Четвертое поколение мобильной связи (4G)

Основной, базовой, технологией четвёртого поколения является технология ортогонального частотного уплотнения OFDM (англ. Orthogonal Frequency-Division Multiplexing – мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов). Кроме того, для максимальной скорости передачи используется технология передачи данных с помощью N антенн и их приёма М антеннами – MIMO (англ. Multiple Input/Multiple Output – множество входов/множество выходов). При данной технологии передающие и приёмные антенны разнесены так, чтобы достичь слабой корреляции между соседними антеннами.

26. Характеристика оптоволоконных кабелей. Длины передаваемых световых волн;

Оптоволокно — это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

1-сердечник(стекло, пластик)

2-отражающий слой

3-защитный слой(лак)

4-защитное покрытие

 

Выделяют несколько классов оптоволокон по особенностям структуры и принципа действия:

• Одномодовые оптоволокна- диаметр 9 мкм
• Многомодовые оптоволокна- 50-62,5 мкм
• Оптоволокна с градиентным показателем преломления
• Оптоволокна со ступенчатым профилем распределения показателей преломления.

Характеристики:

Виды и типы оптических потерь:

-потери на рассеивание сигнала(причина-неоднородные углы отражения)

-потери на поглощение сигнала

-геометрия стекловолокна(причина-неоднородность отражающего покрытия)

-микроизгибы(возникают в результате неточного изготовления)

Цифровые выражения оптических потерь:

1. Потери от разъемов от 0,5 до 1 дб
2. Тип волокна: на длинах волн 850нм – 3-3,5дб

1,3 мкм – 1-1,5дб

1,55 мкм – 0,2-0,4 для одномодовых

1. Тип соединения: сварка – 0,1-0,2дб

Мех.соединение – 0,3 дб

 

Исходя из цифровых выражений потерь легко оценить мощность передатчика сигнала с учетом запаса в 6дб.

Общие характеристики оптических кабелей
Электрические характеристики:

Электрическое сопротивление изоляции цепи «металлические элементы конструкции – земля (вода)»составляет не менее 2000 МОм × км.
Изоляция цепи «металлические элементы конструкции – земля (вода)» выдерживает напряжение 20 кВ постоянного тока или 10 кВ переменного тока частотой 50 Гц в течение 5 секунд.
Оптический кабель выдерживает импульсный ток растекания величиной 105 кА (60 мкс).
Наружная оболочка кабелей, предназначенных для наружной прокладки, устойчива к солнечному излучению. Минимальный радиус изгиба — 20 наружных диаметров кабеля.
Гарантийный срок оптических кабелей — 2 года со дня ввода в эксплуатацию, но не более 3 лет со дня отгрузки потребителю. Срок службы оптических кабелей, включая срок хранения, при соблюдении указаний по монтажу и эксплуатации и при отсутствии воздействий, превышающих указанные в технических условиях не менее 25 лет.

Окно́ прозра́чности (англ. Transmission Window, Telecom Window) — диапазон длин волн оптического излучения, в котором имеет место меньшее, по сравнению с другими диапазонами, затухание излучения в среде, в частности — в оптическом волокне. Стандартное ступенчатое оптическое волокно (SMF) имеет три окна прозрачности: 850 нм, 1310 нм и 1550 нм. К настоящему времени разработаны четвёртое (1580 нм) и пятое (1400 нм) окна прозрачности^[1], а также оптические волокна, имеющие относительно хорошую прозрачность во всём ближнем инфракрасном диапазоне. Для других типов оптического волокна диапазон прозрачности может быть намного шире, например, в кварцевом оптоволокне полоса пропускания может охватывать весь видимый диапазон, а также ближний и средний инфракрасный. Неоднородность затухания света в оптическом волокне в разных диапазонах длин волн обусловлена неидеальностью среды, наличием примесей, резонирующих на разных частотах.

Затухание в разных окнах прозрачности неодинаково: наименьшая его величина — 0,22 дБ/км наблюдается на длине волны 1550 нм, поэтому третье окно прозрачности используется для организации связи на большие расстояния. Во втором окне прозрачности (1310 нм) затухание выше, однако для этой длины волны характерна нулевая дисперсия, поэтому второе окно используется на городских и зоновых сетях небольшой протяжённости. Первое окно прозрачности используется в офисных оптических сетях; использование этого окна прозрачности незначительно.

27. Краткая характеристика технологии SDH;

-синхронная цифровая иерархия

Стандартизация интерфейсов определяет возможность соединения различного оборудования разных производителей. Система SDH обеспечивает универсальные стандарты для сетевых узловых интерфейсов, включая стандарты на уровне цифровых скоростей, структуру фрейма, метод мультиплексирования, линейные интерфейсы, мониторинг и управление. Поэтому SDH оборудование разных производителей может легко соединяться и устанавливаться в одной линии, что наилучшим образом демонстрирует системную совместимость. Система SDH обеспечивает стандартные уровни информационных структур, то есть набор стандартных скоростей.

Модуль	Скорость кбит\с
STM-1
STM-4
STM-16
STM-64

 

оптоволокно

STM-1-базовая скорость, характеризуется циклом в 125 мкс, информация передается по линия последовательно и содержит 9 строк по 270 байт.

Первые 9 байт в каждой строке-заголок.

В состав сети SDH входят регенераторы, нужные для преодоления ограничений по расстояниям между ус-ми мультиплексированных сигналов и содержат оптические передатчики. Стек протоколы состоят из 4-х уравнений: -физический(в стандарте-фатонный) имеет дело с кодированием бит информации с помощью модуляции света; -уровень секций заботится о физической целостности сети и подразумевает непрерывный отрезок волоконно-оптического кабеля; -уровень линий отвечает за передачу между двумя мультиплексорами и отвечает за операции мультиплексирования и демультиплексирования, и кроме этого может осуществлять операцию реконфигурирования сети в случае отказа некоторого объекта сети; -уровень тракта заботится о контроле доставки данных между двумя конечными пользователями . Данный протокол может принимать сигналы из других сетей и преобразовывать в SDH.

Типы соединений:

 

 

1.Кольцо 2.Цепь-шинная технология 3. Объединение колец и цепи

ADM-мультиплексоры ввода\вывода, осуществляют трансляцию кадров

TM-терминальный модуль

28. Будущее систем передачи данных. Характеристика 10—100 гигабитных технологий;

10 G Base CX4-технология для коротких расстояний до 15 м и медный кабель со спец.коннектром

10 G Base SR-зависит от типа кабеля:медь-26-82м, fiber-до 2000м

10 G Base LX4-уплотнение по длине волны 240-300м MMF, 10 км-SMF

10 G Base SW Разные физические интерфейсы, но OC 192

10 G Base LW совместимые по скоростям STM 64

10 G Base EW SDH

Сравнение гигабитных и 10-гигабитных технологий:

	Gigabit	10 Gigabit
Режим передачи	Полный дуплекс с разрешением коллизий	Только полудуплекс
Кодирование	8 бит 10 бит	64бит 66 бит
Локальная сеть	5 км	40км

Мифы про 10 гигабитную технологию:

1. Очень дорого, примерно на 30%( на одном канале скорость в 10 раз больше, следовательно, стоимость передачи одного бита значительно ниже).
2. Работает только на оптоволоконных линиях (возможно использовать медные кабели RG 45 на основе витых пар для каналов до 100м)
3. Требуется заменить все оборудование (модели Gigabit работают и на 10 Gigabit)
4. 10 Gigabit требует при создании центров обработки данных с параллельной коммутацией (могут быть использованы устройства с виртуальными каналами)
5. Зачем внедрять 10, если появились 40 и 100 (Об-ние для 40 и 100 только появляется на рынке, для них нет стандартов).

Размеры сетей:

1) для 40 Gigabit:

-10 км для одномодового волокна SMF;

-100 м для MMF-для многомодового;

1 м для собственных нужд.

2) Для 100 Gigabit:

-от 10 до 40 км для SMF;

-100 м для MMF категории ОМ-3;

-150 м для MMF категории ОМ-4;

7 м для витой пары.

Длины волн: от 850 нм до 1310 нм: для 100 Gigabit 4 оптических окна-1295,1300,1305,1310; для 40 Gigabit 4 оптических окна-1270,1290,1310,1330.

29. IP- адресация в сети. Классы сетей;

Компьютеры хранят IP-адрес в виде 32-битной последовательности единиц и нулей (рисунок 1). Для простоты использования IP-адрес обычно записывается в виде четырех десятичных номеров, разделенных точками.

Рис. 1. Формат IP-адресов

Предположим, адрес одного из компьютеров - 192.168.1.2. Второй компьютер может иметь адрес 128.10.2.1. Такой способ написания адреса называется точечно-десятичным форматом. В таком виде каждый IP-адрес состоит из четырех частей, разделенных точками. Каждая из частей называется октетом, поскольку состоит из восьми двоичных цифр. Октет эквивалентен байту. Например, адресу 192.168.1.8 соответствует запись 11000000.10101000.00000001.00001000 в двоичном представлении.

Классы IP-адресов

В общем случае IP-адрес состоит из номера сети (левая часть) и номера узла в этой сети (правая часть). В зависимости от того, где проходит граница между номером сети и номером узла, адреса делятся на классы.

Адреса класса А предназначены для очень больших сетей. В адресе класса А используется только первый октет в качестве идентификатора сети. Оставшиеся три октета выделены для перечисления адресов узлов.

Первый бит в адресе класса А всегда равен 0.

Рис. 3. Адреса класса А.

Адреса класса В используются для сетей среднего и крупного размера (рисунок 4). В IP-адресе класса В используются два первых октета для сетевого адреса. Оставшиеся два октета представляют адрес узла.

Рис. 4. Адреса класса В.

Первые два бита первого октета всегда равны 10, оставшиеся 6 битов могут содержать любые комбинации нулей и единиц.

Адреса класса С (рисунок 5) - это наиболее часто используемые из исходных классов адресов. Данный класс адреса предназначен для использования в малых сетях.

Рис.5. Адреса класса С.

Адрес этого класса начинается с двоичной комбинации 110.

Адреса класса D (рисунок 6) были созданы для реализации в IP- адресах механизма групповой рассылки. Групповым адресом (multicast address) называется уникальный сетевой адрес, используемый для отправки пакетов, содержащих адрес рассматриваемого класса в поле получателя, предопределенным группам сетевых устройств. Таким образом, одна сетевая станция может передавать один поток данных нескольким получателям.

Рисунок 6 -Адреса класса D.

Диапазон адресов класса D, так же, как и других классов, определенным образом ограничен. Первые четыре бита адреса класса D должны быть равны 1110.

Адреса класса Е (рисунок 7) также были описаны в стандартах и выделены в отдельный блок. Однако они были зарезервированы проблемной группой проектирования Internet (Internet Engineering Task Force - IETF) для собственных исследовательских нужд. В результате адреса класса Е никогда не использовались в сети Internet. Первые четыре бита адресов класса Е всегда содержат 1. Следовательно, значение первого октета находится в диапазоне от 11110000 до 11111111 или от 240 до 255 - в десятичном виде.

Рис. 7. Адреса класса Е.

Диапазоны значений первого октета в IP-адресах для каждого из классов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Классы IP адресов. Диапазон значений первого октета

Класс IP-адреса	Диапазон IP-адресов
Класс А	от 1 до 126	от 00000001 до 01111111
Класс В	от 128 до 191	от 10000000 до 10111111
Класс С	от 192 до 223	от 11000000 до 11011111
Класс D	от 224 до 239	от 11100000 до 11101111
Класс Е	от 240 до 255	от 11110000 до 11111111

 

30. Маска подсети. Количество подсетей. Бесклассовая классификация;

Маска подсети используется для определения того, какие биты являются частью номера сети, а какие – частью идентификатора хоста (для этого применяется логическая операция конъюнкции – "И").
Маска подсети включает в себя 32 бита. Если бит в маске подсети равен "1", то соответствующий бит IP-адреса является частью номера сети. Если бит в маске подсети равен "0", то соответствующий бит IP-адреса является частью идентификатора хоста.
Маски подсети всегда состоят из серии последовательных единиц начиная с самого левого бита маски, за которой следует серия последовательных нулей, составляющих в общей сложности 32 бита.

Маску подсети можно определить как количество бит в адресе, представляющих номер сети (количество бит со значением "1"). Например, "8-битной маской" называют маску, в которой 8 бит – единичные, а остальные 24 бита – нулевые.
Маски подсети записываются в формате десятичных чисел с точками, как и IP-адреса. В следующих примерах показаны двоичная и десятичная запись 8-битной, 16-битной, 24-битной и 29-битной масок подсети.
Размер сети
Количество разрядов в номере сети определяет максимальное количество хостов, которые могут находиться в такой сети. Чем больше бит в номере сети, тем меньше бит остается на идентификатор хоста в адресе.
IP-адрес с идентификатором хоста из всех нулей представляет собой IP-адрес сети (192.168.1.0 с 24-битной маской подсети, например). IP-адрес с идентификатором хоста из всех единиц представляет собой широковещательный адрес данной сети (192.168.1.255 с 24-битной маской подсети, например).
Так как такие два IP-адреса не могут использоваться в качестве идентификаторов отдельных хостов, максимально возможное количество хостов в сети вычисляется следующим образом:

Таблица 3. Максимально возможное число хостов

Маска подсети	Размер идентификатора хоста		Максимальное количество хостов
8 бит	255.0.0.0	24 бит	224 – 2
16 бит	255.255.0.0	16 бит	216 – 2
24 бит	255.255.255.0	8 бит	28 – 2
29 бит	255.255.255.248	3 бит	23 – 2

Формат записи
Поскольку маска всегда является последовательностью единиц слева, дополняемой серией нулей до 32 бит, можно просто указывать количество единиц, а не записывать значение каждого октета. Обычно это записывается как "/" после адреса и количество единичных бит в маске.

Например, адрес 192.1.1.0 /25 представляет собой адрес 192.1.1.0 с маской 255.255.255.128

Класс А	Маска	Число подсетей	Число хостов	Число битов в маске
	255.128.0.0			/9
	255.255.192.0			/18
	255.255.255.0			/24
	255.255.255.254			/31

Маски подсети являются основой метода бесклассовой маршрутизации (англ. CIDR). При этом подходе маску подсети записывают вместе с IP-адресом в формате «IP-адрес/количество единичных бит в маске». Число после знака дроби (т. н. длина префикса сети) означает количество единичных разрядов в маске подсети.

31. Сетевой симулятор CISCO PACKET TRACER. Основы работы;

Cisco Packet Tracer разработан компанией Cisco и рекомендован использоваться при изучении телекоммуникационных сетей и сетевого оборудования, а также для проведения уроков по лабораторным работам в высших заведениях.

Основные возможности Packet Tracer:

• Возможность смоделировать логическую топологию: рабочее пространство для того, чтобы создать сети любого размера на CCNA-уровне сложности;
• моделирование в режиме real-time (реального времени);
• режим симуляции;
• усовершенствованное изображение сетевого оборудования со способностью добавлять / удалять различные компоненты;
• наличие Activity Wizard позволяет сетевым инженерам, студентам и преподавателям создавать шаблоны сетей и использовать их в дальнейшем.

Эмулятор сети позволяет сетевым инженерам проектировать сети любой сложности, создавая и отправляя различные пакеты данных, сохранять и комментировать свою работу. Специалисты могут изучать и использовать такие сетевые устройства, как коммутаторы второго и третьего уровней, рабочие станции, определять типы связей между ними и соединять их.

На заключительном этапе, после того как сеть спроектирована, специалист может приступать к конфигурированию выбранных устройств посредством терминального доступа или командной строки.

Одной из самых важных особенностей данного симулятора является наличие в нем «Режима В данном режиме все пакеты, пересылаемые внутри сети, отображаются в графическом виде. Эта возможность позволяет сетевым специалистам наглядно продемонстрировать, по какому интерфейсу в данные момент перемещается пакет, какой протокол используется и т.д.

в «Режиме симуляции» сетевые инженеры могут не только отслеживать используемые протоколы, но и видеть, на каком из семи уровней модели OSI данный протокол задействован.