Мережеві технології передачі. Методи високошвидкісного підключення до всесвітньої мережі
Приділено увагу технології, що набирає все більшу популярність технології програмно-конфігурованихмереж.<...>Зрозуміло, при цьому необхідно забезпечити вимоги до інших показників, що визначають поняття QoS(Якість послуг).<...>Тут представлено опис таких технологій як АТМ, SDH, MPLS-TP, PBB-TE.<...>У додатку до посібника дано короткий виклад принципів побудови програмно-конфігурованихмереж, які завойовують останнім часом все більшу і більшу популярність.<...>Дано опис технології віртуалізації мережевих функцій NFV(Network Function Virtualization), наведено порівняння SDNі NFV. <...>Фізична середа передачіданих Загальні характеристики фізичної середи. <...>Фізична середа передачіданих (medium) може бути кабель, земну атмосферу чи космічний простір.<...> Кабелівищою категоріїмають більше витків на одиницю довжини.<...> Кабелі категорії 1 застосовуються там, де вимоги швидкості передачі мінімальні.<...> Кабелі категорії 2 були вперше використані фірмою IBM при побудові власної кабельної системи.<...> Кабелі категорії 4 являють собою дещо покращений варіант кабелів категорії 3. <...> Високошвидкісна передачаданих на основі бездротового середовища розглядається у розділі 7.<...>Вибір топології мережі є найважливішим завданням, яке вирішується при її побудові, і визначається вимогами до економічності та структурної надійності. <...>Робота зі стандартизації відкритих систем розпочалася у 1977 р. У 1983 р. було запропоновано еталонну Модель ВОС- Найбільш загальний опис структури побудови стандартів.<...> Модель ВОС, Яка визначає принципи взаємозв'язку між окремими стандартами, є основою для паралельної розробки безлічі стандартів та забезпечує поступовість переходу від існуючих реалізацій до нових стандартів.<...>Еталонна Модель ВОСне визначає протоколи та інтерфейси взаємодії, структуру та характеристики фізичних засобів з'єднання.<...>Третій, мережевий рівень, виконує маршрутизацію<...>
Мережеві_технології_високошвидкісної_передачі_даних._Навчальний_посібник_для_вузів._-_2016_(1).pdf
УДК 621.396.2 ББК 32.884 Б90 Рецензенти: доктор техн. наук, професор техн. наук, професор; доктор Будилдіна Н. В., Шувалов В. П. Б90 Мережеві технології високошвидкісної передачі даних. Навчальний посібник для вузів/За ред. професора В. П. Шувалова. - М.: Гаряча лінія - Телеком, 2016. - 342 с.: іл. ISBN 978-5-9912-0536-8. У компактній формі викладено питання щодо побудови інфокомунікаційних мереж, що забезпечують високошвидкісну передачу даних. Представлені розділи, які необхідні для розуміння того, як можна забезпечити передачу не тільки з високою швидкістю, але і з іншими показниками, що характеризують якість послуги, що надається. Наведено опис протоколів різних рівнів еталонної моделі взаємодії відкритих систем, технологій транспортних мереж. Розглянуто питання передачі в бездротових мережах зв'язку та сучасні підходи, що забезпечують передачу великих масивів інформації за прийнятні відрізки часу. Приділено увагу технології програмно-конфігурованих мереж, що набирає все більшої популярності. Для студентів, які навчаються за напрямом підготовки «Інфокомунікаційні технології та системи зв'язку» кваліфікації (ступеня) «бакалавр» та «магістр». Книга може бути використана підвищення кваліфікації працівниками електрозв'язку. ББК 32.884 Будилдіна Надія Веніяминівна, Шувалов В'ячеслав Петрович Мережеві технології високошвидкісної передачі даних Навчальний посібник для вузів Усі права захищені. Будь-яка частина цього видання не може бути відтворена в будь-якій формі та будь-якими засобами без письмового дозволу правовласника © ТОВ «Науково-технічне видавництво «Гаряча лінія – Телеком» www.techbook.ru © Н.В. Будилдіна, В.П. Шувалов Л.Д.Г.
стор.2
Зміст Вступ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Список літератури до вступу. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Глава 1. Основні поняття та визначення. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.1. Інформація, повідомлення, сигнал. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2. Швидкість передачі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3. Фізичне середовище передачі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.4. Методи перетворення сигналів. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.5. Методи множинного доступу до середовища. . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.6. Мережі електрозв'язку. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 1.7. Організація робіт зі стандартизації у сфері передачі даних. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 1.8. Еталонна модель взаємодії відкритих систем. . . . . . . 47 1.9. Контрольні питання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 1.10. Список літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Глава 2. Забезпечення показників якості обслуговування. . 58 2.1. Якість обслуговування. Загальні положення. . . . . . . . . . . . . . . 58 2.2. Забезпечення вірності передачі. . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 2.3. Забезпечення показників структурної надійності. . . . . . . . 78 2.4. QoS маршрутизація. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 2.5. Контрольні питання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 2.6. Список літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Розділ 3. Локальні мережі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.1. Протоколи LAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.1.1. Технологія Ethernet (IEEE 802.3). . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.1.2. Технологія Token Ring (IEEE 802.5). . . . . . . . . . . . . . . 93 3.1.3. Технологія FDDI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.1.4. Fast Ethernet (IEEE 802.3u). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.1.5. Технологія 100VG-AnyLAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 3.1.6. Високошвидкісна технологія Gigabit Ethernet. . . . . 102 3.2. Технічні засоби, які забезпечують функціонування високошвидкісних мереж передачі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.2.1. Концентратори. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.2.2. Мости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 3.2.3. Комутатори. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.2.4. Протокол STP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 3.2.5. Маршрутизатор. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 3.2.6. Шлюзи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 3.2.7. Віртуальні локальні мережі (Virtual local area Network, VLAN). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Стр.341
342 Зміст 3.3. Контрольні питання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 3.4. Список літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Глава 4. Протоколи канального рівня. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 4.1. Основні завдання канального рівня, функції протоколів 138 4.2. Байт-орієнтовані протоколи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 4.3. Біт-орієнтовані протоколи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 4.3.1. Протокол канального рівня HDLC (High-Level Data Link Control). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 4.3.2. Протокол кадру SLIP (Serial Line Internet Protocol). 152 4.3.3. Протокол PPP (Point-to-Point Protocol - протокол двоточкового зв'язку). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 4.4. Контрольні питання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 4.5. Список літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Глава 5. Протоколи мережного та транспортного рівня. . . . . . . . 161 5.1. ІР-протокол. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 5.2. Протокол IPv6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 5.3. Протокол маршрутизації RIP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 5.4. Внутрішній протокол маршрутизації OSPF. . . . . . . . . . . . . . 187 5.5. Протокол BGP-4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 5.6. Протокол резервування ресурсів - RSVP. . . . . . . . . . . . . . 203 5.7. Протокол передачі RTP (Real-Time Transport Protocol). . . . 206 5.8. Протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). . . 211 5.9. Протокол LDAP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 5.10. Протоколи ARP, RARP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 5.11. Протокол TCP (Transmission Control Protocol). . . . . . . . . . . . 220 5.12. Протокол UDP (User Datagram Protocol). . . . . . . . . . . . . . . . . 229 5.13. Контрольні питання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 5.14. Список літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 Глава 6. Транспортні IP-мережі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 6.1. Технологія ATM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 6.2. Синхронна цифрова ієрархія (SDH). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 6.3. Багатопротокольна комутація за мітками. . . . . . . . . . . . . . . 245 6.4. Оптична транспортна ієрархія. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 6.5. Модель та ієрархія Ethernet для транспортних мереж. . . . . . 256 6.6. Контрольні питання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 6.7. Список літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Розділ 7. Бездротові технології високошвидкісної передачі даних. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 7.1. Технологія Wi-Fi (Wireless Fidelity). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 7.2. Технологія WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
Стр.342
343 7.3. Перехід від WiMAX до технології LTE (LongTermEvolution). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 7.4. Стан та перспективи високошвидкісних бездротових мереж. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 7.5. Контрольні питання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 7.6. Список літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Розділ 8. Замість висновку: деякі міркування на тему «що треба зробити, щоб забезпечити передачу даних із високою швидкістю в IP-мережах» . 279 8.1. Традиційна передача даних із гарантованою доставкою. Проблеми. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 8.2. Альтернативні протоколи передачі з гарантованою доставкою. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 8.3. Алгоритм контролю навантажень. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 8.4. Умови забезпечення передачі даних із високою швидкістю. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 8.5. Неявні проблеми забезпечення високошвидкісної передачі. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 8.6. Список літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Додаток 1. Програмно-конфігуровані мережі. . . . . . . . . . 302 П.1. Загальні положення. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 П.2. Протокол OpenFlow та OpenFlow-комутатор. . . . . . . . . . . . . . 306 П.3. Віртуалізація мереж NFV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 П.4. Стандартизація ПКС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 П.5. SDN у Росії. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 П.6. Список літератури. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 Терміни та визначення. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
- Передмова
- Глава 1.
Історичні передумови розвитку високошвидкісних мереж передачі - Розділ 2.
Еталонна модель взаємодії відкритих систем ЕМВОС (Open System Interconnection – модель OSI) - Розділ 3.
Міжнародні стандартизуючі організації - Розділ 4.
Фізичне та логічне кодування даних - Розділ 5.
Вузькосмугові та широкосмугові системи. Мультиплексування даних - Розділ 6.
Режими передачі. Середовища передачі - Розділ 7.
Структуровані кабельні системи - Розділ 8.
Топології систем передачі - Розділ 9.
Методи доступу до каналу - Розділ 10.
Технології комутації - Розділ 11.
Зв'язок сегментів мереж - Література
Глава 5. Вузькосмугові та широкосмугові системи. Мультиплексування даних
Вузькосмугова система (baseband) використовує цифровий спосіб передачі сигналу. Хоча цифровий сигнал має широкий спектр і теоретично займає нескінченну смугу частот, на практиці ширина спектра сигналу, що передається, визначається частотами його основних гармонік. Саме вони дають основний енергетичний внесок у формування сигналу. У вузькосмуговій системі передача ведеться у вихідній смузі частот, немає переносу спектра сигналу інші частотні області. Саме в цьому сенсі система називається вузькосмуговою. Сигнал займає майже всю смугу пропускання лінії. Для регенерації сигналу та його посилення в мережах передачі використовують спеціальні пристрої – повторювачі (repeater, репитор).
Прикладом реалізації вузькосмугової передачі є локальні мережі та відповідні специфікації IEEE (наприклад, 802.3 або 802.5).
Раніше вузькосмугова передача через загасання сигналів використовувалася на відстанях близько 1-2 км коаксіальними кабелями, але в сучасних системах, завдяки різним видам кодування і мультиплексування сигналів і видам кабельних систем, обмеження відсунуті до 40 і більше кілометрів.
Термін широкосмуговий (broadband) передача спочатку використовувався в системах телефонного зв'язку, де їм позначався аналоговий канал з діапазоном частот (шириною смуги пропускання) більше 4 КГц. З метою економії ресурсів під час передачі великої кількості телефонних сигналів зі смугою частот 0,3-3,4 КГц розробили різні схеми ущільнення (мультиплексування) цих сигналів, що забезпечують їх передачу по одному кабелю.
У високошвидкісних мережних додатках широкосмугова передача означає, що передачі даних використовується не імпульсна, а аналогова несуча. За аналогією термін «широкополосний Інтернет» означає, що ви використовуєте канал із пропускною здатністю понад 128 Кбіт/c (у Європі) або 200 Кбіт/c (у США). Широкосмугова система має високу пропускну здатність, забезпечує високошвидкісну передачу даних та мультимедійної інформації (голос, відео, дані). Прикладом є мережі ATM, B-ISDN, Frame Relay, мережі кабельного мовлення CATV.
Термін «мультиплексування» використовується в комп'ютерній техніці в багатьох аспектах. Ми під цим розумітимемо об'єднання кількох комунікаційних каналів в одному каналі передачі даних.
Перерахуємо основні техніки мультиплексування: частотне ущільнення – Frequency Division Multiplexing (FDM), тимчасове ущільнення – Time Division Multiplexing (TDM) та спектральне або ущільнення за довжиною хвилі (хвильове) – Wavelength Division Multiplexing (WDM).
WDM застосовується лише в оптоволоконних системах. Кабельне телебачення, наприклад, використовує FDM.
FDM
При частотному мультиплексуванні кожному каналу виділяється своя аналогова несуча. При цьому FDM може застосовуватися будь-який вид модуляції або їх комбінація. Наприклад, у кабельному телебаченні по коаксіальному кабелю із шириною смуги пропускання 500 МГц забезпечується передача 80 каналів по 6 МГц кожен. Кожен із таких каналів у свою чергу отриманий мультиплексуванням підканалів для передачі звуку та відео.
TDM
При цьому вигляді мультиплексування низькошвидкісні канали об'єднуються (зливаються) в один високошвидкісний, яким передається змішаний потік даних, утворений в результаті агрегування вихідних потоків. Кожному низькошвидкісному каналу надається свій тимчасовий слот (відрізок часу) всередині циклу певної тривалості. Дані надаються, як біти, байти або блоки біт або байт. Наприклад, каналу А відводяться перші 10 біт усередині тимчасового відрізка заданої тривалості (фрейм, кадр), каналу B – наступні 10 біт тощо. Крім біт даних кадр включає службові біти для синхронізації передачі та інших цілей. Фрейм має строго певну довжину, яка зазвичай виявляється у бітах (наприклад, 193 біта) та структуру.
Пристрої мережі, які виконують мультиплексування потоків даних низькошвидкісних каналів (tributary, компонентні потоки) до загального агрегованого потоку (aggregate) для передачі по одному фізичному каналу, називаються мультиплексорами (multiplexer, mux, мукс). Пристрої, що виконують поділ агрегованого потоку компонентні потоки, називаються демультиплексорами.
Синхронні мультиплексори використовують фіксований поділ на тимчасові слоти. Дані, що належать певному компонентному потоку, мають ту саму довжину і передаються в тому самому часовому слоті в кожному фреймі мультиплексованого каналу. Якщо від деякого пристрою інформація не передається, його тайм слот залишається порожнім. Статистичні мультиплексори (stat muxes) вирішують цю проблему, динамічно привласнюючи вільний часовий слот активного пристрою.
WDM
WDM використовує різні довжини хвиль світлового сигналу для організації кожного каналу. Фактично це особливий вид частотного ущільнення дуже високих частотах. При цьому виді мультиплексування пристрої, що передають, працюють на різних довжинах хвиль (наприклад, 820нм і 1300нм). Потім промені об'єднуються і передаються одним оптоволоконному кабелю. Пристрій розділяє передачу по довжинах хвиль і направляє промені в різні приймачі. Для злиття/розділу каналів по довжинах хвиль використовуються спеціальні пристрої – каплери (coupler). Нижче наведено приклад такого мультиплексування.
Рис.5.1. WDM мультиплексування
Серед основних конструкцій каплерів розрізняють каплери, що відбивають, і центрально-симетричні відбивають каплери (SCR). Каплери, що відображають, є крихітні “перекручені” в центрі шматочки скла у вигляді зірки. Кількість вихідних променів відповідає кількості портів каплера. А число портів визначає кількість пристроїв, що передають різних довжинах хвиль. Далі показані два види каплерів, що відбивають.
Рис.5.2. Передавальна зірка
Рис.5.3. Відбиваюча зірка
Центрально-симетричний каплер, що відбиває, використовує відображення світла від сферичного дзеркала. При цьому промінь, що надходить, поділяється на два промені симетрично центру вигину сфери дзеркала. При повороті дзеркала змінюється положення вигину сфери і шлях відбитого променя. Можна додати третій оптоволоконний кабель (fiber) та перенаправити відбитий промінь ще на один порт. На цій ідеї заснована реалізація WDM – мультиплексорів та оптоволоконних комутаторів.
Рис.5.4. Центрально-симетричний каплер, що відображає
Оптичні мультиплексори можуть реалізовуватися не тільки за допомогою CSR-каплерів, але і за допомогою фільтрів, що відбивають, і дифракційних решіток. У цьому навчальному посібнику вони розглядаються.
Основними факторами, що визначають можливості різних реалізацій, є наведення, що заважають, і поділ каналів. Величина наведення визначає, наскільки добре розділені канали, і, наприклад, показує, яка частина потужності 820-нм променя виявилася на 1300-нм порту. Наведення 20 ДБ означає, що 1% сигналу з'явився на непризначеному порту. Щоб забезпечити надійне поділ сигналів довжини хвиль повинні бути рознесені широко. Важко розпізнати близькі довжини хвиль, наприклад 1290 та 1310 нм. Зазвичай використовують 4 схеми мультиплексування: 850/1300, 1300/1550, 1480/1550 та 985/1550 нм. Кращими характеристиками поки що мають CSR-каплери із системою дзеркал, наприклад, двома (рис.5.5).
Рис.5.5. SCR-каплер із двома дзеркалами
Технологія WDM, що є одним з трьох різновидів спектрального ущільнення, займає середнє положення в сенсі ефективності використання спектра. У системах WDM поєднуються спектральні канали, довжини хвиль яких відрізняються одна від одної на 10 нм. Найпродуктивнішою є технологія DWDM (Dense WDM). Вона передбачає об'єднання каналів, рознесених за спектром лише на 1 нм, а деяких системах навіть на 0,1 нм. Внаслідок такого щільного розміщення сигналів за спектром вартість обладнання DWDM зазвичай дуже висока. Найменш ефективно спектральні ресурси використовують у нових системах з урахуванням технології CWDM (Coarse WDM, розріджені системи WDM). Тут спектральні канали рознесені щонайменше ніж 20 нм (у деяких випадках ця величина сягає 35 нм). Системи CWDM зазвичай використовуються в міських мережах та в LAN, де низька ціна обладнання є важливим фактором і потрібна організація 8-16 каналів WDM. Устаткування CWDM не обмежене однією ділянкою спектру і може працювати в діапазоні від 1300 до 1600 нм, тоді як апаратура DWDM прив'язана до вужчого діапазону 1530 - 1565нм.
Висновки
Вузькосмугова система - це система передачі у вихідній смузі частот з використанням цифрових сигналів. Для передачі кількох вузькосмугових каналів в одному широкосмуговому в сучасних системах передачі мідними кабелями використовується тимчасове мультиплексування TDM. В оптоволоконних системах використовується хвильове мультиплексування WDM.
додаткова інформація
Контрольні питання
- Пристрій, в якому всі вхідні інформаційні потоки поєднуються в одному вихідному інтерфейсі, виконує функції:
- комутатора
- ретранслятора
- мультиплексора
- демультиплексора
- Десять сигналів, кожному з яких потрібна смуга 4000 Гц мультиплексуються в один канал з використанням FDM. Якою має бути мінімальна смуга ущільненого каналу при ширині захисних інтервалів 400 Гц?
- 40800 Гц
- 44000 Гц
- 4800 Гц
- 43600 Гц
Ефективне використання ІС неможливе без застосування мережевих технологій. Обчислювальна мережа – це сукупність робочих станцій(наприклад, на базі персональних ЕОМ), пов'язаних між собою каналами передачі даних,за якими циркулюють повідомлення.Мережеві операції регулюються набором правил та угод - мережевим протоколом,який визначає необхідні для спільної роботи технічні параметри апаратури, сигнали, формати повідомлень, способи виявлення та виправлення помилок, алгоритми роботи інтерфейсів мережі тощо.
Локальні мережі дозволяють ефективно використовувати такі ресурси системи як бази даних, периферійні пристрої типу лазерних принтерів, накопичувачів, що швидкодіють, на магнітних дисках великого об'єму тощо, а також користуватися електронною поштою.
Глобальні мережі з'явилися тоді, коли було створено протокол, що дозволяє з'єднувати між собою локальні мережі. Зазвичай цю подію пов'язують із появою пари взаємозалежних протоколів - протоколу керування передачею/міжмережевого протоколу TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol), які 1 січня 1983 року пов'язали в єдину систему мережу ARPANET та мережу оборонної інформації США. Так було створено «мережу мереж» - Інтернет. Іншою важливою подією в історії Інтернету стало створення розподіленої гіпертекстової інформаційної системи WWW (від англ, World Wide Web - "Всесвітня павутина"). Воно стало можливим завдяки розробці набору правил та вимог, що полегшують написання програмного забезпечення для робочих станцій та серверів. І, нарешті, третьою важливою подією в історії Інтернету була розробка спеціальних програм, що полегшують пошук інформації та обробляють текстові документи, зображення та звуки.
Мережа Інтернет складається з комп'ютерів, які є її постійними вузлами (вони отримали назву хоствід англ. host- господар) та терміналів,які підключаються до хоста. Хости з'єднані між собою по Інтернет-протоколу, а як термінал можна використовувати будь-який персональний комп'ютер, запустивши на ньому спеціальну програму-емулятор.Така програма дозволяє йому «прикинутися» терміналом, тобто так само сприймати команди і посилати такі ж сигнали у відповідь, що і справжній термінал. Для того, щоб вирішити проблему обліку мільйонів ПЕОМ, з'єднаних в єдину мережу, Інтернет використовує унікальні коди – число та ім'я, які присвоюються кожному комп'ютеру. Як частина імені використовуються назви країн (Росія – RU, Великобританія – UK, Франція – FR), а в США – типи організацій (комерційна – СОМ, система освіти EDU, мережеві служби – NET).
Для того, щоб підключитися до мережі Інтернет-протоколом, необхідно домовитися з організацією-провайдером (від англ. provider - постачальник), яка перенаправлятиме інформацію за допомогою мережевого протоколу TCP/IP по телефонних лініях на даний комп'ютер через спеціальний пристрій - модем.Зазвичай провайдери Інтернету під час реєстрації нового абонента видають йому спеціально написаний пакет програм, який автоматично встановлює необхідне мережне програмне забезпечення на ЕОМ абонента.
Інтернет надає користувачам багато різних ресурсів. З точки зору використання Інтернету для цілей освіти найбільший інтерес представляють два - система файлових архівів та бази даних World Wide Web (WWW, «Всесвітня павутина»),
Система файлових архівів стає доступною за допомогою протоколу FTP { File Transfer Protocol - Протокол передачі файлів); цю систему архівів і називають: FTP-архивы. FTP-архіви – це розподілений депозитарій різних даних, накопичених за 10-15 років. Будь-який користувач може анонімно звернутися до цього сховища і скопіювати матеріали, що його цікавлять. Команди протоколу FTP визначають параметри каналу передачі даних і процесу передачі, і навіть характер роботи з файлової системою. Протокол FTP дозволяє користувачам копіювати файли з одного підключеного до мережі комп'ютера до іншого. Інший засіб - протокол доступу до машин мережі Telnet дозволяє з'єднуватися з іншим терміналом так само, як з'єднуються телефоном з іншим абонентом, і вести з ним спільну роботу.
Особливістю розподіленої гіпертекстової інформаційної системи WWW є застосування гіпертекстових посилань, які дають змогу переглядати матеріали у порядку їх вибору користувачем.
Фундаментом WWW служать чотири наріжні камені:
мова гіпертекстової розмітки документів HTML;
універсальний спосіб адресації URL;
протокол доставки гіпертекстових повідомлень HTTP;
універсальний міжмережевий інтерфейс CGI
Стандартний об'єкт зберігання базі даних - це HTML-документ, якому відповідає звичайний текстовий файл. Запити клієнтів обслуговує програма HTTP-Сервер.Вона реалізує зв'язок за протоколом HTTP { HyperText Transfer Protocol - Протокол передачі гіпертекстів), який є надбудовою над TCP/IP - стандартним протоколом Інтернету. Закінчений інформаційний об'єкт, який відображається програмою клієнтом користувача при зверненні до інформаційного ресурсу, це сторінкабази даних WWW,
Місцезнаходження кожного ресурсу визначається уніфікованним покажчиком ресурсуURL(Від англ. Uniform Resource Locator). Стандартний URL складається з чотирьох частин: формат передачі (тип протоколу доступу), ім'я хоста, на якому знаходиться ресурс, що запитується, шлях до цього файлу та ім'я файлу. За допомогою системи іменування URL-адреси посилання в гіпертексті описують місцезнаходження документа. Зв'язок з усіма ресурсами мережі здійснюється через єдиний інтерфейс користувача CUI (Common User Interface). Головне призначення цього засобу – забезпечення однакового потоку даних між сервером та прикладною програмою, яка запускається під його керуванням. Перегляд інформаційного ресурсу виконується за допомогою спеціальних програм - браузерів(Від англ. browse - читати, швидко переглядати).
Термін «браузер» відноситься не до всіх ресурсів Інтернет, а тільки до тієї їх частини, яка зветься «Всесвітнє павутиння». Тільки тут використовується протокол HTTP, необхідний для передачі документів, написаних за допомогою мови HTML, а браузер - це програма, що розпізнає HTML-коди форматування переданого документа і відображає його на екрані комп'ютера в тому вигляді, як задумав автор, іншими словами, програма, що здійснює перегляд HTML-документа.
Наразі розроблено велику кількість програм-браузерів для Інтернету. У тому числі Netscape Navigator, MS Internet Explorel, Mosaic, Tango, Ariadna, Cello, Lynx.
Зупинимося на тому, як працюють переглядачі (браузери).
Обробка даних у HTTP складається з чотирьох стадій: відкриття зв'язку, пересилання повідомлення запиту, пересилання даних відповіді та закриття зв'язку.
Щоб відкрити зв'язок, браузер «Всесвітньої павутини» з'єднується з сервером HTTP (Web-сервером), вказаним у URL-адресі. Після встановлення з'єднання WWW-браузер надсилає повідомлення запиту. Воно вказує серверу, який документ потрібний. Після обробки запиту, сервер HTTP передає WWW-серверу запитані дані. Всі ці дії видно на екрані монітора – все це робить браузер. Користувачеві видно лише основну функцію, яка полягає в індикації, тобто виділенні із загального тексту гіперпосилань. Це досягається зміною малюнка покажчика миші: коли покажчик потрапляє на гіперпосилання, він обертається зі «стрілки» в «перст, що вказує» - руку з витягнутим вказівним пальцем. Якщо в цей момент натиснути кнопку миші, то браузер «піде» за адресою, вказаною в гіперпосиланні.
Технологія функціонування HTTP-сервера настільки проста та дешева, що немає жодних обмежень для створення WWW-подібної системи всередині окремої організації. Оскільки потрібна лише наявність внутрішньої локальної мережі з ТСР/IР-протоколом, можна створити маленьку (порівняно з глобальною) гіпертекстову «Павутинку». Така технологія створення Інтернет-подібних локальних мереж має назву Інтранет.
В даний час по мережі Інтернет переміщується щомісяця більше 30 терабіт інформації (це приблизно 30 млн. книг по 700 сторінок кожна), а кількість користувачів складає, за різними оцінками, від 30 до 60 млн. чоловік.
Навчальний посібник для вузів/За ред. професора В.П. Шувалова
2017 м.
Тираж 500 екз.
Формат 60х90/16 (145x215 мм)
Виконання: у м'якій обкладинці
ISBN 978-5-9912-0536-8
ББК 32.884
УДК 621.396.2
Гриф УМО
Рекомендовано УМО з освіти в галузі Інфокомунікаційних технологій та систем зв'язку як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за напрямом підготовки 11.03.02 та 11.04.02 – «Інфокомунікаційні технології та системи зв'язку» кваліфікації (ступеня) «бакалавр» та «магістр »
Анотація
У компактній формі викладено питання щодо побудови інфокомунікаційних мереж, що забезпечують високошвидкісну передачу даних. Представлені розділи, які необхідні для розуміння того, як можна забезпечити передачу не тільки з високою швидкістю, але і з іншими показниками, що характеризують якість послуги, що надається. Наведено опис протоколів різних рівнів еталонної моделі взаємодії відкритих систем, технологій транспортних мереж. Розглянуто питання передачі в бездротових мережах зв'язку та сучасні підходи, що забезпечують передачу великих масивів інформації за прийнятні відрізки часу. Приділено увагу технології програмно-конфігурованих мереж, що набирає все більшої популярності.
Для студентів, які навчаються за напрямом підготовки бакалаврів «Інфокомунікаційні технології та системи зв'язку (ступеня) «бакалавр» та «магістр». Книга може бути використана підвищення кваліфікації працівниками електрозв'язку.
Вступ
Список літератури до вступу
Глава 1. Основні поняття та визначення
1.1. Інформація, повідомлення, сигнал
1.2. Швидкість передачі
1.3. Фізичне середовище передачі даних
1.4. Методи перетворення сигналів
1.5. Методи множинного доступу до середовища
1.6. Мережі електрозв'язку
1.7. Організація робіт зі стандартизації у сфері передачі даних
1.8. Еталонна модель взаємодії відкритих систем
1.9. Контрольні питання
1.10. Список літератури
Глава 2. Забезпечення показників якості обслуговування
2.1. Якість обслуговування. загальні положення
2.2. Забезпечення вірності передачі даних
2.3. Забезпечення показників структурної надійності
2.4. QoS маршрутизація
2.5. Контрольні питання
2.6. Список літератури
Розділ 3. Локальні мережі
3.1. Протоколи LAN
3.1.1. Технологія Ethernet (IEEE 802.3)
3.1.2. Технологія Token Ring (IEEE 802.5)
3.1.3. Технологія FDDI
3.1.4. Fast Ethernet (IEEE 802.3u)
3.1.5. Технологія 100VG-AnyLAN
3.1.6. Високошвидкісна технологія Gigabit Ethernet
3.2. Технічні засоби, що забезпечують функціонування високошвидкісних мереж передачі даних
3.2.1. Концентратори
3.2.2. Мости
3.2.3. Комутатори
3.2.4. Протокол STP
3.2.5. Маршрутизатори
3.2.6. Шлюзи
3.2.7. Віртуальні локальні мережі (VLAN)
3.3. Контрольні питання
3.4. Список літератури
Глава 4. Протоколи канального рівня
4.1. Основні завдання канального рівня, функції протоколів 137
4.2. Байт-орієнтовані протоколи
4.3. Біт-орієнтовані протоколи
4.3.1. Протокол канального рівня HDLC (High-Level Data Link Control)
4.3.2. Протокол кадру SLIP (Serial Line Internet Protocol). 151
4.3.3. Протокол PPP (Point-to-Point Protocol - протокол двоточкового зв'язку)
4.4. Контрольні питання
4.5. Список літератури
Глава 5. Протоколи мережного та транспортного рівня
5.1. IP-протокол
5.2. Протокол IPv6
5.3. Протокол маршрутизації RIP
5.4. Внутрішній протокол маршрутизації OSPF
5.5. Протокол BGP-4
5.6. Протокол резервування ресурсів - RSVP
5.7. Протокол передачі RTP (Real-Time Transport Protocol)
5.8. Протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
5.9. Протокол LDAP
5.10. Протоколи ARP, RARP
5.11. Протокол TCP (Transmission Control Protocol)
5.12. Протокол UDP (User Datagram Protocol)
5.13. Контрольні питання
5.14. Список літератури
Глава 6. Транспортні IP-мережі
6.1. Технологія ATM
6.2. Синхронна цифрова ієрархія (SDH)
6.3. Багатопротокольна комутація за мітками
6.4. Оптична транспортна ієрархія
6.5. Модель та ієрархія Ethernet для транспортних мереж
6.6. Контрольні питання
6.7. Список літератури
Розділ 7. Бездротові технології високошвидкісної передачі даних
7.1. Технологія Wi-Fi (Wireless Fidelity)
7.2. Технологія WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)
7.3. Перехід від WiMAX до технології LTE (LongTermEvolution)
7.4. Стан та перспективи високошвидкісних бездротових мереж
7.5. Контрольні питання
7.6. Список літератури
Розділ 8. Замість висновку: деякі міркування на тему «що треба зробити, щоб забезпечити передачу даних із високою швидкістю в IP-мережах»
8.1. Традиційна передача даних із гарантованою доставкою. Проблеми
8.2. Альтернативні протоколи передачі даних із гарантованою доставкою
8.3. Алгоритм контролю навантажень
8.4. Умови забезпечення передачі даних із високою швидкістю
8.5. Неявні проблеми забезпечення високошвидкісної передачі даних
8.6. Список літератури
Додаток 1. Програмно-конфігуровані мережі
П.1. Загальні положення.
П.2. Протокол OpenFlow та OpenFlow-комутатор
П.3. Віртуалізація мереж NFV
П.4. Стандартизація ПКС
П.5. SDN у Росії
П.6. Список літератури
терміни та визначення
