Уровень адаптации АТМ (AAL)

AAL состоит из двух подуровней:

CS (convergence sublayer,) - подуровня конвергенции

SAR (segmentation and reassembly sublayer) - подуровня сегментации и восстановления

Подуровень конвергенции получает данные из различных источников и объединяет их в пакеты различной длины, называемые блоками данных протокола подуровня конвергенции (CS-PDU). Подуровень сегментации и восстановления принимает CS-PDU и сегментирует их в один или более пакетов по 48 байт, которые непосредственно преобразуются в полезную нагрузку 48 байт ячейки АТМ для передачи на физическом уровне

18. Технологии 10-BASE. Структура кадров;

Стандарт IEEE802.3 определяет четыре основных типа среды передачи:

10BASE2 (0,25 дюйма, тонкий коаксиальный кабель) обеспечивает скорость передачи данных 10 Мбит/с и длину сегмента до 200м.;

10BASE5 (0,5 дюйма, толстый коаксиальный кабель) - обеспечивает скорость передачи данных 10 Мбит/с и длину сегмента до 500м.;

10BASE-T (неэкранированная витая пара) - позволяет создавать сеть по звездной топологии. Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м. Общее количество узлов не должно превышать 1024.;

10BASE-F (оптоволоконный кабель) - позволяет создавать сеть по звездной топологии. Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м.

Основные задачи данного соединения:

1. прием и передача данных из кабеля;

2. обнаружение коллизий;

3. электрическая изоляция м/у кабелем и аппаратурой интерфейса;

4. защита канала передачи данных от устойчивых ошибок.

Структура кадра:

FCS (Frame Check Sequence) - контроль последовательности кадров

Б19 Схема разрешения коллизий при передачи данных в 10-Base

Если две станции передают кадры в одно и то же время, то сигналы накладываются и разрушаются. Этот случай будем называть коллизией. Любая станция может обнаружить коллизию. Кадры, столкнувшиеся в коллизии, должны быть посланы повторно позднее.

Компьютер 1 послушал сеть (свободна!) и начал передачу пакета:

Сигнал не успел дойти до компьютера 5, когда тот тоже начал передачу, решив что сеть свободна:

Понятно, что через некоторое время в сети произойдёт наложение сигналов. Такая ситуация называется коллизией.

Когда передающая станция обнаружит несовпадение переданного в сеть сигнала с полученным из сети, она фиксирует коллизию и обрывает передачу пакета согласно протоколу Ethernet.

И компьютер 1, и компьютер 5 обрывают передачу, обнаружив коллизию.

Коллизия в сети Ethernet не является исключительным событием — это обычная рабочая ситуация.

Вопрос в том, как долго ждать узлу, чтобы попытаться вновь передать в сеть испорченный коллизией пакет? Если ждать фиксированный промежуток времени, то коллизия со 100% вероятностью возникнет вновь (компьютеры 1 и 5 одновременно возобновят передачу, если одновременно прервали её из-за коллизии).

В протоколе Ethernet пауза после обнаружения коллизии выбирается из интервала от 0 до 52,4 мс случайным образом.

Как это не покажется странным, именно случайная пауза после коллизии обеспечивает работоспособность сети Ethernet. Этот простейший механизм обработки коллизий был предложен в далёких 70–х годах и успешно работает до сих пор!

19. Схема разрешения коллизий при передаче данных в 10 BASE;

1. каждая активная станция (т.е. имеющая данные для передачи) постоянно прослушивает канал и регулирует состояние занятости и межкадровый интервал;

2. станция может передавать готовые к отправке кадры только после освобождения канала и истечения межкадрового интервала;

3. в случае наступления коллизий (т.е две или болеее станций передают кадры одновременно), каждая из передающих станций прерывает передачу и откладывает ее на некоторое время t_i=r_i*s_i, где s_i –временной интервал, равный удвоенному времени распространения сигнала м/у наиболее удаленными точками сети, а r_i =random (0, 2k-1), k=min(i,10), i- номер попытки передачи сигнала;

4.каждая станция при обработке коллизий передает спец сигнал затора (jam – 32-48 бит);

5. средства обнаружения коллизий – сопоставление собствен. двоичных последовательностей с последовательностями, циркулирующими в сети

 

 

 

20. Методика расчета контрольных сумм в кадрах. CRC-16 и CRC-32. Продемонстрировать на простом примере;

CRC (Cyclic Redundancy Code - циклический избыточный код) - алгоритм расчёта контрольной суммы для передаваемого сообщения, основанный на полиномиальной арифметике.

Основная идея алгоритма CRC состоит в представлении сообщения в виде огромного двоичного числа, делении его на другое фиксированное двоичное число и использовании остатка от этого деления в качестве контрольной суммы. Получив сообщение, приёмник должен выполнить аналогичное действие и сравнить полученный результат с принятой контрольной суммой. Сообщение считается достоверным, если выполняется это равенство.

Чтобы выполнить вычисление CRC, необходимо выбрать делитель - полином. Важной характеристикой, определяющей дальнейшие расчёты, является степень полинома или его ширина W. Обычно выбирается степень 16 или 32, так как они являются кратными разрядности регистров современных процессоров.

Когда говорят что полином 32-разрядный (W=32) , то это означает, что его размер 33 бита, причем старший бит обязательно равен "1" и остается как бы за кадром.

Простейший пример:
Полином 11011 (W=4)
Делимое 0101 (Сообщение)
Дополненное нулями сообщение 0101 0000

Здесь следует добавить, что сообщение должно быть дополнено нулями, причем число нулей W-1. Это вызвано необходимостью "пропустить" все сообщение через XOR с полиномом

Для начала разделим наше сообщение на полином:

11011 / 01010000 \ 0110 (результат деления, который нам не нужен)

--------

---------

1010 -> остаток (CRC)

Все действия вычитания заменяются операцией XOR!
Полученный остаток 1010 и есть CRC нашего примера.

Рассмотрим этот пример с точки зрения программирования. Допустим, у нас есть 4-х битный регистр, через который мы бит за битом будем протягивать наше сообщение справа налево. То есть за одну операцию сдвига каждый бит сдвигается на одну позицию влево. Крайний правый бит - нулевой и является самым младшим.
[ b3 , b2 , b1 , b0 ]

Загрузим наше сообщение в регистр. Наше дополненное нулями сообщение не поместится в нем целиком, но это не важно, т.к сообщение будет сдвигаться справа налево бит за битом, до тех пор, пока крайний левый бит, только что покинувший регистр не станет равным единице. Когда это произойдет, мы выполняем операцию XOR текущего содержимого регистра с известным нам полиномом. Не забудьте, что единичный выдвинутый бит при операции XOR складывается со старшим битом полинома, который тоже остается как бы за кадром. Вернемся к примеру:
Полином 4-й степени 1011 (На самом деле 11011, как я уже заметил раньше, самый старший бит подразумевается)
Делимое (сообщение) 0101

Делимое (сообщение) пропускают через регистр бит за битом справа налево. Когда из регистра уходит единица выполняется XOR содержимого регистра с полиномом.

0101 0000 // Исходное сообщение дополненное нулями

<< 1010 0000 // Сдвигаем биты влево на одну позицию (shl reg,1

// в ассемблере), так как выдвигается нуль то операция

// XOR не выполняется.

<< 0100 0000 // Очередной сдвиг и так как влево ушла единица то XOR

XOR 1111 0000 // результат операции XOR

<< 1110 0000 // еще один сдвиг и так как опять ушла единица - XOR

XOR 0101 0000 // результат операции XOR

<< 1010 0000 // последний сдвиг, и так как ушел нуль то XOR больше не делаем.

Остаток от деления снова 1010. Обратите внимание, на то, что обе процедуры равнозначны.

Выполним следующую операцию: Вспомните, что мы как бы прикладывали полином к сообщению, а затем выполняли операцию XOR, затем полученный результат опять подвергали операции XOR с тем же полиномом, но уже сдвинутым вправо относительно старшего бита сообщения. В нашем последнем примере мы видим, что операция XOR выполнялась дважды, и что во второй раз полином был сдвинут относительно старшего бита сообщения на одну позицию. Выполним операцию XOR между полиномом и им же самим, но смещенным на один бит вправо.

XOR

---------

101101 (╧1) // Этот результат очень важен!

И вот почему. Если выполнить операцию XOR (╧1) с нашим исходным сообщением, то мы получим тот же остаток. 1010 Все это естественно не случайно, а является следствием определенных свойств операции XOR. Что это нам дает? В первую очередь это возможность упростить наш алгоритм. Во-первых, это слишком дорогое удовольствие протягивать сообщение, размер которого может быть очень большим, бит за битом. Мы можем выдвигать сразу группу бит, например байт. И это очень удобно.

21. Технологии Fast Ethernet;

Fast Ethernet – высокоскоростная разновидность сети Ethernet, обеспечивающая скорость передачи 100 Мбит/с. Сети Fast Ethernet совместимы с сетями, выполненными по стандарту Ethernet. Основная топология сети Fast Ethernet - пассивная звезда.

Ее основными достоинствами являются:

- увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;

- сохранение метода случайного доступа Ethernet;

- сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и оптоволоконного кабеля.

Варианты реализации:

BASE-T

Длина сегмента кабеля 100BASE-T ограничена 100 метрами. В типичной конфигурации 100BASE-TX использует для передачи данных по одной паре скрученных (витых) проводов в каждом направлении, обеспечивая до 100 Мбит/с пропускной способности в каждом направлении (дуплекс).

BASE-F

100BASE-FX — вариант Fast Ethernet с использованием волоконно-оптического кабеля. В данном стандарте используется длинноволновая часть спектра (1310 нм) передаваемая по двум жилам, одна для приёма (RX) и одна для передачи (TX). Длина сегмента сети может достигать 400 метров (1 310 футов) в полудуплексном режиме (с гарантией обнаружения коллизий) и двух километров (6 600 футов) в полнодуплексном при использовании многомодового волокна. Работа на больших расстояниях возможна при использовании одномодового волокна.

BASE-S

100BASE-SX — удешевленная альтернатива 100BASE-FX с использованием многомодового волокна, так как использует недорогую коротковолновую оптику. 100BASE-SX может работать на расстояниях до 300 метров (980 футов). 100BASE-SX использует ту же самую длину волны как и 10BASE-FL. В отличие от 100BASE-FX, это позволяет 100BASE-SX быть обратно-совместимым с 10BASE-FL. Благодаря использованию более коротких волн (850 нм) и небольшой дистанции, на которой он может работать, 100BASE-SX использует менее дорогие оптические компоненты (светодиоды (LED) вместо лазеров). Все это делает данный стандарт привлекательным для тех, кто модернизирует сеть 10BASE-FL и тех, кому не нужна работа на больших расстояниях.

BASE-B

100BASE-BX — вариант Fast Ethernet по одножильному волокну. Используется одномодовое волокно, наряду со специальным мультиплексором, который разбивает сигнал на передающие и принимающие волны.

BASE-L

100BASE-LX — 100 Мбит/с Ethernet с помощью оптического кабеля. Максимальная длина сегмента 15 километров в полнодуплексном режиме по паре одномодовых оптических волокон.

100BASE-LX WDM — 100 Мбит/с Ethernet с помощью волоконно-оптического кабеля. Максимальная длина сегмента 15 километров в полнодуплексном режиме по одному одномодовому оптическому волокну на длине волны 1310 нм и 1550 нм. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо цифрами (длина волны), либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой — на 1550 нм.

22. Технологии 100-BASE;

Сетевая технология Fast Ethernet обеспечивает скорость передачи 100 Мбит/с и имеет три модификации:

100BASE-T4 - используется неэкранированная витая пара (счетверенная витая пара). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м.

100BASE-TX - используются две витые пары (неэкранированная и экранированная). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м.

100BASE-FX - используется оптоволоконный кабель (два волокна в кабеле). Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м

Различия и сходства с Ethernet:

- сохранение метода случайного доступа CSMA/CD, принятого в Ethernet;

- сохранение формата кадра, принятого в стандарте IEEE 802.3;

- сохранение звездообразной топологии сетей;

- поддержка традиционных сред передачи данных — витой пары и волоконно-оптического кабеля.

23. Технологии 100VG-AnvLAN. ее преимущества;

Сеть 100VG-AnyLAN – разработана компаниями Hewlett-Packard и IBM и соответствует международному стандарту IEEE 802.12.

Главными дос­тоинствами ее являются большая скорость обмена, сравнительно невы­сокая стоимость аппаратуры, централизованный ме­тод управления обменом без конфликтов и совместимость на уровне па­кетов с популярными сетями Ethernet и Token-Ring. В названии сети циф­ра 100 соответствует скорости 100 Мбит/с, буквы VG обозначают дешевую витую пару категории 3 (Voice Grade), a AnyLAN (любая сеть) обознача­ет то, что сеть совместима с двумя самыми распространенными сетями.

Основные технические характеристики сети 100VG-AnyLAN:

• Скорость передачи ~ 100 Мбит/с.
• Топология - звезда c возможностью наращивания.
• Метод доступа - централизованный, бесконфликтный (Demand Priority - с запросом приоритета).
• Среда передачи - счетверенная неэкранированная витая пара (кабели UTP категории 3, или 5), сдвоенная витая пара (кабель UTP категории 5), сдвоенная экранированная витая пара (STP), а также оптоволоконный кабель. Сейчас в основ­ном распространена счетверенная витая пара.
• Максимальная длина кабеля между концентратором и або­нентом и между концентраторами -100м (для UTP кабеля категории 3), 150 м (для UTP кабеля категории 5 и экрани­рованного кабеля), 2 км (для оптоволоконного кабеля).

Таким образом, параметры сети 1OOVG-AnyLAN довольно близки к пара­метрам сети Fast Ethernet. Однако главное преимущество Fast Ethernet - это полная совместимость с наиболее распространенной сетью Ethernet (в случае 1OOVG-AnyLAN для этого обязательно требуется коммутатор или мост). С другой стороны, 1OOVG-Any LAN имеет централизованное управление, исключающее конфликты и гарантирующее предельную величину вре­мени доступа (чего не предусмотрено в сети Ethernet).

Преимущества 100VG-AnyLan

- Число концентраторов в сегменте может достигать 5

- Максимальное расстояние между двумя наиболее удаленными узлами сегмента при использовании витой пары категории 3 равно 600 м, для витой пары категории 5...900 м (без использования коммутаторов)

- При переходе от 10-мегабитных сетей (10BaseT) к 100VG-AnyLan достаточно заменить концентраторы и сетевые адаптеры, не меняя топологию сети (в 100VG в каскад можно соединить до 5 концентраторов (в 10BaseT - до 4-х)

- В сети поддерживается передача кадров Ethernet и Token Ring (но на разных концентраторах)

- Используется не стандартный «Манчестерский» способ кодирования, а кодирование «квартетом», который позволяет передавать два бита за один такт

- Имеется возможность приоритетной передачи

Недостатки 100VG-AnyLan

1. Использование отрезка кабеля категории 5 больше 100 м противоречит стандартам TIA/EIA-568A прокладки кабельных систем

2. Рынок 100VG-AnyLan постоян но сокращается, цены снижаются медленно

3. Только Hewlett-Packard серьезно занимается пропа гандой и внедрением технологии 100VG-AnyLan

4. Практически нет приложений, поддерживающих приоритетную обработку

24. Гигабитные технологии;

Gigabit Ethernet – высокоскоростная разновидность сети Ethernet, обеспечивающая скорость передачи 1000 Мбит/с.

Он определен в документе IEEE 802.3-2005.

Стандарт сети Gigabit Ethernet в настоящее время включает в себя следующие типы среды передачи:

1. 1000BASE-SX – сегмент на мультимодовом оптоволоконном кабеле с длиной волны светового сигнала 850 нм.
2. 1000BASE-LX – сегмент на мультимодовом и одномодовом оптоволоконном кабеле с длиной волны светового сигнала 1300 нм.
3. 1000BASE-CX – сегмент на электрическом кабеле (экранированная витая пара).
4. 1000BASE-T – сегмент на электрическом кабеле (счетверенная неэкранированная витая пара).

В связи с тем, что сети совместимы, легко и просто соединять сегменты Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в единую сеть.

 

Коммутирующим компонентом являются маршрутизируемые коммутаторы, используемые для продвижения кадров. При этом коммутация осуществляется со скоростью поступления сигналов на порт при микросекундной латентности (т.е. время от момента поступления последнего бита кадра в порт приема до появления первого бита на порту передачи). Следует избегать маршрутизир. участков с высокой латентностью.

1. – общая коммутационная фабрика

2. – CPU выполненный по риск-технологии (обеспечивает управление)

3. – устройства разрешения адресов (ARU)

(производит поиск адреса после приема пакета и определяет, через какой порт будет вывод пакета)

4. – модуль управления очередями пакетов

5. – модуль памяти

6. – интерфейсный модуль сети интернет

 

10 Gigabit Ethernet или 10GbE определяет версию Ethernet с номинальной скоростью передачи данных 10 Гбит/с, что в 10 раз быстрее Gigabit Ethernet. Стандарт для оптоволокна специфицирован в IEEE 802.3-2005, а для витой пары в IEEE 802.3an-2006

 

- 10GBASE-SR – для коротких расстояний по уже установленному многомодовому волокну, поддерживает связь на расстоянии от 26 м до 82 м;

- 10GBASE-LX4 – использует технологию уплотнения по длины волне ( WDM ), поддерживает связь на расстоянии от 240 м до 300 м по уже установленному многомодовому волокну и до 10 км по одномодовому волокну;

- 10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW – технологии с общим названием 10GBASE-W ; предназначены, чтобы обеспечить работу оборудования глобальных сетей с модулями SONET/SDH.

 

Gigabit	10 Gigabit
Полный дуплекс с разрешением коллизий	Полный дуплекс (без коллизий)
Кодирование из 8 бит в 10 бит	64 входных преобраз. В 66 выходных
Локальная сеть до 5км	40км

 

25. Некоторые стандарты и услуги сотовой святи;

Поколение сотовой связи - это набор функциональных возможностей работы сети, а именно: регистрация абонента, установление вызова, передача информации между мобильным телефоном и базовой станцией по радиоканалу, процедура установления вызова между абонентами, шифрование, роуминг в других сетях, а также набор услуг, предоставляемых абоненту. Эволюция систем сотовой связи включает в себя несколько поколений 1G, 2G, 3G и 4G. Ведутся работы в области создания сетей мобильной связи нового пятого поколения (5G). Стандарты различных поколений, в свою очередь, подразделяются на аналоговые (1G) и цифровые системы связи (остальные).

Первое поколние:Основными стандартами аналоговой мобильной связи стали AMPS (Advanced Mobile Phone Service – усовершенствованная подвижная телефонная служба,TACS (Total Access Communications System - тотальная система доступа к связи) и NMT (Nordic Mobile Telephone – северный мобильный телефон. Были и другие стандарты аналоговой мобильной связи – С-450 в Германии и Португалии, RTMS (Radio Telephone Mobile System – радиотелефонная мобильная система) в Италии, Radiocom 2000 во Франции. В целом мобильная связь первого поколения представляла собой лоскутное одеяло несовместимых между собой стандартов.

Во всех аналоговых стандартах применяется частотная (ЧМ) или фазовая (ФМ) модуляция для передачи речи и частотная манипуляция для передачи информации управления. Этот способ имеет ряд существенных недостатков: возможность прослушивания разговоров другими абонентами, отсутствие эффективных методов борьбы с замираниями сигналов под влиянием окружающего ландшафта и зданий или вследствие передвижения абонентов. Для передачи информации различных каналов используются различные участки спектра частот - применяется метод множественного доступа с частотным разделением каналов (Frequency Division Multiple Access - FDMA). С этим непосредственно связан основной недостаток аналоговых систем - относительно низкая емкость, являющаяся следствием недостаточно рационального использования выделенной полосы частот при частотном разделении каналов.

Первые мобильные сети второго поколения (2G) появились в 1991 году. Их основным отличием от сетей первого поколения стал цифровой способ передачи информации, благодаря чему появилась, любимая многими, услуга обмена короткими текстовыми сообщениями SMS (англ. Short Messaging Service).

Основные цифровые стандарты систем сотовой связи второго поколения:

• D-AMPS (Digital AMPS - цифровой AMPS; диапазоны 800 МГц и 1900 МГц);
• GSM (Global System for Mobile communications – глобальная система мобильной связи, диапазоны 900, 1800 и 1900 МГц);
• CDMA (диапазоны 800 и 1900 МГц);
• JDC (Japanese Digital Cellular – японский стандарт цифровой сотовой связи).

При строительстве сетей второго поколения Европа пошла путем создания единого стандарта – GSM, в США большинство 2G-сетей было построена на базе стандарта D-AMPS (Digital AMPS – цифровой AMPS), являющегося модификацией аналогового AMPS. был разработан WAP (англ. Wireless Application Protocol – беспроводной протокол передачи данных) – протокол беспроводного доступа к ресурсам глобальной сети Интернет непосредственно с мобильных телефонов.

Основными преимуществами сетей 2G по сравнению с предшественниками было то, что телефонные разговоры были зашифрованы с помощью цифрового шифрования; система 2G представила услуги передачи данных, начиная с текстовых сообщений СМС.

Система HSCSD (англ. High Speed Circuit Switched Data – высокоскоростная передача данных) является простейшей модернизацией системы GSM, предназначенной для передачи данных. Суть этой технологии заключалась в выделении одному абоненту не одного, а нескольких (теоретически до восьми) временных интервалов. Дальнейшей эволюцией системы GSM стала технология GPRS. Система GPRS разработана как система пакетной передачи данных с теоретической максимальной скоростью передачи порядка 170 кбит/с. GPRS сосуществует с сетью GSM, повторно используя базовую структуру сети доступа. Система GPRS является расширением сетей GSM с предоставлением услуг передачи данных на существующей инфраструктуре, в то время как базовая сеть расширяется за счет наложения новых компонентов и интерфейсов, предназначенных для пакетной передачи.

Прогресс не стоял на месте и, для увеличения скорости передачи данных, была изобретена новая система – EDGE. Она предусматривала введение новой схемы модуляции. В результате стала достижима скорость в 384 кбит/с. EDGE была введена в сетях GSM с 2003 фирмой Cingular (ныне AT&T) в США.

Технологии GPRS и EDGE в разных источниках называли по-разному. Они уже переросли второе поколение, но еще не дотягивали до третьего. Зачастую GPRS называли 2,5G, EDGE – 2,75G.