Сети передачи данных

Классификация сетей передачи данных

Сети передачи данных представляют собой систему распределенных на некоторой территории и связанных между собой электронных машин (вычислительных машин =ЭВМ = компьютеров) = средств обработки ин­формации (данных) - ориентированную на коллективное использование общесетевых ресурсов: информационных, программных, аппаратных. В сети осуществляется обмен межмашинной информацией, а также передается дополнительно к ней текстовая, цифровая, графическая и речевая ин­формация.

Современные сети передачи данных (СПД) или компьютерные сети используются в управлении хозяйством, для автоматизации технологических процессов, обработки учрежденческой информации, в медицине и для других видов сетевого сервиса: финансовые операции, прием заказов, получе­ние справок, электронная почта с двусторонним обменом сообщениями и многое др.

Существует классификация компьютерных сетей по группе признаков:

- по территориальным признакам;

- по ведомственной принадлежности каналов;

- по скорости передачи;

- по типу среды передачи;

- по способу построения (топологии);

- по способу передачи данных.

По территориальному признаку сети ПД могут быть локальными, региональными и глобальными. Локальные - это сети, объединяют абонентов, расположенных в пределах небольшой территории от 2 до 10 км². Они позволяют организовать работу отдельных предприятий и учреждений, организовать доступ населения микрорайонов города, населенного пункта к информационным ресурсам. Региональные сети расположены на территории области, края, глобальные - на территории государства или группы государств, т.е., они объединяют абонентов, расположенных на значительных расстоянии. Первая отечественная компьютерная сеть была создана в 1986 году на базе Института автоматизированных систем – ИАСнет, охватившая не только Россию но и союзные республики. В России крупнейшими глобальными компьютерными сетями считаются " Спринт-сеть" - современное название Инфотел, сети Роснет и Роспак, а также сети RELCOM, Internet.

По ведомственной принадлежности каналов различают ведомственные сети и государственные. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на её территории - локальные сети предприятия, корпоративные сети одной компании, расположенной на территории города, области, страны или государства. Государственные сети – сети, используемые в государственных структурах, принадлежат государству.

По скорости передачи информации сети ПД делятся на низкоскоростные - до 10 Мбит/с), среднескоростные - 10 - 100 Мбит/с, высокоскоростные выше 100 Мбит/с (1000 Мбит/с, 10 Gбит/с).

По типу среды передачи разделяются сети, построенные на коаксиальных кабелях, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне и т.д.

Топология сети определяет расположение и взаимные физические связи узлов сети.

Существует 3 базовые топологии локальных сетей: «общая шина» или «шина», кольцо, «звезда». Кроме того, в современных сетевых технологиях известны и применяются другие топологии: комбинированная топология «звезда- шина», логические топологии, которая в отличие от физической определяет не физическое подключение узлов, а движение потоков данных в сети. Такими топологиями являются:

- логическая «шина» - данные одновременно доступны для всех узлов, подключенных к одному сегменту. Реальное считывание производит только тот узел, которому адресован данный пакет. Такая топология реализуется на базе физической топологии «шина», «звезда»;

- логическое «кольцо» - данные и передаются последовательно от узла к узлу. Каждый узел принимает пакет только от предыдущего и посылает только последующему узлу по кольцу, при этом узел транслирует все пакеты и обрабатывает только те, которые адресованы ему.

 

Компоненты вычислительных сетей

Для связи сетей между собой применяют интерфейсные устройства следующих видов:

- вычислительная машина с сетевым интерфейсом (выступающим в роли рабочей станции, сервера или в обеих ролях), принтер или другое разделяемое устройство с сетевым интерфейсом;

- кабельный сегмент – отрезок кабеля или цепочка отрезков кабелей, электрически (оптически) соединенных друг с другом, обеспечивающие соединение двух или более узлов сети;

- сегмент сети (или просто сегмент)- совокупность узлов сети, использующих общую (разделяемую) среду передачи.

Аппаратура передачи данных (АПД) предназначена для соединения оконечных устройств пользователя с линией связи. Такими устройствами являются:

- сетевая карта (сетевой интерфейс)- плата расширения компьютера, с помощью которой он подключается к сети;

- концентраторы – устройство физического подключения нескольких сегментов сети, в том числе и различных архитектур или ее отдельных узлов;

- коммутаторы – позволяют установить связь между различными каналами; концентраторы и коммутаторы дают соединение на первом уровне;

- повторители - устройство для соединения сегментов одной сети, обеспечивающие промежуточное усиление и регенерацию сигнала, увеличивают длину сетевого канала – действуют на физическом уровне;

- мосты – действуют на физическом и канальном уровнях, обеспечивают взаимосвязь между двумя сетями, как средство передачи пакетов, а также осуществляют фильтрацию пакетов внутри сети, переадресацию пакетов в другую сеть в соответствии с таблицами маршрутизации;

- маршрутизаторы – действуют на третьем уровне, обеспечивают соединение между узлами различными вычислительными сетями, создавая единую сеть;

- мосты/маршрутизаторы – в зависимости от характера соединяемых сетей выполняют функции моста или маршрутизатора;

- шлюзы – обеспечивают взаимодействие (соединение) разнородных сетей на верхних уровнях;

- модем (модулятор - демодулятор) предназначен для передачи информации на большие расстояния по телефонным и выделенным линиям связи. Модемы осуществляют преобразование в тракте передачи цифровых сигналов вычислительной машины в аналоговые и передачи их по линиям связи. В тракте приема - аналоговые сигналы, поступающие на модем из линии связи будут преобразованы в цифровые и переданы на компьютер;

- факс-модем позволяют передавать и принимать факсимильные изображения;

- голосовые модемы – преобразуют звуковое сообщение в файл данных. Сообщение может передаваться или воспроизводиться модемом через внутренний динамик.

Для связи сетей между собой применяют интерфейсные устройства следующих видов:

- – вычислительная машина с сетевым интерфейсом (выступающим в роли рабочей станции, сервера или в обеих ролях), принтер или другое разделяемое устройство с сетевым интерфейсом;

- кабельный сегмент – отрезок кабеля или цепочка отрезков кабелей, электрически (оптически) соединенных друг с другом, обеспечивающие соединение двух или более узлов сети;

- сегмент сети (или просто сегмент)- совокупность узлов сети, использующих общую (разделяемую) среду передачи.

Аппаратура передачи данных (АПД) предназначена для соединения оконечных устройств пользователя с линией связи. Такими устройствами являются:

- сетевая карта (сетевой интерфейс)- плата расширения компьютера, с помощью которой он подключается к сети;

- концентраторы – устройство физического подключения нескольких сегментов сети, в том числе и различных архитектур или ее отдельных узлов;

- коммутаторы – позволяют установить связь между различными каналами; концентраторы и коммутаторы дают соединение на первом уровне;

- повторители - устройство для соединения сегментов одной сети, обеспечивающие промежуточное усиление и регенерацию сигнала, увеличивают длину сетевого канала – действуют на физическом уровне;

- мосты – действуют на физическом и канальном уровнях, обеспечивают взаимосвязь между двумя сетями, как средство передачи пакетов, а также осуществляют фильтрацию пакетов внутри сети, переадресацию пакетов в другую сеть в соответствии с таблицами маршрутизации;

- маршрутизаторы – действуют на третьем уровне, обеспечивают соединение между узлами различными вычислительными сетями, создавая единую сеть;

- мосты/маршрутизаторы – в зависимости от характера соединяемых сетей выполняют функции моста или маршрутизатора;

- шлюзы – обеспечивают взаимодействие (соединение) разнородных сетей на верхних уровнях;

- модем (модулятор - демодулятор) предназначен для передачи информации на большие расстояния по телефонным и выделенным линиям связи. Модемы осуществляют преобразование в тракте передачи цифровых сигналов вычислительной машины в аналоговые и передачи их по линиям связи. В тракте приема - аналоговые сигналы, поступающие на модем из линии связи будут преобразованы в цифровые и переданы на компьютер;

- факс-модем позволяют передавать и принимать факсимильные изображения;

- голосовые модемы – преобразуют звуковое сообщение в файл данных. Сообщение может передаваться или воспроизводиться модемом через внутренний динамик.

.

СОДЕРЖАНИЕ

Сетевые архитектуры сети ПД

В настоящее время широкое применение нашли локальные сети типа Ethernet, Token Ring (мар­керное кольцо), FDDI (волоконно - распределительный цифровой соединитель).

Главное различие между ними заключается в методах доступа к каналам передачиданных и скоростях передачи информации.

Сети Ethernet имеют топологию «обшей шины», «звезды» и работают на скоростях 10 Мбит/с, 100 Мбит/с (Fast Ethernet), 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet), 10 Гбит/с. На сетях Ethernet с топологией «шина» сигналы передаются по коаксиальному кабелю, а в сетях с топологией «звезда» используются кабели типа «витая пара» или оптоволоконные многомодовые кабели.

Сеть Token Ring (мар­керное кольцо) работает по витым, реже по коаксиальным парам, скорость передачи – 4 или 16 Мбит/с. 100 Мбит/c (Fast Token Ring). Сеть имеет звездообразно-кольцевую конфигурацию.

Сеть FDDI (волоконно- распределительный цифровой соединитель) была разработана как оптическая двойная кольцевая сеть на многомодовых ОВ 62, 5/125 мкм либо 50/125 мкм с расстоянием между станциями до 2 км, а также по одномодовому ОВ (FDDI-2), расстояние между станциями до 50 км. Топология – двойное кольцо (основной и резервный тракты), которое позволяет повысить надежность сети за счет переключения из основного тракта на резервный при повреждении основного

Региональные и глобальные сети являются сетями передачи данных с коммутацией пакетов, построенные на основе протоколов Х.25, Frame Relay, транспортными сетями, построенные на основе плезиохронной цифровой иерархии ПЦИ и синхронной цифровой иерархии СЦИ, принципов асинхронного режима передачи информации АТМ.

Транспортные сети (ПЦИ/РDН, СЦИ/SDH, АТМ) являются основой, современных мультисервисных сетей и обеспечивают организацию транспортных магистралей и интеграцию различных видов трафика,

В сетах PDH используется принцип плезиохронного (почти синхронно­го) объединения потоков и производится выравнивание скоростей по так­товым частотам. В РDH поддерживаются следующие уровни иерархи цифровых каналов: абонентский или основной канал Е0 (64 кбит/с) и поль­зовательские каналы уровней Е1 (2, 048 Мбит/с), Е2 (8, 448 Мбит/с), ЕЗ (34, 368 Мбит/с), Е4 (139, 264 Мбит/с). Первичный поток Е1 образуется пу­тем мультиплексирования (объединения) 30 каналов ТЧ, который при построении цифровой сети принят за основу. Для передачи сигналов используется ап­паратура уплотнения ИКМ-30. Вторичный поток Е2 формируется путем мультиплексирования четырех потоков Е1и для передачи 120 каналов ТЧ используется аппаратура ИКМ - 120. Третичный поток Е3 образуется из четырех Е2 (480 каналов ТЧ). Для организации потока Е4 четыре поток систем передачи ИКМ-480 объединяются, а для передачи этого потока ис­пользуется аппаратура ИКМ - 1920.

Существенными недостатками технологии РDН являются наличие не­скольких иерархий и плезиохронный характер мультиплексирования, затрудняющий ввод в вывод отдельных цифровых каналов в промежуточных узлах сети. Кроме того, при нарушении синхронизации группового сигнала сравнительно много времени требуется для многоступенчатого восстановления cсинхронизации объединенных потоков. Однако наиболее серьёзный недостаток РDH - полное отсутствие средств сетевого автоматизированного управления и контроля состояния сети, без которого невозможно создать надежную сеть с высоким качеством обслуживания. Все этопривело к разработке и появлению технологии синхронной цифровой иерархии СЦИ/ SDН.

Технология SDН позволяет организовать универсальную транспортную сеть, выполняющую функции передачи информации, контроля и управления, как сетевыми элементами, так и всей сети в целом. В транс­портной сети SDH используется принцип транспортировки цифровых сигналов в стандартных контейнерах - частях кадра, т.е. цикла передачи ин­формации всех каналов ЦСП длительностью 125 мкс. Каждый контейнер снабжается специальными указателями - заголовками, где содержится ад­реса источника и получателя, вспомогательная информация: служебная связь, защита от ошибок и т.д. В этих сетях могут передаваться асе виды информации, абонентам оказываются различные услуги. Все операции с контейнерами производятся независимо от их содержания и наполнения, чем и достигается прозрачность сети SDH, т.е. способность транспортиро­вать различные сигналы PDH, потоки ячеек ATM и т.п.

В SDH способ объединения потоков - синхронный, которыйпозволя­ет организовать мощные цифровые потоки и создать следующие транс­портные модули: STM - 1 со скоростью 155 Мбит/с (1920 каналов), четы­ре модуля STM-1 объединяются путем побайтового мультиплексирования в модуль STM 4, передаваемый со скоростью 622, 080 Мбит/с (7680 кана­лов); затем четыре модуля STM - 4 объединяются в модуль STM - 16 со скоростью передачи 2488, 320 Мбит/с (30 720: каналов); наконец четыре модуля STM -16 могут быть объединены в высокоскоростной модуль STM - 64 (9953, 280 Мбит/с -122 880 каналов).

Сети ATM используют асинхронный режим передачи - технологию, построенную на сочетании с технологией SDH. Скорости передачи соот­ветствуют всем контейнерам иерархии SDH: 2 Мбит/с, 8 Мбит/с, 34 Мбит/с, 140 Мбит/с. Сеть АТМ предполагает запись любого вида информации в ячейки фиксированной длины- 53 байта: для заголовка отводится 5 байт, информационная часть - 48 байт. В физическом цифровом канале, например, в контейнере системы передачи SDH, пакеты всех абонентов перемешиваются и потом разделяются по за­головкам. При этом линии передачи используются эффективно, так как во время пауз речи и перерывов передачи других сигналов физический канал этими пользователями не занимается. Потерянные при перегрузке системы пакеты передаются позже, а их место в принятой информации находится с помощью заголовков.

В транспортных сетях используются топологии точка - точка, кольцо, заезда. Такие сети являются самовосстанавливающимися, так как для восстановления работоспособности сети используются различные схемы резервирования. Для резервирования участков сети используется двой­ное кольцо, узлы сети соединяются по двум разнесенным трассам, при по­вреждении узла его можно обойти по обходным путям. Кроме того, резер­вируется терминальное оборудование, важные сменные блоки, например, кросс- коммутации, систем управления, блоки питания и т.д. На регио­нальных сетях работаю г системы SDH типа STM - 1, STM - 4, на нацио­нальных сетях - STM-4, STM - 16, на внутризоновых участках - STM 1.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРОВЕРЬ СЕБЯ! ТЕСТ!