Сети и телекоммуникации (лекция 14)

1.

ВНИМАНИЕ!
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ СВЯЗИ, ФОТО,
ВИДЕО И ЗВУКОЗАПИСИ ЗАПРЕЩЕНО!

2.

ВОЕННО-КОСМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Ф. МОЖАЙСКОГО
35 кафедра сетей и систем связи космических комплексов
Сети и телекоммуникации
Лекция
Доцент 35 кафедры
кандидат технических наук доцент
подполковник Акмолов Алексей Феликсович

3.

Контроль освоения обучающимися учебного материала
предыдущего занятия
Контрольный вопрос № 1:
Дайте понятие MAC-адрес.
MAC-адрес (от англ. Media Access Control — управление доступом к среде,
также Hardware Address) — уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице
активного оборудования телекоммуникационных сетей (постоянный – физический адрес
устройства).
Контрольный вопрос № 2:
В чем заключается задача протокола IP
Задача протокола IP – осуществление маршрутизации дейтаграмм (определение
оптимального пути следования дейтаграмм с помощью алгоритмов маршрутизации от
узла-отправителя сети к любому другому узлу сети на основании IP адреса).
Контрольный вопрос № 3
Что такое DNS и в чем его задача
Доменная система имен (Domain Name System)
Основная задача DNS в соответствие числовому Интернет-адресу компьютера ставится
уникальное доменное имя.
3

4.

Сети и телекоммуникации
4
Лекция № 14. Первичные сети электросвязи – транспортные сети
Цель: Получить представление о принципах построения и
функционирования первичных сетей электросвязи.
Учебные вопросы:
1.Общая характеристика первичных сетей.
2.Плезиохронная цифровая иерархия (PDH).
3.Синхронная цифровая иерархия (SDH).

5.

Учебный вопрос № 1
Общая характеристика первичных сетей
5

6.

Основные понятия о первичных сетях
Первичная (опорная) сеть - совокупность типовых физических цепей,
типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи,
образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств
первичной сети и соединяющих их линий передачи системы электросвязи.
Цифровая первичная сеть реализуется на
основе трех технологий:
- плезиохронной цифровой иерархии (PDH)
- синхронной цифровой иерархии (SDH)
- технологии асинхронной передачи (ATM).
6

7.

Принцип построения первичной сети
7
Типовые каналы первичной сети могут использовать в качестве среды передачи
сигналов электрический и оптический кабель, а также радиочастотные средства
(радиорелейные и спутниковые системы передачи).

8.

Принцип построения первичной сети
8
•магистральная первичная сеть – часть сети, соединяющая между собой
каналы разных зоновых сетей на всей территории страны.
Зона 1
Местная
первичная
сеть
Внутризоновая
первичная сеть
ЕСЭ РФ
•местные первичные сети –
часть
сети,
ограниченная
территорией
города
или
сельского района;
Зона 2
Внутризоновая
первичная сеть
ЕСЭ РФ
Местная
первичная
сеть
•внутризоновые первичные сети – часть
сети, охватывающая территорию зоны
(область,
край,
республика),
обеспечивающая соединение между собой
каналов разных местных сетей внутри одной
зоны;

9.

Назначение и состав первичной сети
Первичные (опорные) сети предназначены для создания коммутируемой
инфрастраструктуры, с помощью которой организуется постоянный канал с
топологией точка-точка между двумя пользовательскими устройствами.
Первичная цифровая сеть на основе PDH/SDH состоит из:
•узлов мультиплексирования (мультиплексоров), выполняющих роль
преобразователей между каналами различных уровней иерархии
стандартной пропускной способности,
•регенераторов, восстанавливающих цифровой поток на протяженных
трактах,
•цифровых кроссов, которые осуществляют коммутацию на уровне каналов
и трактов первичной сети.
Первичные сети основаны на технике коммутации каналов и одном из
методов мультиплексирования: частотного, временного или волнового.
9

10.

Пример построения магистральной первичной сети
на основе ВОЛС
1
0

11.

Пример построения внутризоновой первичной сети
регионального провайдера
11

12.

Пример построения транспортной сети космодрома
12

13.

Учебный вопрос № 2
Плезиохронная цифровая иерархия (PDH)
13

14.

Основные понятия о PDH
14
Плезиохронная цифровая иерархия (Plesiochronous Digital Hierarchy) – цифровой
метод передачи данных и голоса, основанный на временном разделении канала TDM
(коммуникационный канал разбивается на временные интервалы – таймслоты, в которых
одновременно передаются несколько сигналов фиксированной длины) и технологии
представления сигнала с помощью импульсно-кодовой модуляции, которая используется
для оцифровки аналоговых сигналов.
«Плезиохронная» (то есть «почти синхронная») - скорости входных 30-канальных групп
немного отличаются друг от друга вследствие нестабильности задающего генератора
каналообразующего оборудования этих потоков.
В технологии PDH в качестве входного сигнала используется сигнал основного
цифрового канала (ОЦК) со скоростью 64 кбит/с, а на выходе формируется поток данных
со скоростями n × 64 кбит/с.

15.

Структура формирования потока E1
15
Цикл потока Е1 состоит из 32 канальных интервалов (с 0 до 31).
Тридцать канальных интервалов (1—15 и 17—31) используются для передачи трафика
(например, голоса), а два (нулевой и шестнадцатый) для передачи служебной
информации, таких как синхронизации и сигнальные сообщения вызовов.
Каждый цикл длительностью 125 мкс разбит на 32 канальных интервала
по 8 разрядов. В течение канального интервала длительностью 3,91 мкс
передается кодовая комбинация одного телефонного канала в виде 0 и 1.
Аппаратура уплотнения, объединяющая 30 ОЦК и получающая на выходе первичный
цифровой поток E1 со скоростью передачи 2,048 Мбит/с, называется ИКМ-30.

16.

Иерархия цифровых систем передачи информации
16
Международный союз электросвязи рекомендует строить цифровые системы
передачи по иерархическому принципу.
Иерархия цифровых систем - совокупность систем, цифровой сигнал каждой из которых
образуется в результате объединения сигналов систем более низкого порядка, т.е. сигналы
первичных систем объединяются в сигнал вторичной системы, сигналы вторичных систем
объединяются в сигнал третичной системы и т.д.
E1
Основной
цифровой
канал
E2
E3
E4
Скорость основного цифрового канала 64 кбит/с минимальная скорость цифрового
потока, единая для всех стран и предприятий, выпускающих аппаратуру систем
передачи, и позволяющая измерять скорость суммарных цифровых потоков.

17.

Мультиплексирование цифровых потоков PDH
19
Мультиплексирование - процесс объединения нескольких входных цифровых
потоков нижнего уровня (компонентных потоков) в один поток более высокого уровня
для его передачи по одному выходному или агрегатному каналу (потоку).
Основной
цифровой
канал
Три вида
цифровых
иерархий

18.

Недостатки PDH
21
Недостатки PDH
1. Для ввода-вывода из высокоскоростного поток низкоскоростного, необходимо
полностью «расшивать», а затем снова «сшивать» высокоскоростной поток.
Это требует большого числа мультиплексоров и демультиплексоров.
2. При нарушении синхронизации группового сигнала восстановление
синхронизации первичных цифровых потоков происходит многоступенчатым
путем, а это занимает довольно много времени.
3.
Почти
полное
отсутствие
возможностей
автоматически
контролировать состояние сети связи и управлять ею.
4. Наличие трех видов цифровых иерархий.

19.

Учебный вопрос № 3
Синхронная цифровая иерархия (SDH)
22

20.

Основные понятия о SDH
23
Синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy) –основана на
синхронизации по времени передающего и принимающего устройства, предназначена
для объединения, передачи и разъединения цифровых потоков со скоростями 155,520
Мбит/с и выше. Основной средой передачи являются волоконно-оптические линии связи
и радиолинии.
Уровень модуля
Скорость (кбит/с)
STM-1
155 520
STM-4
622 080
STM-16
2 488 320
STM-64
9 953 280
STM-256
39 813 120
Для транспортирования цифрового потока со скоростью 155 Мбит/с создается
синхронный
транспортный
модуль
(Synchronous
Transport
Module)
STM-1.
Продолжительность цикла передачи STM-1 составляет 125 мкс.
Каждый последующий имеет модуль скорость в 4 раза большую, чем предыдущий, и
образуется побайтным синхронным мультиплексированием.

21.

Структура секционного заголовка STM
24
Для определения маршрута транспортного модуля, записывается секционный
заголовок (Section Over Head -SOH).
Цикл STM-1 содержит 9 строк по 270 байт.
Первые 9 байт в каждой строке образуют заголовок цикла.
Секционный заголовок мультиплексора MSOH отвечает за доставку
информации к тому мультиплексору, где этот транспортный модуль будет
переформировываться.
Секционный заголовок регенератора RSOH определяет, где будут
осуществляться восстановление потока, «поврежденного» помехами, и исправление
ошибок в нем.
Указатель Pointer, PTR определяет начало записи полезной нагрузки.

22.

Схема мультиплексирования потоков STM
25
Преимущество SDH:
модульная структура сигнала, когда скорость уплотненного сигнала получается путем
умножения базовой скорости на целое число, при этом структура цикла не меняется и не
требуется формирование нового цикла. Это позволяет выделять требуемые каналы из
уплотненного сигнала без демультиплексирования всего сигнала.

23.

Топологические схемы построения сети SDH
26
мультиплексоры ввода/вывода
(ADM -Add/Drop Multiplexer)
Каждый мультиплексор имеет по две пары
магистральных выходов “восток” и другая “запад”. С помощью их обеспечиваются
схемы резервирование или защиты за счет
организации двух встречных потоков.
Схема защиты типа “1:1”.
На приеме анализируются сигналы с каждого
направления и выбирается лучший для
дальнейшей обработки.
терминальные мультиплексоры
(TM - terminal multiplexer)
Схема защиты типа “1+1”.
Существуют два кольца - основное и
резервное. При сбоях в основном кольце
происходит переключение на резервное, в
случае разрыва кольца или выхода из строя
мультиплексора образуется новое кольцо за
счет организации заворотов на границах
поврежденного участка.

24.

Пример построения сети SDH
27
В городе Б существуют две сети кольцевой
архитектуры, объединенные с помощью кроссконнектора. Через него информационные потоки
могут
попадать
в
магистральную
сеть,
выполненную по схеме “цепь”. В городе А
расположена одна сеть кольцевой архитектуры.
Обмен данными с магистральной сетью
осуществляется с помощью мультиплексора
ввода/вывода
(ADM).
Из-за
большой
протяженности
магистральной
сети,
при
отсутствии потребности в промежуточных пунктах
ввода/вывода данных, на ней используются
регенераторы, обеспечивающие восстановление
формы сигнала. Такая схема организации
требуется очень редко. Предпочтительнее
вместо
регенераторов
использовать
мультиплексоры ввода/вывода, которые так же
обеспечивают регенерацию цифрового сигнала.
Участок сети между двумя терминальными
мультиплексорами называют маршрутом. Между
двумя соседними мультиплексорами (кроссконнекторами) - мультиплексорной секцией, а
между двумя соседними регенераторами или
между регенератором и мультиплексоросм
(кросс-коннектором) - регенерационной секцией.

25.

Схема мультиплексирования SDH
28

26.

Схема сети SDH уровня STM-16 STM-4
29

27.

Задание на самостоятельную работу
Задание 1:
Изучить структуру вычислительной сети на основе Эталонной
модели взаимодействия открытых систем
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 23–31.
Задание 2:
Изучить функциональное назначение уровней вычислительной
сети на основе Эталонной модели взаимодействия открытых
систем
Рекомендуемая литература:
Е.Н.Косяков, А.В.Родионов, К.Ю.Цветков. Сети связи и системы
коммутации: учебник. - СПб.: ВКА имени А.Ф.Можайского, 2012. –
С. 17–19.
30

28.

Контроль освоения обучающимися учебного материала
Контрольный вопрос № 1:
Дайте понятие MAC-адрес.
MAC-адрес (от англ. Media Access Control — управление доступом к среде,
также Hardware Address) — уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице
активного оборудования телекоммуникационных сетей (постоянный – физический адрес
устройства).
Контрольный вопрос № 2:
В чем заключается задача протокола IP
Задача протокола IP – осуществление маршрутизации дейтаграмм (определение
оптимального пути следования дейтаграмм с помощью алгоритмов маршрутизации от
узла-отправителя сети к любому другому узлу сети на основании IP адреса).
Контрольный вопрос № 3
Что такое DNS и в чем его задача
Доменная система имен (Domain Name System)
Основная задача DNS в соответствие числовому Интернет-адресу компьютера ставится
уникальное доменное имя.
31

29.

Сети и телекоммуникации
Лекция закончена!
Спасибо за внимание!
32