Атс. Атс Шпоры 4 курс 2 семестр. 2 Основные понятия ipтелефонии и технологии пакетной коммутации. Принцип статистического мультиплексирования. Понятие мультисервисной сети

• Название: 2 Основные понятия ipтелефонии и технологии пакетной коммутации. Принцип статистического мультиплексирования. Понятие мультисервисной сети
• Дата: 27.11.2021
• Размер: 1.25 Mb.
• Имя файла: Атс Шпоры 4 курс 2 семестр.doc
• Тип: Документы; #283456
• страница: 1 из 10

2.1. Основные понятия IP-телефонии и технологии пакетной коммутации. Принцип статистического мультиплексирования. Понятие мультисервисной сети.

Системы с коммутацией каналов вытесняются системами с коммутацией пакетов. Одна из главных причин состоит в том, что в сетях с пакетной коммутацией ресурсы сети используются значительно лучше, что объясняется применением статистического мультиплексирования. Последнее означает, что по одному и тому же каналу сети передаются пакеты множества пользователей, участвующих в разных соединениях. В этом случае говорят о системе с распределенными между пользователями ресурсами сети. В результате статистического мультиплексирования в сети с пакетной коммутацией появляются задержки¹ в получении переданной информации. В сетях с коммутацией пакетов задержки речи могут достигать нескольких сот миллисекунд. В системах с коммутацией каналов задержки возникают в коммутационных полях и в линейных интерфейсах цифровых АТС, однако эти задержки очень малы (обычно до нескольких миллисекунд) и всегда фиксированы.

Другой причиной перехода на коммутацию пакетов стала возможность передавать по сети разнородный трафик: речь, видео и данные едиными средствами и по единой технологии. Такая сеть, предоставляющая пользователям неограниченный набор услуг, получила название – мультисервисная. В сети ISDN как известно также можно передавать речь, видео и данные, но при этом средства передачи не будут едиными – для предоставления каждой из услуг необходимо иметь отдельные каналы связи, а также использовать разные технологии: на каналах В – коммутацию каналов, а на каналах D – коммутацию пакетов. Применение в сети коммутации пакетов единых средств и единой технологии позволяет пропускать разнородный трафик через одни и те же узлы коммутации и по одним и тем же каналам связи..

Основными элементами сети коммутации пакетов являются узлы коммутации и терминальное (оконечное) оборудование. Узлы коммутации распределяют информацию на сети. Здесь на основе адресной информации выбираются маршруты передачи пакетов: либо к другому узлу сети, либо к терминальному оборудованию.

На сетях с пакетной коммутацией могут использоваться разные технологии, к основным из которых относятся: TCP/IP, АТМ и Frame Relay. Эти технологии отличаются разными возможностями. Мультисервисные сети можно строить с применением технологии TCP/IP или АТМ.

Указанные технологии отличаются по следующим показателям:

- длина пакета: постоянная или переменная;

- установление соединения: с установлением соединения или без установления соединения

- способ доставки сообщений: надежный или ненадежный.

Надежный способ доставки сообщений означает, что сеть обеспечивает достоверную передачу сообщений. При ненадежном способе доставки сообщений на сети нет достоверной передачи сообщений. В пункте доставки на уровне приложения сообщение может быть доставлено с ошибками или/и с потерей части сообщения.

Обе технологии, АТМ и TCP/IP, могут работать как с надежной, так и ненадежной доставкой сообщений. В этих технологиях протокол восстановления сообщений работает в терминальном оборудовании пунктов отправления и доставки сообщения на транспортном уровне модели ВОС. В узлах сети для всех пакетов производится контроль над ошибками и при их обнаружении пакет удаляется.

В технологии АТМ предусмотрено установление соединений, в IP-сетях применяется способ без установления соединения.

При сравнении технологий АТМ и TCP/IP можно отметить, что технология АТМ более сложная и поэтому системы АТМ более дорогие. Это стало одной из причин более широкого распространения технологии TCP/IP.

2.2. Основы технологии TCP/IP и IP-сети. Модель протоколов TCP-IP. Уровни элементов IP-сети.

Технология TCP/IP предназначена для построения IP-сетей. Обозначение TCP/IP указывает на стек протоколов, используемых в IP-сетях, где основными являются протоколы: IP (Internet Protocol – Интернет протокол) и TCP (Transfer (or transport) Control Protocol – протокол управления передачей). По этой технологии работают сети Интернет и Интранет. Изначально IP-сети создавались только для передачи данных. Но вскоре IP-сети приобрели свойства мультимедийных.

Основная идея построения IP-сети состоит в объединении между собой отдельных сетей в единую сеть. Объединяться могут локальные (LAN) и глобальные (WAN) сети. В каждой точке соединения сетей устанавливается маршрутизатор, выполняющий роль межсетевого узла. Таким образом IP-сеть представляет собой составную сеть, в которую входит множество отдельных сетей.

Рассмотрим модель протоколов TCP/IP.

Модель включает в себя 4 уровня: сетевых интерфейсов, межсетевого взаимодействия, транспортный и прикладной.( счет уровней идет сверху вниз).

На уровне сетевых интерфейсов (уровень 4 TCP/IP) происходит взаимодействие с физической средой передачи потоков битов, а также выполняются функции канального уровня по передаче кадров. Количество интерфейсов, взаимодействующих с уровнем 4 протоколов TCP/IP, не ограничено.

На уровне межсетевого взаимодействия(уровень 3 TCP/IP) регламентировано несколько протоколов, из которых главным является протокол IP. Он выполняет основные сетевые функции: выбор маршрута для каждого пакета, пересылку пакета с входа на выход (коммутация) узла. В терминале этот протокол формирует и вставляет (инкапсулирует) в каждый пакет адрес сетевого узла назначения (IP-адрес). Этот уровень характеризуется негарантированной доставкой пакетов получателю.

Протокол RIP относится к дистанционно-векторным внутренним протоколам. Принцип его работы состоит в том, что каждый маршрутизатор периодически широковещательно рассылает информацию о расстоянии от себя до всех известных ему подсетей (вектор расстояний), входящих в данную составную сеть. Протокол RIP применяется для относительно небольших сетей.

Протокол OSPF относится к протоколам состояния связей, использующий алгоритм SPF поиска кратчайшего пути в графе. Каждая вершина графа соответствует одному маршрутизатору сети, а ребра – связям между маршрутизаторами.Алгоритм SPF, основываясь на базе данных состояния связей, вычисляет кратчайшие пути между заданной вершиной графа и всеми остальными вершинами. Результатом работы этого алгоритма является таблица маршрутизации.

Протокол ICMP предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом, являющимся источником пакетов. С помощью специальных пакетов протокола ICMP источник извещается о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни пакета, о недопустимых величинах параметров и об иных событиях.

Протокол ARP служит для того, чтобы по IP-адресу можно было бы найти МАС-адрес. Поиск происходит либо внутри узла сети, либо путем обращения к ARP-серверу.

Транспортный уровень (уровень 2 TCP/IP) также называется основным. На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между приложениями пользователей за счет образования виртуальных соединений. протокол UDP используется при передаче речи и видео в реальном масштабе времени. Этот протокол выполняет только функции связующего звена между протоколом IP и приложениями.

Прикладной уровень (уровень 1 TCP/IP) включает в себя множество протоколов, обеспечивающих взаимодействие с приложениями пользователей. Чаще всего здесь используются протоколы: HTTP - протокол доставки гипертекстовых сообщений; TELNET - протокол удаленного доступа; FTP и TFTP - протоколы передачи файлов; SMTP - протокол почтового обмена; SNMP - протокол сетевого управления.

В IP-сетях протоколы всех четырех уровней модели TCP/IP выполняются только в оконечном оборудовании, к которому чаще всего относятся компьютеры пользователей, IP-телефоны и шлюзы. В маршрутизаторах работают только протоколы двух нижних уровней.

2.3. Адресация в IP-сетях: локальный, сетевой и символьный адреса. Классы IP-адресов. Принцип бесклассовой модели адресации.

В IP-сетях применяются три вида адресов: локальный (МАС-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя).

Локальный адрес действует внутри одной сети, входящую в составную сеть. В сети LAN – это МАС-адрес, присваиваемый сетевому адапдеру компьютера или порту маршрутизатора. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, поскольку распределяются централизовано. МАС-адрес имеет формат 6 байтов из которых старшие 3 байта указывают на производителя оборудования, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. Локальные адреса также назначаются внутри глобальных сетей.

Сетевой или IP-адрес обеспечивает обмен информацией между пользователями составных сетей. Он используется протоколом сетевого уровня – протоколом IP. Обычно IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети задается централизовано международным центром – NIC (Network Information Center), а номера узлов назначаются администратором соответствующей сети.

Символьный адрес записывается в виде символов и состоит из нескольких частей, например, из имени компьютера, имени организации, имени домена (например, serv1.pgups.spb.ru). прежде чем начнется обмен пакетами между пользователями, символьный адрес преобразовывается в IP-адрес. При этом каждому символьному адресу соответствует свой IP-адрес.

Существуют классовые и бесклассовые модели IP-адресов.

Классовая модель. КаждыйIP-адрес имеет длину 4 байта и записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и разделенных точками, например:

Двоичная форма:	Десятичная форма:
10000001 00001100 00000010 00011111	129.12.2.31

В каждом IP-адресе содержатся номера сети (№ сети) и узла этой сети (№ узла).

Всего существует пять классов: A, B, C, D и Е, которые отличаются назначением и длинами полей, отведенных для номеров сети и узла (рис.5.6).

Адреса классов А, В и С предназначены для пересылки пакетов между двумя узлами пользователей.

Адреса класса D используются для групповой пересылки пакетов (режим multicast).

Класс Е зарезервирован для дальнейшего применения.

Класс А предназначен для крупных сетей, когда в одной сети может быть примерно до 2²⁴ узлов, а количество сетей может достигать 2⁷-2 (126 сетей, т.к. 0 – не используется, а 127 – имеет специальное применение).

Класс В служит для построения сетей средних размеров, когда в одной сети может быть примерно до 2¹⁶. Количество сетей может составлять примерно 2¹⁴.

Класс С предназначен для небольших сетей с числом узлов в одной сети до 254. Таких сетей может быть достаточно много, примерно - до 2²¹.

В классе D содержатся адреса для групповой пересылки пакетов. Используя такой адрес, пакеты от одного узла можно рассылать ко всем узлам, входящим в данную группу. При этом допускается, чтобы один узел сети входил бы в несколько групп.

. Однако IP-адреса присваиваются также отдельным портам маршрутизаторов составной сети. каждому IP-адресу соответствует локальный адрес, например МАС-адрес.

Бесклассовая модель. В такой модели используются также 4-байтовые адреса. Отличие от классовой модели состоит в том, что в бесклассовой модели более гибко задаются границы между номером сети и номером узла. Это позволяет значительно лучше использовать адреса внутри IP-сети. Правила работы бесклассовой модели определены стандартом CIDR (Classless Internet Direct Routing - Прямая бесклассовая маршрутизация в сети Интернет).

1.1 Виды и назначение систем межстанционной сигнализации.

Основная задача - передача инф. об уст. соединениях при обслуживании вызовов. Различают два класса: сигнализация по инди­видуальному каналу(CAS) и сигнализа­ция по общему каналу(CCS). При CAS сигнальная информация передается либо в разговорном тракте, либо в выделенном сигнальном канале, постоянно зак­репленным за этим каналом. CCS обеспе­чивает передачу сигнальных сообщ., относящихся к разным ка­налам пучка, по одному, выделен­ному каналу. Поскольку на ана­лог. сетях применяются АТС электромех. системы, управляющие устройства которых не могут испол­нять сложные алгоритмы, на аналоговых сетях применяются только си­стемы CAS. Сигналы взаимодействия в таких системах разделяют на две группы: группу линейных и группу управляющих сигналов.

Линейные сигналы отмечают смену состояний каналов и линий связи. На местных аналог. сетях взаимодействие АТС обеспечивается следующими линей­ными сигналами: контроль исходного состояния; блокировка; занятие; подтверждение занятия; ответ или запрос АОН; снятие запроса АОН; отбой вызывающего абонента (А); отбой вызываемого абонента (Б); разъединение. На междугородной сети к уже перечисленным лин. сигналам добавляются: абонент свободен; абонент занят; вызов/сброс.

Управляющие сигналы несут инф., необходимую для оп­ределения пути установления соед. Это цифры номера вызываемого абонента. Кроме того, могут передавать категории вызовов и но­мера вызывающего абонента. Необходимо отметить, что при использовании CAS, после трансляции цифр номера встречная станция не передает в обратном направлении линейных сигналов до ответа абонента Б. Вызывающий абонент узнает о том, что вызываемый абонент свободен, через «контроль посылки вызова» - КПВ, переданный с АТС Б. Способ передачи лин. и упр. сигналов, определяется сигнальным кодом.

Сигнальный код зависит от типа соединительной линии или канала связи. По физическим СЛ сигналы могут передаваться постоянным током, источником которого является станция. Т.к. постоянный ток не пригоден для передачи сигналов в каналах ТЧ, выделенные сигналь­ные каналы (ВСК) образуются вне разговорных трактов. Один или несколько сигнальных каналов закрепляются за каждой СЛ. Если для организации СЛ исп. система передачи с ЧРК, в ней для каждого канала ТЧ организуется один двусторонний выделенный сигнальный канал вне полосы передачи речи на f=3880Гц. Если аналоговые СЛ организуются с помощью цифровых систем передачи, то за каждой СЛ закрепляются по два сигнальных канала. Например, на цифровом канале Е1 мож­но организовать 30 СЛ(КИ 1...15 и 17...31), для которых в КИ16 методом вторичн. мульти­плексиров-я образованы 30 пар ВСК.

На цифровых сетях применяются системы сигнализации по обще­му каналу. ОКС является средой пере­дачи сигнальных сообщений между АТС. При исп. канала Е1 для ОКС выделяется КИ16 или другой КИ, кроме КИ0. По ОКС передаются сигнальные сообщения, служащие для установле­ния соединений по всем СЛ соответствующего пучка. В пучке может быть до тысячи СЛ. Сигнализация по ОКС организуется между АТС, а также на абонентском доступе. Среди межстанционных систем сиг­нализации наиб. применение находят: ОКС№ 7 и QSIG, а на абонентском доступе: DSS1, EDSS1, V5.1 и V5.2.

1.11 Системы сигнализации V5.1 и V5.2

Исп. на уч. между АТС и мультиплексором или концентратором. Задача V5.1, V5.2 - передача сообщений о действиях абонентов в процессе установ­ления соединений и при разъединении. V5.1 поддерживает работу одного канала Е1 включенного в мультиплексор(30 аналог. АЛ или 15 ISDN-терминалов(2 В-канала каждый)). При исп. V5.2, число каналов Е1 может быть 16. Ф-ции V5.1 являются подмножеством ф-ций V5.2, т.к. он проще. Протоколы охватывают три уровня. Физический уровень V5.2 – совокуп. Трактов Е1 со след. ф-циями: обеспеч. возмож­ность блокировки любого тракта по запросу АТС, орга­низация сигнальных каналов в Е1, исп. КИ16, КИ15 и КИ31. Интервалы КИ15 и КИ31 исп., когда КИ16 уже за­няты. Протокол каналь­ного уровня, LAPV5, обеспечивает обмен адресной инф. в пределах звена. На сетевом – исп. несколько прото­колов с различными ф-циями: (принадлежность со­общения к одному из протоколов указывается в за­головке LAPV5). Инф. о состоянии аналог. АЛ передается в про­токоле телефонной сети общего пользования (ТфОП). Позволяет концентратору о замыкании и размы­кании шлейфа, о наборе абонентом цифр номера. А АТС передает упр. сигналы, также в ТфОП содержится номер порта концентратора с вклю­ченной в него АЛ. Если абонент исп. ISDN, концентратор по­лучает от него сообщения протокола. В V5.2 для ISDN не предусмотрен спец.протокол 3-го уровня. Передаются кадры DSS1 между концентратором и АТС, так чтобы АТС могла опред., к какому порту подкл. терминал, для этого V5.2 добавляет к сообщ. заголовок LAPV5 с адресом ISDN-порта.

Сигнальные сообщения: Для переноса кадра DSS1 средствами V5.2 из него изымается проверочная комбинация (FCS), затем добавляется заголовок LAPV5 с адресом порта, и вычисляется новая проверочная комбинация. В сообщении, относящемся к ана­лог. АЛ, поле адреса порта в LAPV5 принимает фиксированное значение 8176. Это означает, что в теле сообщений находится инф. ТфОП. Адрес порта в данном нах. в поле инф. Протокол назначения несущих каналов указывает номера разговорного канала в Е1. Канал закрепляется за АЛ на время обслуживания соединения. АТС посылает сообщение ALLOCATION(на­значение), концентратор уст. соеди­нение и посылает ALLOCATIONCOMPLETE(назначение выполнено). Когда абонент даст отбой, АТС посылает DEALLOCATION(отме­на назначения). Концентратор отве­чает DEALLOCATION_COMPLETE(назначение от­менено).

Протокол управления поддерживает общ. ф-ции управления интерфейсом V5.2 и портами. Протокол управления трактами контролирует целостность, блокировку и разблокировку каналов, связывающих концентратор с АТС. Протокол защиты реконфигурирует систему сигнализации в случае отказов, переключает сигнальные каналы, чтобы не допустить неправиль­ной обработки вызовов. На стыке с концентратором исп. V5.2 ,а не ОКС №7 и DSS1, потому что удается упростить алгоритм работы системы упр. концентратором. И благо­даря протоколам управления и защиты, он становится частью АТС и управляется ею.

1.4 Система сигнализации многочастотным кодом «2 из 6» (R1,5).

Многочастотный код используется на городских телефонных сетях России и СНГ по ИКМ трактам и физическим линиям. Этот код иногда называют R1,5 (полтора), т.к. для передачи управляющих сигналов используются те же частоты, что и в R1, а алгоритм обмена этими сигналами аналогичен сигнализации R2. Регистровая информация передается многочастотным кодом "2 из 6". Любой знак передается в виде двухчастотного импульса длительностью 40 мс. Многочастотным кодом информация может передаваться способами импульсный челнок, импульсный пакет, безинтервальный пакет. Способ "импульсный пакет" заключается в том, что сигналы в виде пакета импульсов, содержащих две из шести частот с интервалами между ними, передаются друг за другом. После приема всего пакета сигналов приемное оборудование проверяет правильность всех сигналов пакета, а затем отвечает одним из сигналов: пакет принят правильно или пакет принят неправильно. Безинтервальный пакет отличается от импульсного тем, что между передаваемыми сигналами отсутствуют интервалы. При импульсном челноке каждый следующий сигнал передается только после подтверждения предыдущего от приемной стороны. В случае отрицательного подтверждения последний сигнал передается повторно. На АТС предусматривается возможность приема запроса и передачи информации АОН на разных этапах установления соединения, а именно: после занятия соединительной линии (в случае вызовов к АМТС); при ожидании ответа; при ответе вызываемого абонента; во время разговора. Передача информации АОН должна производиться при приеме запроса – сигнала "Ответ", сопровождаемого частотным сигналом 500 Гц. Запрос может поступать многократно в любой фазе соединения. Каждый запрос, начиная со второго, предваряется сигналом “Снятие ответа”, по которому соединение переводится в предответное состояние. Сигнал 500 Гц может поступить на АТС через 10-400 мс после сигнала “Ответ”. Минимальное время между двумя запросами составляет 0.3±0.05 с; максимальное время фактически не ограничено, однако при связи с АМТС оно не превышает 1.2±0.1 с. Максимальное количество запросов при вызове АМТС – не более трех (АМТС повторяет запрос после неудачной попытки определения номера), при вызове местной АТС – не более двух, при вызовах справочно-информационных, заказных и экстренных служб – не ограничено. Цикл передаваемой информации должен содержать одну цифру категории и семь цифр номера вызывающего абонента, а также один знак, отмечающий начало (конец) информации. В одном “безынтервальном пакете” (т.н. “кодограмме АОН”), должно содержаться не менее 13 знаков. Независимо от нумерации в местной телефонной сети (5-значная или 6-значная) АТС должна всегда передавать информацию АОН в виде семизначного зонового номера. Цифрами, дополняющими индекс станции до трехзначного, могут быть 2 или 0. Таким образом, информация АОН, передаваемая способом “безынтервальный пакет”, представляет собой последовательность двухчастотных комбинаций  кода  “ 2  из 6”, без пауз между ними. Длительность передачи каждой комбинации равна 40± 1 мс.