 |
Технологии физического уровня передачи данных
|
|
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
миит
тамбовский железнодорожный техникум –
филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Московский государственный университет путей сообщения»
РЕКОМЕНДОВАНО УТВЕРЖДАЮ
цикловой комиссией Зам. директора по УВР
«___»____________2016г.
специальности 09. 02. 02 и информатизация учебного
процесса __________ Тарасова О. И.
Председатель___________С. А. Кривенцова
Конспект лекций по дисциплине
Технологии физического уровня передачи данных
Содержание
Введение……………………………………………………………………………….. ……3
Лекция 1. Способы коммутации вычислительных сетей ……………………. ………. …4
Лекция 2. Коммутация каналов, сообщений и пакетов ….. ……………………………... 5
Лекция 3. Каналы передачи данных по компьютерным сетям…. ………………………. 7
Лекция 4. Разделение каналов по времени и частоте ……………………………………9
Лекция 5. Характеристики проводных линий связи ……………………………………11
Лекция 6. Основные устройства коммутации ………………………………………….. 15
Лекция 7. Цифровые каналы передачи данных …………………………………………23
Лекция 8. Спутниковые каналы …………………………………………………………. 25
|
|
|
Лекция 9. Сотовые системы связи ………………………………………………………. 32
Тестовые задания. …………………………………………………………………………40
Заключение…………………………………………………………………………………51
Список используемой литературы……………………………………………………….. 52
Ведение
В настоящее время отмечается стремительный переход от индустриального общества к информационному, что, безусловно, сказывается на требованиях к подготовке специалистов любого профиля. Прежде всего это относится к специалистам в области информационных технологий/. Ведь именно они призваны развивать и внедрять информационные технологии во все сферы деятельности человека.
В информатизации общества важную роль играют компьютерные и телекоммуникационные сети. Можно сказать, что информация «циркулирует» по этим сетям, как кровь по живому организму. Такое сравнение достаточно условно, но совершенно очевидно, что управление, наладка и сопровождение информационных вычислительных сетей являются ключевой задачей в развитии единого информационного пространства. Именно эту задачу и должны уметь решать специалисты в области сетевых технологий.
Предлагаемое пособие поможет студентам в получении современных знаний в этой области. В данном конспекте использованы материалы учебников В. Г. Олифера, Н. А. Олифера, А. П. Пятибратова, И. П. Норенкова, М. В. Гаранина и других авторов, а также материалы, опубликованные в открытых источниках Интернета. Полный список первоисточников приведен в конце пособия.
1. Способы коммутации вычислительных сетей
Как правило, в сетях общего доступа невозможно предоставить каждой паре абонентов собственную физическую линию связи, которой они могли бы монопольно «владеть» и использовать в любое время. Поэтому в сети всегда применяется какой-либо способ коммутации абонентов, который обеспечивает разделение имеющихся физических каналов между несколькими сеансами связи и между абонентами сети.
|
|
|
Коммутация - это метод, определяющий соединение и обработку перемещения данных в сетях передачи данных, а также способ соединения абонентов коммуникационной сети через транзитные узлы.
По способу коммутации СПД подразделяются на сети долговременной коммутации, оперативной коммутации, коммутации канала, коммутации сообщений, коммутации пакетов и гибридной коммутации.
Долговременной, или кроссовой, коммутацией называется такой способ коммутации, при котором между двумя точками сети устанавливается постоянное прямое соединение, длительность которого может измеряться часами, сутками или большим интервалом времени. Каналы, участвующие в организации таких соединений, называются выделенными.
Оперативной коммутацией называется такой способ коммутации, при котором между двумя точками сети организуется временное соединение (любой дискретный интервал).
Коммутацией канала называется способ коммутации, при котором обеспечивается временное прямое соединение каналов сети передачи данных между любой парой оконечных пунктов этой сети.
Коммутацией сообщений называется способ коммутации, при котором в каждом узле коммутации производится прием сообщений, его накопление и последующая передача в соответствии с адресом получателя.
Коммутацией пакета называется способ коммутации, при котором сообщение делится на части определенного формата - пакеты, которые принимаются, буферизируются и передаются через сеть. Если все пакеты одного сообщения передаются по фиксированному маршруту, то такой режим коммутации называется виртуальным; если же передача каждого пакета может производиться по самостоятельному маршруту, то такой режим коммутации называется дейтаграммным.
Гибридной коммутацией называется способ, при котором в одном и том же узле производится коммутация с использованием двух или более описанных выше видов коммутации.
2. Коммутация каналов, сообщений и пакетов
Для маршрутизации сообщений в сетях передачи данных применяются три основных метода: коммутация каналов, коммутация сообщений, коммутация пакетов.
|
|
|
При коммутации каналов между отправителем и получателем устанавливается выделенное физическое соединение, поддерживаемое в течение всего времени передачи. Данный метод известен как коммутация с пространственным разделением и обеспечивает физическое соединение входного порта коммутационного устройства с одним из его выходных портов на время связи. Этот метод характеризуется тем, что вводимая задержка постоянна и очень мала, поскольку коммутационное устройство не накапливает информацию.
Синхронная коммутация с временным разделением использует временные интервалы, которые закреплены за коммутируемыми каналами. Она работает совместно с временным мультиплексированием при постоянной длине цифр. Информация, соответствующая временному интервалу входного мультиплексора, временно запоминается и затем выдается с постоянной периодичностью, но в другом временном интервале. Скорость передачи не зависит от источников информации, а зависит исключительно от характеристик применяемой системы мультиплексирования/коммутации. В настоящее время преимущественно используются коммутация каналов с временным разделением и смешанная коммутация.
Коммутация каналов имеет следующие недостатки:
1. Неэффективное использование среды передачи данных - соединение остается выделенным даже в том случае, если оно простаивает, и никакие другие устройства использовать его не могут.
2. Выделенные каналы требуют большей полосы пропускания, чем невыделенные. Поэтому среда передачи данных становится достаточно дорогой.
При коммутации сообщений выделенный маршрут между двумя коммуникационными устройствами не устанавливается. Каждое сообщение интерпретируется как независимая единица и включает адреса отправителя и получателя. Все полные сообщения передаются от одного устройства сети к другому. Каждое промежуточное устройство (коммутатор сообщений) получает и сохраняет сообщение, пока следующее устройство не будет готово его принять (сеть с промежуточным хранением).
|
|
|
Развитые средства передачи сообщений обеспечивают эффективное управление трафиком за счет назначения приоритетов коммутируемых сообщений. Метод позволяет уменьшить перегрузку сети из-за интенсивного трафика - промежуточные устройства (коммутаторы сообщений) могут хранить сообщения, пока не станет доступным коммуникационный канал (сохранение времени передачи сообщений),
К недостаткам относится то, что задержка из-за передачи сообщений с промежуточным хранением делает коммутацию сообщений не подходящей для приложений реального времени. Кроме того, при больших размерах сообщений возникает ситуация, аналогичная коммутации каналов. Канал занят передачей одного длинного сообщения, а другие источники простаивают. Если в таком длинном сообщении была обнаружена ошибка, то придется передавать его повторно.
Коммутация пакетов предполагает разбиение сообщений на пакеты, в каждом из которых содержится заголовок с адресом отправителя, получателя и адресом промежуточного узла. Пакеты, созданные из блоков данных и сопровождаемые содержащимся в заголовке указателем, принимаются на входные звенья коммутационных устройств со скоростью, зависящей от источника. Пакеты накапливаются и затем выдаются в выходное звено, определяемое содержащейся в таблице информацией о маршрутизации. Обычно функции коммутации реализуются программным способом. Отдельные пакеты не всегда следуют по одному маршруту. Это называется независимой маршрутизацией (если какой-нибудь маршрут занят, то пакет передается по другим маршрутам).
|
|
|
