последовательности пакетов через физический канал, искажения в котором вызывают ошибки в передаваемых данных, потерю, дублирование пакетов и нарушения порядка прибытия пакетов к адресату.

Формат кадра и типы кадров

Единица данных, передаваемая как целое через информационный канал, организуемый средствами управления уровня 2, называется кадром (frame). Структура кадра, используемая протоколом HDLC, представлена на рис. Кадр рассматривается как последовательность байтов (октетов), начало и конец которой отмечаются флагами – двоичными кодами “01111110”. Кадр несет в себе управляющую информацию, данные и проверочную последовательность, используемую для контроля передаваемой информации. Этот формат кадра называют информационным. Имеется также управляющий формат, который отличается от информационного тем, что не имеет поля информации (поле данные). Для обнаружения ошибок в кадрах используется кадровая проверочная последовательность (КПП), которая содержит 16 бит. В адресном поле записывается адрес вторичной станции или направление передачи кадра по каналу. Так как протокол HDLC был разработан для управления звеном данных общего назначения, то для начальной установки звена данных выбираются специальные режимы, из которых наиболее распространены:

  • режим нормального ответа (РНО);

  • асинхронно сбалансированный режим (АСР).

Режим нормального ответа используется в сетях, основой которых является терминал. Связь может быть как двухточечная, так и многоточечная, но в последнем случае допускается только одна главная станция (первичная, ПС), остальные являются вторичными (ВС). В этом режиме вторичная станция может начать передачу только после разрешения от первичной станции. В РНО вторичная станция не может передавать ни при каких условиях, пока не получит разрешения от первичной станции, то есть обеспечивает дуплексную передачу связи. Режим нормального ответа называется несбалансированным режимом работы. Связь может быть двухточечной или многоточечной, но в последнем случае допускается только одна главная станция.

Структура кадра HDLC

Режим асинхронно сбалансированного ответа используется в сетях, когда обе станции имеют равные права и каждая реализует функции как первичной, так и вторичной станции. Используется главным образом для двухточечных звеньев компьютерных сетей при дуплексной передаче. В АСР общесетевая адресная информация передается в информационном поле, так как общесетевая адресация находится в ведении пакетного уровня.

От режимов РНО и АСР зависит содержимое адресного поля. Адресное поле кадра содержит адрес либо ООД, либо АПД центра коммутации пакетов. Если кадр является командным, то формируется адрес получателя, если же кадр ответный, то формируется адрес отправителя. В РНО адрес всегда относится к вторичной станции, то есть он не несет адреса принимаемой станции.

Процедуры управления канального уровня обеспечивают прозрачность канала за счет битстаффинга. Протокол HDLC является бит-ориентированным. В нем как управляющие сообщения, так и сообщения с данными переносятся в блоках стандартного формата, называемых кадрами. При передаче данных формируется проверочная последовательность битов (два октета), которая включается в кадр. При приеме кадра повторно формируется проверочная последовательность битов, которая сравнивается с принятой. Если обе совпадают, то принятый кадр считается корректным. В противном случае фиксируется искажение принятого кадра. При искажении флагов, разделяющих последовательно передаваемые кадры, два кадра сливаются в один искаженный кадр. Процедура формирования проверочных последовательностей битов при передаче и приеме гарантирует обнаружение искажений этого типа.

Для выполнения функций, возлагаемых на информационный канал, используются кадры 22 типов.

Тип кадра указывается кодом в байте управления: информационный – значением “0” в бите 1; супервизорный – значениями битов 1…4; ненумерованный – значениями битов 1…4 и 6…8 .

Ненумерованные кадры (U-кадры) используются для таких функций, как установление связи, и, следовательно, не несут никакой информации о поступлении/не поступлении кадров. Так как последняя содержится в порядковых номерах, то кадры называют ненумерованными. Ненумерованные кадры предназначены для завершения соответствующих режимов передачи пакетов и для передачи информации о результатах выполнения этих действий.

Информационные кадры служат для переноса самой информации или данных, обычно они называются I-кадрами. Кроме того, I-кадры могут использоваться в режиме АСР для извещения с прицепом, связанным с потоком I-кадров в обратном направлении. Длина информационного поля I-кадра обычно равна пакету данных.

Супервизорные кадры (S-кадры) используются для управления потоком и ошибками, поэтому они содержат порядковые номера отправлений и поступлений. Восстанавливают кадры, потерянные из-за искажений в канале. Информационного поля нет. Минимальная длина кадра может быть 6 байт.

Форматы информационного, супервизорного и ненумерованного кадров приведены на рис. Первый бит информационного кадра равен 0 – идентификатор I-кадра. В полях управления S-кадра и U-кадра комбинации 10 и 11 – признаки супервизорного и ненумерованного кадров соответственно.

В байте управления супервизорного кадра указывается тип команды ответа S:

00 – ПГ (получатель готов), то есть выдающая этот кадр станция готова к приему следующего кадра. Используется в режимах РНО и АСР;

10 – НГП (получатель не готов к приему), то есть станция временно не может принимать I-кадры и запрет остается в силе до посылки кадра ПГ. Используется в режимах РНО и АСР;

01 – ОТК (отказ). Работает только в режиме АСР и означает запрос повторной передачи всех I-кадров, начиная с того номера, где произошла ошибка.

11 – ВОТК (выборочный отказ). Для АСР позволяет запросить повторную передачу только первого I-кадра с номером N(R).

В байте управления информационного кадра указываются номера N(S) = 0, 1, …,7 и N(R) = 0, 1, …, 7 передаваемого и принимаемого кадров; в супервизорных кадрах указывается только номер N(R) принимаемого кадра.

Поле М ненумерованного кадра используется для специфического типа кадра (биты функции модификатора). Здесь записываются команды кадра:

11001 - УРНО – установить режим нормального ответа;

11100 - УАСР – установить АСР;

00010 - РЗД – разъединить;

10001 - КО – кадр отвергнут и т.д.

U-кадры позволяют установить логическую связь между первичной и вторичной станциями, установить режим функционирования между ними. Разрыв логической связи осуществляется также с помощью U-кадра.

Используя два режима нумерации кадров: нормальный – с нумерацией кадров по модулю 8, и расширенный – с нумерацией кадров по модулю 128.В первом режиме номера кадров принимают значения 0, 1, …, 7 и представляются в полях N(S) и N(R) байта управления .Во втором режиме поле управления кадра состоит из двух байтов, а номера кадров могут принимать значения от 0 до 127. Расширенная нумерация применяется в протяженных каналах связи, в которых может находиться большое число передаваемых кадров. Бит 5 поля управления называется битом запроса в командах и битом окончания в октетах. Когда станция получает команду с битом запроса Р = 1, она обязана сформировать ответ с битом окончания F = 1. Информационные кадры служат для передачи пакетов, представляемых в поле данных.

Прежде чем передать какую-либо информацию (данные), между первичной станцией (ПС) и вторичной станцией (ВС) как на многоточечной линии, так и между двумя станциями, соединенными звеном данных, должно быть установлено логическое соединение. Это достигается обменом двумя ненумерованными кадрами.

При многоточечной связи сначала ПС посылает кадр УРНО (установить режим нормального ответа), в котором бит опроса равен 1, а в поле адреса стоит ее собственный адрес. Процедура установления соединения включает также инициализацию идентифицирующих переменных каждой станции. Эти переменные используются в процедурах управления ошибками и потоком. В заключение после передачи всех данных ПС прерывает связь, посылая для этого кадр РЗД (разъединить) и получая от ВС ответный кадр НИЗ (ненумерованное извещение).

Процедура установления двухточечной связи совпадает с процедурой установления связи на многоточечной линии.

Кроме описанных кадров протокол НDLC использует следующие ненумерованные кадры. Кадр "ненумерованный информационный" используется для передачи кадров, зaщищаемых только циклическим кодом и не восстанавливаемых при потере кадра. кадры этого типа применяются, например, при передаче изображений, когда потеря кадра, несущего в себе строку изображения, не оказывает существенного влияния на конечный результат. Кадр "У становить режим инициализации" обеспечивает повторную инициализацию канала, произведенную ранее командой "У становить режим.. . ". В отличие от последней кадр "Установить режим инициализации" запускает специальные процедуры, реализованные в конкретных вариантах станций. Кадр"Запрос режима инициализации» посылает вторичной станцией для запроса от первичной станции команды"Установить режим инициализации". КОМаНда и ответ - "Обмен идентификаторами" используется для обмена между станциями информацией о реализованных в них технических возможностях. Команда "Сброс" применяется для повторной инициализации передачи потока данных. Вторичная станция запрашивает разрешение на разъединение с помощью кадра "Запрос разъединения". реагируя на этот кадр, первичная станция Ликвидирует соединение в установленном порядке. Станция, находящаяся в режиме разъединения, не может установить соединение, передавать и принимать информацию и отвечает на поступающие команды кадром "Режим разъединения" .

16 Пояснить систему с решающей обратной связи с ожиданием (РОС-ОЖ).

Системы РОС по алгоритмам работы классифицируются

1)с ожиданием сигнала(РОС-ОЖ)

Передатчик после выдачи кодовой комбинации наход-ся в состоянии ожидания сигнала от приемника

2)с последовательной передачей(РОС-ПП)

Кодовая комбинация передается последоват-но друг за другом, при этом решение о выдаче КК принимается если нет запроса по переданным КК

3)с накоплением (РОС-НК)

КК объединяется под блоки, несколько одинаковых подблоков в блоки ,т.о каждая КК передается несколько раз в блоке В приемники накапливаются верно принятые комбинации, если часть комбинации принята неверно ,то по обратному каналу посылается запрос на весь блок

Приемник выбирает нужные комбинации

4) с адресным переспросом(РОС-АП)

Алгоритм подобен РОС-НК, но посылается по обратному каналу сложный сигнал содержащий адреса неправильно принятых КК

РОС-ОЖ

Рис. 1.Функциональная схема системы с РОС

Простейший, и довольно часто применяемый на практике алгоритм работы системы заключается в следующем. Источник (ИС- источник сообщения) выдаёт первую кодовую комбинацию (или блок, состоящий из нескольких сообщений). Кодер- кодирует эту комбинацию помехоустойчивым кодом (К исходным элементам в кодере добавляются проверочные) (рис.1). Комбинация выдаётся в дискретный канал и одновременно записывается в накопитель передачи Н1. После выдачи первой кодовой комбинации источник ждёт ответа о том, как она принята.

Принятая кодовая комбинация декодируется. Информационные элементы записываются в накопитель приёма Н2. Если ошибка не обнаружена, то по команде управляющего устройства УУ1 информационные элементы выдаются получателю, а по обратному каналу выдаётся сигнал “Да”, подтверждающий правильность приёма кодовой комбинации №1 (обратный канал будем пока считать идеальным). По сигналу “Да” управляющее устройство стирает из Н1 кодовую комбинацию №1 и даёт разрешение на выдачу кодовой комбинации №2. Если комбинация №2 исказилась, то УУ2 выдает запрет накопителю Н2 на выдачу комбинаций (по команде УУ2 информация из Н2 стирается), а по обратному каналу выдаётся сигнал “Нет”. По этому сигналу на передающем конце УУ1 запрещает выдачу новой комбинации от источника и даёт команду на повторную выдачу кодовой комбинации №2 из Н1. Теоретически кодовая комбинация может повторяться бесконечное число раз. Практически после определённого числа повторов (например, двух) кодовая комбинация стирается из накопителя приёма. Очевидно, что чем больше повторений на анализируемом интервале времени, тем хуже качество канала, тем дольше длится “перекачка” сообщения от источника и тем ниже скорость передачи информации

Если обратный канал не идеальный содержит ошибки ,то если “да” переходит в “нет” происходит вставка КК, если “нет” в ‘’да” происходит выделение КК .Для уменьшения вставок и выпадений вводится циклическая нумерация КК.

Рассмотренный алгоритм работы системы называется алгоритмом с ожиданием, а сама система передачи дискретных сообщений – системой с обратной связью и ожиданием. (РОС-ОЖ). Такие системы довольно часто используются для передачи дискретных сообщений. Основным их достоинством является простая техническая реализация. К недостаткам следует отнести довольно существенные потери скорости передачи информации, источником которых, помимо введённых в кодовую комбинацию проверочных элементов и повторения, являются потери на ожидание ответа со стороны приёмника

.Характеристика системы передачи данных с решающей обратной связью (РОС-ОЖ)

Системы РОС по алгоритмам работы, классифицируются:

1) с ожиданием сигнала (РОС-ОЖ)

Передатчик после выдачи кодовой комбинации наход-ся в состоянии ожидания сигнала от приемника

2) с последовательной передачей (РОС-ПП)

Кодовая комбинация передается последоват-но друг за другом, при этом решение о выдаче КК принимается, если нет запроса по переданным КК

3) с накоплением (РОС-НК)

КК объединяется под блоки, несколько одинаковых подблоков в блоки, т.о. каждая КК передается несколько раз в блоке. В приемнике накапливаются верно принятые комбинации, если часть комбинации принята неверно, то по обратному каналу посылается запрос на весь блок.

Приемник выбирает нужные комбинации

4) с адресным переспросом (РОС-АП)

Алгоритм подобен РОС-НК, но посылается по обратному каналу сложный сигнал содержащий адреса неправильно принятых КК.

РОС-ОЖ

ИС- источник сообщения выдает исходную информац-ю комбинацию.

Кодер- кодирует эту комбинацию помехоустойчивым кодом. КК выдается в дискретный канал ДК и одновременно записывается в накопитель передачи Н1.

На приеме декодер анализирует КК. Информационные элементы записываются в накопитель передачи Н2. Если ошибок нет УУ2 разрешает выдачу из Н2 КК. Одновременно по обратному каналу передается сигнал “да” по которому УУ1 стирает из Н1 предыдущую КК и разрешает выдачу следующей. Если на приеме ошибка, то УУ2 выдает запрет накопителю Н2 на выдачу комбинаций и по обратному каналу передается сигнал “нет”по кот-у УУ1повторно выдает из накопителя Н1 КК.

Если обратный канал не идеальный содержит ошибки ,то если “да” переходит в “нет”происходит вставка КК, если “нет” в ‘’да” происходит выделение КК. Для уменьшения вставок и выпадений вводится циклическая нумерация КК. Номер кодируется с использованием одного бита.

Системы с решающей связью характеризуются повторением кодовых комбинаций, в которых обнаружены ошибки. Решение о необходимости повторения может выноситься на приеме (системы с обратной связью - РОС ) или на передаче ( ИОС ).

Все системы с обратной связью имеют канал, по которому осуществляется «служебная » связь передатчика с приемником. В системах с РОС приемником определяется наличие в принятой кодовой комбинации ошибки или вычисляется вероятность того, что в ней содержится ошибка достаточно большая. Тогда по обратному каналу посылается сигнал решения о необходимости повтора кодовой комбинации ( поэтому называется РОС – решающая обратная связь ).

СистемыРОС по алгоритмам работы классифицируются:

1) с ожиданием сигнала(РОС-ОЖ). Передатчик после выдачи кодовой комбинации находится в состоянии ожидания сигнала от приемника.

2) с непрерывной передачей передачей(РОС-НП). Кодовая комбинация передается последовательно друг за другом, при этом решение о выдаче КК принимается, если нет запроса по переданным КК.

3) с адресным переспросом(РОС-АП). По обратному каналу сложный сигнал содержащий адреса неправильно принятых КК.

Рассмотрим систему с РОС-ОЖ

По сигналу управляющего устройства передатчика УУпер прямого канала ПКпер, источнику сообщений ИС посылается сигнал готовности аппаратуры к передаче данных ( А1 ). ИС выдает одну очередную комбинацию сообщения, которая поступает в кодер и накопитель передачи Нпер ( А2 ). Нпер служит для запоминания одной передаваемой комбинации с целью возможности ее повторения, если придет сигнал « Переспрос » по обратному каналу. Кодер добавляет к информационным разрядам проверочные ( А3 ). Пройдя через УПСпер прямого канала дискретные сигналы приобретают вид, удобный для передачи по используемому каналу связи. Для канала ТЧ сигнал на выходе УПСпер имеет вид модулированного колебания ( А4 ). В приемнике прямого канала ПКпр сигнал проходит обратное преобразование в УПСпр ( А5 ). Информационная часть комбинации записывается в накопитель приемника Нпр прямого канала ( А6 ) и одновременно поступает в декодер, с помощью которого производится обнаружение ошибок. Решающее устройство РУ выдает решение о качестве принятой комбинации на УУпр. УУпр выдает команды в Нпр и формирователь сигнала обратной связи ФСОС передатчика канала обратной связи. Если ошибка не обнаружена, то формируется сигнал «Подтверждение» в обратном канале и выдается команда, по которой информация из Нпр поступает потребителю сигнала ПС ( А7, А8 ). Пройдя по обратному каналу сигнал подтверждения распознается дешифратором сигнала обратной связи ДСОС на станции А ( А10 … А12 ). Информация из Нпер стирается. Упер выдает сигнал ИС на выдачу следующей комбинации ( А13… А14 ) и цикл снова повторяется.

Если ошибка обнаруживается декодером, то формируется сигнал переспроса в обратном канале и УУпр выдает команду запрета выдачи информации из Нпр к ПС ( информация в Нпр стирается ). Сигнал переспроса распознается ДСОС обратного канала станции А. Упер дает команду Нпер на повторную выдачу комбинации в кодер и т.д. ИС дается команда на запрет выдачи очередной комбинации. Повторы комбинации будут повторяться до тех пор, пока не придет сигнал подтверждение. Для предотвращения зацикливания системы на передаче одной комбинации в случае плохой связи, число повторов ограничивается.

Чем больше повторений, тем хуже качество дискретного канала, тем дольше идет передача сообщения и тем ниже скорость передачи. Если обратный канал не идеальный, т.е. содержит ошибки, то если “да” переходит в “нет” происходит вставка КК, если “нет” в ‘’да” происходит выделение КК. Для уменьшения вставок и выпадений вводится циклическая нумерация КК.

17. Циклические коды. Построение кодеров, декодеров. Выбор образующего полинома.

Циклические коды. Построение кодеров, декодеров. Выбор образующего полинома.

Циклический код является разновидностью помехоустойчивых кодов, применяется в технике передачи дискретных сообщений. Особенности циклических кодов заключены в двух свойствах разрешенных кодовых комбинаций:

1. любая из разрешенных кодовых комбинаций циклического кода делится по модулю два без остатка на некоторое, так называемое «образующее двоичное

число», определяющее помехоустойчивые свойства кода, Т.е. расстояние d о;

2. циклический сдвиг разрядов разрешенной кодовой комбинации на один элемент влево порождает другую разрешенную кодовую комбинацию.

Например: 01011 и 10110 - две разрешенные кодовые комбинации некоторого циклического кода с образующим числом 1011 (dо=З). Поэтому они делятся по модулю два без остатка на образующее число:

разряды представляют собой остаток от деления информационных разрядов с приписанными к ним справа r -нулями на образующее число.

Построение кодеров. декодеров.

Пример:

Кодер строится на основе полинома Р(х).

При построении устройства число ячеек регистров сдвига берется по высшей степени образующего полинома Х => 3 регистра сдвига; число регистров задержки берется также 110 высшей степени образующего полинома; число

сумматоров по модулю два берется по весовой части образующего полинома минус единица => 3-1 =2m.

Выбор образующего полинома.

В теории циклических колов показано, что образующий полином представляет

собой произведение так называемых минимальных многочленов (т; (х) ),

являющихся простым и сомножителями, (т.е. делящимися без остатка лишь на себя и на 1).

Кроме образующего полинома необходимо найти и количество проверочных разрядов r.

После определения количества проверочных разрядов r вычисление образующего полинома удобно осуществить, пользуясь таблицей минимальных .многочленов.

18 Пояснить структурную схему современного модема. Основные peкомендации МСЭ-Т по построению модемов. Классификация модемов.

Структурная схема современного модема. Основные рекомендации МСЭ- T(IТU- Т) по построению модемов. Классификация модемов.

Порт интерфейса DTE-DCE образует взаимодействие с DТE .ООД=DТЕ -оконечное оборудование данных(Dаta Tenninal Equiрmепt). АКД=АПД=DСЕ- аппаратура канала данных или аппаратура передачи данных(Dаta Communications Equiрmепt)._Если модем внутренний, то может применяться интерфейс внутренней шины компьютера ISA или РСI. Порт канального интерфейса обеспечивает согласование электрических параметров с используемым каналом связи. РU -функции управления взаимодействием с DТE и схемами индикации состояния модема. Именно он выполняет посылаемые DTE АТ команды и управляет режимами работы составных частей модема. Также PU может реализовывать операции компрессии/декомпрессии передаваемых данных. RОМ- путем замены и перепрограммирования RОМ можно улучшить свойства модема. ЕRPRОМ -позволяет сохранить установки модема в профайлах или профилях модема на время его выключения. Память RAМ -используется для хранения данных и выполнения промежуточных вычислений как универсальным так и цифровым сигнальными процессорами. На. сигнальный процессор возлагаются задачи по реализации основных функций протоколов модуляции(кодирование сверточным кодом, относительное кодирование, скремблирование), за исключением собственно операций модуляции/демодуляции, которые выполняются модемным процессором

Модем- для преобразования анал-о сиг-а в цифровой и наоборот

Классификация модемов;

1) по функцион-у.назначению

-телефонные модымы,используются на тел.линиях для перед.данных

-телеграфные модемы ,(Alfateleix) используются на телеграфных кан.со V=200-300бод\с

-радиомодемы,вместо телеф-го разъема имеют антенный разьем,куда вставляют антенны или антенный кабель

-факс-модемы,позволяют обьмениватся факсами с факс-и апп-ми.Применяются голосовые возможности ,что позволяет исп-ть модем как автоответчик.

-голосовые,позволяют принимать из телеф-й сети голосовые сообщения,записывая их в файл и воспроизводить в телеф-ю сеть голосовые файлы.

-сотовые ,для мобильной радиотелефонии,к кот-м отн-я и сотовая связь

-модемы передачи данных,исп-я на сетях прд.данных и подключаются к физ.среде через интерфейс х-21,х-35,х-36.

-сетевые модемы,со встроенным сетевым адаптером лок-й сети, вставляются в сеть как узел,предназначенны для совместного исп-я в локальной сети

-кабельные,позволяет исп-ть для прд. Каналы кабельного телевидения,скорость до 10мбит\сек.Основное назначение –скоростной доступ к WEB

-SR модемы,для скоростной прд.по прямому кабелю.исп-я , когда есть возможность соединить 2 терм-х устр-а прямым кабелем,м-т исп-ть всю ширину телефонного канала.Модем для малых расстояний.Чем меньше расст-е ,тем выше скорость.

-ISDN модемы,уст-ва ,кот-е объединяют в 1 корпусе обычный модем и ISDN адаптер.

-SVD модемы,позволяет одновр-но с ПД вести разговор с пом-ю тел. Трубки,подключенной к модему;передавать видеоизображение с рассказом,а также одновременно с передачей голоса м-о посылать факсы,а разговор вести не снимая трубки.

2) по конструктивному использованию

-настольный

-внутренние

-в виде карточки

-портаротивный модем,маленький размер, автономное питание

-стоячные модемы,вставляются в спец-ю модемную стойку,повышает удобство эксплуатации , когда число модемов превышает 10.

3) по типу используемых каналов

-для коммут-х каналов имеет 2-х проводное окончание

-для арендных каналов имеет 4-х проводное окончание

-комбинированные ,2-х и 4-х

4) по скорости передачи

-низкоскоростные(300-2400бит\с)

-высокоскоростные(9600 и выше)

5) по принципу работы в линии

-асинхронные

-синхронные

-асинхронно-синхронные

6) по типу стандартизации команд

-совместимые ,поддерживают систему антикоманд

-несовместимые,не поддерживают

7) по реализации протоколов,коррекции ошибок,сжатия данных

-модемы подерживающие прот-ю коррекцию исжатие данных на аппаратном уровне

-не поддерживающие,протоколы коррекции и сжатия и требующие для их поддержки соотв-ее ГО.

Устройство современного модема

См. схему.

Порт интр-са ООД осущ-т согласование ПК с модемом.

Порт инт-са каналов осуществляет согласование эл-х харак-к сигнала с каналом связи.

PU-универсальный процессор выполняет ф-ю управления и взаимодействия с персональной ЭВМ и темами индикации состояния модема . Именно этот процессор выполняет посылаемые с клавиатуры ПЭВМ ,АТ команды ,а также управляет режимом работы остальных составных составных частей модема. Кроме того реализуют ф-ции компрессии и декомпрессии передаваемых данных т.о. интеллект воз-ти модема опред-ся типом используемого итегрального поцессора ,а также микропрограмами хранятся ПЗУ модема .В ПЗУ модема записана заводская конфигурация.

DSP-сигнальный процессор, реализует основные функции протоколов модуляции(кодирование сверточным кодом,относителбное код-е,скремблирование,дескр-е)

ППЗУ записывается конфигурация модема,сконфигурированная самим пользователем и позволяет сохранить установку модема во время его включения.

ОЗУ,записывается инф-я на текущий сеанс(исп-я для временного хранения данных и выполнения промежуточных вычислений как универсальным,так и цифровым сигнальным процессором.

МП модемный процессор-осущ-т модуляцию и демодуляцию.

19 Пояснить интеграцию услуг документальной электросвязи.

Единая система документальной электросвязи. Интеграция услуг документальной электросвязи. Назначение и основные принципы построения служб обработки сообщений.

Интеграция услуг предполагает:

- передачу сообщений с абонентских телеграфных установок сети АТ/Телекс на абонентские установки служб электронной почты и факсимильной связи, а также в службу Бюрофакс для последующей доставки адресату.

- доступ с абонентских телеграфных установок сети АТ/Телекс к информационным ресурсам различных баз данных.

- передачу телеграмм в службу Бюрофакс для последующей доставки адресату, а так же на абонентские установки служб факсимильной связи и электронной почты.

- передачу сообщений с абонентских установок службы электронной почты на абонентские телеграфные установки сети АТ/Телекс, в службы Телеграмма и Бюрофакс для последующей доставки адресату, а также к абонентам факсимильной службы.

Таким образом, интеграция услуг решает задачу обмена сообщениями «Всех со всеми», позволит расширить номенклатуру и обеспечить комплексное предоставление в отделениях электросвязи клиентских услуг документальной электросвязи ( ДЭС ). Технической основой ДЭС будут служить универсальные многофункциональные терминалы (МФТ) на базе ПК.

ЕДСЭС предназначена для объединения всех видов услуг ДЭС в единую систему связи

ЕСДЭС – совокупность нескольких центров обработки сообщений ( ЦОС ), региональных подсистем телематических служб ( региональных фрагментов ЕСДЭС ) и телеграфных сетей связанных общей транспортной системой на базе сетей передачи данных.

ЦОС образуют верхний уровень системы, обеспечивающий в масштабах всей системы функции интеграции услуг, управляя ресурсами системы, архивирования процессов передачи сообщений, а также взаиморасчетов между взаимодействующими региональными операторами. ЦОС связаны между собой по принципу «каждый с каждым» через сети передачи данных (для надежности через 2 минимум ). Количество и размещение ЦОС зависит от общего трафика и его концентрации на направлениях между регионами, что определяется анализом статистических данных. За каждым ЦОС закрепляется определенная зона, в которую входит соответствующая группа регионов. ЦОС должны иметь возможность дублировать друг друга.

В процессе создания и развития ЕСДЭС должно осуществляться переоснащение телеграфных отделений связи путем установки там универсальных многофункциональных терминалов клиентских служб. Доступ этих терминалов клиентских служб к центрам телематических служб должен осуществляться либо по выделенному каналу, либо по стыку Х.28 через сеть передачи данных или телефонную сеть. Доступ телеграфных центров коммутации сообщений и станций коммутации к сетям передачи данных должен осуществляться по стыку Х.25 через согласующие устройства, которые обеспечивают сопряжение телеграфных межцентровых и межстанционных протоколов с протоколами сетей передачи данных и протоколами службы обработки сообщений.

Транспортной основой для взаимодействия центров телематических служб, ЦОС, коммутационного оборудования телеграфных сетей является система передачи данных – совокупность взаимоувязанных общероссийских и региональных сетей передачи с коммутацией пакетов.

Цкп-центр коммутации пакетов

ЦКС- центр коммутации сообщ

МФТмногофункцион терминалы

ЭТК-КС- эл.телеграфн концентраторы с коммутац.сообщений

СКК- станция коммутации каналов

ОСТлГ- телеграфн.аппараты отдельной связи

ЦТС-центр телематических служб

ЦОС-центр обработки сообщ.

КП-коммутация пакетов

20 Принцип построения виртуальных частных сетей (VPN).

VPN служит для организации прямого, безопасного соединении через общедоступный Интернет между клиентами (обычно конечным пользователем и корпоративным офисом) или между двумя ЛВС. Благодаря VPN удаленные пользователи могут обращаться к серверам предприятия и связываться с различными офисами своей компании. VPN может применяться как базовая архитектура обеспечении безопасности для экстрасети.

Для VPN не нужны выделенные линии, поэтому пользоваться ею может каждый, кто располагает доступом к Интернету. После того как соединение установлено, сотрудникам может предоставляться доступ ко всем ресурсам сети - так, словно они присутствуют в офисе. Самое большое достоинство технологии заключается в том, что, несмотря на общедоступную инфраструктуру, прямое соединение VPN, иногда именуемое «туннелем», защищено столь надежно, что украсть данные или получить несанкционированный доступ к территориально-распределенной сети становится очень трудно.

Сети VPN обладают рядом экономических преимуществ перед другими методами дистанционного доступа. Пользователи VPN могут обращаться к корпоративной сети, не устанавливая коммутируемое соединение, что позволяет сократить численность модемов или вообще отказаться от них. Можно обойтись и без выделенных линий, соединяющих удаленные офисы. Кроме того, повышается производительность труда, так как сотрудники могут пользоваться самыми быстрыми линиями связи, имеющимися в их распоряжении, вместо того чтобы тратить время на установление коммутируемого соединения через банк модемов.

Компоненты MPLSVPN. Сеть MPLS VPN делится на две области: сети IP клиентов и внутренняя (магистральная) сеть MPLS провайдера, которая необходима для объединения сетей клиентов (рис. 4.7).

В общем случае у каждого клиента может быть несколько территориально обособленных сетей IP, каждая из которых в свою очередь может включать несколько подсетей, связанных маршрутизаторами. Такие территориально изолированные сетевые «островки» корпоративной сети принято называть сайтами. Принадлежащие одному клиенту сайты обмениваются IP-пакетами через сеть провайдера и образуют виртуальную частную сеть этого клиента. Для обмена маршрутной информацией в пределах сайта узлы пользуются одним из протоколов IGP, OSPF или IS-IS, область действия которого ограничена автономной системой (набор сетей, которые находятся под единым управлением и совместно используют общую стратегию маршрутизации).

Маршрутизатор, с помощью которого сайт клиента подключается к магистрали провайдера, называется пограничным маршрутизатором клиента (Customer Edge router, СЕ). Будучи компонентом сети клиента, СЕ не имеет сведений о существовании VPN. Он может быть соединен с магистральной сетью провайдера несколькими каналами.

Магистральная сеть провайдера является сетью с технологией IP/MPLS, где пакеты IP продвигаются на основе не IP-адресов, а локальных меток. Сеть IP/MPLS состоит из маршрутизаторов с коммутацией меток (LSR), которые направляют трафик по предварительно проложенным путям с коммутацией меток (LSP) в соответствии со значениями меток. Устройство LSR - это своеобразный гибрид маршрутизатора IP и коммутатора, при этом от маршрутизатора IP берется способность определять топологию сети с помощью протоколов маршрутизации и выбирать рациональные пути следования трафика, а от коммутатора - техника продвижения пакетов с использованием меток и локальных таблиц коммутации. Устройства LSR для краткости часто называют просто маршрутизаторами, и в этом есть свой резон - они с таким же успехом способны продвигать пакеты на основе IP-адреса, если поддержка MPLS отключена.

В сети провайдера среди устройств LSR выделяют пограничные маршрутизаторы провайдера (Provider Edge router, РЕ). Для их обозначения также используется аббревиатура LER (Label Edge Router). К РЕ через маршрутизаторы СЕ подключаются сайты клиентов и внутренние маршрутизаторы магистральной сети провайдера (Provider router, Р). Маршрутизаторы СЕ и РЕ обычно связаны непосредственно физическим каналом, на котором работает какой-либо протокол канального уровня - например, РРР, FR, ATM или Ethernet. Ов> щение между СЕ и РЕ идет на основе стандартных протоколов стеке TCP/IP, поддержка MPLS нужна только для внутренних интерфейсов РЕ (и всех интерфейсов Р). Иногда полезно различать входной PI И выходной (удаленный) РЕ для определения направления продвижя ния трафика.

В магистральной сети провайдера только пограничные маршрутизаторы РЕ должны быть сконфигурированы для поддержки виртуальных частных сетей, поэтому только они «знают» о существующих VPN. Если рассматривать сеть с позиций VPN, то маршрутизаторы провайдера Р непосредственно не взаимодействуют с маршрутизаторами заказчика СЕ, а просто располагаются вдоль туннеля между входным и выходным маршрутизаторами РЕ.

Маршрутизаторы РЕ являются функционально более сложными, чем Р. На них возлагаются главные задачи по поддержке VPN, а именно, разграничение маршрутов и потоков данных, поступающих от разных клиентов. Маршрутизаторы РЕ служат также оконечными точками путей LSP между сайтами заказчиков, и именно РЕ назначает метку IP-пакету для его транзита через внутреннюю сеть маршрутизаторов Р.

21 Протокол транспортного уровня TCP, управление потоком.

На транспортном уровне в Интернете применяются два основных протокола - ориентированный на соединение протокол TCP и не требующий соединений протокол UDP.

Протокол TCP ( протокол управления передачей) был специально разработан для предоставления надежного сквозного байтового потока в ненадежной сети. Приложения, которые полагаются на транспортный уровень в вопросе надежности доставки данных, используют протокол TCP. Данные в этом случае доставляются через сеть в правильном порядке. TCP – байт - потоковый двунаправленный протокол, ориентированный на соединение.

При разработке протокола TCP основное внимание уделялось его способности адаптироваться к свойствам объединенной сети и устойчивости по отношению к различным типам отказов.

Каждая машина, поддерживающая протокол TCP, обладает транспортной сущностью TCP, являющейся либо пользовательским процессом, либо частью ядра системы, управляющей TCP-потоками и интерфейсами с IP-уровнем. TCP-сущность принимает от локальных процессов пользовательские потоки данных, разбивает их на куски, не превосходящие 64 Кбайт (на практике обычно около 1500 байт), и посылает их в виде отдельных IP-дейтаграмм. Когда IP-дейтаграммы с TCP-данными прибывают на машину, они передаются ТСР - сущности, которая восстанавливает исходный поток байтов.

Уровень IP не гарантирует правильной доставки дейтаграмм, поэтому именно TCP приходится следить за истекшими интервалами ожидания и заниматься повторной передачей пакетов, восстанавливать сообщения из прибывших не в том порядке дейтаграмм. Таким образом, протокол TCP должен обеспечить надежность, желаемую многими пользователями и не предоставляемую протоколом IP.

Несмотря на кажущуюся простоту, ТСР протокол достаточно сложен и должен решать следующие основные проблемы:

-восстанавливать порядок сегментов;

-убирать дубликаты сегментов, в каком бы виде (фрагментация) они не поступали;

-определять разумную задержку для подтверждений в получении сегмента;

-устанавливать и разрывать соединения надежно;

-управлять потоком;

-управлять перегрузками.

При TCP обмен данными происходит в виде сегментов. Сегмент состоит из фиксированного 20-байтового заголовка, за которым могут следовать байты данных. Сегменты могут и не содержать данных. Такие сегменты часто применяются для передачи подтверждений и управляющих сообщений.

Размер сегментов определяется программным обеспечением TCP и ограничен двумя пределами. Во-первых, каждый сегмент, включая TCP-заголовок, должен помещаться в 65 535-байтовое поле полезной нагрузки IP-пакета. Во-вторых, в каждой сети есть максимальная единица передачи (MTU), и каждый сегмент должен помещаться в MTU.

При фрагментации каждый новый сегмент получает свой IP-заголовок (20 байт), что увеличивает накладные расходы.

-Поля «Порт получателя» и «Порт отправителя» являются идентификаторами локальных конечных точек соединения. Каждый хост может сам решать, как назначать свои порты, начиная с 1024. Номер порта вместе с IP-адресом хоста образуют уникальный 48-битовый TSAP-адрес.

-Поле «Порядковый номер» идентифицирует байт в потоке данных от отправляющего TCP к принимающему TCP. TCP нумерует каждый байт номером последовательности.

-Поле «Номер подтверждения» - это следующий номер последовательности, который ожидает получить отправитель подтверждения. Это номер последовательности плюс 1 последнего успешно принятого байта данных.

-Поле «Длина TCP-заголовка» означает размер TCP-заголовка в 32-разрядных словах.

-Неиспользуемое зарезервированное 6-битовое поле. Должно быть заполнено нулями.

Затем следуют шесть 1-битовых флагов:

-Бит URG устанавливается в 1 в случае использования поля Указатель на срочные данные, содержащего смещение в байтах от текущего порядкового номера байта до места расположения срочных данных. Таким образом, в протоколе TCP реализуются прерывающие сообщения.

-Бит АСК, будучи установлен в 1, означает, что поле «Номер подтверждения» содержит осмысленные данные. В противном случае данный сегмент не содержит подтверждения и поле «Номер подтверждения» просто игнорируется;

-Бит PSH является флагом PUSH, с помощью которого отправитель просит получателя доставить данные приложению сразу по получении пакета, а не хранить его в буфере, пока буфер не наполнится, что получатель может делать ради большей эффективности;

-Бит RST используется для сброса состояния соединения, которое из-за сбоя хоста или по другой причине попало в тупиковую ситуацию. Кроме того, он используется для отказа от неверного сегмента или от попытки создать соединение. Если вы получили сегмент с установленным битом RST, это означает наличие какой-то проблемы;

-Бит SYN применяется для установки соединения.

-Бит FIN используется для разрыва соединения. Он указывает, что у отправителя больше нет данных для передачи. Однако даже закрыв соединение, процесс может продолжать получать данные неопределенно долго. У сегментов с битами FIN и SYN есть порядковые номера, что гарантирует правильный порядок их выполнения.

Управление потоком в протоколе TCP осуществляется при помощи скользящего окна переменного размера.

-Поле «Размер окна» сообщает, сколько байтов может быть послано после получившего подтверждения байта ( сколько еще байт может принять получатель).

-Поле «Контрольная сумма» призвано повысить надежность. Оно содержит контрольную сумму заголовка, данных и псевдо- заголовка.

Псевдозаголовок содержит 32-разрядные IP-адреса отправителя и получателя, номер протокола для TCP и счетчик байтов для ТСР-сегмента (включая заголовок). Включение псевдозаголовка в контрольную сумму TCP помогает обнаружить неверно доставленные пакеты, хотя это нарушает иерархию протоколов, так как IP-адреса в нем принадлежат IP-уровню, а не TCP-уровню.

-Поле «Указатель на срочные данные» используется совместно с управляющим битом URG. Число, помещаемое в это поле, указывает на конец срочных данных. Срочные данные передаются вне очереди .

-Поле «Параметры» предоставляет дополнительные возможности, не покрываемые стандартным заголовком. Один из наиболее важных параметров позволяет каждому хосту указать максимальный размер поля полезной нагрузки, который он может принять. Если параметры занимают не полностью 32 битовое поле то остаток заполняется нулями. Это действие называется выравниванием.

22 Типы построения виртуальных локальных сетей (VLAN) на основе коммутаторов.

Типовые задачи

1 В системе ПДС используется циклический код. Принятая кодовая комбинация записывается в виде F(x)=х6+х4+х2. Производящий полином P(x)=х3+х+1. Определить, содержит ли ошибки принятая кодовая комбинация.

Решение:

1 0 1 1 0 0 1011

х6+х4+хз хз+х+1

х6+х4+хз хз

0

2 В системе ПДС используется циклический код. Принятая кодовая комбинация записывается в виде F(x)=х6+х4+х3. Производящий полином P(x)=х3+х+1. Определить, содержит ли ошибки принятая кодовая комбинация.

3 В системе ПДС используется циклический код. Принятая кодовая комбинация записывается в виде F(x)=х6+х4+х3. Производящий полином P(x)=х3+х+1. Найти R(x). Построить кодер. Составить таблицу состояния регистров кодера.

4 В системе ПДС используется циклический код. Передаваемая кодовая комбинация записывается в виде G(x)=х6+х4+х3. Производящий полином P(x)=х3+х+1. Найти R(x). Построить кодер. Составить таблицу состояния регистров кодера.

5 Определить количество информации, приходящееся на каждый информационный единичный элемент кодовой комбинации, бит/элемент, если: Р2=0.5; Р3=0.65; Р4=0.42; Р5=0.54; Р6=1.

Примерно

Решение: I ;;;

6 Пояснить передачу данных согласно процедуре протокола HDLC в режиме нормального ответа (РНО), если ПС передает 12 I-кадров, окно передач от 0 до 7, подтверждение каждые 3 кадра, при передаче произошла ошибка во 2 кадре.

7 Пояснить передачу данных согласно процедуре протокола HDLC в асинхронно сбалансированном режиме (АСР).

Решение: От А 10 кадр, в 6 ошибка, от В 9 кадров в 4 ошибка, окно передач от 0….7.

8 Сеть Интернет имеет адресацию класса В, необходимо организовать 38 подсетей. Определите маску подсетей, диапазон адресов сети данного класса и адреса 7, 12, 26 подсетей.

Решение: Маска сети кл B 255.255.0.0, определим количество бит необходимых для организации 38 подсетей (62>38), то под количество подсетей берём 6 бит,

255.255.252.0 – маска подсетей, диапазон кл В 128-191, 132.12.0.0- выдаёт провайдер

для организации 7 подсети , 132.12.28.0

для организации 12 подсетей , 132.12.48.0

для организации 48 подсети , 132.12.104.0

- адреса на хосты в каждой подсети.

9 Сеть Интернет имеет адресацию класса А, необходимо организовать 56 подсетей. Определите маску подсетей, диапазон адресов сети данного класса и адреса 6, 14, 36 подсетей.

10 Сеть Интернет имеет адресацию класса С, необходимо организовать 4 подсети. Определите маску подсетей, диапазон адресов сети данного класса и адреса всех подсетей.

11 Пусть IP-адрес узла подсети равен 186.43.25.12, а значение маски для этой подсети – 255.255.248.0. Определить номер подсети, номер машины в подсети. Какое максимальное число узлов может быть в этой подсети?

12 Построить линейный код с заданным расстоянием k=5; d0=3. Записать правило формирования проверочных элементов для данного кода. Записать вид синдрома для данного кода, когда ошибочно принята информационная посылка а1.

  1. Интеграция сетей.

1 Уровневая модель сети NGN: уровень доступа, уровень транспорта, уровень управления, уровень услуг. Основные функции уровней. Распределение элементов сети по уровням.

NGN (англ. Next Generation Network — сети следующего поколения) — это мультисервисная сеть связи, ядром которой является опорная IP-сеть, поддерживающая полную или частичную интеграцию услуг передачи речи, данных и мультимедиа. Реализует принцип конвергенции услуг электросвязи.

Ур-нь доступа (тел.аппарат, ПК, оконечное устройство)-обеспечивает доступ пользователя к ресурсам сети

В соответствии с современным представлением сеть NGN может быть разделена на четыре уровня

- уровень доступа обеспечивает доступ пользователям к ресурсам сети;

- уровень транспорта является основным ресурсом сети, обеспечивающим передачу информации от пользователя к пользователю;

- уровень управления представляет собой новую концепцию коммутации, основанную на применении технологий компьютерной телефонии и Softswitch;

- уровень услуг определяет состав информационного наполнения сети. Здесь находится полезная нагрузка сети в виде услуг по доступу пользователей к информации.

Рисунок 1.1 – Архитектура современной сети NGN

AМG (AccessGateway) – шлюз доступа

DSLAM(DigitalSubscriber LoopAccessMultiplexer) –мультиплексор доступа к цифровой абонентской линии

DSS1 (Digital Subscriber Signaling System №1) – цифровая абонентская сигнализация №1

IP(InternetProtocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)

MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза

MGCP (Media Gateway Control Protocol) – протокол управления шлюзами

MSC (Mobile Switching Center) – центр коммутации мобильной связи

RTP(Real-TimeTransportProtocol) – протокол транспортировки информации в реальном времени

RTCP(Real-TimeTransportControlProtocol) – протокол контроля транспортировки информации в реальном времени

SG (SignalingGateway) – шлюз сигнализации

SIGTRAN(SignalingTransport) – транспортировка сигнальной информации, название рабочей группы

SIP, (SessionInitiationProtocol) – протоколы инициирования сеансов связи

TDM(Time DivisionMultiplexing) – мультиплексирование с временным разделением каналов

TG (TrunkGateway) или MG (MediaGateway) – шлюз между ТфОП и IP-сетью (транспортный шлюз или медиа-шлюз)

Многоуровневая иерархическая модель сети NGN.

По своей архитектуре сеть NCN является трехуровневой и состоит из следующих уровней:

- транспортного уровня.

- уровня управления коммутацией и передачей информации.

- уровня услуг и управления услугами.

Задачей транспортного уровня являются коммутация и «прозрачная» передача информации пользователя. Транспортный уровень сети NGN строится на основе пакетных технологий передачи информации. Основными используемыми технологиями являются сети ATM и IP. Как правило в основу транспортного уровня мультисервисной сети ложатся существующие сети ATM и IP, т.е. сеть NGN может создаваться как наложенная на существующие транспортные пакетные сети.

Задачей уровни управления коммутацией и передачей информации является обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление потоками (управление установлением соединения в фрагменте NGN ). Функция установления соединения реализуется на уровне элементов транспортной сети под внешним управлением оборудования гибкого коммутатора. Исключением являются АТС с функциями MGC, которые сами выполняют коммутацию на уровне элемента транспортной сети. В случае использования в сети нескольких гибких коммутаторов они взаимодействуют по межузловым протоколам (S1P) и обеспечивают совместное управление установлением соединения. Гибкий коммутатор должен осуществлять:

- обработку всех видов сигнализации, используемых в домене.

- хранение и управление абонентскими данными пользователей, подключаемых к его домену непосредственно или через оборудование шлюзов доступа.

- взаимодействие с серверами приложений для предоставления расширенного списка услуг пользователям сети.

При установлении соединения оборудование гибкого коммутатора осуществляет сигнальный обмен с функциональными элементами уровня управления коммутацией ( все шлюзы, терминальное оборудование мультисервисной сети, оборудование других гибких коммутаторов и АТС с функциями контроллера транспортных шлюзов MGC ). Для передачи информации сигнализации сети ТФОП через пакетную сеть используются специальные протоколы (для ОКС7 используется протокол MxUA или непосредственный ввод сигнализации ОКС7 ).

На основании анализа принятой информации и решения о последующей маршрутизации вызова оборудование гибкого коммутатора, используя соответствующие протоколы, осуществляет сигнальный обмен по установлению соединения с сетевым элементом назначения и управляет установлением соединения для передачи пользовательской информации. При этом потоки пользовательской информации не проходят через гибкий коммутатор, а замыкаются на уровне транспортной сети.

Терминальное оборудование пакетной сети взаимодействует с оборудованием гибкого коммутатора с использованием протоколов SIP и Н.323. Пользовательская информация от терминального оборудования поступает на уровень узлов доступа пакетной сети и далее маршрутизируется под управлением гибкого коммутатора. Вся информация, связанная со статистикой работы мультисервисной сети, учетом стоимости по направлениям и учетом стоимости для пользователей, накапливается и обрабатывается на уровне гибкого коммутатора для передачи в направлении соответствующих систем ( АСР ).

Уровень управления услугами содержит функции управления логикой услуг и приложений и представляет собой распределенную вычислительную среду, обеспечивающую:

- предоставление ннфокоммуннкацпонных услуг.

- управление услугами.

- создание и внедрение новых услуг.

- взаимодействие различных услуг.

Основной услугой является передача информации между пользователями сети. Использование пакетных технологий на уровне транспортной сети позволяет обеспечить единые алгоритмы доставки информации для различных видов связи.

Данный уровень позволяет реализовать специфику услуг, и применять одну и ту же программу логики услуги вне зависимости от типа транспортной сечи (IP, ATM, FR и т.п.) и способа доступа. Наличие этого уровня позволяет также вводить на сети любые новые услуги без вмешательства в функционирование других уровней.

Уровень управления услугами может включать множество независимых подсистем ("сетей услуг"), базирующихся на различных технологиях, имеющих своих абонентов и использующих свои, внутренние системы адресации.

Особенностью технологии NGN являются открытые интерфейсы между транспортным уровнем и уровнем управления коммутацией. Отличительными чертами подобных интерфейсов являются: стандартизированные протоколы (например, IIОР, CMIP, SNMP. FTP, FTAM и др.), использование формальных языков для описания стандартизированных интерфейсов (например, CORBA IDL, JAVA, GDMO, ASN 1. и др.), стабильность, которая позволяет вносить только те изменения, которые будут обратно совместимы. Применительно к классической АТС это все равно, что разделить оборудование станции на функциональные блоки, когда один блок реализует функции по обработке сигнализации, маршрутизации вызовов, сбору статистической информации и т.д., а второй блок обеспечивает собственно коммутацию несущих каналов. При этом взаимодействие между блоками реализуется при помощи стандартизированных протоколов.

Уровень доступа представлен сетями доступа (DSLAM, FTTX, GERAN, АТС). Основной функцией является предоставление абоненту канала для доступа к ядру сети.

2 Декомпозиция АТС и Softswitch. Функциональные плоскости эталонной архитектуры Softswitch: транспортная плоскость, плоскость управления обслуживанием вызова и сигнализации, плоскость услуг и приложений, плоскость эксплуатационного управления.

Для определения функциональных особенностей SoftSwitch необходимо рассмотреть процесс декомпозиции АТС и SoftSwitch. Традиционные АТС представляют собой монолитную структуру, реализующую как функции управления, так и функции обслуживания вызовов и услуги и приложения. С внедрением интеллектуальных сетей и универсального протокола V5 (см. п. 8.4) эту монолитную структуру удалось разрушить.

В SoftSwitch используется компонентный принцип построения и открытые стандартные интерфейсы между тремя основными функциями: коммутации, управления обслуживанием вызовов, услуг и приложений (рисунок 5) [3].

Рисунок 5 – Декомпозиция АТС и SoftSwitch

Декомпозиция – это целенаправленное разбиение.

Принцип декомпозиции заключается в последвательном позделении задч между различными устройствами и подсистемами

Функциональные плоскости эталонной архитектуры Softswitch

Softswitch – это не только одно из сетевых устройств, но также и сетевая архитектура, которая

  • управляет обслуживанием вызова, т.е. установлением и разрушением соединений, выполняя функции Call Agent;

  • координирует обмен сигнальными сообщениями между сетями, т.е. поддерживает функции Signaling Gateway

Softswitch является носителем интеллектуальных возможностей сети, который координирует управление обслуживанием вызовов, сигнализацию и функции, обеспечивающие возможность установления соединения через одну или несколько сетей. Softswitch – это сетевая архитектура, которая включает в себя MG, MGC, SG и пр. Softswitch – это идеология построения системы управления в сетях NGN.

Основные функции Softswitch:

  • управление обслуживанием вызовов, т.е. установлением и разрушением соединений путем выполнения функций Call Agent (сервера обслуживания вызовов). Данные функции гарантируют, что соединение сохранится до тех пор, пока не даст отбой один из абонентов. В состав этих функций входят распознавание и обработка цифр номера, распознавание момента ответа вызываемой стороны, отбоя любой стороны и регистрация этих действий для начисления платы;

  • управление транспортными шлюзами и шлюзами доступа;

  • координация обмена сигнальными сообщениями, т.е. поддержка функций сигнального шлюза. Иначе говоря, Softswitch координирует действия, обеспечивающие соединение с сигнальными сетями и преобразует информацию в сообщениях, чтобы они были поняты на обеих сторонах несхожих сетей.

На рисунке 1.6 показана структура Softswitch.

Рисунок 1.16

AAA(Authentication, Authorization, Accounting) – Аутентификация, Авторизация, Тарификация (система биллинга)

API (Application Program Interface) – интерфейс прикладных программ

BICC (Bearer Independent Call Control) – протокол управления обслуживанием вызовов

H.323 – протокол ITU (Telecommunication Standardization Sector of International Telecommunication Union, международный союз электросвязи), ориентированный на интеграцию сети IP-телефонии в ТфОП

ISUP (Integration Services User Part) – подсистема пользователя ISDN в стеке протоколов ОКС№7

MEGACO или H.248 (MEdia GAteway COntrol) – протокол управления шлюзами

MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза

MGCP (Media Gateway Control Protocol)– протокол управления шлюзами

RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service) – служба дистанционной аутентификации пользователей по телефону

RTP(Real-TimeTransportProtocol) – протокол транспортировки информации в реальном времени

SCP(ServiceControl Point) – узел управления услугами интеллектуальной сети

SG (SignalingGateway) – шлюз сигнализации

SIGTRAN(SignalingTransport) – транспортировка сигнальной информации, название рабочей группы

SIP(SessionInitiationProtocol) – протокол инициирования сеансов связи

TDM(Time DivisionMultiplexing) – мультиплексирование с временным разделением каналов

TG (TrunkGateway)/MG(Media Gateway) – шлюз между ТфОП и IP-сетью (транспортный шлюз/медиа-шлюз)

WIN(WorkstationInterface Node) – узел взаимодействия с рабочими станциями

Ядром Softswitch является один или несколько управляющих элементов – контроллеров медиашлюзов MGC, которые обеспечивают координацию всех остальных подсистем Softswitch. MGC может взаимодействовать с другими MGC, формируя тем самым распределенную систему управления. Для обмена данными между MGC могут использоваться разные системы сигнализации: H.323, SIP, BICC.

Для присоединения к Softswitch сегментов современных телефонных сетей на основе VoIP используются серверы. Т.к. в настоящее время существуют две технологии VoIP – SIP и Н.323, в состав Softswitch входят SIP-серверы и Н.323-серверы. Эти серверы взаимодействуют с MGC по протоколам сигнализации SIP и Н.323 соответственно.

Помимо сегментов VoIP к Softswitch должны подключаться сегменты традиционной сети с ОКС№7. Для этого используется шлюз сигнализации SG, взаимодействующий с MGCна основе протокола SIGTRAN.

Softswitch изменил традиционную закрытую структуру систем коммутации, используя принципы компонентного построения сети и открытые стандартные между тремя основными функциями: коммутации, управления, услуг и приложений (рисунок 1.8). В такой открытой, распределенной структуре могут свободно использоваться функциональные компоненты разных производителей.

Принцип декомпозиции заключается в последовательном разделении задач между различными устройствами и подсистемами. Рассматривая процесс эволюции от ТфОП к NGN, можно выделить пять этапов декомпозиции в современных системах управления (рисунок 1.4):

1) переход к концепции ОКС№7, которая привела к разделению задач обмена сигнализацией и задач обмена данными (речевыми сигналами). На этом этапе система связи разделилась на сеть сигнализации и сеть коммутации;

2) разработка концепции интеллектуальных сетей IN (IntelligentNetwork), которая предусматривала разделение функций внутри системы сигнализации на функции обмена сигнальными сообщениями и функции обеспечения доступа к новым услугам (разделение функций переноса сообщений через базовую сеть связи и функций предоставления дополнительных услуг с использованием сервисно-ориентированной надстройки);

3) появление элементов NGNи переход к гибким сетям ОКС№7/NGN. На этом этапе появилось устройство Softswitch. Концепция Softswitch предусматривает разделение задач управления различными процессами в NGN между семействами различных устройств (медиа- и транспортными шлюзами, сигнальными шлюзами, контроллерами медиа-шлюзов и др.);

4) продвижение концепции Softswitch как доминирующей в существующих сетях связи одновременно с активным процессом декомпозиции задач Softswitch между различными устройствами. В результате появились многоуровневые архитектуры Softswitch;

5) появление концепции IP-подсистемы мультимедийной связи IMS(IP MultimediaSubsystem), которая представляет собой окончательную декомпозицию контроллера медиа-шлюзов – ядра Softswitch в связи с процессами конвергенции между мобильными и фиксированными системами связи. На современном этапе продолжается процесс декомпозиции различных устройств в составе IMS-платформ.

Рисунок 1.8

AS (Application Server) – сервер приложений

IN (Intelligent Network) – интеллектуальная сеть

MG (Media Gateway) – шлюз между ТфОП и IP-сетью (транспортный шлюз или медиашлюз)

SCP(ServiceControl Point) – узел управления услугами интеллектуальной сети

SSP(ServiceSwitchingPoint) – узел коммутации услуг Интеллектуальной сети (коммутатор услуг)

В эталонной архитектуреSoftswitch, разработанной консорциумом IPCC, выделяются четыре функциональные плоскости (рисунок 1.9):

  • транспортная;

  • управления обслуживанием вызова и сигнализации;

  • услуг и приложений;

  • эксплуатационного управления.

Транспортная плоскость (TransportPlane) отвечает за транспортировку сообщений различного типа (сообщения сигнализации, маршрутизации или пользовательская речь и данные) по сети связи. Физический уровень, расположенный под транспортной плоскостью, может базироваться на любой технологии, которая соответствует требованиям к пропускной способности для переноса трафика определенного типа.

Транспортная плоскость делится на три домена:

  1. домен транспортировки по протоколу IP (IP Transport Domain), поддерживает магистральную сеть и маршрутизацию для транспортировки пакетов через IP-сеть. К этому домену относятся коммутаторы, маршрутизаторы, средства обеспечения качества обслуживания QoS;

2) домен взаимодействия (Interworking Domain), включает в себя устройства преобразования сигнальной или пользовательской информации, поступающей со стороны внешних сетей в вид, пригодный для передачи по IP-сети, а также обратное преобразование. В этот домен входят шлюзы сигнализации SG, транспортные шлюзы TG или медиашлюзы MG и шлюзы взаимодействия (Interworking Gateways).

SG обеспечивают преобразование сигнальной информации между разными транспортными уровнями.

TG (MG) выполняют функции преобразования пользовательской информации между разными транспортными сетями и/или разными типами мультимедийных данных.

Шлюзы взаимодействия обеспечивают взаимодействие различных протоколов сигнализации на одном транспортном уровне;

3) домен доступа, отличного от IP (Non-IPAccess Domain), предназначен для организации доступа к IP-сети различных IP-несовместимых терминалов. В домен входят шлюзы доступа AG для подключения учрежденческих АТС, аналоговых модемов, линий xDSL, транспортных шлюзов для мобильной сети стандарта GSM/3G, устройств интегрированного абонентского доступа IAD (Integrated Access Devices) и др. IP-терминалы подключаются к домену транспортировки непосредственно по протоколу IP без участия AG.

Плоскость управления обслуживанием вызова и сигнализации (Call Control& SignalingPlane) управляет основными элементами IP-сети и, в первую очередь теми, которые принадлежат транспортной плоскости. Управление обслуживанием вызова ведется на основе сигнальных сообщений, поступающих из транспортной плоскости. Обеспечивается установление и разрушение соединений для передачи пользовательской информацией по сети. В состав плоскости входят контроллер медиа-шлюзов MGC, сервер обслуживания вызовов Call Agent, привратник.

Плоскость услуг и приложений (Service & ApplicationPlane) реализует логику и выполнение услуг и приложений в IP-сети. Управление услугами обеспечивается путем взаимодействия с устройствами, находящимися в плоскости управления обслуживанием вызова и сигнализации. В состав плоскости входят серверы услуг и приложений.

Плоскость эксплуатационного управления (ManagementPlane) поддерживает функции активизации абонентов и услуг, техобслуживания, биллинга и другие функции эксплуатационного управления сетью.

Рисунок 1.9

BICC(BearerIndependentCall Control) – протокол управления обслуживанием вызова, независимый от носителя

Call Agent – сервер обслуживания вызовов

H.248 – протокол управления транспортным шлюзом (протокол ITU – International Telecommunication Union, международный союз электросвязи)

H.323 – протокол ITU, ориентированный на интеграцию сети IP-телефонии в ТфОП

LDAP(LightweightDirectoryAccessProtocol) облегченный протокол доступа к сетевому каталогу

MGCP(Media GatewayControlProtocol) протокол управления транспортными шлюзами

SCP(ServiceControl Point) – узел управления услугами интеллектуальной сети

SIP(SessionInitiationProtocol) – протокол инициирования сеансов связи

SNMP(Simple NetworkManagementProtocol) – простой протокол эксплуатационного управления сетью

QoS(Quality ofService) – уровень качества обслуживания

VoIP(Voice overIP) – технология передачи речевой информации по IP-сети

3 Принцип декомпозиции уровня управления в сети NGN. Архитектура взаимодействия традиционной сети и NGNна базе концепции Softswitch.

Уровень управления является ядром управления всеми процессами в современных системах NGN. По мере усложнения сетей системы управления эволюционируют от централизованного к распределенному типу. Такой переход получил название принципа декомпозиции.

Принцип декомпозиции заключается в последовательном разделении задач между различными устройствами и подсистемами. Рассматривая процесс эволюции от ТфОП к NGN, можно выделить пять этапов декомпозиции в современных системах управления (рисунок 1.4):

1) переход к концепции ОКС№7, которая привела к разделению задач обмена сигнализацией и задач обмена данными (речевыми сигналами). На этом этапе система связи разделилась на сеть сигнализации и сеть коммутации;

2) разработка концепции интеллектуальных сетей IN (IntelligentNetwork), которая предусматривала разделение функций внутри системы сигнализации на функции обмена сигнальными сообщениями и функции обеспечения доступа к новым услугам (разделение функций переноса сообщений через базовую сеть связи и функций предоставления дополнительных услуг с использованием сервисно-ориентированной надстройки);

3) появление элементов NGNи переход к гибким сетям ОКС№7/NGN. На этом этапе появилось устройство Softswitch. Концепция Softswitch предусматривает разделение задач управления различными процессами в NGN между семействами различных устройств (медиа- и транспортными шлюзами, сигнальными шлюзами, контроллерами медиа-шлюзов и др.);

4) продвижение концепции Softswitch как доминирующей в существующих сетях связи одновременно с активным процессом декомпозиции задач Softswitch между различными устройствами. В результате появились многоуровневые архитектуры Softswitch;

5) появление концепции IP-подсистемы мультимедийной связи IMS(IP MultimediaSubsystem), которая представляет собой окончательную декомпозицию контроллера медиа-шлюзов – ядра Softswitch в связи с процессами конвергенции между мобильными и фиксированными системами связи. На современном этапе продолжается процесс декомпозиции различных устройств в составе IMS-платформ.

Появление сегментов сетей NGN, построенных на принципах пакетной передачи данных, потребовало изменения концепции системы управления, которая к этому моменту уже включала три подсистемы: управления, сигнализации и предоставления услуг. Построение гибридных сетей из сегментов NGN и сегментов традиционных сетей, качественный рост перечня услуг повысили уровень требований к функциональности системы управления.

Особенности современного этапа:

- в отличие от традиционных сетей, набор базовых услуг которых был ограничен традиционной телефонией, в сегментах NGN набор базовых услуг включает в себя передачу речи, видео и данных;

- возникла необходимость сквозной трансляции сигнальных сообщений между традиционной сетью и сегментами NGN;

- объективное увеличение номенклатуры технических решений, протоколов, принципов организации связи, обусловленное концепцией NGN.

В результате возникло решение, которое позволяет объединить традиционные сети в сегменты NGN IP-сети на всех трех уровнях управления (рисунок 1.5).

На уровне передачи трафика ТфОП объединяется с сегментами NGN через медиашлюз MG(Media Gateway). Для преобразования трафика сети с коммутацией каналов TDM (Time DivisionMultiplexing) в структуру Softswitch включен транспортный шлюз TG (Trunk Gateway), который выполняет преобразование сообщений каналов трактов ИКМ в пакеты протокола RTP (Real-TimeTransport Protocol). Для координации работы шлюзов используется контроллер медиашлюзов MGC (MediaGateways Controller).MGC управляет шлюзами с помощью протоколов MGCP(Media GatewayControl Protocol), MEGACO или H.248(MEdia GAteway COntrol).

Сигнальные системы NGN и ТфОП объединяются через сигнальный шлюз SG (Signaling Gateway). Платформа предоставления услуг, взаимодействующая с традиционной сетью по протоколу INAP(IntelligentNetwork ApplicationProtocol), подключается к системе управления гибридной сетью по протоколу LDAP(Lightweight DirectoryAccess Protocol).

Рисунок 1.5

INAP(IntelligentNetworkApplicationProtocol) – прикладной протокол интеллектуальной сети в стеке протоколов ОКС№7

LDAP(LightweightDirectoryAccessProtocol) облегченный протокол доступа к сетевому каталогу

MEGACO или H.248 (MEdiaGAtewayCOntrol) – протокол управления транспортным шлюзом

MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза

MGCP (Media Gateway Control Protocol) – протокол управления шлюзами

RTP(Real-TimeTransportProtocol) – протокол транспортировки информации в реальном времени

SG (SignalingGateway) – шлюз сигнализации

SIGTRAN(SignalingTransport) – транспортировка сигнальной информации, название рабочей группы

SIP, (SessionInitiationProtocol) – протоколы инициирования сеансов связи

SIP-Т(SIP for Telephony) –SIP для телефонии

TDM(Time DivisionMultiplexing) – мультиплексирование с временным разделением каналов

TG (TrunkGateway) или MG (MediaGateway) – шлюз между ТфОП и IP-сетью (транспортный шлюз или медиа-шлюз)

4 Краткая характеристика основных протоколов сети NGN: уровни протоколов RTP/UDP/IP; SIP; H.323; MGCP; Megaco/H.248.

Softswitch координирует действия, обеспечивающие соединение с логическими объектами в разных сетях и преобразует информацию в сообщениях таким образом, чтобы они были поняты на обеих сторонах разнородных сетей.

Основные типы сигнализации, используемые Softswitch:

сигнализация для управления соединениями (протоколы SIP, ОКС№7, H.323);

сигнализация для взаимодействия Softswitch между собой (протоколы SIP, BICC);

сигнализация для управления шлюзами (протоколы MGCP, MEGACO или H.248).

Основным транспортным протоколом является протокол RTР, предназначенный для организации передачи пакетов с кодированными речевыми сигналами по пакетной сети. Передача пакетов RTР ведется поверх протокола UDP, работающего, в свою очередь, поверх IP (рисунок 1.10).

Рисунок 1.10

IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)

RTP(Real-TimeTransportProtocol) – протокол транспортировки информации в реальном времени

UDP (UserDatagramProtocol) – протокол дейтаграмм пользователя

Втаблице приведена сравнительная характеристика основных протоколов сигнализации, которые используютSoftswitch.

Характеристики

Протокол

SIP

H.323

MGCP

Megaco / H.248

Назначение

Инициирование сеансов связи

Для IP-телефонии

Управление транспортными шлюзами

Управление транспортными шлюзами

Архитектура

Peer-to-Peer

Peer-to-Peer

Master-Slave

Master-Slave

Сложность

Простой

Сложный

Простой

Простой

Интеллект

Рассредоточен по элементам сети

В ядре сети

В ядре сети

В ядре сети

Тип данных

Речь, данные и видео

Речь, данные и видео

Управление передачей речи, данных

Управление передачей речи, данных

Контроль доступа

Контроль доступа поддерживается

Контроль доступа (управление полосой пропускания и ее контроль)

Контроль доступа на уровне IP

Контроль доступа на уровне IP

Качество обслуживания

Процедуры QoS поддерживаются

Поддержка дифференцированного обслуживания (согласование скорости передачи и задержки)

Контроль QoS на уровне IP

Контроль QoS на уровне IP

Адресация

Поддержка IP-адресов и имен доменов

Поддержка IP-адресов

Цифровая адресация терминалов пользователей, поддержка IP-адресов и имен доменов для транспортных шлюзов

Цифровая адресация терминалов пользователей, поддержка IP-адресов и имен доменов для транспортных шлюзов

5 Протокол SIP. Архитектура сети SIP. Основные функциональные элементы протокола SIP: агент пользователя, прокси-серверы, серверы перенаправления, серверы местоположения пользователей.

SIP (Session Initiation Protocol) – управляющий протокол уровня при-

ложений, который предназначен для установления, модификации и завер-

шения мультимедийных сеансов связи с одним или несколькими участни-

ками. Эти сеансы могут включать в себя мультимедийные конференции,

дистанционное обучение, телефонную связь через Интернет, распростране-

ние мультимедийного контента и т.п.

Протокол SIP – это текстовый протокол, использующий набор симво-

лов ISO 10646 в кодировке UTF-8. Сообщения SIP представляют собой ли-

бо запрос от клиента серверу, либо ответ сервера клиенту.

Архитектурасети

Основными элементами сети SIP-телефонии являются терминалы и

серверы. Функционально SIP-серверы подразделяются на прокси-серверы,

серверы переадресации, серверы регистрации и серверы определения ме-

стонахождения объекта (рис. 1.1.).

Физически эти элементы могут быть реализованы на базе серверов ло-

кальной сети, которые, кроме выполнения своих основных функций, будут

также обрабатывать SIP-сообщения. К тому же, несколько функциональ-

ных SIP-серверов могут быть выполнены в одном физическом элементе.

5


Рис. 1.1. Архитектура сети SIP

Терминалы могут быть двух типов: ПК, оснащённый необходимыми

аппаратными средствами и программным модулем SIP (UA) или SIP- теле-

фон, подключающийся непосредственно к ЛВС. Управление обслуживани-

ем вызова распределено между разными элементами сети SIP. Основным

функциональным элементом, реализующим функции управления соедине-

нием, является терминал. Остальные элементы сети отвечают за маршрути-

зацию вызовов, а в некоторых случаях предоставляют дополнительные ус-

луги.

Терминал

В случае, когда клиент и сервер реализованы в оконечном оборудова-

нии пользователя, они называются, соответственно, клиентом агента поль-

зователя – User Agent Client (UAC) и сервером агента пользователя – User

Agent Server (UAS). Если в устройстве присутствуют и сервер UAS, и кли-

ент UAC, то оно называется агентом пользователя – User Agent (UA), а по

своей сути представляет собой терминальное оборудование SIP.

Прокси-сервер

Прокси-сервер представляет интересы пользователя в сети. Он прини-

мает запросы, обрабатывает их и, в зависимости от типа запроса, выполня-

ет определенные действия. Это может быть поиск и вызов пользователя,

маршрутизация запроса, предоставление услуг и т.д. Прокси-сервер состо-

ит из клиентской и серверной частей, поэтому может принимать вызовы,

инициировать собственные запросы и передавать ответы. Прокси-сервер

6

взаимодействует с сервером определения местонахождения, имеющим све-

дения о том, где в настоящий момент находится пользователь. Предусмот-

рено два типа прокси-серверов – с сохранением состояний (stateful) и без

сохранения состояний (stateless).

Серверпереадресации

Сервер переадресации предназначен для определения текущего адреса

вызываемого пользователя. Вызывающий пользователь передает к серверу

сообщение с общеизвестным адресом вызываемого пользователя, а сервер

обеспечивает переадресацию вызова на текущий адрес этого пользователя.

Для реализации этой функции сервер переадресации должен воспользо-

ваться услугой определения местонахождения. Сервер переадресации не

содержит клиентскую часть программного обеспечения. В случае если те-

кущий адрес вызываемого пользователя известен, сервер переадресации не

используется.

Серверопределенияместонахожденияпользователей

Пользователь может перемещаться в пределах сети, поэтому необхо-

дим механизм определения его местонахождения в текущий момент време-

ни. Для хранения текущего адреса пользователя служит сервер определе-

ния местонахождения пользователей, представляющий собой базу данных

адресной информации. Кроме постоянного адреса пользователя, в этой базе

данных может храниться один или несколько текущих адресов.

Серверрегистрации

Регистрирующий сервер, называемый registrar, предназначен для вне-

сения по инициативе пользователя изменений в базу данных сервера опре-

деления местонахождения нужного домена. Обращаясь к серверу регистра-

ции, пользователь может указать адрес (адреса), где его можно найти в те-

кущее время. Как правило, сервер регистрации совмещается с прокси-

сервером домена и выполняется в виде модуля регистрации при прокси-

сервере.

Основой глобальной архитектуры мультимедиа, предложенной группой IETF, является протокол SIP(SessionInitiationProtocol). Архитектура включает в себя также, транспортный протокол реального времени RTP, протокол описания параметров связи SDP(Session DescriptionProtocol),. Функции протокола SIP не зависят ни от одного из этих протоколов (рисунок 2.1).

ATM(AsynchronousTransfer Mode) – асинхронный режим переноса информации

DNS (Domain Name Service) – доменная служба имен

MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза

RTP(Real-TimeTransportProtocol) – протокол транспортировки информации в реальном времени

SDP(SessionDescriptionProtocol) – протокол описания параметров связи

SIP(SessionInitiationProtocol) – протокол инициирования сеансов связи

Протокол SIP устанавливает сеансы связи, согласует требования к передаваемой/принимаемой информации, определяет местоположение пользователей и позволяет предоставлять современные интеллектуальные услуги (переадресация вызова, переключение связи, предоставление идентификационной информации, обеспечение конфиденциальности связи) и интерактивные услуги мгновенного обмена сообщениями через Интернет для систем мобильной связи третьего поколения.

Особенностью протокола SIP является его независимость от транспортных технологий, но в качестве транспорта отдается предпочтение протоколам UDP или ТСР.

Протокол UDP позволяет доставлять сигнальную информацию быстрее, чем ТСР, а также параллельно вести поиск местоположения пользователей и передавать приглашения к участию в сеансе связи в режиме многоадресной рассылки. Протокол UDP облегчает обработку ситуаций аварийного переключения серверов.

В свою очередь протокол ТСР упрощает работу с межсетевыми экранами и гарантирует надежную доставку данных. При использовании протокола ТСР разные сообщения одного вызова могут передаваться по одному ТСР-соединению или для каждого запроса и ответа может создаваться отдельное ТСР-соединение.

В основу протокола SIP заложены следующие принципы:

  • персональная мобильность пользователей, т.е. предоставление услуг независимо от местоположения пользователя, которая обеспечивается присвоением пользователю уникального идентификатора для дистанционной регистрации в Softswitch;

  • определение готовности пользователей к участию в сеансе связи, для чего введены специальные коды ответов о текущей готовности пользователя к связи;

  • масштабируемость сети (увеличение производительности), которая, в первую очередь, характеризуется возможностью увеличения числа элементов сети при ее расширении;

  • интеграция в стек протоколов Интернет для передачи мультимедийного трафика;

  • взаимодействие с протоколами сигнализации Н.323, H.248/MEGACO, MGCP, ОКС№7 и DSS1, включая возможность переносить в сигнальных сообщениях SIP не только специфический SIP-адрес, но и телефонный номер любого формата;

  • поддержка услуг Интеллектуальной сети (преобразование имен, переадресация и маршрутизация), что существенно при использовании SIP в Softswitch сети общего пользования;

  • расширяемость протокола, характеризующая возможность дополнения протокола функциями поддержки новых услуг и его адаптации к работе с различными приложениями.

SIP является протоколом прикладного уровня и предназначается для организации, модификации и завершения различных сеансов связи (мультимедийных конференций, телефонных соединений, широковещательной рассылки мультимедийной информации и соединений пользователей с разными инфокоммуникационными приложениями). С помощью SIP пользователи могут принимать участие в уже существующих сеансах связи и/или быть приглашенными во вновь создаваемом сеансе. SIP обеспечивает передачу мультимедийной информации любого вида (речь, видео, данные и любая их комбинация), в связи с чем требуется обмен сведениями о характере передаваемой информации между участниками сеанса связи. Для этой цели SIP дополняется протоколом SDP, информация которого передается в теле сообщения протокола SIP.

Для организации взаимодействия с существующими приложениями IP-сетей и обеспечения мобильности пользователей протокол SIP использует принцип адресации, подобный электронной почте. В качестве адресов используются специальные универсальные указатели ресурсов URL (UniversalResource Locators), называемые SIP URL.

Работая на разных сетевых уровнях NGN (рисунок 2.2), протокол SIP обеспечивает взаимодействие

  • между несколькими Softswitch,

  • между Softswitch и оконечными устройствами (IP-телефонами, soft-телефонами, IAD и т.п.).

В Softswitch также выполняется преобразование протокола SIP в протоколы Н.323, MGCP или H.248/MEGACO, SIGTRAN, BICC.

SIP для телефонии SIP-Т (SIPfor Telephony) представляет собой механизм, который позволяет использовать SIP для установления соединений ISUP между ТфОП на базе ОКС№7 и сетями IP-телефонии на базе SIP. SIP-Т переносит полезную нагрузку сообщения ISUP в теле сообщения SIP. Заголовок SIP переносит преобразованную информацию маршрутизации ISUP. Кроме того, SIP-Т специфицирует использование метода SIPINFO для обеспечения сигнализации ISUP при прохождении вызова в сети IP.

Различают SIP-адреса следующих типов:

  • имя@домен,

  • имя@хост,

  • имя@IP-адрес,

  • №телефона@шлюз.

SIP-адрес состоит из двух частей:

первая часть адреса – это имя пользователя, зарегистрированного в домене сети или на рабочей станции. Если вторая часть идентифицирует какой-либо шлюз, то в первой части указывается телефонный номер абонента;

вторая часть адреса – имя домена сети, хоста или шлюза. Для определения IP-адреса устройства необходимо обратиться к службе доменовых имен DNS(Domain NameService). Если во второй части SIP-адреса размещается IP-адрес, то с рабочей станцией можно связаться непосредственно.

В начале адреса ставится ключевое слово (например, «sip», «tel»), указывающее, что это именно SIP URL.

Примеры SIP-адресов:

sip: alex@nits, ru

sip: boris@218. 10. 12. 123

sip: +78129998877@sip-gateway.ru

Рисунок 2.2

INAP(IntelligentNetworkApplicationProtocol) – прикладной протокол интеллектуальной сети в стеке протоколов ОКС№7

IP(InternetProtocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)

MEGACO(MEdia GAtewayCOntrol) или H.248 – протокол управления транспортным шлюзом

Parlay –открытый интерфейс прикладного программирования для создания инфокоммуникационных услуг/приложений

RTP(Real-TimeTransportProtocol) – протокол транспортировки информации в реальном времени

SCP(ServiceControl Point) – узел управления услугами интеллектуальной сети

SG (SignalingGateway) – шлюз сигнализации

SIGTRAN(SignalingTransport) – транспортировка сигнальной информации, название рабочей группы

SIP, (SessionInitiationProtocol) – протоколы инициирования сеансов связи

SIP-Т(SIP for Telephony) –SIP для телефонии

TDM (TimeDivisionMultiplexing) – мультиплексирование с временным разделением каналов

TG (TrunkGateway) или MG (MediaGateway) – шлюз между ТфОП и IP-сетью (транспортный шлюз или медиа-шлюз)

SIP(SessionInitiationProtocol) – протокол инициирования сеансов связи

SIP-Т(SIP for Telephony) –SIP для телефонии

TG (Trunk Gateway)/MG (Media Gateway) – шлюз между ТфОП и IP-сетью (транспортный шлюз/медиашлюз)

UDP (UserDatagramProtocol) – протокол дейтаграмм пользователя

В архитектуре сети SIP существуют два функциональных элемента: клиент и сервер (рисунок 2. 3).

Рисунок 2.3 – Архитектура «клиент – сервер»

Клиент передает запросы, в которых указывает, какого рода услугу он желает получить от сервера. Сервер принимает запросы, обрабатывает их и передает обратно ответ с указанием на успешное выполнение запроса или ошибки, или обеспечивает предоставление услуги, затребованной клиентом. Таким способом SIP обеспечивает управление соединением и сигнализацию для организации мультимедийных сеансов связи, а также обеспечивает предоставление конвергентных услуг по IP-сетям. При организации и завершении мультимедийной связи SIP поддерживает:

  • определение местоположения пользователя;

  • определение готовности пользователя встречной стороны к участию в сеансе связи;

  • определение функциональных возможностей пользователей, т.е. вид и параметры информации, которой они могут обмениваться;

  • установление сеанса связи (Session setup), т.е. назначение параметров сеанса связи для обеих сторон;

  • управление сеансом связи (Session management), т.е. поддержание и завершение сеанса связи, модификация параметров сеанса, активизация услуг.

На рисунке 2.4 показан пример построения SIP-сети.

Рисунок 2.4 – Пример построения SIP-сети

В спецификациях протокола SIP определены четыре основных функциональных элемента. В зависимости от конкретных требований они могут использоваться в виде автономных компонентов или совмещаться на объединенной платформе:

агент пользователя UA(User Agentили SIPclient) является приложением терминального оборудования SIP и включает в себя две составляющие: клиент (UserAgent Client UAC) и сервер (User AgentServer UAS). Клиент UAC инициирует SIP-запросы, т.е. выступает в качестве вызывающей стороны. Сервер UAS принимает запросы и отвечает на них, т.е. выступает в качестве вызываемой стороны. Запросы могут передаваться не прямо адресату, а на некоторый промежуточный узел (прокси-сервер и сервер переадресации);

прокси-серверы (ProxyServers) обеспечивают обработку запросов и отправляет их дальше на следующий сервер, который может быть как другим прокси-сервером, так и последним UAS. Таким образом, прокси-сервер принимает запросы и клиента, и сервера. Приняв запрос от UAC, прокси-сервер действует от имени этого UAC;

серверы перенаправления (RedirectServers) предназначены для передачи по запросу текущего IP-адреса терминала вызываемого пользователя. Сервер перенаправления (или переадресации) передает клиенту в ответе на запрос адрес следующего сервера или клиента, с которым вызывающий клиент связывается затем непосредственно. Для реализации своих функций сервер перенаправления должен взаимодействовать с сервером местоположения;

серверы местоположения пользователей (Registrarsили LocationServers) обеспечивают агентам возможность регистрации своего местоположения. Сервер местоположения – база адресов, доступ к которой имеют SIP-серверы, пользующиеся ее услугами для получения информации о возможном местонахождении вызываемого пользователя. Приняв запрос, SIP-сервер обращается к сервер местоположения, чтобы узнать адрес, по которому можно найти пользователя. В ответ выдается либо список возможных адресов, либо сообщение о невозможности их найти.

6 Архитектура VoIP-сети на базе протокола MGCP. Сценарий IP-соединения с использованием протоколов ОКС№7 (ISUP) и MGCP.

Услуга IP-телефонии в настоящее время востребована как средство реализации мультимедийных коммуникаций (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2

MGCP(Media GatewayControlProtocol) протокол управления транспортными шлюзами

RTP(Real-TimeTransportProtocol) – протокол транспортировки информации в реальном времени

TDM (TimeDivisionMultiplexing) – мультиплексирование с временным разделением каналов

VoIP(Voice overIP) – технология передачи речевой информации по IP-сети

На рисунке 3.3 показан сценарий IP-соединения с использованием протоколов ОКС№7 (ISUP) и MGCP. Протокол MGCP является master/slave-протоколом, т.е. Softswitch является ведущим, а шлюз – ведомым устройством, которое должно выполнять все команды, поступающие от Softswitch. Благодаря этому шлюзы не должны быть интеллектуальными устройствами, требуют меньшей производительности процессоров и, следовательно, становятся менее дорогими. Кроме того, упрощается введение новых протоколов сигнализации или дополнительных услуг, т.к. изменения затрагивают только Softswitch (MGC), а не шлюзы.

Сообщения протокола ISUP:

IAM(InitialAddressMessage) – начальное адресное сообщение. Первое сообщение, передаваемое при установлении соединения; содержит адресную информацию о вызываемом и вызывающем абоненте, а также информацию, характеризующую соединение (индикаторы вида доступа на исходящей стороне и метода сигнализации, информация о наличии спутникового канала и др.);

ACM (Address Complete) – адрес полный. Сообщение указывает, что вся адресная информация, требуемая для маршрутизации вызова, принята;

ANM(Answer) – ответ. Сообщение передается в обратном направлении и указывает, что на вызов дан ответ;

REL(Release) – освобождение. Сообщение передается в любом направлении и указывает на начало освобождения канала и его готовность вернуться в исходное состояние после приема сообщения RLC. Сообщение REL всегда указывает на причину начала освобождения канала (отбой абонента, занятость абонента, занятость оборудования и др.);

RLC(ReleaseComplete) – освобождение завершено. Сообщение о возврате каналов и оборудования в исходное состояние.

Команды протокола MGCP:

CRCX(CreateConnection) – передается в направлении Softswitch → TG (MG). Softswitch дает указание шлюзу создать подключение;

MDCX(ModifyConnection) – передается в направлении Softswitch → TG (MG). Softswitch дает указание шлюзу изменить параметры существующего подключения;

DLCX(DeleteConnection) – передается в направлениях Softswitch → TG (MG), TG (MG) → Softswitch.. Softswitch и шлюзы ликвидируют подключение.

На каждую команду протокола MGCP передается ответ.

Рисунок 3.3

SG (SignalingGateway) – сигнальный шлюз

TG (TrunkGateway) или MG(Media Gateway) – шлюз между ТфОП и IP-сетью (транспортный шлюз или медиа-шлюз)

1. ISUP: IAM От телефонной станции АТС-А к шлюзу сигнализации SG1 поступает запрос соединения в виде начального адресного сообщения протокола ISUP. Шлюз SG1 передает сообщение контроллеру шлюзов MGC, который обрабатывает сообщение и определяет маршрут передачи вызова к АТС-Б через шлюз TG2 (MG2).

2. MGCP: CRCX Контроллер шлюзов MGC резервирует порт (разговорный канал) шлюза TG1 (MG1). С этой целью он передает команду CRCХ.. Порт шлюза TG1 (MG1) в данный момент может только принимать информацию, т.к. он пока не имеет данных, по какому адресу будет осуществляться передача.

3. MGC: АСК В ответ на команду CRCХ шлюз TG1 (MG1) передает описание параметров связи.

4. MGCP: CRCX Приняв ответ шлюза TG1 (MG1), контроллер шлюзов MGC передает команду на резервирование порта шлюзу TG2 (MG2).

5. MGCP: АСК Шлюз TG2 (MG2) выбирает порт, который будет участвовать в соединении и подтверждает прием команды CRCХ.

При помощи двух команд CRCХ создается однонаправленный разговорный канал для передачи вызывающему абоненту акустических сигналов, речевых подсказок или приглашений. В то же время порт шлюза TG2 (MG2) уже может не только принимать, но и передавать информацию, т.к. он получил описание параметров связи от встречного шлюза.

6. ISUP: IAM Контроллер шлюзов MGC передает начальное адресное сообщение к станции АТС-Б.

7. ISUP: ACM Станция АТС-Б передает подтверждение о приеме полной адресной информации.

8. ISUP: ACM Контроллер шлюзов MGC пересылает принятое подтверждение к станции АТС-А.

9. ISUP: ANM После ответа вызываемого абонента станция АТС-Б посылает сообщение об ответе.

10. MGCP: MDCX Контроллер шлюзов MGC заменяет в шлюзе TG1 (MG1) режим приема на полудуплексный режим.

11. MGCP: АСК Шлюз TG1 (MG1) выполняет команду и подтверждает изменение режима.

12. ISUP: ANM Контроллер шлюзов MGC передает сообщение об ответе абонента к станции АТС-А, после чего начинается разговорная фаза соединения.

13. ISUP: REL Если первым дал отбой вызвавший абонент, сигнал о начале освобождения ресурсов выдает станция АТС-А.

14. ISUP: REL Шлюз сигнализации пересылает сообщение о начале освобождения к контроллеру шлюзов MGC.

15. MGCP: DLCX Контроллер шлюзов MGC разрушает соединение с вызвавшим абонентом.

16. MGCP: АСК Шлюз TG1 (MG1) подтверждает разрушение соединения и передает к контроллеру шлюзов статистические данные, собранные за время соединения.

17. MGCP: DLCX Контроллер шлюзов MGC разрушает соединение с вызванной стороной.

18. MGCP: АСК Шлюз TG2 (MG2) подтверждает разрушение соединения и передает контроллеру собранные статистические данные.

19. ISUP: RLС Станция АТС-А подтверждает освобождение ресурсов.

20. ISUP: RLС Станция АТС-Б подтверждает освобождение ресурсов.

Все функции управления обслуживанием вызовов и соответствующая сигнализация управления соединениями возлагается на Softswitch (контроллер медиашлюзов MGC). Транспортный шлюз получает команды от MGC, по которым устанавливаются или отменяются соединения одной стороны шлюза с другой. В большинстве случаев MGC приказывает транспортному шлюзу соединить абонентскую или соединительную линию на стороне шлюза, подключенной к средствам коммутации каналов, с портом RTP на стороне IP-шлюза (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1

RTP(Real-TimeTransportProtocol) – протокол транспортировки информации в реальном времени

TG (TrunkGateway) или MG(Media Gateway) – шлюз между ТфОП и IP-сетью (транспортный шлюз или медиа-шлюз)

Рабочая группа MEGACO IETF разработала протокол управления шлюзами MGCP. При разработке протокола группа опиралась на принцип декомпозиции шлюза, согласно которому шлюз разбивается на отдельные функциональные блоки:

  • транспортный шлюз MG, который преобразует речевую информацию, поступающую со стороны ТфОП с постоянной скоростью, в вид пригодный для передачи по сетям с маршрутизацией пакетов IP: кодирование и упаковку речевой информации в пакеты RTP/UDP/IP, а также обратное преобразование;

  • устройство управления шлюзом MGC (Softswitch, Call Agent), выполняющее функции управления шлюзом и содержащее весь интеллект шлюза после его декомпозиции;

  • шлюз сигнализации SG, который обеспечивает доставку сигнальной информации, поступающей со стороны ТфОП, к устройству управления шлюзом и перенос сигнальной информации в обратном направлении.

Перенос сообщений протокола MGCP обеспечивает протокол UDP. Один MGC (Softswitch, Call Agent), как правило, управляет одновременно несколькими шлюзами. В сети может присутствовать несколько MGC (Softswitch, Call Agent), которые связаны между собой и согласованно управляют шлюзами, участвующими в соединении. Протокол MGCP не предусматривает взаимодействие MGC (Softswitch, Call Agent). Для этой цели используются протоколы SIP, BICC или Н.323.

Протокол MGCP поддерживает обмен информацией между функциональными блоками распределенного шлюза и использует принцип master/slave(ведущий/ведомый): устройство управления шлюзами является ведущим, шлюзы – ведомые устройства. При таком подходе шлюзы становятся неинтеллектуальными устройствами, требуют меньшей производительности процессоров и меньших затрат на разработку. Кроме того, обеспечивается возможность более легкого внедрения новых протоколов сигнализации и дополнительных услуг, т.к. изменения затрагивают MGC (Softswitch, Call Agent), а не сами шлюзы.

7 Протокол H.323. Архитектура и основные устройства сети H.323.

8 Протокол ISUP. Структура сообщения ISUP. Сообщения подсистемы ISUP.

9 Протокол передачи с управлением потоком SCTP. Общие положения. Формат пакета SCTP, формат заголовка пакета SCTP. Команды протокола SCTP.

10 Назначение, уровни и архитектура протокола SIGTRAN.

В традиционных сетях используется многоуровневый многопротокольный стек сигнализации ОКС№7 (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1

ISUP(IntegrationServices UserPart) – подсистема пользователя ISDN в стеке протоколов ОКС№7

MTP(MessageTransfer Part) – подсистема передачи сообщений ОКС№7

МТР1 – уровень канала данных сигнализации

МТР2 – уровень звена сигнализации

МТР3 –уровень сети сигнализации

SCCP(SignalingConnectionControl Part) – подсистема управления сигнальным соединением ОКС№7

TCAP(TransactionCapabilitiesApplicationPart) – подсистема управления возможностью транзакций прикладного уровня ОКС№7

Функционально система ОКС№7 разделена на общую систему доставки сообщений (МТР) и подсистемы пользователей (UP). В свою очередь система МТР подразделяется на три уровня (МТР1 – уровень канала данных сигнализации, МТР2 – уровень звена сигнализации, МТР3 – уровень сети сигнализации), выполняющие функции уровней 1, 2 и частично 3 эталонной модели взаимодействия открытых систем ВОС (OSI). На уровне МТР1 определены физические, электрические и функциональные характеристики канала данных сигнализации и средства доступа к нему, а на уровне МТР2 – функции и процедуры, связанные с передачей сигнальных сообщений по отдельному звену сигнализации. Уровень МТР3 определяет функции и процедуры передачи, общие для различных звеньев сигнализации и независимые от работы каждого из них (функции обработки сигнальных сообщений и функции управления сетью сигнализации). На уровне МТР3 определены функции и процедуры по маршрутизации сообщений, а также действия, необходимые для сохранения или восстановления работоспособности сети в случае сбоев. Уровень МТР3 поддерживает ограниченные возможности адресации в сети ОКС и для расширения адресации в стек протоколов ОКС№7 добавлена подсистема SCCP.

В сети NGN, несмотря на использование своих протоколов сигнализации (SIP, SIP-T, BICC, H323), возникает потребность в передаче сообщений ОКС№7 через IP-сеть. Это связано с необходимостью стыковки сетей с коммутацией каналов (сетей TDM) с сетями пакетной коммутации (IP-сетями). К переносу сигнальных сообщений ОКС№7 предъявляются строгие требования по параметрам задержек и потерь сообщений, а также соблюдению очередности следования сообщений. Этим требованиям не соответствуют, по разным причинам, протоколы TCP и UDP. Протокол UDP позволяет осуществлять быструю передачу информации без установления соединений. Данный протокол хорошо подходит для транспортировки данных, критичных к задержкам и устойчивых к потере и дублированию пакетов. В свою очередь, протокол TCP ориентирован на соединения или потоки. Он обеспечивает хорошую защиту информации от искажений, но мало подходит для передачи данных, критичных к задержкам.. По указанным причинам было принято решение о создании архитектуры ОКС№7 поверх IP, свободной от недостатков TCP и UDP. Рабочая группа IETF SIGTRAN выпустила документ RFC 2719, который определяет общую архитектуру, обеспечивающую прозрачную передачу сообщений ОКС№7 поверх IP-сетей. В этом документе определены методы инкапсуляции сигнальных сообщений ОКС№7, механизмы передачи сигнальных сообщений «из конца в конец», а также использование существующих возможностей технологии IP для поддержания требований по качественным показателям. Транспортировка информации сигнализации по технологии SIGTRAN должна обеспечивать:

  • передачу сообщений разнообразных протоколов сигнализации, обслуживающих соединения сетей с коммутацией каналов – сообщений протоколов V5, протоколов прикладных и пользовательских подсистем ОКС№7, а также протоколов DSS1 ISDN и QSIG;

  • средства идентификации конкретного транспортируемого протокола сигнализации сети с коммутацией каналов;

  • общий базовый протокол, определяющий форматы заголовков, расширения в целях обеспечения информационной безопасности и процедуры для транспортировки сигнальной информации, а также расширения для введения конкретных проколов сигнализации сети с коммутацией каналов;

  • функциональные возможности (с участием нижележащего протокола, например IP), соответствующие нижнему уровню конкретной сети с коммутацией каналов.

MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза

MGCP (Media Gateway Control Protocol) – протокол управления шлюзами

RTP(Real-TimeTransportProtocol) – протокол транспортировки информации в реальном времени

SG (SignalingGateway) – шлюз сигнализации

SIGTRAN(SignalingTransport) – транспортировка сигнальной информации, название рабочей группы

TDM (TimeDivisionMultiplexing) – мультиплексирование с временным разделением каналов

MG (MediaGateway) – шлюз между ТфОП и IP-сетью (транспортный шлюз/медиа-шлюз)

ITU-T предъявляет к переносу сообщений МТР как по сетям с временным разделением каналов, так и по IP-сетям, следующие требования:

1) для одноранговых процедур уровня МТР3 необходимо время отклика в пределах от 500 до 1200 мс;

2) допускается потеря из-за транспортных сбоев не более одного из 10 миллионов сообщений;

3) вследствие транспортных сбоев допускается несвоевременная доставка не более одного из 10 миллиардов сообщений;

4) не более одного из 10 миллиардов сообщений может содержать ошибку, не выявленную транспортным уровнем;

5) доступность любого пучка сигнальных маршрутов должна быть не ниже 0,999998, что соответствует времени простоя до 10 минут в течение года;

6) длина сообщения (полезная нагрузка, принимаемая к обслуживанию) должна быть не более 272 байтов для узкополосной сети и 4091 байта для широкополосной сети.

Архитектура передачи сигнальных сообщений ОКС№7 поверх IP-сетей SIGTRAN включает в себя (рисунок 4.3):

  • уровень адаптации пользователей (UA User Adaptation), обеспечивающий интерфейс с протоколами и приложениями верхнего уровня так, что эти приложения не ощущают, что нижележащая транспортировка осуществляется в IP-среде, а не по традиционным протоколам переноса системы МТР ОКС№7;

  • протокол общей передачи сигнальных сообщений, который поддерживает набор надежных транспортных функций, необходимых для переноса сигнализации ОКС№7 по IP-сети. В качестве такого протокола выбран SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол передачи с управлением потоками;

  • стандартный сетевой IP-протокол.

Рисунок 4.3 – Уровни протокола SIGTRAN

Рабочая группа SIGTRAN определила несколько уровней адаптации, работающих поверх протокола SCTP:

  • M2UA (MTP2 User Adaptation) – протокол адаптации пользователя второго уровня подсистемы МТР, определен для передачи сообщений МТР3 между шлюзом SG и контроллером MGC или базой данных IP-сети;

  • M2PA (MTP2 Peer-to-peer Adaptation) – протокол равноправной адаптации второго уровня подсистемы МТР ОКС№7, определен для передачи сообщений третьего уровня подсистемы МТР по протоколу SCTP. Он эффективно заменяет уровень МТР2 и предоставляет возможность создания звена сигнализации ОКС№7 в IP-сети;

  • M3UA (MTP3 User Adaptation) – протокол адаптации протокола SCTP к протоколам ОКС№7, которые являются пользователями МТР3. Определен для передачи сообщений подсистемы пользователей ОКС№7 между шлюзом SG и контроллером MGC или другим пунктом сигнализации IP-сети;

  • SUA (SCCP User Adaptation) – протокол адаптации SCTP к SCCP. Определен для передачи сообщений пользователей подсистемы SCCP от шлюза SG к пункту сигнализации или базе данных IP-сети, или между двумя конечными пунктами в одной и той же IP-сети;

  • IUA (ISDN User Adaptation) – протокол адаптации протокола SCTP к протоколу DSS1. Определен для передачи сообщений абонентской сигнализации DSS1 ISDN и QSIG между шлюзом SG и контроллером MGC. Поддерживает линии первичного доступа PRA по схеме (30В+D) и базового доступа BRA по схеме (2В+D);

  • V5UA (V5 User Adaptation) – протокол адаптации протокола SCTP к V5.

Каждый из протоколов адаптации предназначен для решения своего круга задач. Основным отличием этих протоколов друг от друга является функциональный уровень, на котором в шлюзе сигнализации завершается (терминируется) традиционный протокол ОКС№7: M2PA предусматривает на сигнальном шлюзе завершение протокола уровня МТР2, M3UA – протокола уровня МТР3, а при использовании протокола SUA терминируется протокол SCCP.

Стек протоколов, поддерживающих передачу сообщений ОКС№7 поверх IP-сетей, показан на рисунке 4.4

IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)

ISUP (Integration Services User Part) – подсистема пользователя ISDN в стеке протоколов ОКС№7

IUA (ISDN User Adaptation) – протокол адаптации протокола SCTP к протоколу DSS1

MTP (Message Transfer Part) – подсистема передачи сообщений ОКС№7

M2PA (MTP2 Peer-to-peer Adaptation) – уровень равноправной адаптации второго уровня подсистемы МТР ОКС№7

M3UA (MTP3 User Adaptation) – уровень адаптации протокола SCTP к протоколам ОКС№7, которые являются пользователями МТР3

Q931 – рекомендации по коммутации и сигнализации (сетевой уровень) сектора стандартизации международного союза электросвязи (ITU-T)

SCCP (Signaling Connection Control Part) – подсистема управления сигнальным соединением ОКС№7

SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол передачи с управлением потоками

TCAP (Transaction Capabilities Application Part) – подсистема управления возможностью транзакций прикладного уровня ОКС№7

UA (User Adaptation) – уровень адаптации пользователя

V5.2 – сигнальный интерфейс, составленный из протоколов, предназначенных для взаимодействия узла коммутации и узлов доступа через первичные тракты ИКМ 2,048 Мбит/с

V5UA (V5 User Adaptation) – протокол адаптации протокола SCTP к V5

11 Характеристика протоколов уровня адаптации группы SIGTRAN: M2UA, M2PA; M3UA; SUA; IUA; V5UA.

Уровни адаптации (UA) инкапсулируют различные сигнальные протоколы сети с коммутацией каналов для передачи через IP-сеть и использует услуги протокола SCTP. С точки зрения инкапсуляции каждый уровень является уникальным из-за непосредственного различия протоколов сигнализации, но можно выделить общие возможности всех уровней адаптации:

  • поддержка одинаковых операций уровня UA через IP-сеть без установления соединения;

  • поддержка примитивов на границе интерфейса нижележащего уровня сети с коммутацией каналов, который заменяет слой UA;

  • поддержка управления для взаимодействия с протоколом SCTP;

  • поддержка состояния асинхронного сообщения заменяется на управление уровнем.

К протоколам уровня адаптации МТР2 ОКС№7 в группе SIGTRAN относятся протоколы M2UA и M2PA. Если контроллер медиашлюзов MGC (Softswitch) соединяется с сетью ОКС№7 на правах терминала сигнализации ОКС№7, то достаточно применения M2UA. При использовании M2PA шлюз сигнализации SG фактически является транзитным пунктом сигнализации STP на базе IP. У него есть собственный код пункта сигнализации, он может также выполнять функции сигнализации более высокого уровня (SCCP).

M2UA– протокол передачи сигнальных сообщений пользователя услуг уровня МТР2 ОКС№7. Единственным пользователем является уровень МТР3. Протокольный уровень M2UA обеспечивает предоставление услуг уровню МТР3 эквивалентно тому, что предоставляет уровень МТР2 в стеке ОКС№7. M2UA имеет зарегистрированный номер порта 2904 и реализуется в контроллере медиашлюзов MGC и шлюзе сигнализации SG, т.е. протокол M2UA используется между шлюзом сигнализации и контроллером медиашлюза (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8

IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)

MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза

MTP (Message Transfer Part) – подсистема передачи сообщений ОКС№7

M2UA (MTP2 User Adaptation) – протокол адаптации пользователя второго уровня подсистемы МТР SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол передачи с управлением потоками

NIF (Network Interface Function) – функция сетевого интерфейса

SG (Signaling Gateway) – шлюз сигнализации

UP (User Part) – проблемно-ориентированная система пользователя ОКС№7

M2PA обеспечивает прозрачный (с точки зрения протокола МТР3) транзит сигнальных единиц через IP-сеть, т.е. для сети сигнализации ОКС№7 звено M2PA не отличается от традиционного (рисунок 4.9). Протокол M2PA используется для поддержания всех функций обработки сообщений уровня МТР3 и сообщений управления сетью (сообщений SCCP) между двумя любыми пунктами сигнализации, связанными через IP-сеть. Шлюзы сигнализации SG выполняют функции обыкновенных транзитных пунктов сигнализации, способных работать как с традиционными МТР2-звеньями, так и с M2PA-звеньями на основе инфраструктуры IP. При этом благодаря использованию протокола SCTP поверх IP-сети M2PA-звенья обеспечивают ту же степень надежности, что и TDM-звенья ОКС№7, требуя существенно меньше сетевых ресурсов. М2РА имеет регистрационный номер порта 3565.

Рисунок 4.9

IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)

MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза

MTP (Message Transfer Part) – подсистема передачи сообщений ОКС№7

M2PA (MTP2 Peer-to-peer Adaptation) – уровень равноправной адаптации второго уровня подсистемы МТР ОКС№7

SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол передачи с управлением потоками

SG (Signaling Gateway) – шлюз сигнализации

Протокол M2PA обеспечивает интеграцию сетей ОКС№7 и IP-сетей за счет того, что дает возможность узлам сетей с коммутацией каналов получить доступ к базам данных и другим узлам, расположенным в IP-сети, используя сигнализацию ОКС№7. И, наоборот, обеспечивает IP-приложениям доступ к базам данных сетей с коммутацией каналов (например, к базам данных абонентов сотовых сетей). Таким образом, протокол M2PA имеет больше функциональных возможностей, чем протокол M2UA.

Сравнение протоколов M2UA и M2PA приведено в таблице 4.2.

Таблица 4.2 –Сравнение протоколов M2UA и M2PA

Протокол M2UA

Протокол M2PA

Шлюз сигнализации не является узлом сети ОКС№7 и не имеет кода пункта сигнализации

Шлюз сигнализации – это узел сети ОКС№7, имеющий код пункта сигнализации

Соединение между шлюзом сигнализации и контроллером медиашлюзов не является звеном сигнализации ОКС№7

Соединение между шлюзом сигнализации и контроллером медиашлюзов является звеном сигнализации ОКС№7

Шлюз сигнализации не имеет уровня МТР3 и более высоких уровней стека ОКС№7

Шлюз сигнализации имеет уровень МТР3 и SCCP

Использует свои процедуры управления

В процедурах управления опирается на уровень МТР3

Контроллер медиашлюзов передает примитивы уровней МТР3 и МТР2 для обработки к уровню МТР2 сигнального шлюза

Сигнальные пункты IP-сети обрабатывают примитивы уровней МТР3 и МТР2

M3UAобеспечивает интерфейс между SCTP и теми протоколами ОКС№7, которые используют услуги МТР3 (протоколы пользовательских подсистем UP ОКС№7). Протокол M3UA используется между шлюзом сигнализации и контроллером медиашлюзов или базой данных IP-сети (рисунок 4.10).

Рисунок 4.10

IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)

MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза

MTP (Message Transfer Part) – подсистема передачи сообщений ОКС№7

M3UA (MTP3 User Adaptation) – уровень адаптации протокола SCTP к протоколам ОКС№7, которые являются пользователями МТР3

SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол передачи с управлением потоками

SG (Signaling Gateway) – шлюз сигнализации

M3UA является протоколом типа «клиент-сервер», где в роли клиента выступает шлюз сигнализации. Шлюз сигнализации, используя в качестве транспортной среды стандартное звено сигнализации ОКС№7, принимает потоки сигнальной информации. Он терминирует (завершает) на себе работу уровней МТР2 и МТР3 и доставляет сообщения пользовательских подсистем ОКС№7 к контроллеру медиашлюза по IP-сети, используя ассоциации SCTP. В контроллере медиашлюза протокол M3UA поддерживает функции верхнего уровня МТР, поэтому пользовательские подсистемы (UP) «не знают», что действие протокола МТР заканчивается в шлюзе SG.

Протокол SUA используется для передачи сообщений пользователей подсистемы SCCP через IP-сеть. SUA дублирует услуги SCCP, обеспечивая надежную пересылку сообщений пользователей SCCP, включая поддержку услуг как без соединения, так и ориентированных на соединение. SUA имеет зарегистрированный номер порта 14001. Протокол SUA функционирует между шлюзом сигнализации и оконечным пунктом сигнализации IP-сети, а также между оконечными пунктами сигнализации IP-сети (рисунок 4.11).

Рисунок 4.11

IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)

MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза

MTP (Message Transfer Part) – подсистема передачи сообщений ОКС№7

SUA (SCCP User Adaptation) – адаптация SCTP к SCCP

SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол передачи с управлением потоками

SG (Signaling Gateway) – шлюз сигнализации

Протокол SUA поддерживает взаимодействие с ОКС№7 на более высоком уровне, чем M3UA. Шлюз сигнализации взаимодействует с ОКС№7 по протоколу SCCP, а процессу в MGC (Softswitch) передает сообщение прикладного уровня, инкапсулированное в SCTP, через IP-сеть. Шлюз сигнализации маршрутизирует сигнальные сообщения, предназначенные для пунктов сигнализации в ОКС№7, используя код пункта назначения (DPCDestination PointCode) в поле адреса МТР3. Сообщения, предназначенные для оконечного пункта IP-сети, MGC (Softswitch) маршрутизирует, используя IP-адрес в заголовке SCTP.

Таблица 4.3 – Сравнение протоколов M3UA и SUA

Протокол M3UA

Протокол SUA

Узел сигнализации поддерживает различные уровни SCCP, т.к. это необходимо для работы с национальными системами

Поддерживаются как услуги подсистемы SCCP, неориентированные на соединение, с/без последовательной доставкой сообщений, так и двунаправленные услуги, ориентированные на соединение

Сообщения обрабатываются от узла к узлу

SUA позволяет посылать по IP-сети сообщения, используя информацию глобального заголовка

Каждый пункт IP-сети имеет оба IP-адреса для передачи сообщения

Сообщение имеет адрес, расположенный в заголовке SCTP, по которому оно доставляется к пунктам IP-сети

Поддерживает услуги подсистемы ISUP

Может не поддерживать услуги ISUP

Протокол IUA– протокол уровня адаптации пользователя абонентской сигнализации. IUA обеспечивает прозрачную транспортировку через IP-сеть сообщений сигнализаций DSS1 и QSIG (рекомендации для канального и сетевого уровней Q921/Q931). Протокол предусматривает поддержку базового и первичного доступа ISDN как для режима «точка-точка», так и для разветвленного режима «точка-несколько точек». Протокол IUA исключает использование части протоколов МТР и позволяет приложениям верхнего уровня непосредственно взаимодействовать с протоколом SCTP. Протокол IUA имеет регистрационный номер порта 9000 и функционирует между шлюзом доступа AG и контроллером MGC (рисунок 4.12). В качестве узла доступа может использоваться мультисервисный абонентский концентратор.

Рисунок 4.12

IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)

IUA (ISDN User Adaptation) – протокол адаптации протокола SCTP к протоколу DSS1

MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза

Q921 (протокол LAPD), Q931 – рекомендации по коммутации и сигнализации (канальный и сетевой уровень) сектора стандартизации международного союза электросвязи (ITU-T)

SCTP (Stream Control Transmission Protocol) – протокол передачи с управлением потоками

SG (Signaling Gateway) – шлюз сигнализации

В шлюзе доступа протокол IUA инкапсулирует информацию абонентской сигнализации (уровень Q921, кадр протокола LAPD) в SCTP. Шлюз доступа обеспечивает взаимодействие транспортных функций для передачи сообщений DSS1 и QSIG в MGC, где имеется аналогичный уровень Q931.

V5UAобеспечивает транспортировку сигнальной информации местных АТС, поддерживающих интерфейс сети доступа V5.2, через IP-сеть. Протокол V5UA можно рассматривать как расширение протокола IUA. Протокол V5UA дает возможность приложениям V5.2 в контроллере MGC использовать в шлюзе сигнализации на стороне сети доступа собственные функции V5.2 . Протокол имеет регистрационный номер порта 5675.

12 Структура сети IP-телефонии. Назначение и функции компонентов сети. Структура IP-пакета. Назначение полей. Показатели качества в IP-телефонии. Факторы, ухудшающие качество.

Рисунок 15. Схематичная структура сети IP телефонии

Структура сети IP телефоиии состоит из следующих основных компонентов:

1. Клиентские места: специализированные цифровые IP телефоны или программное приложеине для персонального компьютера IP SoftPhone. IP телефоны подключаются в коммутируемую локальную сеть Ethemet 10/100. IP телефоны: доступ к корпоративной директории абонентов (с фуикциями поиска и ускоренного дозвона), возможность вывода на дисплей электронной почты пользователя или определённой текстовой или графической информации, расположенной на web-cepвepax. Пользователь телефонного аппарата может "подписаться" на те или иные сервисы из числа предусмотренных системным администратором.

2. Сетевая инфраструктура: коммутаторы локальной сети обеспечивают подключение компьютеров и IР-телефонов К Ethemet сети. Коммутаторы Cisco Catalyst обеспечивают необходимое качество сервиса для минимизации временных задержек голосового трафика. поддерживают голосовые VLAN, а также некоторые модели оснащены функцией inline power, что позволяетподавать электропитание для IР-телефонов и других сетевых устройств по Ethemet - проводке.

3. Голосовые шлюзы обеспечивают подключение системы корпоративной IP телефонии к телефонной сети общего пользования и учрежденческим АТС, а также возможность подключения аналоговых телефонов и факсов. Данная функциональность может быть реализована на базе целого ряда маршрутизагоров и KOMMyтarOpOB Cisco. Критерием выбора шлюза служат: необходимое количество аналоговых или цифровых голосовых интерфейсов и предполагаемая нагрузка звонков/мин. Существуют также отдельностоящие устройства, обеспечивающих функциональность голосовых шлюзов и адатеры для подключения аналогового телефона/факса к сети IP телефонии.

4. Управляющий сервер Cisco CallМanager обеспечивает управление установлением телефонных соединений, коммутацией телефонных вызовов и дополнительными сервисами в системе Cisco IP телефонии, поддерживает до 2500 телефонов. Настройка и управление взаимодействием различных компонентов системы IP телефонии можст осуществляться удалённо системным адмннистрагором сети, для чего CallManager предоставляет большое количество удобных графических средств по настройке, обслуживанию и устранению неисправностей.

5. Дополняют решение Cisco IP телефонии пользовательские голосовые приложения, внедрение которых позволяет обеспечить дополннтельные возможности для пользователей/абонентов корпорагивной телекоммуникационной сети, повысить удобство и эффективность использования системы. В настоящее время как Cisco, так и другие компании предлагают большое колнчество подобных приложений, на пример: системы голосовой почты/унифицированной обработки сообщений, системы интерактивных голосовых меню (IP IVR), решения для построения цeнrpoB обслуживания клиентских обращений, эмуляторы телефонов для персональных компьютеров, приложения для записи телефонных разговоров, диспетчерские приложения и Т.д.

В Интернет используется много различных типов пакетов, но один из основных - IР-пакет (RFC-79 1). IР-протокол предлагает ненадежную транспортную среду. Ненадежиую в том смыле,, что не существует гарантии благополучной доставки IP-деiПограммы. Алгоритм доставки в рамках данного протокола предельно прост: при ошибке деiПограмма выбрасывается, а отправителю посылается соответствующее IСМР-сообщение (илн не посылается ничего). Обеспечеиие же надежности возлагается на более высокий уровень (UDP или ТСР). ФОрМ!П IР-пакетов показан на рисунке.15.1

Рисунок 15.1 Формат дейтограммы Интернет

Поле «Версия» характеризует версию IP-протокола (например, 4 или 6). Формат пакета определяется программой .

Длина заголовка, измеряемая в 32-разрядных словах, обычно содержит 20 октетов (HLEN=5, без опций и заполнителя).

Поле <<полНая длина» определяет полную длину IР-дейтограммы (до 65535 октетов), включая заголовок и данные.

Одно-октетное поле (TOS - type of service) характеризует то, как должна обрабатываться дейтограмма. это поле делится на 6 субполей (рисунок 30.):

Рис. 30. Формат поля TOS

Субполе «приоритет» (3 бита) предоставляет возможность присвоить код приоритета каждой дейтограмме (в настоящее время это поле не используется).

Биты С, D, Т. R характеризуют пожелания относительно способа доставки дейтограммы. Так D=l требует минимальной задержки, Т=l - высокую пропускную способность, R=l высокую надежность, а С= 1 - низкую стоимость. TOS шрает важную рольв маршрутизации пакетов. Иитернет не гарантирует запрашиваемый TOS, но многие маршрутизаторы учитыIаютT эти запросы при выборе маршрута (протоколы OSPF и IGRP).

ИдентификатОD. флаги (3 бита) и vказателъ фрагмента. Поля управляют процессом фрагментации и последующей "сборки" дейтограммы. Идеитификатор представляет собой уникальный код дейтограМмы, позволяющий идеитифицировать принадлежность фрагмеитов и исключить ошибки при "сборке" дейтограмм. Бит О поля «флаги» является резервным, бит 1 служит для управления фрагментацией пакетов (О - фрагментация разрешена; 1 - запрещена), бит 2 определяет, является ли данный фрагмеит последним (О - последний фрагмент; 1 следует ожидать продолжения).

Время жизни mL - Time То Li(e). Задает время жизни дейтограммы в секундах, то есть предельно допустимое время пребывания дейтограммы в системе. При каждой обработке дейтограммы, например в маршрутизаторе, это время уменьшается в соответствни со временем пребывания в данном устройстве или согласно протоколу обработки. Если TТL=O, дейтограмма из системы удаляется.

Поле «Протокол» определяет структуру поля данные

Поле «Контрольная cv.мма заголовка» вычисляется с использоваиием операций сложения 16-разрядных слов заголовка по модулю 1. еама котрольная сумма является дополненнем по модуmo один полученного результата сложения. Обратите внимание, здесь осуществляется котрольное суммирование заголовка, а не всей дейтограммы.

Поле «Опции» не обязательно присутствует в каждой дейтограмме. Размер поля опции зависит от того, какие опции применены. Если используется несколько опций, он записываются подряд без каких-либо разделителей.

Качество обслуживания при установлении вызова характеризуется прежде всего временем его установления, то есть временем между набором абонентом последней цифры номера (или, например, команды ввода при наборе адреса на компьютере) и получением им ответного тонального сигнала. Качество обслуживания во время сеанса связи определяется многимн факторами, два основных - это сквозная временная задержка и качество сквозной передачи речи (оценивается параметрами субъективной

оцени MOS).

Обеспечение качества IP-телефонии на базе протокола IРуб. IРуб включает следующие возможности, отсутствующие у IPy4:

расширенное адресное пространство: IPуб использует 128-бнтовые адреса вместо 32-бнтовых IPy4. В результате адресное пространство увеличивается в 296 раз, что явно достаточно даже в случае неэффективного распределения сетевых адресов;

улучшение возможности маршрутизации: в связи с увеличением межсетевого трафика, связаниого с обработкой больших объемов

мультимедийной информации и расширением использования сети Интернет в различных сферах деятельности, весьма существенной является необходимость обеспечения высоких скоростей мкршрутизации. Без применения эффективных алгоритмов обработки пакетов данных становится невозможным повысить скорости работы маршрутизаторов до уровня, сравнимого со скоростями передач информации по каналам связи;

управление доставкой информации: IPv6 позволяет отмечать соответствие KOHкpeTHoro пакета определенным условиям его передачи, заданным отправителем. В результате достигается регулирование скорости передачи определенных потоков данных, что позволяет обеспечивать эффективную поддержку специальных протоколов (например, видео в режиме реального времени и др.). За счет назначения приоритетов передачи данных по определенным протоколам, появляется возможность гарантировать первоочередность обработки наиболее критической информации и предоставления важным данным всей полосы пропускания канала связи. Другие особенности, имеющиеся у IPv6, позволяют протоколам этого семейства обеспечивать одновременную многоадресную доставку информации. Данная возможность находит свое применение в рассьтке информации «по подписке» или «по требованию», а также в других приложениях;

- средства обеспечения безопасности: IPv6 предоставляет возможности защиты от атак, связанных с подменой исходных адресов пакетов, и от несанкционированного доступа к палям данных пакетов. Эти возможности достигаются за счет применения алгоритмов аутентификации и шифрования;

- возможность взаимодействовать с IPv4 - узлами;

возможность передавать пакеты IPv6 через существующую

инфраструктуру IPv4.

13 Предпосылки появления концепции IMS. Функциональные возможности IMS.

14 Архитектура IMS: функции SIP-сервера, функция выбора политики, функция медиа-ресурсов, функция контроля медиашлюзов.

15 Идентификация пользователей в IMS.

16 Основные положения концепции TMN: Состав и назначение основных элементов TMN, Область применения TMN, Функциональные группы задач управления, Основные характеристики архитектуры TMN.

Состав и назначение основных элементов TMN

Согласно рекомендациям МСЭ-Т M.3010, TMN является самостоятельной сетью, которая соединена с сетью электросвязи. Архитектура и принципы построения TMN обеспечивают реализацию задач по управлению, оперативному контролю и эксплуатации разнородного телекоммуникационного оборудования и систем электросвязи, которые изготовлены различными фирмами-производителями (рисунок 10.5). TMN предназначена для управления услугами сетей связи, для эксплуатации и технического обслуживания оборудования, для оперативно-технического контроля и администрирования сетевыми устройствами в целях обеспечения качества услуг связи.

Объектами управления TMN являются телекоммуникационные ресурсы. Телекоммуникационные ресурсы управления физически представляют собой реальное оборудование связи – стативы, функциональные блоки, модули, на определённые свойства которых можно осуществлять целенаправленное управляющее воздействие. Например, можно запрещать организацию обходных направлений связи через определённый узел связи или повышать уровень допустимых потерь в направлении связи.

Рисунок 10.5 TMN и сеть электросвязи.

TMN предоставляет оператору связи услуги по управлению сетями электросвязи (management service). Услуги управления определяются как компоненты, предлагаемые TMN для удовлетворения потребностей оператора в сетевом управлении. Самая элементарная из этих компонентов, например генерация сообщений о неисправности, определяется как функция управления (management function). TMN предоставляет оператору связи широкий набор функций управления телекоммуникационными сетями и услугами, обеспечивая обмен информацией в процессе управления. Обмен информацией предусматривает, прежде всего, выдачу команд управления, получение подтверждения получения команд, их выполнение и передачу в систему управления результатов выполнения команд.

Обмен командами управления и иной информацией между TMN и оборудованием связи осуществляется через опорные точки, которые реализуются в виде стандартизованных или нестандартизованных интерфейсов TMN. Для передачи сигналов и команд управления TMN соединяется с оборудованием систем и средств электросвязи при помощи сети передачи данных (Data Communication Network, DCN). DCN реализует транспортные уровни TMN согласно модели ВОС (модели взаимосвязи открытых систем).

Функции прикладного уровня TMN реализуются с помощью одной или нескольких операционных систем (Operations Systems, OS).

В первую очередь, операционные системы обеспечивают обработку данных, поступающих от управляемой сети электросвязи, в целях мониторинга и контроля функционирования телекоммуникационного оборудования, а также для обеспечения работы собственно TMN; поддерживают информационную модель сети электросвязи, которая представляет собой описание физических объектов электросвязи с использованием принятой информационной технологии и специальных программных средств, например систем управления базами данных (СУБД); обеспечивают работу прикладных программных средств управления (приложение управления), которые, собственно, и реализуют большинство услуг и функций управления системами. Функции управления могут выполняться непосредственно человеком-оператором или в автоматическом режиме. Кроме того, OS обеспечивает поддержку терминалов пользователя, форматирование данных.

Некоторые функции управления могут выполняться нескольким операционными системами.

Рабочие станции имеют графические человеко-машинные интерфейсы. Рабочая станция (work station, WS) поддерживает язык общения “человек-машина” и обладает возможностями обработки данных, средствами ручного и автоматического ввода-вывода информации. Вместо WS может использоваться терминал управления.

Кроме того, на основе DCN данная TMN может взаимодействовать с другими аналогичными TMN. Это взаимодействие по сути является взаимодействием различных операционных систем.

Минимальные возможности TMN обеспечивают единичное соединение между управляющей системой, рабочей станцией и отдельным устройством электросвязи. В максимальной конфигурации TMN представляет собой технически сложную сеть, которая объединяет в единый комплекс управления значительное число различных систем и средств электросвязи, используя при этом несколько типов управляющих систем, с учётом территориальной удалённости объектов управления друг от друга. При этом в TMN учитывается, что сеть электросвязи состоит из многих типов аналогового и цифрового оборудования, в частности, систем передачи SDH, PDH, электронных АТС, сигнальных пунктов системы общеканальной сигнализации (ОКС) №7, оборудования для оказания телематических услуг, серверов доступа в Интернет, маршрутизаторов и коммутаторов сетей передачи данных. По стандартам TMN такое оборудование обычно называется элементом сети, или сетевым элементом (Network Element, NE). При необходимости описание элемента сети в TMN можно детализировать до уровня отдельной стойки, статива, функционального блока, модуля. Элементы сети предоставляют клиентам и абонентам услуги электросвязи благодаря использованию телекоммуникационных технологий, а также поддерживают обмен с OS. При этом элемент сети может быть централизованным или распределённым, в том числе географически. В последнем случае имеется в виду, например, АТС и её выносы, территориально протяжённая система передачи и т.п.

Область применения TMN

Примеры сетей, услуг электросвязи, основных типов аппаратуры и систем, управление которыми может осуществляться по сети TMN:

- сети общего и частного пользования, включая: узкополосную и широкополосную сети ЦСИС;

- сети подвижной связи;

- частные телефонные сети;

- виртуальные частные сети;

- интеллектуальные сети, управление самой сетью TMN;

- терминалы передачи (мультиплексоры, оборудование кроссовой коммутации, аппаратура преобразования канала и т.д.);

- цифровые и аналоговые системы передачи (кабельные, волоконно-оптические, радио, спутниковые и т.д.);

- операционные системы и их периферия;

- центральные и интерфейсные процессоры, кластерные контроллеры, файловые процессоры и пр.;

- цифровые и аналоговые системы коммутации;

- локальные компьютерные сети (WAN, MAN, LAN);

- сети с пакетной коммутацией;

- терминалы и системы сигнализации (STP) и базы данных реального масштаба времени;

- услуги переноса и электросвязи;

- УАТС, доступы УАТС и терминалы пользователей (абонентов);

- терминалы пользователей сети ЦСИС;

- программные средства, обеспечиваемые услугами электросвязи;

- прикладное программное обеспечение в рамках центральных процессоров и др.;

- взаимодействующие вспомогательные системы (испытательные модули, системы электропитания, кондиционеры, системы аварийной сигнализации внутри здания и др.).

Кроме того, сеть TMN можно использовать для управления распределёнными объектами и услугами, оказываемыми при объединении вышеперечисленных пунктов.

Функциональные группы задач управления

В разработанных рекомендациях сектора телекоммуникаций Международного Союза Электросвязи (МСЭ-Т) по TMN задачи системы управления определены по следующим функциональным направлениям:

- управление конфигурацией сети;

- управление устранением отказов;

- управление качеством;

- управление расчётами;

- управление защитой информации.

При управлении конфигурацией решаются задачи формирования и развития сети, создание и сопровождение плана нумерации сети, реконфигурация сети и отдельных её элементов (маршрутизаторов, мультиплексоров, построение карты сети и т.д.), планирования услуг, ведения банка данных.

При управлении устранением отказов решаются задачи контроля за состоянием сети и её элементов в реальном времени, обнаружения и локализации повреждений, восстановления трафика, оперативного перестроения сети, устранения повреждений, оповещения пользователей о проводимых работах.

При управлении качеством решены задачи сбора и анализа статистических данных по функционированию сетей и их элементов, регулирования трафика, расширения диапазона услуг связи, а также задачи разработки, заключения и контроля за исполнением соглашений об уровне качества предоставленных услуг.

При управлении расчётами решаются задачи сбора данных по предоставляемым средствам и услугам связи, разработки тарифов за предоставляемые средства и услуги, проведения взаимозачётов между участниками предоставления услуг, технических расчётов, касающихся возможностей сетей, регистрации и учёта абонентов.

При управлении защитой информации (безопасностью связи) решаются задачи разработки мер по обеспечению закрытости информации и контроля за их осуществлением, защиты баз данных от злонамеренного доступа, мер технической безопасности и охраны объектов связи, составления отчётов о попытках несанкционированного доступа к услугам, защиты целостности и сохранности данных.

Основные характеристики архитектуры TMN

Архитектура TMN обладает рядом характеристик, отличающих её от основных конкурентов – SNMP-продуктов и фирменных систем управления, основанных на частных стандартах. Наиболее значимыми из них являются:

- возможность интеграции разнородных сетей за счёт комплексной стандартизации большого числа аспектов поведения и структуры системы управления, а также в силу международного характера стандартов TMN;

- высокая степень масштабируемости решений благодаря наличию соответствующих свойств базового протокола взаимодействия агентов и менеджеров – протокола CMIP;

- наличие в архитектуре специальных элементов для построения больших распределённых систем: промежуточной сети передачи данных, средств маршрутизации и фильтрации сообщений между многочисленными менеджерами и агентами, центральной справочной базы данных, хранящей информацию об их свойствах и местоположении, и т.п.;

- защищённость управления посредством использования открытых стандартов безопасности ISO/OSI.

Областью применения ТМN являются следующие виды сетей, услуг электросвязи и типов оборудования:

         сети общего и частного пользования, включая N-ISDN, B-ISDN, сети подвижной связи, частные телефонные сети, виртуальные частные сети, интеллектуальные сети;          терминалы передачи (мультиплексоры, оборудование кроссовой коммутации, аппаратура преобразования каналов, синхронные цифровые иерархии (SDH) и др.);          цифровые и аналоговые системы передачи (кабельные, волоконно-оптические, радио, спутниковые и т.п.);          системы ретрансляции;          цифровые и аналоговые коммутационные станции;          сети с коммутацией каналов и пакетов;          терминалы и системы сигнализации, включая транзитные пункты сигнализации (БТР) в базы данных реального времени;          учрежденческие АТС (УАТС) и терминалы абонентов (УАТС, доступ УАТС и терминалы абонентов);          сама TMN;          управляющие системы и их периферия;          центральные интерфейсные процессоры, кластерные контроллеры, файловые процессоры и пр.;          локальные сети;          услуги передачи и электросвязи; программные средства, обеспечиваемые услугами электросвязи или связанные с ними, например, программные средства коммутации, каталоги, базы данных и др.;          прикладное программное обеспечение в рамках центральных процессоров и др. (включая прикладное обеспечение ТМ1          терминалы пользователей ЦСИО (в соответствии с процедурами технической эксплуатации (Рек. М.З600, М.3602) для сетей общего пользования);          взаимодействующие вспомогательные системы обслуживания (испытательные моду ли, системы электропитания, кондиционеры, системы аварийной сигнализации внутри здания и т.п.).

ТМN может быть использована для управления распределенными объектами и услуга ми, оказываемыми при объединении вышеперечисленных объектов.

Безопасность информации и целостность распределенных данных являются основными требованиями при определении архитектуры TMN.

В рамках общей архитектуры TMN выделены три основных аспекта:

                функциональная архитектура TMN, описывающая соответствующее распределение функциональных возможностей в TMN, спецификации интерфейсов;                 информационная архитектура TMN, основанная на объектно-ориентированном подходе и поясняющая применение принципов управления системами OSI/ISO к принципам TMN;                 физическая архитектура TMN, описывающая реализуемые интерфейсы и физические компоненты, которые составляют TMN.

Функциональные области систем управления

В соответствии с рекомендациями ISO можно выделить следующие группы функций (functional areas) средств управления сетью:

Управление конфигурацией сети и именованием (Configuration Management).

Эти задачи заключаются в конфигурировании параметров как элементов сети (Network Element, NE), так и сети в целом. Для элементов сети, таких как маршрутизаторы, мультиплексоры и т.п. с помощью этой группы задач определяются сетевые адреса, идентификаторы (имена), географическое положение, и т.п.

Для сети в целом управление конфигурацией состоит в построении карты сети, то есть отображении реальных связей между элементами сети и изменении связей между элементами сети - образование новых физических или логических каналов, изменение таблиц коммутации и маршрутизации.

Управление конфигурацией (как и другие задачи системы управления) могут выполняться в автоматическом, ручном или полуавтоматическом режимах. Например, карта сети может составляться автоматически, на основании зондирования реальной сети пакетами-исследователями, а может быть введена оператором системы управления вручную. Чаще всего применяются полуавтоматические методы, когда автоматически полученную карту оператор подправляет вручную. Методы автоматического построения топологической карты, как правило, являются фирменными разработками.

Управление устранением отказов (FaultManagement).

Эта группа задач включает выявление, определение и устранение последствий сбоев и отказов в работе сети. На этом уровне выполняется не только регистрация (logging) сообщений об ошибках, но и их фильтрация, маршрутизация и анализ на основе некоторой корреляционной модели. Фильтрация позволяет выделить из весьма интенсивного потока сообщений, который обычно наблюдается в большой сети, только важные сообщения, маршрутизация обеспечивает их доставку нужному элементу системы управления, а корреляционный анализ позволяет найти причину, породившую поток взаимосвязанных сообщений (например, обрыв кабеля может быть причиной большой последовательности сообщений о недоступности сетей и серверов).

Устранение ошибок может быть как автоматическим, так и полуавтоматическим. В первом случае система непосредственно управляет оборудованием или программными комплексами и обходит отказавший элемент за счет резервных каналов и т.п. В полуавтоматическом режиме основные решения и действия по устранению неисправности выполняют люди, а система управления только помогает в организации этого процесса - оформляет квитанции (trouble tickets) на выполнение работ и отслеживает их поэтапное выполнение (подобно системам групповой работы - workflow).

В этой группе задач иногда выделяют подгруппу задач управления проблемами (problem management), подразумевая под проблемой сложную ситуацию, требующую для разрешения обязательного привлечения специалистов по обслуживанию сети.

Управление качеством (Performance management).

Целью задач этой группы является оценка на основе накопленной статистической информации таких параметров как время ответа системы, интенсивность трафика в отдельных сегментах и каналах сети, вероятность искажения данных при их передаче через сеть, а также оценка коэффициента готовности сети или ее определенного транспортного сервиса. Функции анализа производительности и надежности сети нужны как для оперативного управления сетью, так и для планирования развития сети.

Результаты анализа производительности и надежности позволяют контролировать соглашение об уровне сервиса (Service Level Agreement, SLA), заключаемое между пользователем сети и ее администраторами (или компанией, продающей сервис). Обычно SLA оговаривает такие параметры надежности как коэффициент готовности сервиса в течение года и месяца, максимальное время устранения отказа, а также параметры производительности - например, среднюю и максимальную пропускную способность при соединении двух точек подключения пользовательского оборудования, время реакции сети (если информационный сервис, для которого определяется время реакции, находится внутри сети), максимальную задержку пакетов при передаче через сеть (если сеть используется только как транзитный транспорт). Без анализа производительности и надежности провайдер публичной сети или отдел информационных технологий предприятия не сможет ни проконтролировать, ни тем более обеспечить нужный уровень сервиса для конечных пользователей сети.

Управление безопасностью.

Задачи этой группы включают в себя контроль доступа к ресурсам сети (данным и оборудованию) и сохранение целостности данных при их хранении и передаче через сеть. Базовыми элементами управления безопасностью являются процедуры аутентификации пользователей, назначение и проверка привилегий доступа к ресурсам сети, распределение и поддержка ключей шифрования, управления полномочиями и т.п. Часто функции этой группы не включаются в системы управления сетями, а реализуются либо в виде специальных продуктов (например, система аутентификации и авторизации, различные firewall’ы, системы шифрации данных), либо входят в состав операционных систем и системных приложений.

Учетработысети(Accounting Management).

Задачи этой группы занимаются регистрацией времени использования различных ресурсов сети - устройств, каналов и транспортных сервисов. Эти задачи имеют дело с такими понятиями, как время использования сервиса и плата за ресурсы - billing.

17 Модели системы управления сетью: Функциональная архитектура TMN, Физическая архитектура TMN, Информационная архитектура TMN, Логическая многоуровневая архитектура.

Модели системы управления сетью

С учётом сложности и многообразия задач, решаемых TMN, существует несколько способов описания её свойств. Каждый способ описания соответствует ряду свойств сети. В терминах TMN в этом случае говорится об архитектуре сети. Здесь под архитектурой понимается совокупное обозначение состава и структуры TMN, взаимное расположение и способы взаимодействия компонентов TMN между собой и с внешней средой. Рекомендация МСЭ-Т M.3010 определяет общие понятия концепции управления TMN и представляет несколько видов архитектуры управления с позиции различных уровней её описания:

  • функциональная архитектура TMN, которая описывает ряд функций управления;

  • физическая архитектура TMN, которая определяет, как и какими средствами функции управления могут быть реализованы на вычислительном и ином оборудовании;

  • информационная архитектура TMN, которая описывает понятия TMN на основе стандартов управления взаимодействия открытых систем ВОС в рамках объектно-ориентированного подхода;

  • логическая многоуровневая архитектура TMN (Logical Layered Architecture, LLA), которая показывает, как управление сетью может быть структурировано в соответствии с различными потребностями администрации связи.

Функциональная архитектура TMN

Функциональная архитектура описывает соответствующее распределение функциональных возможностей в сети TMN, что позволяет создавать блоки функций, из которых может быть построена сеть TMN произвольной сложности. Определение блоков функций и опорных точек между блоками функций приводит к требованиям спецификаций интерфейсов, рекомендованным для сети TMN.

Функциональная архитектура сети TMN базируется на ряде блоков функций сети TMN. Эти блоки функций обеспечивают общие функции сети TMN, которые позволяют данной сети TMN выполнять функции управления. Для переноса информации между блоками функций сети TMN используется функция передачи данных (Data Communication Function, DCF). Пары блоков функций сети TMN, которые обмениваются информацией управления, разделены с помощью опорных точек.

Функциональная архитектура TMN состоит из следующих основных компонентов:

  • функциональные блоки – наименьшие (элементарные) единицы TMN, которые могут быть стандартизированы;

  • функции приложений управления (Management Application Functions, MAF) – функции, которые предоставляют одну или несколько услуг управления;

  • функции управления TMN (TMN Management Function, TMN MF) и набор функций управления TMN. Функции управления TMN обеспечивают взаимодействие между парами MAF в управляющей и управляемой системах и группируются в набор функций управления;

  • опорные точки – описание требований к интерфейсам TMN.

В функциональной архитектуре TMN определено четыре различных типа функциональных блоков (рисунок 10.4.2):

  • управляющей системы (Operations Systems Function block, OSF);

  • элемента сети (Network Element Function block, NEF);

  • рабочей станции (Workstation Function block, WSF);

  • преобразования (Transformation Function block, TF).

Два типа блоков (OSF и TF) полностью находятся внутри области, помеченной как “ TMN ”. Это указывает на то, что эти функциональные блоки полностью определены в соответствии с рекомендациями TMN. Оставшиеся три блока (WSF, NEF и TF) показаны на граничной линии. Это указывает на то, что только часть функциональных блоков определена в рекомендациях TMN.

Функциональная архитектура TMN вводит понятие опорных точек, чтобы обозначить границы взаимодействующих функциональных блоков. Три класса опорных точек (q, f и x) полностью описаны в рекомендациях TMN; другие классы (g и m) располагаются вне систем TMN и описываются рекомендациями МСЭ-Т лишь частично (рисунок 10.4.3).

Функциональный блок элемента сети (NEF) описывает функции оборудования электросвязи, которые доступны для управления со стороны TMN. NEF поддерживает обмен информацией с TMN для обеспечения передачи управляющих команд и информации управления. Именно эта часть NEF, которая доступна TMN, изображена на рисунке 10.6 внутри границ TMN.

Рисунок 10.6 - Функциональные блоки TMN

Функциональный блок управляющей системы (OSF) устанавливает связь и взаимодействует с NEF через опорную точку q. Опорная точка q3 использовалась каждый раз, когда требовалось передать информацию управления на прикладном уровне модели ВОС. Опорные точки q1,q2 предназначались для случаев, когда информацию управления нужно передавать через более низкие уровни модели ВОС (например, через канальный и сетевой уровни). По прошествии некоторого времени оказалось, что невозможно различить q1 и q2. Эти две опорные точки были заменены общей точкой qX, а в 2000 году все указанные опорные точки объединены под общим обозначением q.

Функциональный блок рабочей станции (WSF) позволяет представлять информацию управления для пользователя в наиболее доступной и ясной форме. WSF включает поддержку интерфейса с пользователем через опорную точку g. Этот аспект WSF не является частью стандартов TMN, поэтому на рисунке 10.6 WSF расположена на краю оболочки TMN, а опорная точка g – вне рамок TMN.

Рисунок 10.6 Опорные точки и функциональные блоки TMN

Функциональный блок преобразования (TF) используется для организации связи между двумя сущностями, которые имеют несовместимый механизм информационного обмена. Несовместимыми могут оказаться информационные модели, протоколы обмена или оба этих элемента. TF может использоваться как для связи функциональных блоков внутри сети TMN, так и для организации взаимодействия с внешними системами. В частности, на границе TMN TF обеспечивает взаимодействие с окружением, которое не соответствует стандартам TMN, и преобразует информацию на участке от опорных точек q и опорными точками m. Так как опорная точка m не является целиком стандартной с точки зрения TMN, часть TF показана на краю оболочки TMN. Кроме того, TF осуществляет хранение, фильтрацию и преобразование информации управления из некоторой локальной или частной формы в стандартизированную форму.

Функциональный блок TF выполняет функции Q - адаптера (Q Adaptor Function, QAF), которая присутствовала в прежних версиях рекомендаций TMN. Одновременно на TF возложена реализация ранее существовавшей функции медиации (Mediation Functions, MF), которая использовалась для организации соединения и взаимодействия между одиночными или множественными NEF/QAF и OSF.

 Физическая архитектура TMN

Физическая архитектура TMN показывает, как функции TMN, определённые в функциональной архитектуре, могут быть реализованы с помощью информационных технологий, вычислительной техники и телекоммуникационного оборудования. Физическая архитектура показывает, как функциональные блоки могут быть реализованы с помощью физических блоков.

Физическим блокам соответствуют оборудование связи, ЭВМ, системное или прикладное программное обеспечение. Опорные точки реализуются с помощью интерфейсов. Физическая архитектура определяет, как функциональные блоки и опорные точки могут быть реализованы с помощью программно-аппаратных средств.

Физическая архитектура TMN состоит из следующих физических блоков: - элемент сети (NE);

  • устройство медиации (Mediation Device, MD);

  • Q-адаптер (QA);

  • операционная система (Operation System, OS);

  • рабочая станция (Work Station, WS);

  • сеть передачи данных (Data Communication Network, DCN).

Физическая архитектура TMN представлена на рисунке 10.7.

Физические блоки являются реализацией одноимённых функциональных блоков. Например, блок “ Элемент сети” выполняет функции оборудования связи. Функции трансформации в данном случае разделяются на две составляющие: функции адаптации, которые реализуют устройства адаптации, и функции медиации, которые выполняют устройства медиации.

Функции адаптации и реализующие данную функцию устройства адаптации обеспечивают информационный обмен между физическими элементами, не поддерживающими стандарты TMN, и элементами сети или операционной системой, которые соответствуют принципам TMN. В этом случае необходимо применение физического устройства – Q-адаптера (QA).

Q-адаптер обеспечивает подключение элемента сети с несовместимым с TMN интерфейсом к Q-интерфейсу TMN. Характерным примером такого взаимодействия может быть подключение устаревшей электромеханической или квазиэлектронной АТС к сети. Адаптер поддерживает интерфейсы TMN, интерфейс к не- TMN системе, а также при необходимости внешние интерфейсы для вывода информации (например, аварийной). Выделяют также X-адаптер, который позволяет организовывать обмен информацией между операционной системой TMN и несовместимой с TMN операционной системой, которая не поддерживает стандартный коммутационный механизм TMN.

Рисунок 10.7 Физическая модель сети TMN

Скажем, унаследованная автоматизированная система технической эксплуатации с устаревшим типом программного управления может взаимодействовать с операционной системой TMN через X- адаптер.

В свою очередь, устройства медиации MD осуществляют трансформацию данных при обмене между физическими блоками TMN, которые поддерживают несовместимый механизм обмена информацией. Здесь также различают Q-медиатор и X-медиатор. Q-медиатор поддерживает соединения внутри TMN, а X-медиатор – между операционными системами различных TMN. Адаптеры и медиаторы могут выполнять функции преобразования форматов данных.

На рисунке 10.7 также изображены интерфейсы сети управления, используемые в опорных точках – X, F, Q , Q.

Интерфейсы могут рассматриваться как физическая реализация опорных точек TMN. В то время как опорные точки можно сравнить с услугами управления, интерфейсы можно сравнить со стеками протоколов, которые реализуют эти услуги. Интерфейсы осуществляют реализацию физического взаимодействия между различными элементами (физическими блоками) TMN или взаимодействие TMN и внешнего окружения.

Взаимосвязь опорных точек и соответствующих им интерфейсов выглядит следующим образом:

Интерфейс Q используется в опорных точках q. Для обеспечения гибкой реализации класс интерфейсов Q подразделяется на подклассы:

  • интерфейс Q X используется в опорных точках qx ;

  • интерфейс Q 3используется в точке q3.

Q-интерфейс определяет, какие телекоммуникационные ресурсы и операции элемента сети будут “видны” TMN, а какие ресурсы “не видны”.

Интерфейс Q 3характеризуется частью информационной модели, которая разделяется в знаниях между операционной системой (OS) и теми элементами TMN, с которыми она имеет прямую связь.

Интерфейс Q X характеризуется частью информационной модели, которая разделяется между медиаторами и теми сетевыми элементами и Q-адаптерами, которые он поддерживает.

Интерфейс X поддерживает взаимосвязь TMN и других внешних систем, включая иные TMN, а также используется для управления предоставлением коммерческих услуг. Это возможно при наличии в соответствующих системах интерфейсов, взаимодействующих с TMN. Для передачи информации во внешнее окружение уровень информационной безопасности для X-интерфейса должен быть выше, чем для Q-интерфейса. По аналогии с Q-интерфейсом X-интерфейс определяет для внешних систем видимую часть “айсберга” TMN и порядок доступа к её ресурсам.

F-интерфейс позволяет соединить рабочую станцию WS и физические блоки TMN, которые поддерживают реализацию OSF и TF. Соединение осуществляется через сеть передачи данных. В настоящее время интерфейс F определён рекомендацией M.3300.

Информационная архитектура TMN

На технологическом уровне управление телекоммуникациями представляет собой обработку информации, поступающей от элементов сети, специализированными программными приложениями. Необходимо осуществлять информационный обмен между многочисленными устройствами и оборудованием связи, операторами и провайдерами услуг.

Информационная модель описывает объектно-ориентированный подход для диалогового обмена информацией. Ключевыми элементами информационной архитектуры являются информационные элементы, модели взаимодействия элементов и собственно информационные модели.

Информационная модель определяет область информации, которая может обмениваться стандартными способами. Обмен происходит на прикладном уровне и охватывает различные прикладные функции управления, такие, как хранение, поиск и обработку информации.

В основе информационной модели лежит схема “менеджер-агент”. Взаимодействие между менеджером, агентом и объектами показано на рисунке 10.8.

Рисунок 10.8 Схема взаимодействия между менеджером, агентом и управляемыми объектами.

Менеджер – часть распределённой системы управления, которая выдаёт указания по работе управления и получает извещения.

Агент часть прикладного процесса, которая управляет взаимосвязанными с ней управляемыми объектами. Агент отвечает на команды менеджера. При этом он представляет менеджеру вид объектов и извещения, которые отражают поведение объектов.

Управляемые объекты в системе “менеджер-агент” представляются в виде описания абстрактных управляемых ресурсов, отражающих состояния реальных ресурсов.

Весь обмен между агентом и менеджером состоит из набора операций управления и извещения (уведомления). Все эти операции реализуются путём использования услуг общей информации управления CMIS (Common management information service) и протокола общей информации управления CMIP (Common management information protocol) .

Агент является посредником между управляемым ресурсом и основной управляющей программой-менеджером. Чтобы один и тот же менеджер мог управлять различными реальными ресурсами, создаётся некоторая модель управляемого ресурса, которая отражает только те характеристики ресурса, которые нужны для его контроля и управления. Например, модель маршрутизатора обычно включает такие характеристики, как количество портов, их тип, таблицу маршрутизации, количество кадров и пакетов протоколов канального, сетевого и транспортного уровней, прошедших через эти порты.

Менеджер получает от агента только те данные, которые описываются моделью ресурса. Агент же является некоторым экраном, освобождающим менеджера от ненужной информации о деталях реализации ресурса. Агент поставляет менеджеру обработанную и представленную в нормализованном виде информацию. На основе этой информации менеджер принимает решения по управлению, а также выполняет дальнейшее обобщение данных о состоянии управляемого ресурса, например, строит зависимость загрузки порта от времени.

Менеджер и агент должны располагать одной и той же моделью управляемого ресурса, иначе они не смогут понять друг друга. Агент наполняет модель управляемого ресурса текущими значениями характеристик данного ресурса, и в связи с этим модель агента называют базой данных управляющей информации – Management Information Base, MIB. Менеджер использует модель, чтобы знать о том, чем характеризуется ресурс, какие характеристики он может запросить у агента и какими параметрами можно управлять. Строго говоря, MIB – просто виртуальный информационный массив, который содержит в формализованном и упорядоченном виде все данные, связанные с сетью связи, с сетевым оборудованием в любой части сети, и является информационной моделью управляемого объекта. На сегодня существует несколько стандартов на базы данных управляющей информации. Основными являются стандарты MIB-I и MIB-II, а также версия базы данных для удалённого управления RMON MIB.

Первоначальная спецификация MIB-I определяла только операции чтения значений переменных. Стандарт MIB-I разрабатывался с жёсткой ориентацией на управление маршрутизаторами, поддерживающими протоколы стека TCP/IP. Стандарт MIB-II определяет операции изменения или установки значений объекта. Стандарт RMON MIB ориентирован на сбор детальной статистики по протоколу Ethernet. Обеспечивает удалённое взаимодействие с базой MIB. RMON MIB включает дополнительные счётчики ошибок в пакетах, более мощные средства фильтрации. Агенты этой версии более интеллектуальны и выполняют значительную часть работы по обработке информации об устройстве, которую раньше выполняли менеджеры. Отличительной чертой стандарта RMON MIB является его независимость от протокола сетевого уровня (в отличие от стандартов MIB-I и MIB-II, ориентированных на протоколы TCP/IP). Поэтому он удобен для гетерогенных сред, использующих различные протоколы сетевого уровня.

Агенты могут отличаться различным уровнем интеллекта – они могут обладать как самым минимальным интеллектом, необходимым для подсчёта проходящих через оборудование кадров и пакетов, так и весьма высоким, достаточным для выполнения самостоятельных действий по выполнению последовательности управляющих действий в аварийных ситуациях, построению временных зависимостей, фильтрации аварийных сообщений и т.п.

Логическая многоуровневая архитектура

В рамках концепции TMN существует определённая иерархия “обязанностей”, связанных с управлением теми или иными объектами. Такая иерархия может быть описана с помощью термина “уровень управления”; соответственно архитектура, которая описывается с помощью уровней, называется логической многоуровневой архитектурой (Logical Layered Architecture, LLA) TMN (рисунок 10.9).

Рисунок 10.9 – Пирамида управления TMN.

Функциональные возможности сети TMN могут быть разбиты на следующие уровни:

  • элемента сети (Network Element Layer, NEL);

  • управления элементом (Element Management Layer, EML);

  • управления сетью (Network Management Layer, NML);

  • управления услугами (Service Management Layer, SML);

  • управления бизнесом (Business Management Layer, BML).

На всех уровнях пирамиды решаются задачи одних и тех же пяти функциональных групп (управление конфигурацией сети, управление устранением отказов, управление качеством, управление расчётами, управление защитой информации), однако, на каждом уровне эти задачи имеют свою специфику: чем выше уровень, тем более общий и агрегированный характер приобретает собираемая о сети информация.

Информация о состоянии уровня поступает наверх, а сверху вниз идут управляющие воздействия. Степень автоматизации управления может быть различной, и обычно имеет место сочетание автоматизированных и ручных процедур. Как правило, чем выше уровень иерархии управления, тем ниже его степень автоматизации.

Уровень элементов сети представляет собой саму сеть связи, то есть объект управления. В качестве сетевых элементов могут рассматриваться коммутационные станции, системы передачи, мультиплексоры, комплекты тестового оборудования и т.д.

Уровень управления элементами охватывает контроль, отображение параметров работы, техническое обслуживание, тестирование, управление применительно к отдельным элементам или некоторым их подмножествам.

В качестве примера можно привести следующие функции, выполняемые на уровне управления элементом сети:

  • обнаружение ошибок и неисправностей телекоммуникационного оборудования и систем связи;

  • измерение потребляемой мощности;

  • измерение температуры оборудования;

  • измерение задействованных ресурсов оборудования связи, например, загрузки центрального процессорного элемента, наличия свободного места в буфере передачи/приёма, длины очереди и т.п.;

  • регистрация статистических данных;

  • модификация программного обеспечения.

Уровень управления сетью осуществляет функции управления, касающиеся взаимодействия между многими видами телекоммуникационного оборудования. На уровне управления сетью внутренняя структура элемента сети “невидима”, это означает, к примеру, что состояние буфера устройства приёма/передачи, температура оборудования и т.п. не могут напрямую контролироваться и управляться этим уровнем.

Примеры функций, выполняемых на уровне управления сетью:

  • создание полного представления о сети (информационная модель сети);

  • создание обходных путей установления соединения с целью поддержки QoS для конечных пользователей;

  • модификация и обновление таблиц маршрутизации;

  • мониторинг загрузки линий и каналов связи;

  • оптимизация возможностей сети для повышения эффективности использования средств и систем связи;

  • обнаружение неисправностей и ошибок программного обеспечения.

Уровень управления услугами (сервисами) затрагивает вопросы управления, которые непосредственно касаются пользователей услуг связи. Это могут быть клиенты оператора, абоненты сетей связи, а также администрации операторов связи или провайдеров услуг. Управление услугами осуществляется на основе информации, которая предоставляется уровнем управления сетью; при этом уровень управления услугами “не видит” детальную внутреннюю структуру сети. Маршрутизаторы, АТС, системы передачи не могут непосредственно управляться с уровня управления услугами.

Примеры функций управления, которые выполняются на уровне управления услугами:

  • контроль качества услуг связи (задержки, потери и т.д.);

  • учёт объёма использования услуг связи;

  • добавление и удаление пользователей;

  • назначение сетевых адресов и номеров телефонных аппаратов.

Уровень управления бизнесом отвечает за управление целым предприятием. Данный уровень занимается вопросами долговременного планирования сети с учётом финансовых аспектов деятельности организации, владеющей сетью. На этом уровне помесячно и поквартально подсчитываются доходы от эксплуатации сети и её отдельных составляющих, учитываются расходы на эксплуатацию и модернизацию сети, принимаются решения о развитии сети с учётом финансовых возможностей. Уровень бизнес-управления обеспечивает для пользователей и поставщиков услуг возможность предоставления дополнительных услуг.

Достоинства и недостатки TMN

Примерами основных показателей перспективности концепции TMN служат следующие аргументы:

  • Практически все ведущие разработчики платформ управления, а среди них – Hewlett-Packard, Digital, Sun,Cabletron, IBM включили поддержку стандартов TMN в свои продукты.

  • Появились новые небольшие компании, которые сделали разработку средств TMN-управления своим основным бизнесом, а это – верный признак хороших перспектив новой для рынка технологии (то же самое произошло, например, с технологией Gigabit Ethernet).

  • Большая часть телекоммуникационного оборудования новых технологий SONET/SDH, ATM,ADSL, беспроводных сетей и т.п. сегодня выпускается со встроенной поддержкой интерфейса Q - одного из основных элементов архитектуры TMN.

Ещё одним показателем перспективности архитектуры TMN может служить интерес, проявляемый к ней компанией Microsoft, в рыночной интуиции которой трудно усомниться. Microsoft заключила партнёрские соглашения о взаимопомощи при разработке продуктов TMN-управления на базе сервера Windows NT с двумя ведущими производителями TMN-платформ – компаниями Hewlett-Packard и Vertel.

К основным недостаткам TMN можно отнести следующие:

- Технология TMN берёт своё начало из теории, а не из практики.

- Технология TMN с технической точки зрения не проработана настолько, чтобы считаться законченной стандартизированной технологией, которую можно было бы реализовать на практике в виде конкретной законченной системы.

- Существует более или менее стандартизированная адаптация TMN к применению на транспортных сетях SDH и сетях абонентского доступа ISDN (рекомендаций серий G и M). Однако для других важных телекоммуникационных технологий (например, сети IP) детализированная адаптация TMN отсутствует.

- Рекомендации, которые в своей совокупности должны давать полное представление о TMN, имеют довольно сложный для правильной интерпретации формальный язык описания с большим количеством перекрёстных ссылок, что затрудняет как чтение, так и изучение рекомендаций.

- Все рекомендации, имеющие отношение к TMN, довольно сложным образом организованы в блоки и серии. Большая разбросанность и фрагментарность информации делают их трудными для понимания.

- Техническое воплощение основных правил TMN регламентируется целыми наборами рекомендаций, которые не локализованы в серии M и были разработаны в разные годы разными группами специалистов. Соединить данные рекомендации в единое “смысловое поле” довольно сложно, в виду того, что основные цели, степень детализации и направленность отдельных рекомендаций далеко не всегда соответствует проблематике создания систем управления телекоммуникациями.

- В рекомендациях МСЭ проблема управления телекоммуникационными сетями с точки зрения реальных операторов, производителей и потребителей освещается настолько абстрактно и настолько не соответствует современным реалиям, что многие технологические решения, определяемые такой абстракцией, оказываются просто невостребованными и ненужными.

- Многими экспертами реализация TMN-интерфейсов рассматривается неоправданно сложным и дорогостоящим делом. Считается, что протокольные стеки, регламентированные для Q-интерфейса, являются слишком “перегруженными” и “тяжёлыми”. Также считается, что верхние уровни модели OSI для данных протокольных стеков стандартизованы довольно слабо, являются довольно абстрактными, и кроме того сильно усложнены по структуре и методам взаимодействия. Такая ситуация приводит к неоднородности интерпретации интерфейсов различными разработчиками. Чрезмерная сложность сказывается на надёжности и цене программного обеспечения.

- Наличие новых, более рентабельных, надёжных и, что очень немаловажно, популярных коммерческих технологий, предоставляющих новые средства реализации инте