Компютърни мрежи и комуникации

Встъпи-телна частАдрес

1. 
   на полу-чателАдрес на подателТИПДължинаДАННИКонтрол-но полеФлагКраен раздели-тел 3 3 2600 1
   

Фиг. 56. Формат на МАС – кадъра в протокола LLAP.

Транспортният слой съдържа четири протокола, които улесняват предаването на дейтаграмите от една компютърна мрежа в мрежа в друга:

• 
  RTMP (Routing Table Maintenance Protocol) е маршрутизиращ протокол – определя “колко скока” трябва да направи една дейтаграма, за да пристигне до получателя, указва и алтернативни маршрути;
  
• 
  NBP (Name Binding Protocol) помага на протокола DDP да преобразува имената на мрежовите възли в IP адреси.
  
• 
  ATP (Apple Talk Transaction Protocol) – гарантира качеството на предаването чрез потвърждение за доставка на дейтаграми;
  
• 
  EP (Echo Protocol) – определя дали даден мрежов възел е достъпен и определя закъснението при предаване на съобщението. За тази цел възелът-получател изпраща обратно ЕХО – съобщение към възела-подател.
  

Сесийният слой на стека Apple Talk има четири протокола:

• 
  DSP (Data Stream Protocol) – установява сесия за комуникация между мрежови възли, поддържа дуплексни съединения, открива и отстранява дублирани дейтаграми, изисква повторение при откриване на грешки;
  
• 
  ZIP (Zone Information Protocol) се използва при разделяне на интермрежа Apple Talk на отделни зони. Зоните са логически обединени мрежови възли (до 32 при фаза 1) , които физически могат да се намират в различни локални мрежи. Фаза 2 допуска до 256 зони в една интермрежа, състояща се от 16 милиона възела, пръснати в 1024 локални мрежи максимум. Всяка зона си има име, което се използва от рутерите за определяне на маршрута на дейтаграмите;
  
• 
  ASP (Apple Talk Session Protocol) – подрежда в правилен ред получените дейтаграми. Пакетира данните в дейтаграми с избран размeр. Определя контролните точки за синхронизация при възстановяване след прекъсване на съединението по време на сесия;
  
• 
  PAP (Printer Access Protocol) – осигурява сесийни услуги за принтери или системи за архивиране на магнитни ленти.
  

1. СЛОЙApple Shar

ПРИЛОЖЕН

1. PP

2. AFP

1. DSP

2. PAP

3. ASP

4. ZIP

1. NBP

2. ATP

3. RTMP

4. EP

ТРАНСПОРТЕН

1. DDP

МРЕЖОВ

1. LLAP

2. Token Ring

3. CSMA/CD

МАС

1. Local Talk

2. Token Talk

1. Ether Talk

ФИЗИЧЕСКИ

В представителния слой работят два протокола:

• 
  AFP (Apple Talk Filing Protocol) – осигурява интерфейс за софтуер на файлов сървър. Той определя йерархичната структура на мрежовите томове, директории, файлове и начините за включване в мрежата;
  
• 
  PP (Post Script Protocol) – осигурява интерфейс за комуникация между работните станции и PostScript принтери.
  

В приложния слой на стека Apple Talk се намират програми, осигуряващи различни мрежови услуги. Apple Shar е програма за файлов сървър. IBM PC също могат да се включват в мрежа Apple Talk и да ползват услугите на файлов сървър и принтери.

В Apple Shar е включена и програмата MS DOS – Redirector , която преобразува заявки от файловата система на DOS в съобщения SMBs (Server Message Blocks) , които по-нататък се преобразуват от специална програма в заявки по протокола AFP.

В приложния слой на стека Apple Talk е включен и софтуера Admin , който изпълнява стандартните административни функции:

• 
  Регистриране на нови потребители на мрежата;
  
• 
  Определяне на потребителски групи;
  
• 
  Изготвяне на сведения за дейността на потребителите.
  

Глобална компютърна мрежа WAN (Wide Area Network) е компютърна мрежа, покриваща големи географски региони (държави, континенти).

WAN се състои от множество комуникационни възли, свързани помежду си чрез комуникационни линии. Топологията на WAN е произволна (смесена). Съобщенията от крайните възли – податели се маршрутизират от комутационните възли, за да достигнат до крайните възли – получатели. По правило комутационните възли не се интересуват от вида на информацията, която се предава през тях. Задачата им се свежда единствено до правилно предаване на съобщенията през мрежата до техните получатели. Стандартите, по които се проектират и изграждат глобалните компютърни мрежи, намерили широко приложение са: X.25., Frame Relay, ATM и интегрираната мрежа ISDN.

В глобалните компютърни мрежи се използват следните методи на комутация на протоколните единици:

• 
  Комутация на каналите (стандарт ISDN);
  
• 
  Комутация на пакетите (стандарт X.25);
  
• 
  Бърза комутация на пакетите (стандарти Frame Relay - ATM).
  

Х. 25 е стандарт за достъп до WAN с комутация на пакети, като глобалната мрежа използва протоколния стек Х. 25, който съответства на долните три слоя на OSI – модела (Фиг.59.). Съответствието на стандарта с долните три слоя на модела е дадено в Таблица 3.1.

Таблица 3.1.

Протоколен стек Х.25Слой от OSI - моделаХ.25МрежовLAPBКаналенH.21,H.21bisФизически

1. PSN₂

1. DCE₁

2. DCE₂

3. DTE₂

1. DTE₁

1. PSN₃

1. 
   DTE – 1 DTE - 2
   

Х.25 WAN с комутация на пакети

Протоколна единица (PDU)Слой от OSI - моделаТранспортен блокТранспортенХ.25 пакетМрежовLAPB - кадърКаналенПоток от битовеФизически

ФАУДанниКФ 1 1 1 2 1 байт
Фиг.60. Структура на LAPB кадър в станадрта Х.25
Транспортният блок се предава надолу към мрежовия слой на DTE – подателя. Поставя му се заглавна част (ако е необходимо след пакетиране), за да функцинира нормално мрежовият протокол Х. 25. Пакетът се предава в каналния слой, където в пакета се поставят полетата Ф (флаг), А, У и К от протокола LAPB. Формира се LAPB – кадър (Фиг.60.), който се предава на физическия слой на DTE – устройството. Следва предаване на данните от физическия слой на DTE₁ към DCE₁, PSN₁ , PSN₂….. PSNn и към DTE₂. Ако някъде кадърът се приеме с грешка или с променена структура, то съответният мрежов възел прави заявка до подателя за повторно предаване на кадъра. Повторението може да се извърши многократно до правилното приемане. Мрежовият слой проверява дали пакетите се приемат с поредния номер на следване и след като ги подреди ги препраща към транспортния слой на приемащото DTE₂ устройство.

Процесът на предаване на данни е бавен за съвременните изисквания за скорост и обем и затова се прилагат по-новите стандарти за изграждане на глобални мрежи като Frame Relay и ATM, при които се използват оптически линии за комуникация и каналите за предаване са високоскоростни и с по-малка вероятност за грешка в предадените данни. В резултат на това закъснението на съобщенията е значително по - малко.

Протоколът X.21 използва цифров интерфейс, цифрова адресация и правила за достъп до наети цифрови линии.

Х. 21 bis се ползва за работа със смесени аналогово – цифрови канали. Този протокол е съвместим с протокола RS – 232 C (V.24). X. 21 bis и поддържа синхонно пълнодуплексно предаване по съединение тип “точка – точка” по четири проводна линия при максимално разстояние между DTE и DCE устройствата – 15 m.

1. 
   Канален слой на стандарт Х. 25
   

Между обектите на каналния слой данните се предават под формата на кадри. Използва се протокола LAPB (Link Access Protocol – Balanced).

Протоколът LAPB се нарича “балансиран” защото позволява на DTE и DCE да инициализират съединение към другата страна. Протоколът LAPB проверява всеки приет кадър за грешки с помощта на цикличен CRC – код и реда на следване на кадрите. Кадрите се предават по метода на плъзгащия се прозорец с размер 8 кадъра в стандартен режим и 128 кадъра в разширен режим. Процедурите за контрол се дублират и в мрежовия слой, в резултат на което вероятността за грешки в каналите се намалява от 1*10^-3 до 1*10^-6. Протоколът LAPB формира три вида кадри:

• 
  Информационни (I) кадри, които пренасят информацията на горния слой;
  
• 
  Супервайзорни (S) кадри, в които липсва полето <данни> и изпълняват основните управляващи функции на протокола като: потвърждение за приети I -кадри; заявка за повторно предаване на I - кадри; временно задържане на предаване; доклад за състоянието на канала.
  
• 
  Неномерирани (U) кадри за допълнителна управляваща информация като: преминамане от стандартен към разширен режим на работа и обратно; генериране на съобщения за протоколни грешки.
  

1. 
   Мрежов слой на стандарта Х. 25.
   

Функциите на мрежовия слой (МС) на стандарта се реализират от протокол с аналогично обозначение - Х. 25. Обектите на МС си разменят данни във вид на пакети по установени виртуални (логически) съединения.

Стандартът определя два вида виртуални съединения:

• 
  Постоянни PVC (Permanent Virtual Circuits) съединения;
  
• 
  Комутируеми SVC (Switched Virtual Circuits) съединения.
  

PVC съединенията се използват по направления за непрекъснато предаване на данни. Съдиненията SVC се ползват за съединения с променлив трафик. Комутацията при SVC съединенията протича на три етапа:

• 
  Установяване на логическо съединение между обектите, които си взаимодействат;
  
• 
  Предаване на данни по пълнодуплексен способ;
  
• 
  Разпадане на съединението след завършване на предаването.
  

Използваните пакети в стандарта Х. 25 са два вида:

• 
  Информационни пакети;
  
• 
  Управляващи (служебни) пакети.
  

Информационните пакети съдържат части от съобщенията на крайните възли в полето <данни>. Управляващите пакети съдържат управляваща информация.

Заглавната част на пакета е с три или четири байта. Тя се състои от отделни полета, които са различни за двата вида пакети. Полето (Logic Circuit Identifier) е общо за двата вида пакети и съдържа дванадесет битов номер на виртуалното съединение.

Максималният размер на полето <данни> е 4096 байта, като с подразбиране се разбира предаване с размер 128 байта.

Мрежовият слой на стандарта Х.25 извършва следните функции:

• 
  Сегментация и десегментация – извършва се в крайния възел – подател и крайния възел – получател;
  
• 
  Адресация на пакетите;
  
• 
  Комутация на пакетите;
  
• 
  Маршрутизация на пакетите;
  
• 
  Мултиплексиране на пакетите;
  
• 
  Управление на потока данни (Flow Control);
  
• 
  Контрол на грешки в пакетите.
  

Адресацията на пакетите са прилага само при установяване на виртуални комутируеми съединения (SVC). Използват се Х. 121 адреси за идентификация на обекти от мрежовия слой. Тези адреси се указват само в служебните пакети. След установяване на логическа връзка и виртуално съединение в пакетите се указва само LCI номера на виртуалното съединение, към което те принадлежат.

Мултиплексирането се реализира чрез DTE устройство, което може едновременно да установява 4095 виртуални съединения с други DTE устройства, по една линия, свързваща го с DCE – устройство. Полето от заглавната част служи за различаване на пакетите от различните виртуални съединения. Мултиплексирането е пълнодуплексно. Номерата на PVC съединенията започват с 1₁₀.

Използва се механизмът на плъзгащия се прозорец с размер 8 пакета в стандартен режим и 128 пакета в разширен режим. Всеки информационен пакет съдържа в заглавната си част собствения си номер P(S) от прозореца и номера P( R ) на следващия пакет. Номерът P( R ) се тълкува от отсрещната страна като групова квитанция за изпратените до този момент пакети от прозореца. Ако едната страна няма данни за предаване, тя потвърждава приетия пакет чрез управляващ пакет RR (Receive Ready), съдържащ номер P (R). Скоростта на предаването се регулира от приемащата страна, която изпраща управляващ пакет RNR (Receive Not Ready), с който се сигнализира, че пакетите са приети, но повече не могат да се приемат от приемащата страна.

Контролът на грешките се заключава във възстановяване на неполучени пакети. За всеки неполучен пакет се връща специален управляващ пакет REJ. Предаващата страна повторно предава неприетия пакет. В мрежовия слой на стандарт Х. 25 липсва същинска CRC – проверка за грешки в получените пакети. Такава проверка се извършва за всеки получен кадър в каналния слой на протокола LAPB.

1. 
   Стандарт FRAME RELAY
   

Словосъчетанието „Frame Relay” (FR) в превод на български език означава „комутация на кадри”. Стандарт FR е от ново поколение за достъп до глобална мрежа с комутация на пакети. В началото той е част от стандат ISDN, но по-късно намира приложение в частните компютърни мрежи.

FR – стандартът може да се разглежда като виртуална наета линия. Абонатите наемат през мрежата постоянно виртуално съединение между два и повече крайни възела. Между възлите информацията се предава във вид на Frame Relay кадри.

При наемане на виртуалната линия се заплаща стойността на договорена средна скорост, като на моменти може да се предава и с по-голяма или по-малка скорост от договорената. Стандартът FR е подходящ за пулсиращ график – какъвто е трафикът на компютърните комуникации между крайните възли на мрежите.

FR FR

1. КВ 1

2. КВ 1

FR

Комутатор 1

Стандартът FR е по-добър от Х. 25 по отношение на скорост на предаване - до 34 Mb/s в Европа и до 45 Mb/s в САЩ и Канада. Закъснението на кадрите в мрежата изградена по стандарт FR е много пъти по-малко в сравнение със стандарта X. 25.

Междинните възли в стандарта са еднакви и се наричат FR комутатори (Фиг.61.). FR – комутаторите са развити до второ ниво на отворения модел за комуникации (Фиг.62.). Функциите на FR комутаторите са свързани основно с определяне на границите на кадрите и с откриване на грешки в тях. Кадрите приети с грешки се бракуват, а възстановяването на съобщението е функция на горните слоеве.

1

1

3

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

7

2

1

2

2

2

1

1. 1

Фиг.62. Модел на глобална комуникационна мрежа Frame Relay.

1. 
   ФлагЗаглавна частДАННИКонтролно полеФлаг 1 2  4 до 1600 байта 2 1
   

Фиг. 63. Формат на LAPF кадър за FR – протокол.

• 
  Адресна информация за маршрутизация;
  
• 
  Информация за претоварване на мрежата;
  
• 
  Информация за приложния процес, чиито данни се предават по мрежата.
  

Контролното поле от два байта съдържа контролните битове на CRC – кода, използван за откриване на грешки при предаването.

Стандартът FR използва само постоянни виртуални съединения (PVC). Всяко PVC съединение е с фиксиран маршрут между два крайни възела. PVC съединенията се специфицират с 10 битов номер в заглавната част. Позволени са до 1024 съединения по една физическа линия за достъп до мрежата. От тях 1000 са за потребителите, а останалите 24 се използват за управлението на комуникационната мрежа. Когато заглавна част на кадъра се състои от четири байта, броят на съединенията, които могат да се реализират е много повече.

Междинните възли в мрежата бракуват кадри само в два случая:

• 
  Когато кадърът е приет с грешка;
  
• 
  Когато кадърът не може да се съхрани поради препълване буфера на комутатора.
  

При заявка за PVC – съединение през мрежа FR доставчикът и абонатът се договарят за три параметъра:

• 
  - продължителност на интервал от общото времето за комуникация;
  
• 
  - брой на байтове, доставени за време ;
  
• 
  - брой на байтове, доставени след доставените за време .
  

Средната скорост за предаване на данни CIR (Committed Information Rate) се определя от израза CIR = B_c/T_c. С този израз се определя средната скорост, с която абонатът има намерение да предава съобщенията в комуникационната мрежа.

С oтношението (B_с + B_е)/T_с може да се определи максималната скорост на предаване на данни. Когато FR мрежата не е натоварена, скоростта на предаване расте, обратно, ако е натоварена – скоростта намалява. Този метод на регулиране скоростта намалява вероятността за задръствания в мрежата.

Стандартът FR, както е показано на Фиг.64. се използва за:

• 
  Свързване на локални компютърни мрежи;
  
• 
  За глобални мрежи, при които всички абонати не предават данни едновременно с максималната си скорост;
  
• 
  Като средство за достъп до АТМ – мрежи.
  

Мост/Рутер 1 Мост/Рутер 3

Мост/Рутер 2 Мост/Рутер 4

Фиг.64. Приложение на FR – мрежа за свързване на LAN.
Стандартът FR е подобрение на стандарта Х.25. При него са отчетени по-добрите параметри на оптически комуникационни линии.

Недостатък на стандарта Frame Relay е, че е неподходящ за мрежи, при които се изисква гарантирано минимално закъснение на данните.

1. 
   Стандарт АТМ
   

Стандартът АТМ (Asynchronous Transfer Mode ) е създаден от телефонната индустрия. Известен е като стандарт Cell Relay (комутация на клетки). За предаване на данни се използват блокове (клетки) с фиксирана дължина 53 байта – наречени клетки.

2 А

4 Т

. В

53

Фиг.65. Структура на АТМ клетка.

• 
  Клетки UNI – за интерфейса “потребител – мрежа”;
  
• 
  Клетки NNI – за междинните мрежови възли.
  

Разликата между тях е в първите четири бита на заглавната част. При UNI клетките това е поле и се използва за контрол на потока от данни. При NNI клетките това поле е разширение на полето и се използва за адресиране

Стандартът АТМ е сроден със стандартите Х. 25 и FR . Той използва комутация на клетките и мултиплексиране на няколко логически съединения по един физически интерфейс (Фиг.66.). Използват се по-добрите характеристики на новите цифрови линии а предаване на данни, които осигуряват по-бърза комутация на клетките.
АТМ₂ – комутатор

1. 
   КВ1 АТМ₁ комутатор АТМ_n комутатор КВ2
   

АТМ₃ – комутатор

Фиг.66. Схема на АТМ мрежа.
Сдандартът АТМ постига много по-големи скорости в сравнение с разгледаните до тук. Той използва минимални средства за контрол на грешките и за управление на потока от данни. По този начин е намален процентът на служебните битове в клетките.

Фиксираният размер на клетките, допълнително опростява обработката им в комутаторите и позволява постигане на още по-високи скорости. Стандартът постига няколко порядъка по-високи скорости от Frame Relay.

Предимство на АТМ стандарта е, че поддържа анизохронен и изохронен трафик. Поддържа се трафик с постоянна скорост CBR (Constant Bit Rate) и променлива скорост VBR (Variable Bit Rate). Поддържат се трафици както в реално време така и със закъснение.

Стандартът АТМ е част от комуникационния модел B – ISDN – който е различен от OSI и TCP/IP, той заема долните три слоя на модела B – ISDN. Моделът на стандарта е показан на Фиг.67..

1. Горни

2. слоеве

1. AAL

2. AAL

3. Ф

4. Ф

5. Ф

6. Ф

1. ATM

2. ATM

3. ATM

4. ATM

5. ATM

1. Ф

2. Ф

комутатор 1 комутатор 2 комутатор N

АТМ – мрежа
Фиг.67. Модел на АТМ мрежа.

1. 
   Физически слой на стандарт АТМ
   

Физическият слой на АТМ се състои от два подслоя:

• 
  Долен PMD: (Physical Medium Dependent) – зависещ от физическата среда;
  
• 
  Горен подслой TC (Transmission Convergence), който преобразува потока, съставен от АТМ клетки в поток от битове.
  

Функциите на PMD подслоя са:

• 
  Осъществяване на физически достъп до мрежата с помощта на съединители и кабели;
  
• 
  Кодиране в линията;
  
• 
  Синхронизация по битове на приемника и предавателя;
  
• 
  Други функции съгласно модела OSI.
  

Основните функции на TC – подслоя са:

• 
  Адаптация към рамката на използвания физически стандарт за пренасяне и възстановяване на рамката. Стандартите за пренасяне на АТМ клетки са: SDN, PDN, FDDI и Fibre Chance.
  
• 
  Определяне на границите на отделните клетки в рамката на пренасящия физически стандарт. Използва се механизма за проверка на контролното CRC – поле и това, че клетките имат фиксирана дължина 53 байта.
  
• 
  Генериране на контролно CRC (Header Error Check) в заглавната част. Полето <данни> се защитава ако е необходимо в по-горния AAL слой.
  
• 
  “Развързване” на АТМ – клетките по скорост. Към рамката на пренасящия физически стандарт се добавя “празна” клетка с цел съгласуване скоростта на крайния възел към скоростта, осигурена от пренасящия протокол.
  
• 
  Обмен на ОАМ (Operation And Maintenance) - клетки за управление, в които има информация за работата на ТС – подслоя.
  

• 
  Мултиплексиране и демултиплексиране на АТМ – клетки, принадлежащи на различни логически (виртуални) съединения в един и същ поток АТМ – клетки, предавани към физическия слой;
  
• 
  Комутация на АТМ – клетки в междинните възли на мрежата;
  
• 
  Преобразуване на идентификатора на виртуалното съединение (VPI/VCI) при комутация на клетките в междинните възли;
  
• 
  Добавяне и премахване на заглавна част към или от всяка АТМ – клетка;
  
• 
  Осигуряване на допълнителен клас обслужване QOS (Quality Of Service) – даващ възможност на потребителите да определят приоритет на своите клетки чрез установяване на специален бит (Cell Loss Priority) в заглавната част;
  
• 
  Създаване на механизъм за управление на потока от данни в интерфейса “абонат – мрежа”. Използва се полето (Generic Flow Control) на заглавната част.
  

1. 
   АТМ – комутация
   

Комутацята в АТМ – стандарта се извършва от междинните възли (АТМ – комутатори). Комутацията се състои в предаване на информация от дадено входящо виртуално или логическо съединение към определено изходящо АТМ виртуално съдинение.

АТМ виртуалните съединения имат две характеристики:

1. Физическа, специфицирана чрез номера на физическата линия (номера на порта на АТМ – комутатора), по която се предават АТМ – клетките.

2. Логическа, определена от два параметъра:

• 
  VPI (Virtual Path Identifier) – идентификационен номер на виртуалния път;
  
• 
  VCI (Virtual Channel Identifier) - идентификационен номер на виртуалния канал.
  

Виртуалният път е логическа група от виртуални канали, които се комутират и маршрутизират заедно през АТМ – мрежата. АТМ – стандартът допуска множество канали по една и съща физическа линия. Максималният брой на линииите е различен за двата интерфейса:

• 
  за интерфейса “потребител – мрежа” – UNI (User – Network Interface);
  
• 
  за интерфейса между мрежовите възли NNI (Network – Network Interface).
  

Номерът на виртуалния път (VPI) е указан в заглавната част на АТМ – клетката в полето , което е с размер осем бита за UNI – клетките и дванадесет бита за NNI – клетките. Допълнително по всеки виртуален път стандартът АТМ позволява да се дефинират до 65536 = виртуални канала.

Номерът на виртуалния канал, към който принадлежи дадена АТМ – клетка е указан в 16-битово поле на заглавната част. Следователно всяко логическо съединение (виртуално АТМ – съединение) по дадена физическа линия логически се определя от значението на комбинацията “VPI / VCI”.

АТМ комутаторите (Фиг.68.) установяват съответствието между входящите физически и логически характеристики на АТМ клетките с изходящите логически и физически характеристики, които АТМ клетките трябва да приемат на изхода им след комутатора. Всеки АТМ комутатор поддържа съответна комутационна таблица, която се актуализира при всяко ново АТМ съединение. АТМ комутацията може да се извърши едновременно по отношение на VPI и VCI или само на VPI.

1. АТМ

• Вх.

• Изх.

Виртуални

канали

• Виртуален път 1

• Виртуален път 1

65536 65536

• Виртуален път к

65536 65536

k= 4096 (NNI) k= 4096 (NNI)

1. 
   AAL – слой на стандарт АТМ
   

AAL – слоят (ATM Adaptation Layer) е предназначен да подобри обслужването, предоставено от АТМ – слоя до изискванията на следващия по-горен слой.

AAL - слоят се състои от два подслоя:

• 
  Долен подслой SAR (Segmentation And Reassembly);
  
• 
  Горен подслой CS (Convergence Sublayer) – за конвергенция.
  

Основната задача на SAR е сегментация на информацията от горния CS подслой на отделни SAR – блокове с размер, подходящ за вмъкване в полето <данни> на АТМ – клетките. Този слой изпълнява и обратната задача при приемане - десегментация.

CS – подслоят извършва конвергиране на потребителския информационен поток от CS – блокове с формати, съответстващи на пет вида трафик.

Потребителският информационен поток от CS – блокове може да бъде един от следните пет вида трафик:

• 
  Трафик в реално време с постоянна скорост на предаване – протокол AAL 1;
  
• 
  Трафик в реално време с променлива скорост на предаване – протокол AAL 2;
  
• 
  Трафик от пакети, предавани по предварително установено съединение- протокол AAL 3;
  
• 
  Трафик от дейтаграми, предавани без установяване на съединение- протокол AAL 4;
  
• 
  IP – пакети – протокол AAL 5.
  

Фрагментирането на съобщенията в АТМ клетките е показано на ФИГ.69..

1. ПОТРЕБИТЕЛСКИ ДАННИ

1. КЧ CS

2. ЗЧ CS

• KЧ

SAR

1. ДАННИ АТМ

слой

1. 
   Стандарт ISDN
   

В стандарта ISDN (Integrated Service Digital Network) е описана цифрова мрежа с интеграция на услугите. Осигурява се пренасяне в цифров вид на: компютърни данни, глас, видеоинформация, факсимилна информация и музика.

Развитието и внедряването на концепцията за ISDN се разглежда като развитие и внедряване на нова информационна технология, интегрираща в себе си двата най-важни за комуникационната техника процеси – предаване на съобщенията и тяхната комутация. Стандартът ISDN е технологията, която решава проблемите породени от интензивното развитие на комуникациите в информационното общество.

Пoявата и развитието на стандарта ISDN е обословено от:

• 
  Нарастването на обема на дискретната информация, предавана по различните комуникационни канали;
  
• 
  Предимствата на цифровите методи за предаване, обработка и комутация;
  
• 
  Достиженията в областта на цифровите многоканални системи.
  

Техническата база на ISDN са многоканалните системи с временно уплътняване на каналите и цифровите схеми за комутация. Използвани са достиженията в областта на оптическите свръзки и елементната база, позволяващи достигане на големи магистрални скорости за предаване на данни. Това позволява интегриране на всички видове връзки в широколентови комуникации.

Стандартът ISDN се развива на базата на цифрова телефонна мрежа IDN (Integrated Digital Network). Тази мрежа пренася глас в цифров вид и използва стандарта Х.25 с комутация на пакети – Фиг.70..

1. С комутация на канали

2. С комутация на пакети

3. Некомутируеми точка-точка

4. Управление на повикването

1. ISDN

1. ISDN

IDN - мрежа

Фиг.70. Конфигурация на ISDN – мрежа.

Услугите на ISDN – мрежата се делят основно на три вида:

1. 
   Преносни услуги, които се използват за:
   

• 
  Пренасяне на глас, видео и аудио информация по комутируеми канали със скорост 64 Kb/s (В – канали );
  
• 
  Предоставяне на цифрови комутируеми канали (Н – канали) с по-високи скорости на предаване, кратни на 64 kb/s;
  
• 
  Пренасяне на данни по виртуални съединения с Х. 25 комутация на пакети;
  
• 
  Пренасяне на данни във вид на дейтаграми без установяване на съединение.
  

Стандартите на тези услуги покриват функциите и протоколите на долните три слоя на отврения модел за комуникации.

1. 
   Телеуслуги. Тези услуги са за комуникация “от абонат до абонат”. Обхващат се всички слоеве на OSI – модела и се заключават в следното:
   

• 
  ISDN – телефон – високо качество, добро отношение сигнал/ шум, използва се канал с лента 3100 Hz и 7000 Hz за предаване на стерео звук и провеждане на конферентни разговори;
  
• 
  ISDN – телетекст – това е протокол за предаване на буквено-цифрова информация – една страница формат А 4 се предава за по-малко от 1 s при скорост 64 Kb/s;
  
• 
  ISDN – телефакс - страница с формат А 4 обикновен телефакс предава за повече от 20 s , а с ISDN – телефакса за 3 s ;
  
• 
  ISDN – видеотекст - използва се за търсене на информация, обучение, игри, пазаруване, резервация на билети и други;
  
• 
  Видеотелефон – за предаване на глас и движещо се изображение, използва се подходяща разделителна способност и компресия;
  
• 
  Специални ISDN услуги – това са телеграми за пожар, бедствие, грабеж и телеметрия за дистанционно отчитане и управление на промишлени процеси.
  

1. 
   Допълнителни видове услуги: Това са услуги, чрез които се подобрява качеството на комуникациите. Заключават се в следното:
   

• 
  Изчакване на зает абонат при повикване;
  
• 
  Индикация на номера на викащия абонат;
  
• 
  Регистрация на входящи повиквания;
  
• 
  Прехвърляне на повиквания;
  
• 
  Бързо избиране на абонат;
  
• 
  Провеждане на конферентни разговори;
  
• 
  Сигнализация за текущо таксуване при разгвор.
  

1. 
   СТАНДАРТ B – ISDN
   

Стандартът B – ISDN осигурява интерфейс за скорост до 622 Mb/s с възможност за увеличаване на скоростта за в бъдеще. Стандартът поддържа комутируеми и постоянни съединения от типа “точка – точка” и “точка – много точки”. Осигуряват се услугите:

1. 
   Разговорни услуги - в реално време “от край до край” двупосочни и еднопосочни:
   

• 
  Предаване на движещи се изображения, съпроводени със звук;
  
• 
  Предаване на звук;
  
• 
  Високоскоростно предаване на данни;
  
• 
  Високоскоростно предаване на документи.
  

1. 
   Съобщителни услуги – извършват се в нереално време, чрез комутация на съобщения и пощенски кутии.
   
2. 
   Услуги за извличане на различна информация от мрежата - видео – текст, телетекст, реклами, справки.
   
3. 
   Разпръскващи услуги - от типа “точка – много точки” за разпространение на документи, периодичен печат, книги, видео информация, телевизионни програми.
   

Стандартът B – ISDN предлага три вида скорости за предаване:

• 
  Пълнодуплексна скорост от 155,2 Mb/s;
  
• 
  Асиметрична услуга на скорост 155,2 Mb/s от абоната към мрежата и 622, 08 Mb/s в обратна посока;
  
• 
  Пълнодуплексна скорост от 622, 08 Mb/s – ползва се от видеодоставчиците.
  

Системата за управление на ISDN представлява съвкупност от апаратно-програмни средства, предназначени за изграждане и контрол на съединени, за приемане, натрупване , предаване и обработка на информация.

1. 
   Поддържане в изправно (работно) състояние на отделните програмно-апаратни средства, когато обекти за управление са средствата, изграждащи мрежата, а цел на управлението е осигуряването с различни методи (въвеждане на излишество, дублиране, резервиране, тестване и т.н.) на зададените параметри за надеждност на мрежата;
   
2. 
   Управление на доставката на порциите информация на зададения адрес, когато обекти на управлението са комутационните системи на крайните възли, а основната цел на управлението се явяват избора на път в комутационната система, създаване на маршрут за предаване в съответствие с адреса и удовлетворяване на някои допълнителни изисквания (приоритет, времето за доставка, достоверност и т.н.). На това ниво се извършва и управлението на комутацията. В междинните възли с програмно управление, използвани в ISDN е възможна реализацията на адаптивни алгоритми, способни да реагират на изменящите се параметри на входящите и изходящите потоци, както и да извършват оценка на състоянието на комутационната система на възлите;
   
3. 
   Управляване разпределението на комуникационните канали и регулиране (ограничаване) интензивността на потоците потребителска информация, когато обекти на управление се явяват крос-системите, а основна цел – разпределение и преразпределение на каналите между вторичните мрежи, създаване на сноп от прави канали и изработване на алгоритми за удовлетворяване изискванията за доставка на информация при изменения в мрежата или в интензивността на потоците. С други думи, на това ниво се осъществява управление на предаваната информация, заключаващо се в управление на интензивността на потоците и маршрутизацията им.
   
4. 
   Комплексно управление на ISDN, като технико-икономическа система, включващо задачите по административното управление, управление на експерименталните изследвания и мрежовите измервания, които с отчитане сложността на ISDN като обект за управление са автоматизирани.
   

Тъй като ISDN са интегрални мрежи, то функциите за които те са предназначени, са интегрирали в себе си много от функциите на еднородните мрежи. Освен това, паралелно с развитието на интегралните мрежи възниква задачата за осигуряване на взаимодействието им с компютърните мрежи, поради което управлението на процесите за обмен на информация в ISDN е целесъобразно да се организира на базата на концепцията и стандартите, приети за съществуващите в момента мрежи. Общоприет модел за изграждане на комуникационни мрежи, както и на стандарта ISDN е OSI модела.

Методите и алгоритмите за комутация, маршрутизация и ограничаване на потоците в ISDN се реализират в протоколите на каналния, мрежовия и транспортния слой. От тази гледна точка задачата за управление на процесите на обмен на информация в ISDN се превръща в задача за избор на оптимални , по отношение на някакъв избран критерий, методи за маршрутизация и ограничаване на интензивността на потоците в мрежа със зададена топологическа структура, при съответстващи ограничения. От друга страна, процеса на обмен на информация в стандарт ISDN е тясно свързан с използваните в мрежата методи на комутация. Това налага по-подробното разглеждане на съществуващите методи за комутация, с цел разкриването на възможностите за използването им в ISDN.

Понастоящем в съществуващите КМ се прилагат основно два метода за комутация: комутация на каналите (КК) и комутация на съобщенията или пакетите (КС/КП). Методът с КП се прилага в две разновидности: 1/ комутация на дейтаграмите при който всеки пакет от дадено съобщение получава адреса на получателя и може да се придвижва по маршрут, често пъти различен от маршрутите на другите пакети от същото съобщение и 2/ комутация на виртуални канали (ВК)), при който всички пакети от едно съобщение преминават по един и същи маршрут, определян във фазата на установяване на виртуалния канал. Достойнствата и недостатъците на методите КК и КС (КП) са изследвани многократно. По-широко приложение в КМ последните години е намерил метода с КП. Този метод има много предимства, но и много недостатъци, поради което в ISDN се използва и метода с КК. Избора на метода за комутация в съществуващите КМ се определя като се изходи от особеностите на предаваните съобщения. За съжаление такъв подход за ISDN се оказва невъзможен, поради разнообразието на информационните потоци в нея.

Стремежа за преодоляването на “чистите” методи за комутация е довел до появяването на голям брой методи за хибридна и адаптивна комутация, от които най-перспективни от гледна точка на използване на каналите и икономическа ефективност са методите за адаптивна комутация. При тези методи се извършва динамично разпределяне на пропускателната способност на каналите в зависимост от състоянието на мрежата в даден момент. Изследванията показват, че използването на хибридните и адаптивните принципи на комутация дава възможност за постигането на висока ефективност при функционирането на цифровите мрежи, като осигуряват в същото време необходимото качество на обслужването на потребителите. В цифровите мрежи, характеризиращи се голямото си разнообразие на предаваната информация и специфичните изисквания към качеството на предаване, използването на методите за хибридна и адаптивна комутация, се превръща в необходимост.

Управлението на процеса на обмен на информация в ISDN се характеризира със следните особености:

• 
  Мрежата, по която се предава служебна информация за управление на обектите, притежава същите характеристики, каквито и цифровата мрежа, в която се извършва обмен на потребителска информация, така че в общия случай тези мрежи са еднакви;
  
• 
  Елементите на системата за управление са териториално отдалечени един от друг. Следователно информацията за състоянието на обектите винаги ще закъснява и ще отразява минало състояние на процеса на обмен на информация. С други думи, решението за управление ще се приема на основата на информацията за минало състояние на процеса;
  
• 
  Пропускателната способност на ISDN, представляваща количеството информация (бит/с), предавано едновременно между всички КВ за единица време, при известни условия може да бъде по-малка от производителността на източниците;
  
• 
  Непрекъснато изменение на работните условия на ISDN – случайни изменения в интензивността и направленията на входящите потоци случайни грешки в предаваната цифрова информация в каналите;
  
• 
  Случайни изменения в топологическата структура, вследствие повреди в КВ или каналите;
  
• 
  Еволюционни изменения в топологическата структура, т. е. добавянето на нови възли, канали и т.н..
  

Задачата за управлението на обмена на информация, обикновено се свежда до задача за управление на потоците в мрежата. Задачата за управление на потоците се заключава в ограничаване на интензивността им с оглед предотвратяване на претоварването в мрежата (водещо до блокиране на работата й) и в разпределение на потоците (маршрутизация). В цифровите мрежи от различен тип (в това число и ISDN) се използват две групи методи за управление интензивността на потоците: централизирани и децентрализирани. При централизираните методи необходимата обобщена служебна информация за състоянието на мрежата се набира от централния управляващ възел от междинните възли, към които се изпращат съответни команди. Децентрализираните методи биват локални и глобални. Децентрализираните методи са получили по-голямо приложение. При тях ограничаването на потоците може да стане или като се ограничава натоварването на междинните възли, или като се ограничава производителността на самия информационен източник.

При локалните методи решение за ограничаване на потоците взема отделният възел. Глобалните методи се реализират във два варианта: изоритмично управление, при което общият брой пакети в мрежата се поддържа постоянен и с непрекъснато управление, при което се ограничават потоците на всяка двойка взаимодействащи си възли.

Управлението на разпределението на потоците (маршрутизацията) се свежда до управление структурата на мрежата, което се реализира или чрез изменение капацитета на каналите, или чрез преразпределянето им. Използват се три групи методи:

• 
  Методи за преразпределяне на маршрутите, заключаващи се в определяне на реда за избора на обходните маршрути (свързано е с изменения в така наречения план за разпределение на информацията) или в управление на конфигурацията на маршрута;
  
• 
  Методи, свързани с управлението на броя на допустимите обходни маршрути;
  
• 
  Методи за управление на режима на комутация на каналите на избрания маршрут.
  

• 
  Насочеността на потоците информация;
  
• 
  Начина на отчитане на текущото състояние на мрежата;
  
• 
  Начина на разпределение на информацията по възможните маршрути; централизация на управлението;
  
• 
  Използваната информация за избора на маршрута;
  
• 
  Начина на получаване на тази информация.
  

В цифровите мрежи най-широко приложение са намерили адаптивните методи и методите за зонова маршрутизация.

• 
  Част от служебната информация, необходима за нормалната работа на алгоритмите за маршрутизация;
  
• 
  Глобалност, под което се разбира свойството на тази информация да отразява състоянието на определен участък от мрежата или на цялата мрежа;
  
• 
  Актуалност на информацията.
  

Именно тези характеристики на служебната информация, на базата на която функционират алгоритмите за маршрутизация в цифровите мрежи за информационен обмен, определят нейната адаптация към отказите на каналите и междинните възли, към претоварването и блокировката на комуникационната мрежа.

Анализът на методите за маршрутизация, многочислените изследвания, както и опита от експлоатацията на съществуващите компютърни мрежи показват, че нито един от методите за маршрутизация не може да осигури желаната адаптация напълно. Ето защо, специално за цифровите мрежи са създадени и изследвани комбинирани алгоритми за маршрутизация, осигуряващи компромисно решение на алтернативата “глобалност – актуалност” на служебната информация, при съответстващи ограничения на частта информация, създаваща допълнителен трафик в стандарта ISDN.

В съответствие с такъв комбиниран подход е разработен конкретен алгоритъм за маршрутизация, наречен алгоритъм за адаптивна маршрутизация с ограничен избор на изходящите канали. Маршрутната таблица при този алгоритъм се изгражда на основата на съчетаването на принципите на фиксираните многомаршрутни и локалните адаптивни алгоритми за маршрутизация. Използването на принципите за построяване на многомаршрутни методи за маршрутизация осигурява до известна степен удовлетворително решение на едната страна на алтернативата - глобалност. Използването пък на принципите за построяване на локалните адаптивни алгоритми осигурява решението на втората страна на алтернативата – актуалността на служебната информация, т. е. минимизирането на служебния трафик в ISDN.

Приемливи характеристики на служебната управляваща информация в големите мрежи, към които спадат и ISDN могат да се получат и при използването на методите за зонова маршрутизация. Според тези методи цялата територия, обхващана от мрежата, се разбива на зони. Вътре във всяка зона, както и между зоните, се използват отделни адаптивни алгоритми за маршрутизация. Избора на метода за маршрутизация вътре в зоната и между зоните ще се влияе както от топологическата структура на зоновата и междузоновата мрежа, така и от характеристиките на трафика им. Ако зоните имат централизирана топология, то целесъобразно е използването на централизирано управление. При разпределена структура на зоновите и междузонови мрежи за предпочитане са методите за децентрализирано управление разпределението на потоците в тях.

В общия случай управлението на процесите на обмена на информация в стандарта ISDN може да бъде сведено до управление на маршрутизацията, ако интензивността на входящите в мрежата потоци е сравнително ниска. При увеличаване на интензивността възниква опасност от претоварване на мрежата (макар че локални претоварвания могат да възникват и при ниска интензивност), налагащо ограничаване на потоците информация.

По такъв начин, главна задача на системата за управление обмена на информация в транспортната система на стандарта ISDN се явява осигуряването на необходимото качество на обслужване на всички класове потребители. Постигането на желаното качество на обслужване, при отчитане на влияещите върху него фактори, може да бъде осъществено само, ако експлоатация на мрежата се извършва в условията на динамично изменение на някои системни параметри в протоколите на транспортната система. Необходимото условие за управление на качеството на обслужване е реализацията на комплекс от мрежови средства за измерване и оценка на показателите за качество и съответните средства за управление, явяващи се част от програмното осигуряване на цифровите системи за комутация на възлите.

Като особеност на управлението на обмена на информация на транспортно ниво в ISDN може да се счита принципната възможност за избиране на технологията за предаване на информацията в момента на създаването на логическо съединение, в зависимост от състоянието на мрежата. Тази особеност спомага за постигане на желаното качество на обслужване на потребителите.

В качеството на пример и като методологична база за системно мрежово управление може да се разгледа разработената неотдавна архитектура на TMN (Telecommunication Management Network). Характерното за тази архитектура е:

• 
  Изгражда се като система с разпределена интелигентност в отделните си йерархични нива, т. е. представлява симбиоза между положителните страни на централизираната и децентрализираната система за управление;
  
• 
  За системен хардуер TMN ползва съвременни професионални микрокомпютри, устройства за визуализация и специализирани комуникационни процесори, функциониращи под управлението на мощни платформени и мрежови операционни системи;
  
• 
  Приложният софтуер е реализиран преимуществено на езика MLL, CHILL, PROTEL, СИ и Паскал;
  
• 
  Използване на достиженията на експертните системи за целите на апаратната и програмна диагностика на повредите и отказите.
  

В структурно отношение, базираните на архитектурата на TMN автоматизирани системи за управление на стандарт ISDN (национални и ведомствени) се изграждат основно на две йерархични нива:

• 
  Ниво на мрежов център за управление NMC (Network and Management Centre);
  
• 
  Ниво на регионалните (доменните, клъстърните) центрове за управление OMC (Operation and Maintenance Centre).
  

Основните функции, изпълнявани от ОМС центъра са следните:

• 
  Регистриране и обработка на алармени съобщения;
  
• 
  Дистанционно управление на елементите на мрежата;
  
• 
  Изпращане на агрегирани данни към NMC центъра;
  
• 
  Поддържане на интерфейс към други ОМС , към съществуващата регионална аналогова обществена телефонна мрежа и към мрежата за свръзка с мобилни обекти .
  

• 
  Контрол на отказите и повредите в мрежата;
  
• 
  Конфигуриране и реконфигуриране на мрежата;
  
• 
  Определяне на разходите за поддръжката и трафиците;
  
• 
  Динамично адаптивно управление на маршрутизацията на информационните потоци;
  
• 
  Контрол на работата на системата за сигнализация;
  
• 
  Експлоатационен контрол;
  
• 
  Контрол на достъпа до ресурсите на мрежата и др.
  

Подобен подход на реализиране на автоматизирана система за управление на стандарт ISDN използват фирмите Siemens и Ericsson на базата на цифрови автоматични централи съответно EWSD и AXE (MD – 110).

Българската телекомуникационна компания /БТК/ също използва подобен подход при изграждането на системата за управление на националната мрежа ISDN.

В заключение трябва да се подчертае, че за разглежданите ISDN засега не съществува удовлетворително решение на задачата за управление на информационния обмен. Основна причина за подобно състояние на проблема е отсъствието на единна концепция за развитието на стандарта ISDN, както и липсата на подходящ модел на процеса на управление на обмена на информация в стандарт ISDN.

При междумрежовите комуникации се налага съгласуване на хетерогенни мрежи съставени от различни видове работни станции и сървъри с различни операционни системи, на които са инсталирани различни стекове от мержови протоколи и приложни програми. При тези мрежи е необходимо да се реализират два вида съгласувания:

• 
  Съгласуване на нивото на долните слоеве на OSI модела - Internetworking;
  
• 
  Съгласуване на горните слоеве на OSI модела - Interoperability.
  

4.1. Съгласуване на компютърните мержи в долните слоеве на модела

Фиг.71. Повторител.

• 
  Пасивни концентратори;
  
• 
  Активни концентратори.
  

Пасивните концентратори разпределят сигналите и съгласуват включените междинни възли. Активните концентратори освен разделителните функции усилват сигналите и компенсират затихването им по линиите за връзка.

В локалните компютърни мрежи изградени по стандартите IEEE 802.3 10 Base T и IEEE 802.12 (100VG – Any LAN). Концентраторите се свързват иерархично на три нива за стандарта 10 Base T и 5 нива за 100VG – Any LAN.

Стандартът 10 Base Т използва физическите топологии “звезда” или “дърво” (Фиг.72.), като логическата топология е тип “шина”.

• 
  
  Каталог: 4-kurs -> 7-semestyr
  7-semestyr -> Вариант 7 Кратки въпроси
  7-semestyr -> Вариант 1 От какво зависи капацитета на съобщителната среда?
  
  
  
  Изтегляне 7.77 Mb.
  
  Сподели с приятели: