Зайченко Ю.П. Комп’ютерні мережі / Компьютерные сети. Навчальний посібник для студентів напрямку Комп’ютерні науки 2002 (полная версия !!!) - файл n1.doc

приобрести
Зайченко Ю.П. Комп’ютерні мережі / Компьютерные сети. Навчальний посібник для студентів напрямку Комп’ютерні науки 2002 (полная версия !!!)
скачать (1943.6 kb.)
Доступные файлы (14):
n1.doc2116kb.14.03.2003 03:23скачать
n2.doc1364kb.14.03.2003 04:21скачать
n3.doc8941kb.14.03.2003 04:45скачать
n4.doc1173kb.14.03.2003 11:58скачать
n5.doc1389kb.14.03.2003 13:43скачать
n6.doc1258kb.14.03.2003 12:14скачать
n7.doc1094kb.14.03.2003 12:04скачать
n8.doc39kb.14.03.2003 05:23скачать
n9.doc40kb.14.03.2003 03:02скачать
Skor&predm_pokaz.doc31kb.14.03.2003 03:08скачать
n11.doc354kb.14.03.2003 03:12скачать
n12.doc297kb.14.03.2003 13:50скачать
n13.doc34kb.14.03.2003 02:45скачать
n14.doc34kb.04.03.2003 17:10скачать

n1.doc

ГЛАВА 1. ПЕРЕДАЧА ДАНИХ В КОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ МЕРЕЖ




1.1. Основні режими передачі




Існує три основні методи організації передачі даних (ПД) в ОМ. Вони базуються на режимах комутації:

  1. Розглянемо спочатку режим комутації каналів (КК). Структура мережі приведена на рис. 1.1.



Рис. 1.1

Нехай потрібно встановити з’єднання між ХОСТ-ЕОМ HC1 та HC2. Для цього необхідно встановити деякий канал, що складається з транзитних ділянок. Режим комутації каналів означає, що використовується той же принцип установлення з’єднання, що і в телефонних мережах загального користування. Комутація починається, якщо буде організований наскрізний канал від джерела HС1 до адресата. Організується канал так: HC1 посилає сигнал виклику на встановлення з’єднання з адресатом – HC2. Він надходить у вузол комунікації ВК1. Якщо всі вихідні канали зайняті, то вихідний сигнал виклику одержує відбій. Нехай канал 1 – вільний, тоді виклик іде шляхом ВК11 і надходить у ВК2. Якщо один з вихідних каналів ВК2 вільний, то він іде далі, якщо всі вони зайняті, то він знову одержує відбій.

Основний недолік КК полягає в тому, що, якщо шлях складається з великої кількості транзитних каналів, то час очікування встановлення з’єднання та імовірність відмови будуть великими, а ефективність використання каналів мала.

Як відомо, трафік, зв’язаний з передачею даних мережею, має велику нерівномірність: є зони простою та інтервали інтенсивної передачі. Тому даний метод погано підходить для передачі даних.

  1. Режим комутації повідомлень (КПв). Для початку передачі у цьому режимі не потрібно очікувати встановлення повного з’єднання джерела з адресатом. Передача відбувається за принципом “гарячої картоплі” (hot potato): вихідний вузол починає передавати як тільки звільниться будь-який з вихідних каналів (наприклад, КЗ2). Повідомлення, що надійшло, запам’ятовується в наступному вузлі (ВК2) та чекає звільнення наступного напрямку і т.д., тобто передається найближчому сусіду. Кожний вузол комунікації має маршрутні таблиці. Вони використовуються для вибору вихідних напрямків у кожному вузлі.

Припустимо, що передача здійснилася за маршрутом ВК1 – 4 – ВК3 – 3 – ВК2 – 2 – ВК6.

Час очікування встановлення з’єднання менший, порівняно з КК. Поліпшується коефіцієнт використання каналів, так як у кожний момент часу займається тільки один канал. Недолік: розмір повідомлень може бути довільним, тому для збереження у вузлі потрібна пам’ять великого об’єму (зовнішня пам’ять), а так як вузли комунікації побудовані на базі спеціалізованих мікро-ЕОМ (РДР-11), то зовнішня пам’ять призводить до зниження швидкодії мережі.

  1. Режим комутації пакетів (КП). Це режим, в якому повідомлення довільної довжини поділяються на пакети стандартної довжини.

Кількість пакетів визначається співвідношенням:

,

де – довжина повідомлення, переданого з НС1 в НС6;

– довжина пакету.

Перевага: можна відмовитися від використання зовнішньої пам’яті, а використовувати оперативну пам’ять, що підвищує продуктивність вузлів – центрів комутації пакетів (ЦКП).

У вихідному вузлі виконується розбір повідомлення на пакети та їх нумерація, а у вузлі призначення – збірка. Існує два основних режими передачі пакетів: режим дейтаграм та режим віртуальних з’єднань.

  1. Режим дейтаграм

Пакети одного повідомлення можуть надходити до адресата різними шляхами. Це призводить до того, що вони надходять до вузла призначення у переплутаному порядку, після чого їх потрібно впорядкувати. Можливі випадки блокування, так як пам’ять у вузлах обмежена, а вузол звільняється в той час, коли повідомлення буде зібране.

Розглянемо для прикладу вузли ВК4 та ВК2. Припустимо, що вузли розраховані на 4 пакети, а поточний стан ЗП для ВК2 та ВК4 приведено нижче.

ЗП ВК4 ЗП ВК2



Припустимо, що повідомлення з вузла 1 у вузол 4 l14 та з вузла 4 у вузол 2 складаються з 4-х пакетів: .

Для звільнення ЗП ВК4 необхідно зібрати повне повідомлення П(1,4), тобто необхідно, щоб з ВК2 до нього надійшов останній пакет, але місце в ЗП зайняте, й відбувається блокування. Потрібно ВК4 звільнити від П42(4), але він не може потрапити до ВК2, так як там в ЗП теж місце зайняте. Через випадки блокування від режиму дейтаграм відмовилися.

Ще один недолік режиму дейтаграм – можливість утворення петель, і коли до неї потрапила дейтаграма (пакет), то ця дейтаграма може циркулювати в ній нескінченно довго.

  1. Метод віртуальних з’єднань

Побудований на ідеї комутації каналів. Перед тим як почати передавати повідомлення, вузол-джерело пересилає службовий сигнал виклику. Якщо вузол-адресат готовий приймати, він резервує пам’ять для прийому повідомлення та надсилає зворотний сигнал і резервує вузли та лінії. Віртуальні канали створюються тільки на час передачі.

У вузлі-джерелі генерується службовий сигнал виклику, який проходить через вільні канали і вузли та надходить у вузол адресата, при цьому запам’ятовуються номера вузлів комутації і каналів.

Нехай, наприклад, пакет “запит з’єднання” з вузла-джерела ВК1 пройшов через канали та вузли 1 – ВК2 – 5 – ВК4 – 6 – ВК5 – 8 – ВК6. Якщо вузол-адресат ВК6 має достатній об’єм пам’яті для прийому повідомлення, то він генерує службовий пакет підтвердження “готовий до прийому” – ГП. Пакет ГП проходить у зворотному напрямку ВК6 – 8 – ВК5 – 6 – ВК4 – 5 – ВК2 – 1 та резервує необхідну пам’ять та канали 8, 6, 5, 1, і після цього починається режим передачі. Після передачі останнього пакету передається ознака кінця передачі, яка під час проходження зазначеним маршрутом звільняє пам’ять у вузлах та канали 1, 5, 6, 8.

Режим дозволяє виключити блокування та утворення петель та поєднує в собі переваги методів КК і КП.
Порівняння режимів КП і КК
Переваги КП:

  1. швидке з’єднання;

  2. низький рівень помилок:

імовірність помилок для режиму КК – , тоді як для режиму КП – ;

  1. надійність функціонування вища за рахунок наявності декількох маршрутів;

  2. ефективність використання мережі: передача даних характеризується великою кількістю сплесків та значними паузами між ними.

Внаслідок цього мережа з КК буде мати дуже низький коефіцієнт зайнятості: , а мережа з КП: .

Недолік КП: часові характеристики затримки в передачі залежать від завантаження мережі та не є постійними. В той же час мережа КК є “прозорою у часі”, тобто не змінює залежність вимірюваних параметрів та сигналів керування від часу і зберігає їх часові взаємозв’язки. Це важливо при передачі мови та відеоінформації, тому даний режим використовується при передачі мови та зображень.

  1. Існує режим гібридної комутації (ГК), за якого частина каналів використовує режим КК, а частина каналів – режим КП. При цьому можна забезпечити переваги обох методів комутації.


1.2. Організація передачі даних у КМ через телефонні канали зв’язку



Передача даних через телефонні (ТФ) канали

Існує два способи організації трактів передачі даних у фізичних лініях:

  1. частотний розподіл каналів;

  2. часове розподілення каналів (мультиплексування).

Смуга частот кабелю визначається діапазоном :



Рис. 1.2
Можна організувати в одній лінії досить велику кількість каналів.

Для передачі мови потрібно мати частоту .

Якщо , то в одній лінії можна організувати каналів.

Передача мови здійснюється за рахунок використання різного діапазону частот, тому можна здійснювати передачу мови одночасно багатьох користувачів.

Виникає питання стосовно передачі дискретної інформації через ТФ канали. Для цих цілей використовуються модеми. Існує декілька стандартів для управління периферією:

  1. RS-232, у ньому логічна одиниця відповідає -12В (низький потенціал), а логічний нуль – 0В (рис. 1.3);



Рис. 1.3


  1. ТТЛ-логіка, у ній логічна одиниця – +5 Вт, логічний нуль – -5Вт (рис. 1.4).



Рис. 1.4
Можна було б організувати передачу інформації, використовуючи амплітудну модуляцію, але була б низька перешкодостійкість. Модем здійснює перетворення дискретного сигналу в гармонійний та навпаки. У модемі використовується частотна модуляція.

У модемі логічний нуль – кодується гармонійним сигналом НЧ з частотою  Гц; а логічна одиниця – сигналом  Гц.



Рис. 1.5
У модемі: 1 – 1270 Гц; 0 – 1070 Гц.

Для можливості передачі даних по каналам зв’язку з ЕОМ необхідно перетворити паралельний код у послідовний. Ці функції виконує мультиплексор передачі даних (МПД). За допомогою модему дискретний сигнал перетворюється в гармонійний та навпаки.



Рис. 1.6. Схема передачі даних через ТФ-канал між host-computer та віддаленим терміналом
У блоці UART здійснюється перетворення паралельного коду даних у послідовний та навпаки.

Інтерфейс між модемом та схемою UART здійснюється за допомогою сигналів RTS та CTTS. Сигнал RTS ініціалізується схемою UART, низький рівень цього сигналу повідомляє модему про готовність процесора передати дані в ЛМ. У відповідь на нього модем генерує сигнал CTS, низький рівень з CTS повідомляє, що модем готовий прийняти відповідне слово для передачі.

Стандарти сучасних модемів поділяються за швидкостями передачі:

  1. низькошвидкісні: ;

  2. середньошвидкісні: ;

  3. високошвидкісні: .


1.3. Цифрові системи зв’язку (ЦСЗ) з імпульсно-кодовою модуляцією. Часова комутація каналів




В останні роки все ширше впроваджуються ЦСЗ для передачі мови та даних. ЦСЗ дозволяють досягти високих швидкостей передачі, високої продуктивності вузлів комутації, високої перешкодостійкості. Вперше вони були використані для цифрової передачі мови. Найбільш відомі системи цифрової передачі ТФ-сигналів – за допомогою імпульсно-кодової модуляції (ІКМ). Для перетворення в цифрову форму кожний мовний сигнал (КГц) повинен бути підданий дискретизації з частотою КГц, тобто період квантування мкс. Дискретні відліки амплітуди мовного сигналу звичайно квантуються за рівнем та представляються 8-розрядними двійковими числами.

Внаслідок цього типовий цифровий канал з ІКМ потребує ПС у 64 Кбіт/с. Окремі цифрові канали, в свою чергу, об’єднуються в загальний потік. Широке застосування дістали 2 формати об’єднання. Північноамериканський стандарт, розроблений компанією AT&T (T1) та прийнятий також у Канаді та Японії, передбачає об’єднання 24 8-розрядних мовних каналів у потік зі швидкістю передачі  Мбіт/с. На початку кожного циклу додається 1 розряд для циклової синхронізації. Тому за час мкс передається розряди. Така система дістала назву . Типовий цикл системи зображено на рис. 1.7.



Рис. 1.7
Кожне 8-розрядне слово в цифровому потоці з часовим розподілом називається також часовим відліком або канальним інтервалом.

Хоча формат Т1 спочатку був розроблений для цифрової передачі мови, він зараз успішно застосовується для передачі даних. Наприклад, в цей формат природно входить ПД зі швидкістю 56 Кбіт/с, тут молодший 8-й розряд через кожні 5 циклів, на 6-ий використовується для сигналізації.

В Європі використовується інший стандарт, який передбачає об’єднання 30 мовних каналів із швидкістю 64 Кбіт/с і 2-х каналів керування та сигналізації з тією ж швидкістю. В результаті забезпечується швидкість передачі 2,048 Мбіт/с.

Можливі також і вищі швидкості передачі об’єднаних цифрових потоків (трактів). Наприклад, в системі комутації ESS-4 компанії AT&T 5 цифрових потоків об’єднуються в потік, який містить 120 8-розрядних каналів. До них додається ще 8 канальних інтервалів, в результаті чого ущільнений канал – ТПД містить 128 каналів, в яких забезпечується швидкість передачі . Це стандарт .

Широке застосування дістали цифрові мережі інтегрального обслуговування – ISDN. В них, використовуючи зазначений підхід, організуються цифрові канали, які об’єднуються в ущільнений тракт. Ці мережі дозволяють одночасну передачу різних видів інформації: дані, мова, відеозображення.





ГЛАВА 1. ПЕРЕДАЧА ДАНИХ В КОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ МЕРЕЖ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации