
Телекоммуникационные системы и сети. Структура и основные функции. Том 1 / Содержание / [→] Раздел 3. Стандартизация сетевых протоколов и телекоммуникационного оборудования / Тема 3.4. Стандартные стеки сетевых протоколов
- Раздел 1. Основы построения телекоммуникационных систем
- Тема 1.1. Місце систем телекомунікацій в інформаційній інфраструктурі сучасного суспільства
- Тема 1.2. Общая архитектура и задачи телекоммуникационных систем
- Тема 1.3. Классификация сетей, клиентов, операторов и услуг связи
- Тема 1.4. Краткая характеристика существующих телекоммуникационных технологий
- Тема 1.5. Требования к современным и перспективным ТКС
- Тема 1.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 2. Сети связи последующего поколения: архитектура, основные характеристики и услуги
- Тема 2.1. Определение и характеристика основных возможностей NGN
- Тема 2.2. Инфокоммуникационные услуги. Особенности услуг связи следующего поколения
- Тема 2.3. Многоуровневая архитектура и функциональный состав NGN
- Тема 2.4. Перспективы концепции NGN
- Тема 2.5. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 4. Линии связи
- Тема 4.1. Физические параметры среды распространения электромагнитных волн
- Тема 4.2. Общие сведения о линиях связи
- Тема 4.3. Основные свойства кабельных линий связи
- Тема 4.4. Линии связи на основе медных кабелей
- Тема 4.5. Теория волоконных световодов
- Тема 4.6. Свойства неоднородных линий
- Тема 4.7. Конструкции кабелей связи
- Тема 4.8. Электромагнитные влияния в линиях связи
- Тема 4.9. Структурированные кабельные системы
- Тема 4.10. Атмосферная лазерная связь
- Тема 4.11. Особенности радиолиний, радиорелейных и спутниковых линий связи
- 4.11.1. Общие принципы построения радиолиний связи
- 4.11.2. Распространение радиоволн в радиолиниях связи
- 4.11.3. Особенности распространения радиоволн в радиорелейных линиях связи
- 4.11.4. Особенности распространения радиоволн в спутниковых линиях связи
- 4.11.5. Особенности построения радиолиний связи
- 4.11.6. Общие характеристики построения спутниковых линий связи
- 4.11.7. Зоны видимости для систем спутниковой связи
- 4.11.8. Статистическая структура сигналов СЛС
- 4.11.9. Основные составляющие систем спутниковой связи
- 4.11.10. Методы организации спутниковой связи
- 4.11.11. Обоснование выбора параметров аппаратуры при проектировании радиорелейных линий
- 4.11.12. Выбор энергетических характеристик радиорелейных линий
- 4.11.13. Устойчивость функционирования радиорелейных линий
- Тема 4.12. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 5. Способы формирования групповых сигналов
- Тема 5.1. Краткая характеристика способов формирования групповых сигналов
- Тема 5.2. Способы формирования аналоговых групповых сигналов
- Тема 5.3. Способы формирования цифровых групповых сигналов
- Тема 5.4. Объединение синхронных цифровых потоков
- Тема 5.5. Объединение асинхронных цифровых потоков
- Тема 5.6. Объединение низкоскоростных потоков
- Тема 5.7. Кодовое уплотнение сигналов
- Тема 5.8. Виды сигналов в системах с кодовым разделением
- Тема 5.9. Технология спектрального уплотнения
- Тема 5.10. Формирование группового сигнала с использованием IP-технологий
- Тема 5.11. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 6. Методы доступа
- Тема 6.1. Общая характеристика методов доступа
- Тема 6.2. Методы решения конфликтов в алгоритмах доступа
- Тема 6.3. Модели и архитектура сети доступа
- Тема 6.4. Оптические технологии в сети доступа
- Тема 6.5. Методы использования физических ресурсов в сетях доступа
- Тема 6.6. Особенности использования пространственно-поляризационных параметров при радиодоступе
- Тема 6.7. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 7. Методы распределения информации
- Тема 7.1. Общие положения
- Тема 7.2. Системы распределения в сетях следующего поколения
- Тема 7.3. Системы коммутации каналов
- 7.3.1. Требования к системам коммутации ISDN
- 7.3.2. Структура узла коммутации каналов ISDN
- Принцип работы цифрового коммутационного поля типа ПВП
- 7.3.4. Общие требования к коммутационным системам в Ш-ЦСИО
- 7.3.5. Выбор коммутационной технологии для Ш-ЦСИО
- 7.3.6. Системы коммутации для АТМ
- 7.3.7. Архитектура и характеристики коммутационных систем на базе быстрой коммутации пакетов (БКП)
- Тема 7.4. Коммутационные системы в NGN
- Тема 7.5. Системы коммутации Ш-ЦСИО на базе асинхронного режима доставки (АТМ)
- Тема 7.6. Пропускная способность систем распределения информации
- 7.6.1. Основные положения пропускной способности систем распределения информации
- 7.6.2. Пропускная способность полнодоступного пучка с потерями простейшего потока вызовов
- 7.6.3. Пропускная способность полнодоступного пучка с потерями примитивного потока вызовов (потока ВОЧИ)
- 7.6.4. Расчет вероятности условных потерь и среднего времени ожидания при случайной продолжительности обслуживания
- 7.6.5. Поток с повторными вызовами
- Тема 7.7. Способы распределения нагрузки в сетях связи
- Тема 7.8. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 8. Системы синхронизации
- Тема 8.1. Виды синхронизации, их роль, место и задачи в современных цифровых системах связи
- Тема 8.2. Фазовая (частотная) синхронизация
- Тема 8.3. Тактовая (символьная) синхронизация
- Тема 8.4. Джиттер и вандер цифровых сигналов
- Тема 8.5. Цикловая (кадровая) синхронизация
- Тема 8.6. Сетевая синхронизация цифровой связи
- Тема 8.7. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 9. Системы сигнализации
- Тема 9.1. Виды и состав сигналов
- Тема 9.2. Классификация протоколов сигнализации
- Тема 9.3. Внутрисистемная сигнализация в ЦСК
- Тема 9.4. Особенности сигнализации в стыках V.5
- Тема 9.5. Абонентская сигнализация
- Тема 9.6. Оборудование сигнализации современных ЦСК
- Тема 9.7. Специфические особенности украинских систем сигнализации
- Тема 9.8. Методология спецификации и описания систем сигнализации
- Тема 9.9. Цифровая многочастотная сигнализация R2D
- Тема 9.10. Общеканальная система сигнализации № 7
- Тема 9.11. Сигнализация DSS1
- Тема 9.12. Сигнализация в корпоративных сетях
- Тема 9.13. Сигнализация в сетях с коммутацией пакетов
- Тема 9.14. Сигнализация в сетях B-ISDN/ATM
- Тема 9.15. Сигнализация в сети ІР-телефонии
- Тема 9.16. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 10. Технологии и протоколы управления в ТКС
- Тема 10.1. Содержание задач управления в сетях следующего поколения
- Тема 10.2. Подсистема управления услугами
- Тема 10.3. Подсистема контроля и управления сетью
- Тема 10.4. Подсистема сетевого управления на уровнях транспорта и доступа
- 10.4.1. Базовая архитектура управления на уровнях транспорта и доступа ТКС
- 10.4.2. Классификация и маркировка пакетов трафика
- 10.4.3. Управление интенсивностью трафика
- 10.4.4. Управление очередями на сетевых узлах
- 10.4.5. Маршрутизация: цели, основные задачи и протоколы
- 10.4.6. Сигнальные протоколы резервирования сетевых ресурсов
- 10.4.7. Функции управления канального уровня относительно обеспечения QoS
- 10.4.8. Уровни качества обслуживания и соответствующие им модели обслуживания
- Тема 10.5. Перспективы развития технологий сетевого управления
- Тема 10.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 11. Конвергенция в телекоммуникационных системах
- Тема 11.1. Конвергенция в ТКС: история, цели и задачи
- Тема 11.2. Виды конвергенции
- Тема 11.3. Примеры решений относительно конвергенции в системах телекоммуникаций
- Тема 11.4. Качество конвергентных услуг
- Тема 11.5. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 12. Методы обеспечения информационной безопасности объектов телекоммуникационной системы
- Тема 12.1. Основные термины и понятия в сфере информационной безопасности
- Тема 12.2. Основные подходы к обеспечению информационной безопасности
- Тема 12.3. Криптографическая защита информации
- Тема 12.4. Использование механизма электронной цифровой подписи
- Тема 12.5. Техническая защита информации
- Тема 12.6. Контрольные вопросы и задания
- Раздел 13. Электропитание телекоммуникационных систем связи
- Тема 13.1. Общие положения
- Тема 13.2. Системы электропитания предприятий электросвязи
- Тема 13.3. Типовое оборудование электроустановок предприятий электросвязи
- Тема 13.4. Дистанционное электропитание
- Тема 13.5. Источники бесперебойного питания (ИБП)
- Тема 13.6. Электромагнитная совместимость источников электропитания
- Тема 13.7. Перспективы развития электропитания ТКС
- Тема 13.8. Контрольные вопросы и задания
3.4.7. Стек протоколов технологии B-ISDN и АТМ
Модель протоколів B-ISDN цілком відповідає принципам, покладеним в основу розробки еталонної моделі взаємодії протоколів. Загальний вигляд еталонної моделі протоколів B-ISDN на основі технології ATM представлено на рис. 3.4.10. Модель містить три площини: площину користувача, площину контролю і площину менеджменту.
Площина користувача (U-plane) забезпечує транспортування всіх видів інформації в сукупності з відповідними механізмами захисту від помилок, контролю й управління потоком, обмеження навантаження тощо. Площина користувача має рівневу структуру.
Рис. 3.4.10. Еталонна модель протоколів у B-ISDN
Площина контролю (C-plane) визначає протоколи встановлення, контролю і роз’єднання з’єднань. Їй належать усі функції сигналізації, крім протоколів метасигналізації (сутність цього поняття розкрита нижче). Площина контролю також має рівневу структуру.
Площина менеджменту (M-plane) забезпечує виконання функцій двох типів: менеджмент (управління) площинами й менеджмент (управління) рівнями. Функції управління площинами забезпечують координацію між усіма «гранями» моделі протоколів і належать до всієї B-ISDN, пов’язуючи її в єдине ціле. Область управління площинами не має рівневої структури.
Функції управління рівнями розв’язують завдання розподілу мережних ресурсів, узгодження їх з параметрами трафіка, обробки інформації експлуатації і технічного обслуговування й управління мережею. Процедури метасигналізації також належать до функцій управління рівнями. Управління рівнями має рівневу структуру. На сьогодні детально визначені функції тільки перших трьох рівнів моделі. Перші три рівні еталонної моделі протоколів B-ISDN — це фізичний рівень, рівень ATM, де відбувається структурування чарунок, і рівень адаптації ATM, що підтримує послуги більш високого рівня, наприклад, емуляцію каналів, високошвидкісну передачу даних без встановлення з’єднання, ретрансляцію кадрів тощо.
Фізичний рівень відповідає 1-му рівню ЕМВВС, рівень ATM і частина рівня адаптації ATM відповідає 2-му (канальному) рівню, більш високі рівні відповідають мережному рівню ЕМВВС і вище.
Рис. 3.4.11 показує співвідношення рівневої структури АТМ (B-ISDN) і рівневої структури ЕМВВС, а також розподіл рівнів B-ISDN на підрівні.
Рис. 3.4.11. Рівні та підрівні АТМ (B-ISDN) і рівні OSI
Основні функції рівнів і їх розподіл на підрівні наведено в табл. 3.4.1.
Таблиця 3.4.1 Основні функції рівнів еталонної моделі протоколів B-ISDN
Рівень
|
Підрівень
|
Основні функції
|
Адаптації ATM
|
Конвергенції
|
Конвергенція до служби
|
Сегментації і збирання
|
Сегментація і збирання
|
|
ATM
|
Загальне управління потоком. Генерація/видалення заголовка
чарунки. Перетворення ідентифікаторів віртуальних шляхів і віртуальних
каналів. Мультиплексування/демультиплексування чарунок
|
|
Фізичний
|
Конвергенції із системою передачі
|
Узгодження швидкості чарунок. Формування поля контролю
помилок/виявлення і виправлення помилок. Адаптація потоку чарунок до кадру
системи передачі/виділення чарунок. Генерація кадру системи передачі/відновлення
кадру
|
Залежний від фізичного середовища
|
Синхронізація. Передача двійкового сигналу в даному
середовищі
|
Фізичний рівень (PHY) є найнижчим рівнем протокольного стека ATM, що визначає інтерфейс між рівнем ATM і фізичним середовищем. Фізичний рівень поділяється на два підрівні:
- підрівень, який залежить від фізичного середовища (Physical Medium Dependent, PMD);
- підрівень конвергенції із системою передачі (Transmission Convergence Sublayer, ТС).
Підрівень, який залежить від фізичного середовища, визначає швидкість передачі бітового потоку через дане фізичне середовище, а також забезпечує синхронізацію між передачею та прийомом. На цьому рівні здійснюється лінійне кодування і, якщо необхідно, електронно-оптичне й оптоелектронне перетворення сигналів. Як фізичне середовище, що використовується для поширення сигналу, найчастіше використовується одномодове або багатомодове оптоволокно. Можливе використання коаксіального кабелю, екранованої або неекранованої мідної пари, радіоканалу високої якості.
Підрівень конвергенції із системою передачі визначає порядок передачі чарунок ATM у бітовому потоці і виконує такі функції:
- генерацію кадру системи передачі та його відновлення на прийомі;
- адаптацію потоку чарунок до кадру передачі на стороні передачі й виділення чарунок з кадру на приймальній стороні;
- формування поля контролю помилок у заголовку на передавальній стороні й виявлення та виправлення одиночних помилок, якщо це можливо, на приймальній стороні;
- узгодження швидкості чарунок.
Як цифрові системи передачі можуть використовуватися системи передачі синхронної (SDH) або плезіохронної цифрової ієрархії (PDH) із власною структурою кадру. Тому потрібен спеціальний механізм пакування чарунок у поле корисного навантаження кадру систем передачі SDH або PDH. Окрім того, в інтерфейсі «користувач-мережа» ITU запропонована спеціальна структура, у якій кадр еквівалентний чарунці. Виділення чарунок — це механізм, що дозволяє на приймальному кінці відновити межі чарунки. Для захисту механізму виділення чарунок інформаційне поле чарунки перед передачею скремблюється.
На передавальній стороні здійснюється формування послідовності контролю помилок у заголовку (Header Error Control, НEС). Ця послідовність вміщується у відповідне поле заголовка чарунки. На стороні прийому значення послідовності контролю помилок у заголовку перераховується й порівнюється з тією, що надійшла. У разі розбіжності помилка, якщо це можливо, виправляється, або, в іншому разі, чарунка стирається.
Узгодження швидкості чарунок полягає в тому, що якщо з боку рівня ATM потік чарунок менше пропускної здатності системи передачі, то підрівень конвергенції фізичного рівня на передавальній стороні додає чарунки, які не містять інформації, а на стороні прийому відкидає їх. Такі чарунки отримали назву «порожніх».
Цікаво відзначити, що ITU покладає виконання цієї функції на підрівень конвергенції фізичного рівня за допомогою порожніх чарунок (Idle Cells), а Форум ATM розв’язує завдання узгодження швидкості на рівні ATM і використовує для цього непризначені чарунки (Unassigned Cells). Це свідчить про потенційну можливість несумісності на фізичному рівні двох систем, що використовують різні типи чарунок для узгодження швидкості.
Рівень ATM. За фізичним рівнем йде рівень ATM (табл. 3.4.1). Його характеристики не залежать ані від фізичного середовища передачі, ані від виду переданої інформації. На рівні ATM реалізуються такі основні функції:
- мультиплексування і демультиплексування чарунок;
- перетворення ідентифікаторів віртуальних шляхів і віртуальних каналів;
- генерація або видалення заголовка чарунки;
- загальне управління потоком в інтерфейсі «користувач-мережа».
На передавальній стороні реалізується механізм мультиплексування чарунок, що надходять від різних джерел, у єдиний потік пакетів ATM. На приймальній стороні механізм демультиплексування розбиває потік, який надходить, на потоки, що відповідають ідентифікаторам віртуальних шляхів і віртуальних каналів. У комутаторах ATM, у загальному випадку, відбувається заміна вхідних ідентифікаторів віртуальних шляхів і віртуальних каналів на вихідні. У комутаторах віртуальних шляхів відбувається перетворення тільки ідентифікаторів віртуальних шляхів.
Функція генерації або видалення заголовка чарунок здійснюється тільки в кінцевих точках ATM-рівня. На передавальній стороні до 48-октетного поля корисного навантаження, що надходить із рівня адаптації ATM, додається 5 октетів заголовка, утворюючи чарунку з незаповненим полем контролю помилок у заголовку. Заповнення поля контролю помилок заголовка є функцією фізичного рівня. На протилежній стороні механізм виділення заголовка видаляє його з чарунки, залишаючи 48-октетне поле корисного навантаження, що передається на рівень адаптації ATM.
Загальне управління потоком здійснюється тільки в інтерфейсі «користувач-мережа» з метою контролю навантаження в мережі доступу і захисту від перевантажень.
Рівень адаптації ATM знаходиться між рівнем ATM і вищими рівнями. Рівень адаптації ATM розбивається на два підрівні:
- сегментації і збирання (Segmentation and Reassembly, SAR);
- конвергенції (Convergence Sublayer, CS).
Його основною функцією є адаптація рівня ATM до потреб вищих рівнів. Основним завданням підрівня сегментації і збирання на передавальній стороні є сегментація протокольних блоків даних на сегменти, придатні для запису в інформаційне поле чарунки (48 октетів), і відновлення на стороні прийому прийнятих блоків даних з інформаційних полів чарунок рівня ATM.
Підрівень конвергенції залежить від служби і надає вищим рівням послуги рівня адаптації і збирання через точки доступу до послуг. Інформаційні блоки, що надходять від кожної служби, можуть бути різними, мати специфічну структуру і висувати різні вимоги до їхнього перенесення в мережі ATM. Для мінімізації кількості протоколів рівня адаптації ATM ITU було запропоновано провести класифікацію всіх служб за трьома ознаками:
- часової залежності між джерелом і одержувачем (існує чи ні), яка виражається у вимогах (нормах) до часу доставки;
- швидкості джерела (джерело з постійною швидкістю передачі або джерело зі швидкістю передачі, яка змінюється);
- режиму зв’язку (із встановленням з’єднання або без встановлення з’єднання).
Теоретично можливе одержання 8 комбінацій, але до нині існуючих служб можуть належати тільки 4 з’єднання. Для кожної служби розроблений свій рівень адаптації ATM.