Реферат: Информация сведения о каких-либо процессах, событиях, фактах и предметах

Системы и сети передачи информации

Храмов Александр Васильевич

06.09.2003


Основные термины и определения

Информация – сведения о каких-либо процессах, событиях, фактах и предметах.

Связь – техническая база, обеспечивающая передачу и прием информации между удаленными абонентами.

Абонент – либо конкретный человек, либо конкретное устройство.

Сообщение – форма представления информации, удобная для передачи на расстояние (телеграфные, речевые сообщения…)

Сигнал – физический процесс, отображающий передаваемые сообщения.

Информационный параметр сигнала – характеристика отображения сообщения (передача физической величины) (например, амплитуда)

1.Амплитуда (тока и напряжения у нас) (абсолютная единица)

Существуют и относительные единицы:

дБ по мощности



дБ по напряжению




Классификация систем связи.



Общая структурная схема электро связи

Канал связи = передатчик + линия связи + приемник

Система связи = Преобразователь Сообщение-сигнал + Передатчик + Линия связи + Приемник + Преборазователь Сигнал-сообщения.




Структурная схема цифровой связи (передачи дискретных сообщений)


Классификация систем связи



Классификация систем связи


Сети с коммутацией каналов

Для установки связи должен быть вызов абонента – сети с предварительной установкой связи

Создается канал от источника до получателя сообщения.

В процессе сеанса вся полоса канала полностью принадлежит отправителю и получателю сообщения (это недостаток)

После окончания передачи данных канал разрывается.


Сети с коммутацией пакетов.

Существует ряд преимуществ сетей с коммутацией каналов.

Здесь сообщение разбивается на информационные блоки – каждый блок снабжается адресом отправителя и получателя.

Т.е. каждый блок может следовать независимо

Т.е. в одной линии можно передавать сообщения от нескольких абонентов

Полоса канала связи делится между несколькими абонентами.

Такие сети достаточно быстродействующие

Здесь каждый канал связи принадлежит всем абонентам сети

Виртуальный канал – маршрут следования пакета


Виртуальный канал бывает двух типов:

переключаемые виртуальные каналы SVC

Постоянные виртуальные каналы PVC


Переключаемые виртуальные каналы:

Существуют фазы создания и разрыва соединения. Они обязательны. (основной недостаток)

По окончании сеанса связи канал ликвидируется.

Здесь процедура маршрутизации проще чем в PVC

При включении нового коммутатора в сеть все проще чем в PVC

С точки зрения безопасности такие сети более надежны, так как канал принадлежит только двум абонентам.


Постоянные виртуальные каналы PVC

Не требуются фазы создания и разрыва соединения

Оператор должен прописать на коммутаторе все возможные маршруты

Достоинства – более быстродействующие чем SVC (из-за отсутствия двух лишних фаз)


Модели взаимодействия открытых систем

Мы рассмотрим базовую модель (7-ми уровневая модель)

Открытая система – Любая система, построенная в соответствии с открытой спецификацией (спецификация открытая = доступная (и понятная) всем).

Спецификация – формализованное описание аппаратных и программных компонентов, способов их функционирования, способов взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик.

Протокол – (важно отличать протокол и спецификацию) – конкретизация требований, описанных в спецификации.

Основные достоинства такой системы:

Упрощение понимания процессов (четкое разделение функций уровней)

Каждый промежуточный уровень является интерфейсом между вышележащим и нижележащим уровнем

Упрощается оборудование (тоже из разделения функций уровней)

Принцип упаковки и фрагментации: каждый нижележащий уровень воспринимает информационный блок вышележащего уровня как свое информационное поле (его интересует только заголовок, а на сама информация). – со сменой заголовка связано понятие коррекции (при переходе не другой уровень) – при неверном блоке происходит замена блока.


Лекция номер 2

13.09.2003


Стек протоколов OSI (модели взаимодействия открытых систем)





Физический уровень – создание среды передачи данных.

Канальный уровень – проверка правильности передачи блоков информации (для этой проверки существует Tail [T]).

Сетевой уровень – маршрутизация (протоколы IP, IPX).

Транспортный уровень – контроль связи между процессами (протоколы TCP, UDP).

Сеансовый уровень – контроль связи между приложениями (его протокол – язык SQL).

Уровень представления – помещает все в свое информационное поле – во внутрь своего информационного блока уровень не лезет, он смотрит свой заголовок для проверки правильности передачи блока. На этом уровне происходит преобразование данных, в том числе и криптографическое.

Уровень приложений


Локальные сети включают 7 уровней, а глобальные – 3 нижних (1-3).


Процесс спуска информации по уровням называется спуском.


Модемы


Модем – это устройство, преобразующее последовательные цифровые сигналы в аналоговые, пригодные для передачи по каналам связи, и наоборот – аналоговые в цифровые.



Полоса пропускания на модемах – 0,3-3,4 кГц (узкая полоса)

Как тогда получить быструю передачу 36,6 кБит/сек?!

Бод – это количество изменения информационных параметров в единицу времени (т.н. телеграфная скорость). При низких скоростях передачи в бит/сек=бод, на больших частотах бит/сек>бод

Сигнал передан в виде вектора:



Допустим, что фаза дискретна. (0.90,180,270)

Возьмем комплексную плоскость.



00 – если сдвиг фазы нулевой.

За один такт передачи можно передать 2 бита!!

При этом телеграфная скорость < битовой в 2 раза.


На больших скоростях в цифровых каналах битовая скорость < телеграфной.

Манчестерский код:



Здесь телеграфная скорость в 2 раза больше так как на передачу одного бита тратиться 2 такта.


Технические характеристики.

Скорость передачи данных.

Малая < 600 бит/с.

Средняя 1200 – 2400 бит/с.

Большая > 2400 бит/с.

Синхронизация



Существует параметр задержки. Чем больше скорость передачи, тем острее проблема синхронизации.

А) асинхронные модемы

Б) синхронные модемы.


А) посимвольная синхронизация – такие модемы дешевые, но на скорости > 4800 бит/сек не работают.

Б) синхронные модемы отличаются тем, что через них можно передавать большие блоки данных –основаны на принципе самосинхронизации. В начале передачи информационной поседоватльености импульсов идет преамбула (010101010101). За проход преамбулы приемник синхронизируется с источником. Синхронные модемы гораздо дороже чем асинхронные. Им нужна буферная память.


Метод скремблирования – по определенному алгоритму скремблер преобразует данную последовательность в такую последовательность, где чаще всего чередуются нули и единицы (так вероятность ошибки меньше).


Процесс установления соединения. – телефонные каналы коммутируемые (с коммутацией каналов)

Коррекция ошибки

Контроль с избыточным циклическим кодом (CRC) – передаваемый блок данных рассматривается как двоичный полином D(x)/G(x)=R(x). D(x)-двоичный полином. G(x) – порождающий полином. R(x) – остаток (2 байта) добавляется в конец передаваемой последовательности. Приемник подобным образом вычисляет свой остаток и сравнивает с тем, что пришло (crc). При ошибке модем затребует повторную передачу.

MNP-4 (m network protocol) это более сложная реализация. Если появляются ошибки, то модем сокращает длину последовательности.


Лекция Номер 3

20.09.2003


«+» - более быстродействующий

если есть ошибки, последовательность сокращается.

Привлечение протоколов канального уровня.

Протокол v.42 – с привлечением канального уровня.


Сжатие.

Протокол сжатия V.42 bis

Фиксированы таблицы преобразования сжатия (при помощи словарей).

0110 –> 01

Модем – устройство физического уровня (т.е. для сети это просто провод)

Модем всегода dce! (АКД – аппаратура контроля данных) это значит, что на физическом уровне модем всегда задает скорость передачи данных.

Dce O------------------O dte

Оконечное оборудование обработки данных (ООД) или dte (устройство синхронизации с передатчиком) (приемник?)



логический устанавливается при настройке устройства.

Абонент может быть физически dte а логически dce.

Если связь осуществляется без модема, а просто кабелем




Кодирование информации в системе связи





Размазывание происходит из-за дисперсии (ряд гармоник либо «отстает» либо «ускоряется»). Разные частоты распространяются с разными скоростями. Амплитуда уменьшается из-за наличия в линии сопротивления => возникновение погонного затухания.


Цифровое кодирование.


Требования к методам цифрового кодирования.

1. наименьшая для данной скорости передачи данных ширина спектра. Постоянная состовляющая- временная составляющая. Дальность передачи импульса зависит от энергии, сосредоточенной в гармонике (гармониках). Чем выше энергия, тем больше дальность.



Чем больше гармоник попадет в полосу пропускания, тем больше энергии, а значит, больше дальность передачи.


Формула Найквиста.



С - пропускная способность.

- полоса пропускания.

М – количество различных состояний информационного параметра.

Т.е. при выборе кодирования (такого, что М – большое) можно увеличить пропускную способность без изменения полосы пропускания.


Обеспечение синхронизации.

Самосинхронизирующие коды – их основная задача – обеспечить как можно более частые пкрепады 0 и 1.

Способность распознавания ошибок на физическом уровне. – на физическом уровне самая быстродействующая аппаратура. Производится с помощью избыточных кодов.

Низкая стоимость реализации.


Методы кодирования: физическое кодирование(обеспечивает аппаратура) и логическое кодирование.

Физическое кодирование:

(это то, что выдает аппаратура, когда к ней подключают осциллограф)

1 метод. Метод кодирования без возврата к нулю (NRZ = Non Return to Zero).



Здесь нуль – высокий потенциал, а единица – низкий.

При передаче длинных последовательностей нулей или единиц может произойти рассинхронизация.


2 Метод без возврата к нулю с альтернативной инверсией при единице (NRZI)



При передаче последовательности нулей не происходит переброс.


3 Метод. Биполярный код (AMI)



Недостаток – нет перепадов при последовательности нулей.


4 код – биполярный импульсный код.



Каждый интервал, в который передается 0 или 1 делится пополам.


Лекция 4

27.09.03

Эти коды позволяют реализовать частое чередование 0 и 1. Для того, чтобы не было рассинхронизации.


5 манчестерский код (биполярный код – 2 значения потенциала) «1» - перепад от низкого к высокому, а «0» - наоборот.




Логическое кодирование


Обеспечить переходы 0 и 1 за счет алгоритма.

В реалии (оптволокно) физическое и логическое кодирование сочетаются вместе.

Логическое кодирование требует избыточности.

4В/5В – код на 4 бита приходится 5 бит преобразованного. Этот код биполярынй.

0000 -> 11110

0001 -> 01001

и так далее… таблица, содержащая 16 комбинаций. Но для 5В возможно 32 комбинации. 16 комбинаций запрещенных. Т.е. если приходит на приемник запрещенная комбинация, то это означает, что произошла ошибка передачи. Это требует, чтобы передатчик работал с большей скоростью (+25%) из-за вычисления результирующего кода на основании бит исходного кода и полученных в предыдущих тактах бит результирующего кода.

для i<=3, Ai=Bi


Помехоустойчивое кодирование.


Метод Хемминга.

На 4 бита исходной информации приходится 3 бита контрольной информации. Информационные биты 1-4, контрольные 5-7.

Вычисление контрольных бит

Разряды контрольного числа

Номер исходных битов для сложения

5

2,3,4

6

1,3,4

7

1,2,4


Правило для проверки контрольных битов:

Разряды контрольного числа

Номера битов последовательности для сложения

1

4,5,6,7

2

2,3,6,7

3

1,3,5,7


Пример 0110 – исходная последовательность.

Бит5 = 1+1+0=0

Бит6 = 0+1+1=1

Бит7 = 0+1+0=1

Передаваемая последовательность = 0110 011

Далее приемник вычисляет правильно ли принял последовательность.

Пусть он принял 1110011

Бит1=0+0+1+1=0

Бит2=1+1+1+1=0

Бит3=1+1+0+1=1

Получилось 001, значит искажение в первом бите.

Пусть теперь искажение в контрольных битах: на приемнике 0110010

Бит1=0+0+1+0=1

Бит2=1+1+1+0=1

Бит3=0+1+0+0=1

111, значит искажение в 7 бите.


Троичный код (помехоустойчив):

«0»=0В

«1»=+-1В

Если есть перепад +/- или -/+, то есть искажение.

Код не содержит избыточности.


Многоканальные системы передачи данных.


Многоканальные системы реализуются в телефонии – частотное кодирование сигналов: в вычислительных системах – мультиплексирование. Идея мультиплексирования (MUX) в том, что можно объединить низкоскоростные каналы в высокоскоростной.



Передается, например, так: [A][A][B][A][B]… - В случае двух каналов.

Используется time swap.

MUX смотрит, свободен ли канал и передает.

TDM временное разделение канала

DMUX по меткам кадров выбирает, кому отсылать этот кадр.


Лекция 5

4.10.2003

Частотное разделение каналов

Каждый канал на своей частоте

ширина зависит от качества фильтра

Несущая частота посередине. Она определяет канал связи, который используется.


60 – 108 кГц на 12 каналов

4 кГц – полоса передачи канала




промежуток для выделения канала

Границы канала размываются => каналы перекрываются на границах.


Во время сеанса связи абоненты получают всю полосу.


Временное мультиплексирование (TDM)


Получает всю полосу только на время (time slot)

Time slot – 125 мкс (за это время аппаратура передает блок (пакет) данных)

Базовая скорость – 64 кбит/с (это условная величина, типа килограмм)

4кГц полоса, необходимая для передачи человеческой речи. При оцифровании нужно 8 уровней (это экспериментальные данные). Т.е. для оцифрованного сигнала получим полосу ( х2 по теореме Котельникова) 4*10^3*8*2=64*10^3 – базовая скорость.



низкоскоростные потоки. [В США Е1=Т1]

Чаще всего выход с MUX в один поток. Р выходной поток, скорость передачи данных которого 64*32 ~= 2Мбит/сек так как для нормального функционирования MUX необходимы еще и служебные данные, а поэтому не = а ~.



Поток Е1 называется ИКМ (импульсно-кодовая модуляция) 32/30 (объединяется 32 канала, из них 2 служебные)

Е2 – ИКМ-120

Е3 – ИКМ-480

Е4 – ИКМ-1920 ~ 139 Мбит/с (максимальная скорость Е4=139264 кбит/с)


Плезихронная цифровая иерархия (PDH)



Мультиплексирование осуществляется по принципу револьвера.

На MUX Е1 мультиплексирование происходит побайтно, а далее, начиная с Е2 побитно.

Рассмотрим подробнее при побитном мультиплексировании (Важно сохранить синхронизацию). Мультиплексор Е2 имеет входной буфер. Ускорение происходит за счет того, что запись в буфер и считывание происходит с разной скоростью. Они независимы. Считывание происходит быстрее (на выходе из MUX).

Может быть рассинхронизация считывания и записи. Если нестабильность записи принять за единицу, то нестабильность считывания больше в 4 раза.

Для Е1 33ий импульс считается «служебным» (он пустой) интервалом.

Для Е2 на выходе получаем последовательность из четырех пустых интервалов.

Stuffing – вставка фиктивного бита, если интервал 4ех пустых битов пришел раньше, чем нужно (генератор ускорился). Генератор может задержаться, тогда нужно убрать бит из последовательности.

Если пустой интервал 000, то все в порядке. Если пустой интервал 111, то генератор ускорился и вставлен бит (либо замедлился ) вышел из штатного режима.

Время прихода пустой последовательности фиксировано. 2ой служебный канал посылает (2-ая пустая последовательность)

111 если положительное согласование (лишний бит вставлен)

000 если отрицательное согласование (пропущенный бит)

3ий канал служебный – то что нужно вставить: для отрицательного согласования 111 – «1» 000-«0»


Все это происходит внутри MUX. Синхронизация происходит от передатчика => много сбоев (в линии могут быть ошибки) и т.д. Это ее недостаток (плезихронной синхронизации). Отсутствует контроль за переправкой информации. Это тоже минус.

Используются обычно Е1, Е2 так как на более высоких скоростях еще больше ошибок.


На демультиплексоре: Инверсный демультиплексор.

Еще один серьезный недостаток - на стороне демультиплексора – чтобы выделить каналы по 64 kbit/s в Е1 необходимо демультиплексировать весь поток Е1 => используется инверсный демультиплексор.

Еще один недостаток в плохом обеспечении синхронизации (демультиплескор инверсный позволяет выделить Е1 из Е2 или Е2 из Е3, но он выделяет только крупные потоки.

Еще – почти полное отсутствие данных о состоянии канала.

Недостатки плезихронной цифровой иерархии стали наиболее выраженными в оптических каналах, где протекает очень большой поток информации и теряется управляемость). Неконтролируемые каналы. Плохое обеспечение синхронизации.

Учитывая недостатки была разработана


Синхронная цифровая иерархия. SDH

(объединение потоков)


4 потока объединяют в один. Все данные пересылаются с помощью блоков информации (frame)-рамка, кадр. За счет этого достигается управляемость канала.

Посылается рамка (frame), набираемая из низкоскоростного канала. Структура рамки:



Не путать с кадром канального уровня!

Frame’ы независимы, т.е. демультиплексирование можно осуществлять по фреймам.

SOH – определение маршрута (совокупный заголовок) (Section Over Head)

RSOH – секционный заголовок регенератора. (осуществляет восстановление потока и исправление ошибок)

MSOH – секционный заголовок. Отвечающий за доставку к другому мультиплексору, где он будет переформатироваться.

RSOH и MSOH – фактически адреса.

PTR – pointer – начало записи полезной нагрузки. (ее может и не быть). Это как-бы индикатор наличия полезной нагрузки.

Считывание происходит слева направо, сверху-вниз.

Продолжительность передачи фрейма 125 мкс. Каждая ячейка считывается со скоростью 64 кБит/с, т.е. базовая скорость составляет 155 Мбит/с (скорость одного потока), что = STM1 модуль.

Полезная нагрузка – ее наполнение происходит с помощью виртуальных контейнеров (Контейнер адресован определенному (в отличие от плезихронной) потребителю).

STM-4=155.3 (скорость передачи)

STM-16

STM-64 (скорость ~10 Гбаит/с)

Такая технология не имеет ограничений скорости (имеет ограничения аппаратура)

«+» - возможность демультиплексирования каждого низкоскоростного потока. Можно модуль Е4 встроить в STM-1. Он это позволяет сделать.

Резюме: (почему синхронная вытесняет плезихронную)

Гибкая система мультиплексирования. Можно выделить один фрейм из потока.

Отказоустойчивость. Неправильный фрейм может быть прислан повторно, что невозможно в плезихронной.

В заголовках может быть записана диагностика (получаем информацию о состоянии канала), например, коды ошибок.


Сеть с синхронной цифровой иерархией




Синхронная цифровая иерархия вытесняет плеихронную.


Основные принципы передачи данных по цифровым каналам


Синхронизация цифровых потоков

Кодирование сигналов (бинарное кодирование, троичное кодирование)

Стандартизация (соответствие модели взаимодействия открытых систем OSI)

независимость передачи данных в канале от процессов в других каналах (искажение одного канала не должно идти к другому) (это относится как к физическим каналам, Так и к виртуальным)


Основные характеристики систем передачи данных


1. Пропускная способность (зависит от способа передачи, состояния линии связи и от применяемого оборудования). Формула Шеннона.



С – пропускная способнось.


2.Достоверность.

BER (Bit Error Ration) Вероятность появления битовой ошибки.

Х-25 ВЕR = 10^(-3)

Frame Relay BER = 10^(-7)

Уровень перекрестных помех NEXT (он связан с BER)


Лекция номер

18.10.2003


Телефония.

Вызов – заявка одного абонента (одного из абонентов) на установление соединения. Поток вызовов – совокупность заявок на установление соединения.

Интенсивность вызовов – количество заявок в единицу времени.

Нагрузка – суммарное время обслуживания вызовов, поступающих в единицу времени.


Вычисление нагрузки Y=N*c*t (для одной линии «последовательная нагрузка»)

N – число абонентов

C – число вызовов от 1 абонента

T – длительность обслуживания (зависит от параметров оборудования АТС)


Существует термин «параллельная нагрузка» Параметр, характеризующий ее – интенсивность нагрузки.

Интенсивность нагрузки – та интенсивность, при которой в течении одного часа будет обслужена нагрузка в одно часозанятие.

Часозанятие – единица измерения нагрузки.

Единица измерения интенсивности нагрузки – Эрланг (Эрл)

Термин: час наибольшего занятия – тот час, на который приходится наибольшая интенсивность нагрузки (для АТС)

Термин: необслуженный вызов – «занято». Число потерянных вызовов характеризует качество работы АТС.


Коммутационный узел

(может быть несколько) (на их основе построена вся АТС)




(общая условная схема)


Коммуникационный узел обеспечивает замыкание, размыкание и переключения электрических цепей.

Коммутация для одного сообщения (один разговор) называется оперативной.

Коммутация для времени, превышающего время одного сообщения называется кроссовой.

В целом коммуникационный узел представляет собой устройство для приема, обработки, распределения информации (поступающей). Коммуникационный узел входит в состав коммутатора АТС. Это ядро АТС.


КП – Коммутационное поле – предназначено для соединения входящих и исходящих вызовов на время передачи информации. (это каналообразующее устройство) (телефонная сеть – с коммутацией каналов) физическое каналообразование.

УУ – управляющее устройство – говорит, какие каналы должны быть установлены в Коммутационном Поле. (распознание адреса). Логическое каналообразование.

Регистры – кодовые приемники и пересчетные устройства. В регистре накапливается информация о номере отправителя и номере получателя (адресация) которая потом передается управляющему устройству.

В случае невозможности создания канала КП сообщает об этом УУ.


Лк - линейный комплект. Находится на той границе коммутационного узла, которая у абонента. Т.е. Он на внешней границе коммутационого узла. предназначены для приема и передачи входящих и исходящих сигналов - это пограничные устройства. Они могут передавать информацию уу (и передают ее). В принципе они передают информацию о адресах регистрам, а регистры - уу, а далее формируется канал. Но лк могут и напрямую передавать информацию уу. (Нужно для телефонной сигнализации. В случае передчи служебноо сигнала, лк передает ео напрямую. лк это такое полуинтелектуальное устройство, определяющее, кому предназначена информация.)


Шк - шнуровой комплект. Этот шнуовой комплект предназначен для питания микрфонов в телефоных аппаратах.


Небольшое отступление. Угольный микрофон - коробочка засыпанная угольным порошком. У него есть 2 электрода. Шк подает на один из них напряжение - около 80 вольт. Когда мы говорим, плотность угольного порошка пропорциональна громкости нашей речи. Угольный порошок поводит ток. мы говорим - плотность меняется и в конечном счете - мы модулируем сигнал. Вот таким образом и работает.


Питание для микрофона обеспечивает как раз шк - на АТС стоят спец батареи, которые используя тот же самый сигнальный повод питают наш микрофон. Мы обращали внимание - свет отрубается, а телефон работает - это то и обеспечивает как раз шнуровой комплект в АТС.


Кросс - чисто физическая разводка тех линий, которые подходят к АТС. (Считаем, что коммутатор состоит из одного КУ)

Имено сюда и подкючаются лк...


коммутационный узел

К - коммутатор - состоит из одного коммутационного узла.




N - малоиспользуемые входы - далее - концентратор, объединяяющий их в 1 высокоскоростной канал. Потом это попадает на коммутатор, который преобразует его в М малоиспользуемых выходов.


Набор номера

Дисковый или кнопочный телефон.


Первый способ - импульсный набор. Набор - это кодирование. Кодирование происходит на основе подсчета циклов замыкания и размыкания. Номеронабиратель - по сути - реле. кодирование происходит за счет подсчета циклов замыкания и размыкания. Очевидно что шнурового комплекта.


В зависимости от цифры кол-во циклов разное. И у нас уже на АТС формируется тот номер, который мы набирали.


Длительность одного цикла составляет 100 миллисекунд. Причем номеронабиратель 60 миллисекунд находится в замкнутом состоянии и 40 миллисекунд - в разомкнутом. Если интервалы были одинаковые.


второй тип - тональный набор или - многочастотный набор

Для этого тонального набора в полосе пропускания телефона выделено 7 частот. Набирая определенную цифру мы посылаем два гармонических сигнала которые различаются частотами. Комбинация этих частот позволяет распознать, какую комбинацию мы набрали. Таких комбинаций может быть 16


Набор из 2х частот


Далее на АТМ стоят фильтры которые настроены строго на пропускание этих част.


Недостаток первого способа - большое время набора номера - 100 мс - во втором способе - 40 мс. Время одного цикла.

Это не удобно. Т.е. та АТС, к которой абонент подсоединен должна поддерживать тональный набор.


Сигнализация


Для того, чтобы сеть постоянно знала, что она в состоянии готовности. Разные способы реализации в телефонных сетях и в обычных сетях.

Телефонная сигнализация – совокупность электрических сигналов, используемая в сети для управления установлением соединений и контроля связи между абонентами.

Виды сигналов:

Линейные сигналы – отмечают основные этапы установления соединения.

Сигнал занятия (когда линия занята) он используется для того, чтобы 3ий абонент не подключился

Сигнал отбоев (кладется трубка – сеть должна знать о разъединении канала)

Прочие

Сигналы управления- сигналы между УУ (коммутационного узла) и телефонным аппаратом

Сигналы набора номера – УУ воспринимает их от телефона

Запрос АОН (+ ответный пакет)

Сигнал способа передачи информации (национальные сети используют различные сигналы, следовательно используется для связи с другими сетями, например с Данией)

Обычно сигналы управления передаются с помощью аппаратного разделения канала.

Информационный акустический сигнал – сигналы, которые передает АТС для извещения о состоянии канала (длинные и короткие гудки). Посылка вызова – шорохи в трубке после набора номера, контроль посылки вызова).


Существует 2 типа связи – АТС – Абонент и АТС-АТС

Система абонентской связи включает в себя сигналы 2 и 3

Система межстанционной связи (сигнализации) более сложная, зависит от того, с какой телефонной сетью (ее стандарт) работают данные АТС.


Рассмотрим межстанционную сигнализацию.

Способы:

Внутриполосная сигнализация (instand)



При внутреполосной сигнализации эти каналы объединяются. Сеть контролирует себя с помощью тональных сигналов (комбинации частот) во время разговора. Абонент может услышать шумы. Так же это небезопасно т.к. абонент может вклиниться и передать служебную информацию.


Сигнализация по выделенному каналу



Действует во время сеанса связи – проходит между УУ. Здесь оба сигнала распространяются по одному физическому каналу, раздвляются по частотам. Физически разделяются они уже внутри АТС (при помощи фильторв)


В 1 способе канал попадал в КП и уже в нем распознавался сигнал сигнализации. Здесь они подходят к КП и УУ независимо. Тут те же недостатки, что и у способа 1.

Эти типы сигнализации используются только в аналоговых АТС. В США и на цифровых АТС используется следующий способ:


3 способ: Общеканальная сигнализация




Здесь разделение разговорных каналов и управляющих каналов (сигнальных)

Один сигнальный канал контролирует несколько разговорных (раньше на один разговорный приходилось по одному сигнальному)

Сигнальный канал напрямую связан с УУ.

Наиболее перспективная SS7 (протокол связи)


IP – Телефония


Условия передачи данных

задержка передачи должна на превышать 250 мсек. Иначе речь получится неразборчивой. 250 мсек – при передаче через спутник.

Существующая задержка должна быть постоянной во времени (главное условие) Речевой трафик очень чувствителен к задержкам – это накладывает условия на передачу.

Задача выполнения условий 1 и 2 достаточно сложная. Приемное оборудование должно различать пакеты с речью и данными. Для канала это одно и то же.

Т.е. необходим процесс фрагментации (речевая информация передается в коротких пакетах, а данные в длинных)

У речевой информации потери не так чреваты, как у данных. Речь передается с потерей данных (если пакет потерялся, то все) (для уменьшения задержки). Маленькие пакеты легче передавать с меньшей задержкой.


Функция сжатия.

По теореме Котельникова, для передачи речи нужна полоса 64 кБита.

Способ 1. Шифровать особым кодом (речь), т.е. вместо 100 бит в канал идет 50 бит. Процесс напоминает стенографию. (обычно коэффициент сжатия 2) (с 64 кБит можно сжимать до 32 кБит)

Способ 2. (обычно не в IP сетях, а в глобальных) в момент паузы вставляется пакет, который сообщает, сколько длится пауза. Позволяет сжать полосу с 64 кбит до 4 кбит.

Пакеты могут прийти различными путями (как маршрутизатор пошлет). Для выполнения условий передачи 1 и 2 приемник содержит буфер (в нем скапливается речевая информация) это компенсирует задержку каждого пакета при передаче по сети.


АЦП – сжатие – IP –пакет

Это те 3стадии, которые проходит речь при передаче, т.е. 3 стадии формирования пакета в IP-телефонии.


IP – телефония не средство передачи речи по низкоскоростным сетям.


Для IP сети необходимо терминальное оборудование:

Ethernet – телефоны (имеют АЦП) (со встроенным LAN-адаптером)


Связь IP телефонии через глобальную сеть



УАТС – управленческие автоматические телефонные станции. При организации вызова он регистрируется УАТС и уже им распределяет адреса.


Для уменьшения задержки цикла:

Буферизация

Выделение дополнительной полосы (для голоса и для данных)

Организация очередей (одно из средств уменьшения задержки распространения речевого сигнала. В Internet образуются очереди (на магистральных маршрутизаторах)



Линии связи


Линии связи:

проводные

медные кабельные линии

коаксиальные

витая пара

ВОЛС (волоконно-оптические линии связи)

Беспроводные (по диапазону связи между 2мя точками)

КВ, УКВ – диапазон

Тропосферные

Ионосферные

Радиорелейные

Спутниковые


Основные параметры линий связи (нам нужны количественные характеристики для сравнения линий связи)


Погонное затухание (сигнал в линии связи затухает) (либо омическое, либо скин эффект) [ДБ/М ; дБ/КМ]

Полоса пропускания. А – отношение сигнала на выходе к сигналу на входе – коэффициент пропускания.



Абсолютная полоса пропускания ∆F=f2-f1

Относительная полоса пропускания ∆F/f0=δf измеряется в %, долях и т.п.


Лекция Номер

09.11.2003


Проблемы передачи голоса через цифровую сеть.

Минимальная задержка распространения сигнала

задержка должна быть постоянной во времени.


IP телефония


Терминальные устройства:

ET – Ethernet Telephone – обычный телефонный аппарат у которого есть сетевая карта, позволяющая подключиться к локальной вычислительной сети.

ТА – обычный телефонный аппарат

РС + наушники + микрофон

Еще один важный элемент – ТЕЛЕФОННЫЙ ШЛЮЗ (ТШ). Его назначение – преобразование сигналов локальной сети в сигналы, понятные телефонной сети. Если подключить к локальной сети обычный телефонный аппарат ТШ должен имулировать сигналы АТС, с другой стороны он должен преобразовывать сигналы локальной сети (имулировать сигналы абонента для АТС)

У каждого пакета должен быть IP адрес, иначе он придет нетуда. Т.е. должно быть еще одно устройство: Gatekeeper – распределитель адресов. IP – телефония предполагает наличие такого сервера (Gatekeeper). Он позволяет организовывать телефонную конференцию. Он позволяет выполнять функции аутентификации. Основные функции Gatekeeper

Сопоставление ip и телефонного адреса (аутентификация, если адреса статические)

Переадресация

Удержание

DHCP – сервер (раздает адреса – снабжает каждый пакет ip-адресом)




Лекция Номер

15.11.2003




Для а)радиолинии

Б)ВОЛС

Центральная частота f0

Абсолютная полоса пропускания ∆F=f2-f1

Относительная полоса пропускания ∆F/f0=δf измеряется в %, долях и т.п.


Для медных проводов (витая пара, коаксиальные):



Для многожильных кабелей (например, витая пара) вводится характеристика:

Уровень перекрестных помех

NEXT = 20 lg (Ан/Ас)

Ан-амплитуда напряжения, наведенного из соседних проводов на данный

Ас-амплитуда сигнала


Измеряется на том же порту, на который подается сигнал.

Применение витой пары уменьшает NEXT в несколько раз


Пропускная способность(бит/с) С~ΔF

Для радиотехнических систем δf =10..20% (ВОЛС)


проводные линии связи.

Медная кабельная линия

Коаксиальные



На междугородних (коаксиальных) линиях возможна пропускная способность до 8 Мбит/с

Используется

для связи между АТС

в телевизионной технике

в локальных сетях (шинная технология)


в) витая пара. Уровень перекрестных помех у витой пары меньше => в основном такие провода используются в локальных сетях.

2 группы:

Экранированные и неэкранированные


Экранированные (экзотика)

Очень дорогие. Имеет следующие параметры: работает до частот 300 МГц, погонное затухание (ослабление) ~4дБ (на частоте 16 МГц) – эти данные относятся к длине провода 100 метров. Уровень перекрестных помех NEXT ~ 50дб/100М.


Неэкранированные

90% LAN строится на этих проводах. Как правило, содержит 8 проводов. Преимущества над экранированными: дешевизна. Работают до частоты cat 3 – 16 МГц, cat 5 – 100 МГц, cat 7 – 600 МГц. Погонное затухание 8-13 дБ. NEXT -44дБ/100м (на 16 МГц). Если частота 100 МГц, то NEXT ~ -25дБ/100м (начинает появляться скин эффект на больших частотах и т.п. => на cat 5 можно организовать гигабитный изернет (но провод всего около 4 метров)


2 Волоконно-оптические линии связи


Принцип действия:


Продольный разрез



поперечный разрез:



Задача – не дать лучу вырваться во внешнюю среду.

N2 – кремневое стекло

Вещество с n1 обычно окись кремния. Важно под каким углом запустить в оптоволоконную линию луч


Лекция номер 12

22.11.2003


SiO2

Все волоконно-оптические линии