Системы коммутации. МОРОЗОВ. Федеральное казённое образовательное учреждение высшего образования воронежский институт фсин россии
 Скачать 115.48 Kb.
|
|
Образец оформления титульного листа контрольной работы МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральная служба исполнения наказаний ФЕДЕРАЛЬНОЕ КАЗЁННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ ФСИН РОССИИ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Средства коммутации систем связи Вариант № 56
Воронеж 2022 Содержание 1 Технология: Коммутации пакетов……………………….……………………..3 2 Управление телекоммуникационными сетями………………………………...8 Список литературы………………………………………………………………..11 Технология: коммутация пакетов Коммутация — это процесс соединения различных абонентов коммуникационной сети через транзитные узлы. Коммуникационные сети должны обеспечивать связь своих абонентов между собой. Абонентами могут выступать ЭВМ, сегменты локальных сетей, факс-аппараты или телефонные собеседники. Рабочие станции подключаются к коммутаторам с помощью индивидуальных линий связи, каждая из которых используется в любой момент времени только одним, закрепленным за этой линией, абонентом. Коммутаторы соединяются между собой с использованием разделяемых линии связи (используются совместно несколькими абонентами). 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.1). 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.  Рис. 1. Разбиение сообщения на пакеты 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. 1). 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. 2 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.  Рис. 2. Сглаживание пульсаций трафика в сети с коммутацией пакетов 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: времени ожидания пакета в очереди (переменная величина); времени перемещения пакета в выходной порт. Достоинства коммутации пакетовВысокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика. Возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами в соответствии с реальными потребностями их трафика. Недостатки коммутации пакетовНеопределенность скорости передачи данных между абонентами сети, обусловленная тем, что задержки в очередях буферов коммутаторов сети зависят от общей загрузки сети. Переменная величина задержки пакетов данных, которая может быть достаточно продолжительной в моменты мгновенных перегрузок сети. 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. Управление телекоммуникационными сетями Конкуренция и существенное расширение номенклатуры услуг связи на рынке привело к тому, что пользователя привлекает не столько наличие технической возможности организации связи, сколько качественные и количественные показатели, такие как гарантированное качество услуги, мобильность, универсальность оборудования доступа, гарантия совместимости различных стандартов, развитая и удобная система расчета. Поэтому эффективные решения в области управления телекоммуникациями являются ключевыми компонентами сетей связи любого масштаба - от локальных сетей до национальных и международных. Оператор сети должен иметь центр управления сетями и/или услугами связи, который позволит ему реализовывать следующие функции: - оптимально управлять существующими сетями и осуществлять проектирование перспективных сетей; - быстро внедрять новые услуги для привлечения новых пользователей и получения дополнительных источников доходов; - поддерживать нормативное качество обслуживания пользователей, включая минимизацию времени восстановления оборудования после сбоев и техническую поддержку пользователей; - достигать минимума затрат на эксплуатацию при оптимальном соотношении стоимость/производительность сети. Для решения задачи разработки и внедрения системы управления телекоммуникациями Международный союз электросвязи (МСЭ) рекомендует использовать концепцию TMN - модели (Telecommunications Management Network), являющейся способом логического описания системы (сети) управления телекоммуникациями. Данная концепция предполагает многоуровневую иерархическую структуру управления телекоммуникациями (рис. 3).  Рис. 3. Иерархическая структура базовой модели сети управления телекоммуникациями. В составе модели выделяется пять уровней: 1) уровень сетевых элементов, к которому относится сетевое оборудование: каналы, коммутационные системы, мультиплексоры, каналообразующая аппаратура и т. д.; 2) уровень управления элементами сети - представляет собой элементарные системы управления, которые управляют отдельными элементами сети (данный уровень изолирует верхние уровни системы управления от деталей и особенностей управления конкретным оборудованием); 3) уровень управления сетью - координирует работу систем управления предыдущего уровня, контролирует конфигурацию составных каналов, согласует работу транспортных подсетей разных технологий и т. п. (с помощью этого уровня сеть начинает работать как единое целое, передавая сообщения между пользователями); 4) уровень управления услугами - охватывает те аспекты функционирования сети, с которыми непосредственно сталкиваются абоненты или другие поставщики услуг и выполняет следующие функции: контроль качества сервиса, контроль выполнения условий контрактов на обслуживание, управление регистрационными записями абонентов и услуг, добавление или удаление пользователей, присвоение адресов, организация автоматизированных систем расчетов, взаимодействие с внешними управляющими системами; 5)уровень бизнес-управления - осуществляет стратегическое управление сетью с учетом финансовых аспектов деятельности организации, владеющей сетью. Задачи управления сетью подразделяются на функциональные области: 1) Управление конфигурацией сети и именованием - устанавливает и модифицирует параметры элементов сети и всей сети в целом. С помощью этой группы задач определяются сетевые адреса, идентификаторы, географическое положение таких элементов как коммутационные станции, маршрутизаторы, интерфейсы «пользователь-сеть» и другие. Конфигурация сети обычно отображается на карте реальными связями между ее элементами. Управление конфигурацией сети и ее элементов может быть реализовано автоматически, полуавтоматически и вручную. В эту же группу функций входит и настройка маршрутизаторов корпоративных сетей для поддержки маршрутов и виртуальных путей «из конца в конец». 2) Управление устранением последствий отказов - в эту группу функций входит обнаружение и устранение последствий отказов и сбоев в работе сети (регистрация сообщений об ошибках, их фильтрация по заданному признаку, анализ причин отказов), маршрутирование потоков сообщений об ошибках к требуемому объекту системы управления, выявление проблем, для решения которых требуется привлечение специалистов. В телекоммуникационных сетях общего пользования управление устранением последствий отказов может быть реализовано как автоматически, так и полуавтоматически. В полуавтоматическом режим система управления оформляет документы, контролирует этапы восстановительных работ, а операции восстановления работоспособности отказавших элементов выполняют люди. 3) Управление производительностью и надежностью - специфические функции этих задач: - контроль выполнения соглашения об уровне обслуживания пользователей (SLA - Services Level Agreement); - контроль интенсивности трафика направлений связи или виртуальные соединения; - определение коэффициента готовности элемента сети (системы передачи, коммутационной станции, виртуального соединения «из конца в конец» в сети с пакетной коммутацией); - анализ производительности и надежности сети для целей планирования и оперативного управления. 4) Управление безопасностью - в конкретной системе управления сетью функции управления безопасностью могут отсутствовать. Оператор телекоммуникационной сети может приобрести специальный продукт управления безопасностью, который обеспечит аутентификацию пользователей, управление полномочиями, назначение и проверку прав доступа к ресурсам сети, если эти функции не реализуются уже функционирующими операционными системами элементов сети. 5) Учет работы сети - в эту группу включены функции регистрации использования таких ресурсов сети, как тракты, соединения, каналы, службы, начисление платы за использование этих и других ресурсов. Список литературы 1. Андреев, В.А. Направляющие системы электросвязи. В 2 тт. Т. 1. Теория передачи и влияния / В.А. Андреев, Э.Л. Портнов и др. - М.: ГЛТ, 2011. - 424 c. 2. Андреев, В.А. Направляющие системы электросвязи: Учебник для вузов. В 2-х томах. Том 2 – Проектирование, строительство и техническая эксплуатация / В.А. Андреев, Э.Л. Портнов, Л.Н. Кочановский. - М.: Горячая линия - Телеком, 2010. - 424 c. Бабков, В.Ю. Сотовые системы мобильной радиосвязи: Учебное пособие для ВУЗов / В.Ю. Бабков. - СПб.: BHV, 2013. - 432 c. 3. Бабков, В.Ю. Системы мобильной связи: термины и определения. / В.Ю. Бабков, Г.З. Голант, А.В. Русаков. - М.: ГЛТ , 2009. - 158 c. 4. Бабков, В.Ю. Системы мобильной связи: термины и определения / В.Ю. Бабков. - М.: ГЛТ, 2009. - 158 c. 5. Бабков, В.Ю. Сотовые системы мобильной радиосвязи / В.Ю. Бабков. - СПб.: BHV, 2013. - 432 c. 6. Берлин, А.Н. Цифровые сотовые системы связи / А.Н. Берлин. - М.: Эко-Трендз, 2007. - 296 c. 7. Берлин, А.Н. Сотовые системы связи: Учебное пособие / А.Н. Берлин. - М.: Бином. ЛЗ, ИНТУИТ, 2013. - 360 c. |