основы передачи. Основы передачи дискретных сообщений
 Скачать 1.03 Mb.
|
|
Достоинства КК после организации соединения абоненты могут вести передачу в любое время независимо от нагрузки, поступающей от других абонентов; передачи осуществляются с фиксированной задержкой, т.е. может быть реализован режим передачи в реальном масштабе времени, что особенно важно при передаче мультимедийного трафика. Недостатки КК – плохое использование ресурсов сети, в частности каналов, если взаимодействующие абоненты недостаточно активны и между передачами сообщений наблюдаются длительные паузы. В реальных системах передачи сообщений доля пауз может быть достаточно большой. Даже в телефонных каналах речь занимает менее половины времени, а при передаче данных при диалоговом обмене человека и компьютера полезная нагрузка составляет единицы процентов от выделенной пропускной способности. Коммутация с накоплением совокупность операций приема на узлах коммутации (УК) сообщения или его части, накопления и последующей передачи сообщения или его части в соответствии с содержащимся в нем (ней) адресом. В момент прихода сигнала по входящему в УК каналу, требуемый исходящий канал может оказаться занятым передачей информации от другого источника. В таком случае возникают альтернативные решения: первое – уведомить источник сообщений о невозможности установления требуемого соединения в данный момент (системы с отказами), второе – запомнить входящее сообщение и передать его в исходящий канал после освобождения последнего от передачи предыдущего сообщения (системы с ожиданием). Такой подход реализуется в системе коммутации с накоплением. При коммутации с накоплением пропускная способность сети не закрепляется на все время сеанса связи двух абонентов, а представляется им лишь по мере необходимости при появлении у них сообщений для передачи. Такой подход позволяет значительно повысить эффективность использования пропускной способности трактов сети. При системе коммутации с накоплением (КН) ОП имеет постоянную прямую связь со своим УК (иногда с несколькими) и передает на него информацию, а затем эта информация поэтапно передается через узлы коммутации другим абонентам, причем в случае занятости исходящих каналов информации запоминается в узлах и передается по мере освобождения каналов в нужном направлении. Известны две разновидности системы с накоплением: система коммутации сообщений (КС) система коммутации пакетов (КП). Процесс передачи в сети с КС следующий: - вызывающий абонент Абn передает в узел коммутации подлежащее передаче сообщение вместе с условным адресом абонента Абm; - в узле КС сообщение запоминается и по его адресу определяется канал, по которому оно должно быть передано; - если канал к соседнему узлу КС свободен, то сообщение немедленно передается на соседний узел КС, в котором повторяется та же операция; - если канал к соседнему узлу КС занят, то сообщение хранится в устройствах памяти вплоть до освобождения канала; - хранящиеся сообщения устанавливаются в очередь по направлениям передачи с учетом категории срочности. Такой способ обслуживания, при котором заявка, поступившая в момент отсутствия свободных линий или приборов, ожидает их освобождения, называется обслуживанием с ожиданием. Метод КС нашел применение на телеграфных сетях общего пользования. Метод коммутации пакетов по своей идеологии совпадает с методом КС и отличается лишь тем, что длинные сообщения передаются не целиком, а разбиваются на относительно короткие части – пакеты. Способы передачи пакетов Различают два способа (режима) передачи пакетов: режим виртуальных соединений дейтаграммный режим. Виртуальные соединения По сути, это коммутация каналов, но не напрямую, а через память управляющих компьютеров в центрах коммутации пакетов В виртуальной сети, прежде чем начать передачу пакетов, абоненту-получателю направляется служебный пакет, прокладывающий виртуальное соединение. В каждом узле этот пакет оставляет распоряжение вида: пакеты k-го виртуального соединения, пришедшие из i-го канала, следует направлять в j-й канал. Таким образом, виртуальное (условное) соединение существует только в памяти управляющего компьютера. Дойдя до абонента-получателя, служебный пакет запрашивает у него разрешение на передачу, сообщив, какой объем памяти понадобиться для приема. Если его компьютер располагает такой памятью и свободен, то посылается согласие абоненту-отправителю (также в виде специального служебного пакета) на передачу сообщения. Получив подтверждение, абонент-отправитель приступает к передаче сообщения обычными пакетами. Пакеты беспрепятственно проходят друг за другом по виртуальному соединению (в каждом узле их ждет инструкция, которая обрабатывается управляющим компьютером) и в том же порядке попадают абоненту-получателю, где, освободившись от концевиков и заголовков, образуют исходное передаваемое сообщение. Виртуальное соединение может существовать до тех пор, пока отправленный одним из абонентов, специальный служебный пакет не сотрет инструкции в узлах. Режим виртуальных соединений эффективен при передаче больших массивов информации и обладает всеми преимуществами методов коммутации каналов и пакетов. Постоянный и коммутируемый виртуальный канал В стандартных международных протоколах предусматривается два типа виртуальных канала: постоянный и коммутируемый. PVC – Permanent Virtual Circuits SVC – Switched Virtual Circuits. Коммутируемый виртуальный канал предполагает установление и ликвидацию канала при каждом соединении, по рассмотренному выше алгоритму. Постоянный – закрепляется между двумя абонентами на длительный период времени, по согласованию с администрацией сети. Отпадает необходимость организации и ликвидации канала при каждой передаче. Постоянный виртуальный канал не означает наличие физической линии между двумя абонентами. Он представляет собой лишь хранящуюся в сети процедуру передачи сообщения через переприемные пункты между данными абонентами. Дейтаграммы Для коротких сообщений более эффективен датаграммный режим, не требующий довольно громоздкой процедуры установления виртуального соединения между абонентами. Термин "датаграмма" применяют для обозначения самостоятельного пакета, движущегося по сети независимо от других пакетов. Получив датаграмму, узел коммутации направляет ее в сторону смежного узла, максимально приближенного к адресату. Когда смежный узел подтверждает получение пакета, узел коммутации стирает его в своей памяти. Если подтверждение не получено, узел коммутации отправляет пакет в другой смежный узел и т.д., до тех пор, пока пакет не будет принят. Все узлы, окружающие данный, ранжируются по близости к адресату. Первый ранг получает ближайший к адресату узел, второй - ближайший из остальных и т.д. Пакет посылается сначала в узел первого ранга, при неудаче - в узел второго ранга и т.д. Датаграмный режим используется, в частности, Internet, протоколы UDP (User Datagram Protocol) и TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Каждый из рассмотренных методов коммутации имеет свою область применения, обусловленную его особенностями. Поэтому целесообразно сочетать разные методы коммутации на сетях, объединяющих большое число абонентов с отличающимися друг от друга величинами нагрузки, характером ее распределения во времени, объемами сообщений, используемой оконечной аппаратурой. Выбор методов коммутации является достаточно сложной оптимизационной задачей. Она решается исходя из требований к транспортной сети, которые в свою очередь определяются особенностями трафика, классом пользователей и показателями качества их обслуживания. Контрольные вопросы по теме: Назовите основные принципы коммутации. Что такое коммутация каналов. Назовите преимущества и недостатки сетей с коммутацией каналов. Что такое коммутация с накоплением и какие виды оперативной коммутации к ней относятся. Как передается сообщение в сети с коммутацией сообщений. Что такое коммутация пакетов. Дайте определение понятию “виртуальный канал”. Что такое коммутируемый и постоянный виртуальные каналы. Как происходит передача в сети с коммутацией пакетов и организацией коммутируемого виртуального канала. Как происходит передача сообщения в датагараммном режиме. Перечислите преимущества и недостатки сетей с коммутацией пакетов. 10. Сети и службы ДЭС Архитектура связи. Понятие связь включает в себя совокупность сетей и служб. Служба связи – это комплекс средств, обеспечивающий представления пользователям определенных услуг. Под комплексом средств следует понимать совокупность программных и аппаратных средств, методов обработки, распределения и передачи данных, в том числе оконечное оборудование (данных) расположенное у пользователя. Каждая служба может иметь ряд применений, которые с позиции пользователя классифицируется как услуги. Например: Телефонная служба помимо основной услуги – телефонной связи, может представлять ряд сервисных услуг (будильник, переадресация вызова…). Кроме того, если ПК подключен через модем к телефонной сети, можно обмениваться данными. Таким образом телефонная служба может предоставлять услуги по передаче данных. В то же время служба передачи данных может предоставлять разные услуги, в том числе и услуги телефонной связи (передачи речи). Для транспортировки и коммутации сигналов в службах электросвязи используются вторичные сети электросвязи: телеграфные; передачи данных; факсимильной связи; автоматическая сеть телефонной связи. Следует отметить, что вторичные сети не всегда являются независимыми друг от друга. Различные вторичные сети могут использовать общие каналы связи, коммутационные устройства и т.д. Первичная сеть связи обеспечивает вторичные сети каналами связи. Рассмотрим службы документальной электросвязи (ДЭС) обеспечивающие обмен различной не телефонной информацией (см. рис).  Телеграфные службы. Сети телеграфной связи Телеграфная сеть России состоит из следующих трех коммутируемых сетей: 1 - сети общего пользования (ОП),по которой передаются телеграммы, принятые в городских отделениях связи (ГОС), районных узлах связи (РУС) или непосредственно на телеграфных узлах, и доставляемые адресатам (учреждениям, предприятиям, частным лицам); 2 - сети абонентского телеграфирования (АТ), по которой передаются телеграммы или организуются телеграфные переговоры между установленными у абонентов этой сети оконечными абонентскими установками; 3 - сети международного абонентского телеграфирования "Телекс", по которой передаются телеграммы или организуются телеграфные переговоры между оконечными установками абонентов этой сети, находящихся в нашей стране и за ее рубежом. Кроме перечисленных, в состав телеграфной сети страны входит сеть некоммутируемых (арендованных) каналов. Сеть общего пользования. Сеть общего пользования предусматривает организацию по всей стране отделений связи, куда отправители сдают телеграммы и которые обеспечивают доставку телеграмм непосредственно получателю. Телеграмма может быть адресована в любой населенный пункт страны, где имеется отделение или узел связи. Сеть абонентского телеграфирования обеспечивает передачу телеграмм или организацию телеграфных переговоров между установленными у абонентов этой сети оконечными телеграфными аппаратами (непосредственно в предприятиях и учреждениях). Предприятие, имеющее такой аппарат, включенный через соединительную линию в коммутационные станции сети АТ, становится абонентом этой сети, которому предоставляются возможности: – получения немедленного соединения с любым другим абонентом этой сети и ведения с ним телеграфного переговора в режиме поочередной двухсторонней связи; – передачи телеграмм другим абонентам сети АТ независимо от присутствия обслуживающего персонала у приемного аппарата; – соединения со станционным аппаратом своего узла коммутации для передачи сообщения абонентам, не включенным в сеть АТ (например, абонентам сети ПС); – прием информации, поступившей от абонента другой сети через местный узел коммутации. В качестве оконечной телеграфной аппаратуры ранее применялись рулонные аппараты, а в последнее время ПК с адаптерами. Международный абонентский телеграф "Телекс" является разновидностью абонентского телеграфа. Он предназначен для обеспечения документальной связью посольств, торгпредств, иностранных корреспондентов и других абонентов, передающих сообщения в другие страны. Направления развития телеграфной связи До начала 90-х годов телеграфная связь являлась практически единственным видом документальной связи, который был доступен широкому кругу потребителей нашей страны. В настоящее время в телеграфии имеются кризисные явления, которые проявляются в постоянном снижении спроса на телеграфные услуги. Этот кризис начался в 1992 году. Основные причины кризиса, кроме экономической ситуации в стране, 1 – отставание возможностей телеграфной связи от уровня современных требований к услугам документальной электросвязи. 2 – конкуренцией со стороны интенсивно развивающихся в нашей стране современных видов документальной связи таких как передача данных, электронная почта, факсимильная связь. Снижение спроса на услуги телеграфной связи и рост потребностей на современные услуги документальной электросвязи является общемировой тенденцией, которая будет иметь место в нашей стране и в дальнейшем. Тем не менее, потребность в услугах телеграфной связи в нашей стране, хотя и в меньших размерах, сохранится в обозримом будущем. Главными направлениями технического развития документальной электросвязи, включая телеграфную связь, являются: 1 – поддержание функционирования существующих телеграфных сетей и служб на уровне, необходимом для удовлетворения спроса на телеграфные услуги; 2 – объединение сетей абонентского телеграфирования АТ-50 и Телекс; 3 – частичная модернизация и замена коммутационного оборудования телеграфных сетей. 4 – создание и развитие новых общероссийских служб документальной электросвязи, обеспечивающих существенное расширение номенклатуры и объемов предоставляемых услуг и распространение этих услуг по всей территории страны, аналогично существующим телеграфным службам; (таких как электронная почта, комфакс, служба доступа к информационным ресурсам и других). 5 – интеграция услуг документальной электросвязи. 6 – использование сетей передачи данных с коммутацией пакетов в качестве транспортной среды. Факсимильные службы Область электросвязи, которая занимается передачей неподвижных изображений по каналам электрической связи, называется факсимильной связью. Организация факсимильной связи По принципам предоставления услуг организация служб факсимильной связи осуществляется по двум, традиционным для телеграфной подотрасли направлениям – клиентские и абонентские. К клиентской службе относится служба "Бюрофакс", к наиболее ярким представителям абонентской службы относится служба "Телефакс". Традиционные абонентские установки (телефаксы) имеют ряд серьезных недостатков: подверженность значительному механическому износу. При частом использовании сканер телефакса забивается пылью и грязью, попадающими со считываемых документов. Пластиковые шестерни изнашиваются. Все это приводит к перекосам и неравномерной подаче как считываемых документов в сканер, так и термобумаги в записывающее устройство; сложность отправления документов большому числу адресатов; неэффективное использование термобумаги. Большинство факсимильных аппаратов распечатывает все получаемые сообщения (в том числе и не несущие никакой полезной информации на специальной дорогой термобумаге. Кроме высокой цены, у этой бумаги есть еще один существенный недостаток - изображение на ней неизбежно выцветает со временем. Таким образом, все важные сообщения необходимо для хранения копировать. Поэтому в настоящее время в качестве абонентских установок используют ПК с факс-модемным адаптером и соответствующим программным обеспечением. Специальные факсимильные платы, способны передавать различную информацию со скоростью 14400 бит/с одновременно по 12 телефонным линиям. Системы на базе ПК с применением таких плат обладают рядом преимуществ перед обычными факсимильными аппаратами: удобство использования. Интеграция ПК с телефонной сетью и наделение его возможностями телефакса позволяет пользователям получать, обрабатывать и отправлять факсимильные сообщения, не отрываясь от своих компьютеров; эффективное использование телефонных линий. Факсимильная система, строящаяся на базе ПК, обеспечивает эффективный обмен информацией по малому числу телефонных линий, заменяя собой множество автономных телефаксов, для каждого из которых требуется отдельная линия; высокое качество передаваемого изображения. Любой документ текстового или графического редактора может быть передан в виде факсимильного сообщения высокого качества. Для этого с помощью специального программного обеспечения он преобразуется в формат, используемый факсимильной платой для передачи сообщений. Таким образом, гарантируется высокое качество изображения, поскольку документ не может быть "испорчен" ни низким качеством печати печатающего устройства, ни загрязнением сканера телефакса, ни неполадками в механизме подачи бумаги; сохранение конфиденциальности принимаемых сообщений. В отличие от обычных телефаксов, распечатывающих все поступающие сообщения на едином рулоне бумаги, рассматриваемые системы принимают и сохраняют их в персональных директориях пользователей, доступ к которым ограничивается паролем. Таким образом, полностью исключается просмотр важных документов посторонними людьми. Кроме того, применение ПК для управления работой факсимильных карт позволяет реализовать множество полезных и удобных приложений. Наибольшее распространение получили такие приложения (службы) как: факс-сервер; факс по запросу; факс-рассылка. |