Рассмотрим электронные цифровые автоматические телефонные станции, выпускаемые предприятиями Республики Беларусь. Это такие станции, как ЦСФ "Неман", ЭАТС "Ф - 50/1000" (обе - производство ОАО"Связьинвест"), АТС "Бета" (производитель - МПОВТ).
Все представленные выше станции обладают типичными достоинствами цифровых АТС (повышение качества передачи и коммутации, расширение спектра предоставляемых услуг, уменьшение объема работ при монтаже и обслуживании и т.д.), но по сравнению с зарубежными аналогами они имеют одно неоспоримое преимущество - цену. Стоимость одного номера в 2-4 раза меньше, чем на аналогичных импортных АТС, а если учесть значительное снижение эксплуатационных расходов в течение 25 лет эксплуатации, то экономический выигрыш будет еще более ощутим. Поэтому неудивительно, что предпочтение на ввод абонентской емкости на местных сетях отдается продукции именно белорусских производителей. Этому также способствует и то обстоятельство, что Государственная Программа импортозамещения предписывает использовать исключительно отечественное оборудование.
Основные технические характеристики ЦАТС, производимых в Республике Беларусь, приведены в таблице 2.1. В то же время нельзя не отметить тот факт, что зарубежные ЦАТС предоставляют абонентам гораздо больший перечень оказываемых услуг. Еще один недостаток ЦАТС, производимых в нашей республике, состоит в малой емкости (до 10000 портов) выпускаемых станций. Отсюда следует вывод: для успешного решения задачи, поставленной в моем дипломном проекте, продукция белорусских предприятий, к сожалению, не подходит .
Таблица 2.1 - Техническая характеристика ЦАТС, производимых в Республике Беларусь
|
Наименование параметров |
|||||||
|
Максимальная абонентская емкость, номеров |
|||||||
|
Максимальное количество СЛ |
|||||||
|
Максимальное количество вызовов в ЧНН |
|||||||
|
Максимальный трафик в ЧНН (Эрл) |
|||||||
|
Потребляемая мощность на один номер (Вт) |
|||||||
|
Число портов на 1 плате |
Для моего дипломного проекта наиболее подходят следующие коммутационные системы: DX-200 фирмы "Telenokia" (Финляндия), SI 2000 фирмы "Iskratel" (Словения), AXE-10 фирмы "Ericsson" (Швеция), EWSD фирмы "Siemens" (Германия), S12 Alkatel фирмы "Alkatel" (Германия).
Электронная цифровая коммутационная система DX-200.Система DX-200 активно используется во всем мире уже в течение многих лет и за это время заслужила уважение своей надежной и качественной работой. Система DX-200 характеризуется временным разделением каналов в коммутационном поле и цифровым способом передачи информации на основе системы передачи ИКМ-30/32. Управление осуществляется по записанной программе с применением распределенных функциональных управляющих устройств, реализованных на микропроцессорах. Система построена по модульному принципу, как аппаратных средств, так и программного обеспечения. Все функциональные блоки и программные средства подразделяются на независимые друг от друга модули. Модули взаимодействуют посредством стандартизированных сигналов.
Cистема DX-200 может использоваться в качестве опорной станции, транзитной станции, а также абонентских концентраторов.Опорная станция обеспечивает установление оконечных соединений между телефонными аппаратами абонентов местных сетей, а также выход на зоновые, междугородние и международние сети. Станции предназначены также для работы на районированных сетях с узлами входящего и исходящего сообщения, а также на сетях без узлообразования. На сетях может использоваться 5-, 6- и 7- значная нумерация, а также смешенная нумерация.
Транзитная станция предназначена для коммутации каналов, пропуска транзитной нагрузки на городскую телефонную станцию и обеспечивает организацию узлов входящего сообщения, узлов исходящего сообщения, узлов входящего междугороднего сообщения, узлов заказно-соединительных линий, совмещенных узлов, объединяющих вышеперечисленные узлы, узлов учрежденческих сетей.
Система DX-200 обеспечивает взаимодействие с существующими на сетях станциями: декадно-шаговыми, координатными, квазиэлектронными автоматическими телефонными станциями, а также со специальными информационными службами городской телефонной станции.
Для абонентов DX-200 предусмотрен целый ряд дополнительных видов услуг:
1) сокращенный набор номера;
3) повторный вызов без нового набора номера;
5) передача вызова в случае занятости вызываемого абонента на другой телефонный аппарат;
6) передача вызова на автоинформатор или телефонистке;
7) определение номера вызываемого абонента.
В системе DX-200 повременной учет стоимости разговора осуществляется при исходящей связи с учетом категории абонентов.
В состав системы DX-200 входят два типа автоматических телефонных станций: DX-210 и DX-220. Станция DX-210 в основном испольуется в качестве автоматической телефонной станции малой емкости . Основные характеристики системы DX-200 приведены в таблице 2.2.
Электронная цифровая коммутационная система SI 2000.Система SI 2000 предназначена для обслуживания телефонных сетей пригородной и сельской местности. Передовая концепция организации сети SI 2000 является базовой стратегией. В противоположность другим решениям данная концепция обеспечивает несравнимую экономическую выгоду и гибкость. Сети связи многих стран большей частью являются еще аналоговыми, и осуществить немедленную цифровизацию всех путей передачи практически невозможно. Наряду со стандартными возможностями система SI 2000 имеет еще некоторые специфические особенности, служащие для оптимизации решений, связанных с созданием цифровой сети связи.
Во всех телефонных станциях SI 2000 интегрированы аналоговые линейные комплекты. Такое решение для имеющегося аналогового оборудования передачи является экономически наиболее выгодным.
Разработка оптимизированной сети, ориентированной на пригородную и сельскую местность, требует создания цифровых островов. Способность SI 2000 синхронизироваться от цифровой сети позволяет выполнить цифровизацию подчиненных оконечных автоматических телефонных станций и трактов передачи. Для обеспечения беспрепятственного развития сети связи узловая SI 2000 будет выполнять в целом коммутацию и аналого-цифровое преобразование. Если будет смонтирована главная цифровая городская автоматическая телефонная станция, синхронизация SI 2000 будет выполняться от нее без какого-либо дополнительного оборудования.
Абонентом системы SI 2000 предоставляет следующие услуги:
декадный или частотный набор номера;
наличие контрольного счетчика у абонента;
наблюдение;
запрет некоторых видов исходящей связи;
переадресация вызова;
сокращенный набор номера (прямой вызов);
установка на ожидание
и многие другие со всей необходимой поддержкой по учету их стоимости.
Выносные модули в SI 2000 оптимизированы в соответствии с передовой концепцией организации сети. При возникновении потребности в больших емкостях используется автономные автоматические телефонные станции семейства SI 2000. Автономная автоматическая телефонная станция может быть преобразована в выносной модуль или, наоборот, без каких-либо изменений в аппаратных средствах.
Передача по маршрутам большой протяженности в сельской местности является более дорогостоящей, чем в городских зонах. Для того, чтобы сэкономить на оборудовании передачи, в систему SI 2000 интегрировано, в качестве обязательного, устройство ответвления каналов тракта ИКМ-30. В одном тракте ИКМ поток может быть разделен максимально по 15 станциям. Оборудование передачи данных может вводить или выделять свыше двух потоков данных со скоростью 64 килобит в секунду.
Основными достоинствами системы SI 2000 является надежность (менее 0,5 отказов на 100 линий в год), простота, распределенность и модульность, экономичность [ 7 ].
Основные характеристики системы SI 2000 приведены в таблице 2.2.
Электронная автоматическая коммутационная система AXE-10.Система коммутации AXE-10 может использоваться в качестве опорной автоматической телефонной станции, в качестве различных узлов связи (включая международние), а также в качестве центральных, узловых и оконечных автоматических телефонных станций малой емкости на сельских телефонных сетях.
В зависимости от варианта предлагаемого использования различают:
1) местную станцию AXE;
2) транзитную станцию;
3) станцию мобильной (подвижной) связи для создания сотовой сети связи.
Максимальная емкость AXE-10, используемой в качестве местной автоматической телефонной станции, составляет 200000 абонентских линий при средней продолжительности разговора 100 секунд и нагрузке на одну абонентскую линию до 0,1 эрланга.
Транзитная станция типа AXE-10 рассчитана до 2048 цифровых соединительных линий, позволяет пропускать нагрузку транзита до 200 тысяч абонентских линий, включаемых в местные автоматические телефонные станции. Допустимая нагрузка на один канал соединительной цифровой линии установлена равной 0,8 Эрланга.
Для аналого-цифрового преобразования используется импульсно-кодовая модуляция со скоростью передачи информации 2048 килобит в секунду.
Обмен управляющими сигналами с координатными автоматическими телефонными станциями осуществляется на базе системы сигнализации R2 посредством многочастотного кода "2 из 6".
При междугородней связи используется преимущественно одночастотная система сигнализации, применяется также система сигнализации по общему каналу сигнализации №7.
Посредством системы эксплуатации и технического обслуживания обеспечивается постоянное и всестороннее наблюдение за порядком и результатами установления соединений, контроль поступающей нагрузки.
Основные услуги, предоставляемые абонентам:
1) сокращенный набор номера;
3) наведение справки во время разговора;
4) переадресация вызова к телефону или на автоинформатор;
5) автоматическая конференц-связь;
6) установка на ожидание в случае занятости абонента с уведомлением;
7) вызов абонента по заказу;
8) сопровождающий вызов;
9) переключение на другой аппарат при занятости или при не ответе абонента;
10) ограничение исходящей связи;
11) определение номера вызывающего абонента при наличии заявки от вызывающего абонента;
12) автоматическая побудка.
Система коммутации может быть использована для планирования и разработки сетей связи в сельской местности. При этом должны учитываться большие расстояния, низкая телефонная плотность. В основе системы AXE-10 для сельской местности лежит тот же состав оборудования, что и для цифровой сети города. Дополнительно включается в поставку удаленный абонентский мультиплексор, позволяющий подключить до 128 абонентских линий. Предусмотрено использование кабельных цифровых линий связи или линий радиосвязи для соединения удаленных абонентских мультиплексоров с опорной автоматической телефонной станцией. Разработаны варианты размещения оборудования в специальных контейнерах, содержащих необходимые устройства для включения в сеть электропитания немедленного ввода в эксплуатация.
Для абонентов учрежденческого сектора специально разработаны такие услуги, как Центрекс и передача данных по специально выделенным каналам. С помощью этой услуги часть абонентов системы коммутации объединяется в группы с закрытой нумерацией и общим вызовом со стороны телефонной сети по выделенному номеру. Практически могут создаваться учрежденческие автоматические телефонные станции на базе одного и того же оборудования коммутации.
Система коммутации AXE-10 рассчитана на использование в качестве центральной станции сотовой сети связи типа NMT-450. Разработка специальной подсистемы для включения подвижной телефонной связи позволила организовать сопряжение системы AXE-10 с базовыми станциями сотовой связи .
Основные характеристики системы AXE-10 приведены в таблице 2.2.
Электронная автоматическая коммутационная система EWSD.Система EWSD приобрела прекрасную репутацию во многих странах мира благодаря своей надежности, экономической эффективности и многообразию предоставляемых услуг.
Цифровая электронная станция EWSD применяется: с использованием удаленного цифрового блока для оптимизации абонентской сети или для внедрения в зоне новых услуг, в качестве местной телефонной станции, в качестве транзитной телефонной станции, в качестве городской и транзитной междугородней станции, в качестве коммутационного центра для подвижных объектов, в качестве сельской станции, станции малой емкости, как контейнерная станция, в качестве коммутационной системы, в качестве центра эксплуатации и технического обслуживания группы станций, в качестве узла в системе общеканальной сигнализации, в цифровой сети интегрального обслуживания, для предоставления специальных услуг.
EWSD обеспечивает эксплуатационные компании многими преимущественными возможностями, которые, в свою очередь, обуславливаются универсальностью, гибкостью и эксплуатационными качествами коммутационной системы. К основным характерным возможностям EWSD можно отнести: интегрированный надзор, включающий надзор за работой, индикацию ошибок, процедуры анализа ошибок и их диагностику, внедрение в существующие сети, выбор маршрута, выбор альтернативного маршрута, регистрация учета стоимости телефонных разговоров, измерение нагрузки, управление базой данных и других.
В EWSD могут быть использованы все стандартные системы сигнализации. Передача сигнализации также осуществляется стандартными системами. Станция может работать как с абонентами с декадным набором номера, так и с абонентами с тональным набором номера. Для регистрации учета стоимости используются все стандартные методы.
Аналоговому абоненту могут быть представлены следующие виды услуг:
1) сокращенный набор номера;
2) соединение без набора номера (прямая связь);
3) соединение без выдержки времени;
4) передача входящего вызова при отсутствии абонента на службу отсутствующих абонентов;
5) автоинформатор с заранее записанными фразами;
7) временный запрет входящей связи;
8) постановка вызова на ожидание (в случае занятости вызываемого абонента);
9) наведение справки во время разговора;
10) конференц-связь;
11) распечатанная запись длительности и стоимости разговора;
12) автоматическая побудка;
13) специальный абонент;
14) приоритет вызовов
и другие.
Для абонентов цифровой сети интегрального обслуживания дополнительно могут быть предоставлены следующие виды услуг:
1) подключение до восьми оконечных устройств одновременно;
2) изменение оконечного устройства, выбор оконечного устройства;
3) мобильность оконечного устройства;
4) индикаторы услуги;
5) изменение услуги во времени вызова;
6) работа с одновременным пользованием двумя услугами;
7) регистрация учета стоимости разговора по отдельным услугам;
8) вызова, оплачиваемые абонентом и другие .
Основные характеристики системы EWSD приведены в таблице 2.2.
Электронная автоматическая коммутационная система Alkatel S12. При разработке системы большое внимание уделялось проблемам экономичности в производстве и эксплуатации. Экономичность производства обеспечивается высокой степенью унификации оборудования.
Главной функциональной характеристикой станции "Alkatel S12" является децентрализованная структура, основанная на полностью распределенном управлении, как функциями обработки информации, так и непосредственно процессами коммутации.
В сочетании с модульностью аппаратных и программных средств распределенное управление обеспечивает:
1) высокую надежность работы оборудования;
2) возможность построения станции в широком диапазоне емкостей;
3) гибкость в плановом наращивании емкостей системы по требованиям заказчика;
4) устойчивость к изменениям системных требований в будущем, поскольку новые применения будут связаны только с доукомплектованием станции новыми аппаратными или программными модулями без изменения архитектурных принципов и базовых аппаратно-программных средств;
5) упрощение программного обеспечения.
Модульная архитектура станции обеспечивает гибкое внедрение новых технологических решений и предоставление новых услуг в условиях эксплуатации без перерывов в работе. Новые технологические решения и версии программного обеспечения внедрены на сетях различных стран, доведя "Alkatel S12" до совершенного уровня соответствия требованиям к функциональным и технико-эксплуатационным характеристикам, а также обеспечив ее дальнейший эволюционный переход к узкополосной и широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания.
Оборудование станции "Alkatel S12" предназначено для применения на сетях общего и специального назначения, охватывая спектр применения от малых вынесенных абонентских блоков до крупных городских и междугородних станций. Основными вариантами конфигурации оборудовании являются:
1) городские автоматические телефонные станции малой емкости (от 256 до 5376 абонентских линий);
2) городские автоматические телефонные станции средней и большой емкости (до 100000 абонентских линий);
3) транзитные узлы коммутации (до 60000 соединительных линий);
4) вынесенные абонентские концентраторы (до 976 абонентских линий).
Станции "Alkatel S12" обеспечивает предоставление абонентам следующих видов связи:
1) автоматическая внутренняя связь между всеми абонентами станции;
2) автоматическая входящая и исходящая местная связь к абонентам других станций;
3) транзитная связь между входящими и исходящими линиями;
4) автоматическая связь внутри определенной группы абонентов;
5) автоматическая исходящая связь к справочным службам;
6) полупостоянная коммутация.
Абонентам "Alkatel S12" предоставляются следующие виды дополнительных телефонных видов услуг:
1) переадресация входящего вызова к другому аппарату;
2) переадресация вызова в случае занятости абонента;
3) переадресация входящего вызова на автоинформатор или оператора;
4) сопровождающий вызов по паролю на аппарат, с которого заказывались услуги;
5) поисковая сигнализация;
6) установка на ожидание освобождения вызываемого абонента (ожидание с обратным вызовом);
7) повторный вызов без набора номера;
8) соединение с абонентом по предварительному заказу;
9) конференц-связь и другие.
Основные характеристики системы "Alkatel S12" приведены в таблице 2.2 .
Таблица 2.2 - Основные характеристики импортных систем коммутации
Как видно из вышесказанного, параметры импортных систем коммутации близки друг к другу, и в этом случае решающее значение имеет стоимость. Вот именно по этому критерию мной выбрана система коммутации AXE-10, как наилучшая по соотношению "качество-цена".
Классификация сетей.
По территориальной распространенности
PAN (Personal Area Network) - персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.
LAN (Local Area Network) - локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку - около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.
CAN (Campus Area Network - кампусная сеть) - объединяет локальные сети близко расположенных зданий.
MAN (Metropolitan Area Network) - городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.
WAN (Wide Area Network) - глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN - сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.
Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.
По типу функционального взаимодействия
Клиент-сервер,Смешанная сеть,Одноранговая сеть,Многоранговые сети
По типу сетевой топологии
Шина, Кольцо, Двойное кольцо, Звезда, Ячеистая, Решётка, Дерево, Fat Tree
По типу среды передачи
Проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель)
Беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне)
По функциональному назначению
Сети хранения данных, Серверные фермы, Сети управления процессом, Сети SOHO, домовые сети
По скорости передач
низкоскоростные (до 10 Мбит/с), среднескоростные (до 100 Мбит/с), высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);
По необходимости поддержания постоянного соединения
Пакетная сеть, например Фидонет и UUCP, Онлайновая сеть, например Интернет и GSM
Сети с коммутацией каналов
Одним из важнейших вопросов в компьютерных сетях является вопрос о коммутации. В понятие коммутация входит:
1. механизм распределения маршрута при передаче данных
2. синхронное использование канала связи
Об одном из способов решения задачи коммутации мы и поговорим, а именно о сетях с коммутацией каналов. Но нужно заметить, что это не единственный способ решения стоящей задачи в компьютерных сетях. Но перейдем ближе к сути вопроса. Сети с коммутацией каналов образуют между конечными узлами общий и неразрывный физический участок (канал) связи, через который проходят данных с одинаковой скоростью. Надо заметить, что одинаковая скорость достигается из-за отсутствия "остановки" на отдельных участках, так как маршрут заранее известен.
Установка связи в сетях с коммутацией каналов всегда начинается первой, ведь нельзя проложить маршрут к нужной цели, не подключившись. А после установки соединения можно смело передавать нужные данные. Давайте взглянем на преимущества сетей с коммутацией каналов:
1. скорость при передаче данных всегда одна и таже
2. нет задержки на узлах при передачи данных, что важно при различных On-line событиях (конференции, общение, видео-трансляции)
Ну а теперь и о недостатках надо сказать пару слов:
1. не всегда можно установить соединение, т.е. иной раз сеть может быть занята
2. мы не может сразу передавать данные без предварительной установки связи, т.е. теряется время
3. не очень эффективное использование физических каналов связи
Про последний минус поясню: при создании физического канала связи мы полностью занимаем все линию, не оставляя возможности другим подключиться к ней.
В свою очередь сети с коммутацией каналов разделяются на 2 типа, использующих разных технологических подход:
1. коммутация каналов на основе частотного мультиплексирования (FDM)
Схема работы такова:
1. на входы коммутатора каждый пользователь передает сигнал
2. все сигналы с с помощью коммутатора заполняют полосы ΔF методом частотной модуляции сигнала
2. коммутация каналов на основе временного мультиплексирования (TDM)
Принцип коммутации каналов на основе временно мультиплексирования достаточно просто. Он основан на временном разделении, т.е. поочередно происходит обслуживание каждого из каналов связи, причем отрезок времени, для отправки сигнала абоненту, строго определен.
3.Коммутация пакетов
Эта техника коммутации была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика. Первые шаги на пути создания компьютерных сетей на основе техники коммутации каналов показали, что этот вид коммутации не позволяет достичь высокой общей пропускной способности сети. Типичные сетевые приложения генерируют трафик очень неравномерно, с высоким уровнем пульсации скорости передачи данных. Например, при обращении к удаленному файловому серверу пользователь сначала просматривает содержимое каталога этого сервера, что порождает передачу небольшого объема данных. Затем он открывает требуемый файл в текстовом редакторе, и эта операция может создать достаточно интенсивный обмен данными, особенно если файл содержит объемные графические включения. После отображения нескольких страниц файла пользователь некоторое время работает с ними локально, что вообще не требует передачи данных по сети, а затем возвращает модифицированные копии страниц на сервер - и это снова порождает интенсивную передачу данных по сети.
Коэффициент пульсации трафика отдельного пользователя сети, равный отношению средней интенсивности обмена данными к максимально возможной, может достигать 1:50 или даже 1:100. Если для описанной сессии организовать коммутацию канала между компьютером пользователя и сервером, то большую часть времени канал будет простаивать. В то же время коммутационные возможности сети будут закреплены за данной парой абонентов и будут недоступны другим пользователям сети.
При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Напомним, что сообщением называется логически завершенная порция данных - запрос на передачу файла, ответ на этот запрос, содержащий весь файл и т.д. Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до многих мегабайт. Напротив, пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета на узел назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения (рис. 3). Пакеты транспортируются по сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге - узлу назначения.
Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета (рис. 3). В этом случае пакет находится некоторое время в очереди пакетов в буферной памяти выходного порта, а когда до него дойдет очередь, он передается следующему коммутатору. Такая схема передачи данных позволяет сглаживать пульсацию трафика на магистральных связях между коммутаторами и тем самым наиболее эффективно использовать их для повышения пропускной способности сети в целом.
Действительно, для пары абонентов наиболее эффективным было бы предоставление им в единоличное пользование скоммутированного канала связи, как это делается в сетях с коммутацией каналов. В таком случае время взаимодействия этой пары абонентов было бы минимальным, так как данные без задержек передавались бы от одного абонента другому. Простои канала во время пауз передачи абонентов не интересуют, для них важно быстрее решить свою задачу. Сеть с коммутацией пакетов замедляет процесс взаимодействия конкретной пары абонентов, так как их пакеты могут ожидать в коммутаторах, пока по магистральным связям передаются другие пакеты, пришедшие в коммутатор ранее.
Тем не менее, общий объем передаваемых сетью компьютерных данных в единицу времени при технике коммутации пакетов будет выше, чем при технике коммутации каналов. Это происходит потому, что пульсации отдельных абонентов в соответствии с законом больших чисел распределяются во времени так, что их пики не совпадают. Поэтому коммутаторы постоянно и достаточно равномерно загружены работой, если число обслуживаемых ими абонентов действительно велико. На рис. 4 показано, что трафик, поступающий от конечных узлов на коммутаторы, распределен во времени очень неравномерно. Однако коммутаторы более высокого уровня иерархии, которые обслуживают соединения между коммутаторами нижнего уровня, загружены более равномерно, и поток пакетов в магистральных каналах, соединяющих коммутаторы верхнего уровня, имеет почти максимальный коэффициент использования. Буферизация сглаживает пульсации, поэтому коэффициент пульсации на магистральных каналах гораздо ниже, чем на каналах абонентского доступа - он может быть равным 1:10 или даже 1:2.
Более высокая эффективность сетей с коммутацией пакетов по сравнению с сетями с коммутацией каналов (при равной пропускной способности каналов связи) была доказана в 60-е годы как экспериментально, так и с помощью имитационного моделирования. Здесь уместна аналогия с мультипрограммными операционными системами. Каждая отдельная программа в такой системе выполняется дольше, чем в однопрограммной системе, когда программе выделяется все процессорное время, пока ее выполнение не завершится. Однако общее число программ, выполняемых за единицу времени, в мультипрограммной системе больше, чем в однопрограммной.
Сеть с коммутацией пакетов замедляет процесс взаимодействия конкретной пары абонентов, но повышает пропускную способность сети в целом.
Задержки в источнике передачи:
· время на передачу заголовков;
· задержки, вызванные интервалами между передачей каждого следующего пакета.
Задержки в каждом коммутаторе:
· время буферизации пакета;
· время коммутации, которое складывается из:
o времени ожидания пакета в очереди (переменная величина);
o времени перемещения пакета в выходной порт.
Достоинства коммутации пакетов
1. Высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика.
2. Возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами в соответствии с реальными потребностями их трафика.
Недостатки коммутации пакетов
1. Неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети, обусловленная тем, что задержки в очередях буферов коммутаторов сети зависят от общей загрузки сети.
2. Переменная величина задержки пакетов данных, которая может быть достаточно продолжительной в моменты мгновенных перегрузок сети.
3. Возможные потери данных из-за переполнения буферов.
В настоящее время активно разрабатываются и внедряются методы, позволяющие преодолеть указанные недостатки, которые особенно остро проявляются для чувствительного к задержкам трафика, требующего при этом постоянной скорости передачи. Такие методы называются методами обеспечения качества обслуживания (Quality of Service, QoS).
Сети с коммутацией пакетов, в которых реализованы методы обеспечения качества обслуживания, позволяют одновременно передавать различные виды трафика, в том числе такие важные как телефонный и компьютерный. Поэтому методы коммутации пакетов сегодня считаются наиболее перспективными для построения конвергентной сети, которая обеспечит комплексные качественные услуги для абонентов любого типа. Тем не менее, нельзя сбрасывать со счетов и методы коммутации каналов. Сегодня они не только с успехом работают в традиционных телефонных сетях, но и широко применяются для образования высокоскоростных постоянных соединений в так называемых первичных (опорных) сетях технологий SDH и DWDM, которые используются для создания магистральных физических каналов между коммутаторами телефонных или компьютерных сетей. В будущем вполне возможно появление новых технологий коммутации, в том или ином виде комбинирующих принципы коммутации пакетов и каналов.
4.VPN (англ. Virtual Private Network - виртуальная частная сеть ) - обобщённое название технологий, позволяющих обеспечить одно или несколько сетевых соединений (логическую сеть) поверх другой сети (например, Интернет). Несмотря на то, что коммуникации осуществляются по сетям с меньшим неизвестным уровнем доверия (например, по публичным сетям), уровень доверия к построенной логической сети не зависит от уровня доверия к базовым сетям благодаря использованию средств криптографии (шифрования, аутентификации, инфраструктуры открытых ключей, средств для защиты от повторов и изменений передаваемых по логической сети сообщений).
В зависимости от применяемых протоколов и назначения, VPN может обеспечивать соединения трёх видов: узел-узел ,узел-сеть и сеть-сеть . Обычно VPN развёртывают на уровнях не выше сетевого, так как применение криптографии на этих уровнях позволяет использовать в неизменном виде транспортные протоколы (такие какTCP, UDP).
Пользователи Microsoft Windows обозначают термином VPN одну из реализаций виртуальной сети - PPTP, причём используемую зачастую не для создания частных сетей.
Чаще всего для создания виртуальной сети используется инкапсуляция протокола PPP в какой-нибудь другой протокол - IP (такой способ использует реализация PPTP - Point-to-Point Tunneling Protocol) или Ethernet (PPPoE) (хотя и они имеют различия). Технология VPN в последнее время используется не только для создания собственно частных сетей, но и некоторымипровайдерами «последней мили» на постсоветском пространстве для предоставления выхода в Интернет.
При должном уровне реализации и использовании специального программного обеспечения сеть VPN может обеспечить высокий уровень шифрования передаваемой информации. При правильной настройке всех компонентов технология VPN обеспечивает анонимность в Сети.
VPN состоит из двух частей: «внутренняя» (подконтрольная) сеть, которых может быть несколько, и «внешняя» сеть, по которой проходит инкапсулированное соединение (обычно используется Интернет). Возможно также подключение к виртуальной сети отдельного компьютера. Подключение удалённого пользователя к VPN производится посредством сервера доступа, который подключён как к внутренней, так и к внешней (общедоступной) сети. При подключении удалённого пользователя (либо при установке соединения с другой защищённой сетью) сервер доступа требует прохождения процесса идентификации, а затем процесса аутентификации. После успешного прохождения обоих процессов, удалённый пользователь (удаленная сеть) наделяется полномочиями для работы в сети, то есть происходит процесс авторизации. Классифицировать VPN решения можно по нескольким основным параметрам:
[править]По степени защищенности используемой среды
Защищённые
Наиболее распространённый вариант виртуальных частных сетей. С его помощью возможно создать надежную и защищенную сеть на основе ненадёжной сети, как правило, Интернета. Примером защищённых VPN являются: IPSec, OpenVPN и PPTP.
Доверительные
Используются в случаях, когда передающую среду можно считать надёжной и необходимо решить лишь задачу создания виртуальной подсети в рамках большей сети. Проблемы безопасности становятся неактуальными. Примерами подобных VPN решений являются: Multi-protocol label switching (MPLS) и L2TP (Layer 2 Tunnelling Protocol) (точнее сказать, что эти протоколы перекладывают задачу обеспечения безопасности на другие, например L2TP, как правило, используется в паре с IPSec).
[править]По способу реализации
В виде специального программно-аппаратного обеспечения
Реализация VPN сети осуществляется при помощи специального комплекса программно-аппаратных средств. Такая реализация обеспечивает высокую производительность и, как правило, высокую степень защищённости.
В виде программного решения
Используют персональный компьютер со специальным программным обеспечением, обеспечивающим функциональность VPN.
Интегрированное решение
Функциональность VPN обеспечивает комплекс, решающий также задачи фильтрации сетевого трафика, организации сетевого экрана и обеспечения качества обслуживания.
[править]По назначению
Используют для объединения в единую защищённую сеть нескольких распределённых филиалов одной организации, обменивающихся данными по открытым каналам связи.
Remote Access VPN
Используют для создания защищённого канала между сегментом корпоративной сети (центральным офисом или филиалом) и одиночным пользователем, который, работая дома, подключается к корпоративным ресурсам с домашнего компьютера, корпоративного ноутбука, смартфона или интернет-киоскa.
Используют для сетей, к которым подключаются «внешние» пользователи (например, заказчики или клиенты). Уровень доверия к ним намного ниже, чем к сотрудникам компании, поэтому требуется обеспечение специальных «рубежей» защиты, предотвращающих или ограничивающих доступ последних к особо ценной, конфиденциальной информации.
Используется для предоставления доступа к интернету провайдерами, обычно в случае если по одному физическому каналу подключаются несколько пользователей.
Client/Server VPN
Он обеспечивает защиту передаваемых данных между двумя узлами (не сетями) корпоративной сети. Особенность данного варианта в том, что VPN строится между узлами, находящимися, как правило, в одном сегменте сети, например, между рабочей станцией и сервером. Такая необходимость очень часто возникает в тех случаях, когда в одной физической сети необходимо создать несколько логических сетей. Например, когда надо разделить трафик между финансовым департаментом и отделом кадров, обращающихся к серверам, находящимся в одном физическом сегменте. Этот вариант похож на технологию VLAN, но вместо разделения трафика, используется его шифрование.
[править]По типу протокола
Существуют реализации виртуальных частных сетей под TCP/IP, IPX и AppleTalk. Но на сегодняшний день наблюдается тенденция к всеобщему переходу на протокол TCP/IP, и абсолютное большинство VPN решений поддерживает именно его. Адресация в нём чаще всего выбирается в соответствии со стандартом RFC5735, из диапазона Приватных сетей TCP/IP
[править]По уровню сетевого протокола
По уровню сетевого протокола на основе сопоставления с уровнями эталонной сетевой модели ISO/OSI.
5. Эталонная модель OSI, иногда называемая стеком OSI представляет собой 7-уровневую сетевую иерархию (рис. 1) разработанную Международной организацией по стандартам (International Standardization Organization - ISO). Эта модель содержит в себе по сути 2 различных модели:
· горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах
· вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине
В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной - соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов API.
Похожая информация.
Вопросы по курсу
«СЕТИ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ»
1. Основные понятия теории сетей связи и систем коммутации
2. Коммутация каналов, сообщений и пакетов +
3. Назначение систем коммутации в сетях связи
4. Диаграмма обмена сигналами в системах коммутации +
5. Централизованные системы коммутации +
6. Способы организации сетей связи +
7. Структура общегосударственной системы автоматизированной телефонной связи +
8. Типы городских сетей телефонной связи +
9. Организация спецслужб и система нумерации в сетях телефонной связи
10. Организация цифровых сетей связи +
11. Варианты модернизации аналоговых сетей телефонной связи +
12. Семиуровневая модель взаимодействия открытых систем +
13. Иерархия цифровых каналов +
14. Режимы доставки для широкополосных ЦСИС+
15. Обоснование концепции и модель обслуживания вызова в интеллектуальных сетях связи +
16. Архитектура интеллектуальной сети связи +
17. Концептуальная модель интеллектуальных сетей связи +
18. Способы повышения эффективности аналоговых абонентских линий +
19. Способы повышения эффективности цифровых абонентских линий +
20. Способы построения цифровой абонентской сети +
21. Цифровые системы передачи абонентских линий по технологии xDSL +
22. Способы кодирования линейных сигналов по технологии xDSL +
23. Структура сетей профессиональной связи
24. Структура сетей персонального вызова +
25. Структура сетей спутниковой связи +
26. Структура сотовых сетей связи +
27. Структура сетей беспроводной связи +
28. Классификация систем сигнализации
29. Абонентская сигнализация
30. Линейная и регистровая сигнализации
31. Общеканальная сигнализация
32. Назначение устройств синхронизации сети телефонной связи и
33. Основные методы синхронизации цифровой сети
34. Организация синхронизации в цифровых телефонных сетях
35. Функции эксплуатационного управления +
Коммутация каналов, сообщений и пакетов
Известны следующие типы систем коммутации:
С коммутацией каналов ;
С коммутацией сообщений ;
С коммутацией пакетов .
Рис. 2.2. Фрагмент сети связи
Недостатком систем с коммутацией каналов является низкий коэффициент использования линий.
Примером сетей с коммутацией сообщений являются некоторые военные сети и сети речевой почты. В качестве оконечных устройств в этих системах могут использоваться ПЭВМ, которые в отличие от сети Телекс, не соединяются между собой напрямую. Сообщение, предназначенное для передачи из пункта А в другое оконечное устройство пункта В, последовательно запоминается в промежуточных пунктах С, D, Е, обрабатывается и передается в требуемый пункт В с некоторой задержкой во времени. При этом также последовательно освобождаются использованные промежуточные соединительные линии АС, СD, DЕ. Причина задержки сообщений заключается в том, что они ставятся в очередь для передачи по каждой последующей соединительной линии. В этих системах достигается значительно более высокое использование соединительных линий, чем в системах с коммутацией каналов. Однако электронные ящики имеют память большой емкости, что является недостатком сети с коммутацией сообщений.
Сети с коммутацией пакетов были разработаны в 80-х годах прошлого века. Примером такой сети может служить система IP–телефонии, в которой данные, полученные от терминала или ЭВМ, передаются в требуемый пункт назначения в виде коротких пакетов информации фиксированной длины. Такие системы занимают промежуточные положения между выше рассмотренными системами с точки зрения использования соединительных линий связи. Системы IP-телефонии обеспечивают в настоящее время наиболее экономически выгодный режим коммутации речевых сообщений. Однако при попадании отдельных пакетов в сети связи наблюдается значительное ухудшение качества передаваемых речевых сообщений, что является недостатком данных систем.
Диаграмма обмена сигналами в системах коммутации
Кроме канала для передачи информации между каждым терминалом и коммутационной станцией имеется также двухсторонний тракт для обмена сигналами управления. В большинстве реально существующих коммутационных систем для обоих цепей используется один и тот же физический канал.
Первым шагом в разработке любой коммутационной системы является рассмотрение совокупности сигналов управления для обмена служебной информацией между терминалом и коммутационной системой. Эта информация переносится в виде сигналов, закодированных определенным способом: в случае аналоговых телефонных систем – в амплитуде и частоте синусоидального напряжения, в цифровых системах передачи данных – в двоичных кодовых комбинациях.
