Установление соединения

Рассмотрим последовательность установления соединения в ABM (асинхронном сбалансированном режиме).

1) В КС выдается команда SABM ("Установить асинхронный сбалансированный режим") и включается таймер Т1 (см. рис.4.32.).

Р ис.4.32.

2) В случае правильного ее приема, удаленная станция выдает ответ UA (подтверждение) и устанавливает в "0" переменные V(S) и V(R) – приема и передачи.

3) После приема UA станция выключает таймер Т1 и устанавливает свои переменные V(S)=0 и V(R)=0. Соединение на станции считается установленным.

Альтернативы:

• Удаленная станция получив SABM не готова к обмену – тогда она передает в ответ кадр DM ("Режим разъединения").

• При ошибках в КС станция не получает правильных ответов UA или DM – тогда она снова после истечения тайм-аута Т1 повторяет посылку SABM (с включением Т1).

• N2 попыток выдачи SABM не привели к успеху – станция прекращает попытки и извещает об этом верхний протокольный уровень.

В состав кадра SABM обычно включают бит Р=1. Тогда и ответ должен поступить с F=1.

Разъединение соединения

Н а рисунке 4.33 показана последовательность обмена при разъединении соединения.

Рис.4.33.

Основные этапы следующие:

• В КС выдается команда DISC ("Разъединение") в включается таймер Т1.

• Приемная станция выдает в ответ UA и считает соединение разорванным.

• Если при нахождении уже в режиме разъединения станция получает кадр DISC – в ответ посылается кадр DM ("Режим разъединения").

• Получив UA станция считает соединение разъединенным, выключает Т1. Тоже самое – при приеме DM.

• Команда DISC обычно посылается с P=1, поэтому в ответе должен быть F=1.

• Не получив ответа за время Т1 станция повторно посылает DISC.

• После N2 неудачных попыток – сообщение верхнему протокольному уровню.

Восстановление посредством rej

При приеме кадров те из них, в которых обнаружены ошибки (анализом FCS), стираются. Таким образом возникает нарушение порядковых номеров принимаемых кадров (см. рис.4.34.). Для контроля за номерами используется переменная V(R). Номер N(S) кадра I сравнивается с V(R). При N(S)=V(R) переменной V(R) присваивается V(R) := V(R)+1, т.е. номер следующего ожидаемого кадра.

Р ис.4.34.

Стирание из-за ошибки приводит к N(S)  V(R). Станция переходит в режим восстановления посредством REJ. Производятся следующие действия:

1. Принятый кадр с N(S)  V(R) стирается.

2. Передается кадр REJ с номером N(R) = V(R).

3. Ожидается кадр I с номером N(S) = V(R). На время ожидания все принятые кадры с N(S) V(R) стираются.

Станция, принявшая REJ:

1. Прерывает передачу I-кадра, если она ее вела.

2. Начинает выдачу всех I-кадров, начиная с номера N(S) = N(R) в принятом кадре REJ.

Использование REJ приводит таким образом к групповому переспросу всех кадров, начиная с неправильно принятого.

5.Высокоскоростные глобальные сети Каналы t1/e1

Выделенные каналы T1/E1 стали в последние годы очень популярны в качестве средства для подключения корпоративных сетей и серверов к сети Internet. Это объясняется высокими скоростями данных каналов: 1,544 Мбит/с в канале Т1 и 2,048 Мбит/с – для Е1.

Линии Т1 — это дуплексные цифровые каналы, которые были первоначально разработаны для передачи вызовов между телефонными станциями. Физически связь осуществляется по двум парам телефонного витого провода (одна пара– в одну сторону, вторая – в обратную).

AMI

В канале применяется биполярное кодирование (bipolar encoding). Этот метод имеет и другое название – альтернативное инвертирование логических единиц — Alternate Mark Inversion (AMI). Отсутствие напряжения в линии соответствует нулю, а для представления единиц используются по очереди положительные и отрицательные импульсы. Пример такого кодирования в сравнении со стандартным представлением (в виде кода NRZ) приведен на рисунке 5.1.

Р ис.5.1.

Синхронизация.

Длинная последовательность логических нулей может привести к потере синхронизации у приемника. Для борьбы с этим применяется метод биполярной замены 8 нулей – Bipolar 8 Zero Substitution (B8ZS).

Каждая обнаруженная передатчиком группа из 8 нулей заменяется им на некоторое «бессмысленное слово». При приеме из канала выполняется обратное преобразование. Для выделения этой заменяющей комбинации (как признак для начала ее распознавания) используется последовательная передача без инвертирования двух положительных единиц (что недопустимо в обычной последовательности кода AMI). На рисунке 5.2 представлен пример такой заменяющей комбинации.

Рис.5.2.

Кадровая синхронизация.

Канал Е1 состоит из 24 отдельных каналов по 64 Кбит/с в каждом. Применяется разбиение передаваемой информации на кадры. Наибольшее распространение получили методы D4 и ESF (кроме того в линиях Е3 часто используется алгоритм M13).

Алгоритм D4.

Кадр содержит 1 бит синхронизации и 24 байта данных (см. рис.5.3). Таким образом общая длина кадра составляет 193 бита.

Г руппа из 12 кадров снабжается специальной 12-битовой маской (см. рис.5.3.), которую называют сигналом выравнивания кадра (frame alignment signal). Группа из 12 кадров называется суперкадром.

Рис.5.3.

Алгоритм ESF.

Алгоритм формирования суперкадров ESF (Extended SuperFrame) отличается тем, что размер суперкадра был увеличен с 12 до 24 кадров. В таком суперкадре из 24 служебных бит только 6 используются для целей синхронизации. Из оставшихся 18 бит — 6 служат для коррекции ошибок и 12 – для текущего контроля за состоянием линии.

Алгоритм М13.

Предназначен для каналов T3 (44,476 Мбит/с). Кадр содержит 4760 бит. Из них 56 бит используются для выравнивания кадра (кадровой синхронизации), коррекции ошибок и отслеживания состояния линии.

Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ).

Каналы Т1 первоначально предназначались для передачи телефонных разговоров, но по цифровой линии.

По обычному телефону сигнал передается как аналоговый в диапазоне частот от 300 до 3400 гц. Для перевода аналогового сигнала в цифровую форму применяется импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) — Pulse Code Modulation (PCM). Для этой цели вводится блок АЦП, который переводит амплитуду аналогового сигнала в цифровой отсчет из 8 бит. Частота снятия таких отсчетов была выбрана с учетом теоремы Найквиста (Nyquist). В соответствии с этой теоремой для адекватного преобразования сигнала из аналоговой формы в цифровую частота дискретизации должна в 2 раза превышать частоту дискретизируемого сигнала. Применительно к телефонным каналам была выбрана частота 8000 опросов в секунду. Таким образом цифровая линия должна обладать пропускной способностью 8 х 8000 = 64 Кбит/с.

Мультиплексирование.

В линии Т1 собираются вместе 24 таких цифровых каналов по 64 Кбит/с. В итоге общая пропускная способность составляет 1,544 Мбит/с. Для объединения применяется временное мультиплексирование каналов — Time Division Multiplexing (TDM). Вся доступная полоса частот делится на элементарные временные интервалы по 125 мкс. Устройство монополизирует всю полосу частот на период такого элементарного интервала.

Благодаря мультиплексированию по линии Т1 можно передавать одновременно звуковые сигналы, цифровые данные и видеосигналы. В случае необходимости вся доступная пропускная способность 1,544 Мбит/с может быть монополизирована одним потоком данных.

Структура системы.

Н а рисунке 5.4 показана возможная структура оконечного устройства для работы по линии Т1. Здесь CSU (Channel Service Unit) – модуль обслуживания канала, а DSU (Digital Service Unit) – это модуль обслуживания данных.

Рис.5.4.

Дробные линии Т1.

Пользователь может арендовать только часть канала Т1. При этом ему предоставляется возможность оплатить любое количество (от 1 до 24) каналов DS0 (Digital Sygnal 0) по 64 Кбит/с.

Номенклатура каналов Т1.

ANSI (American National Standards Institute) разработал следующую классификацию:

Название	Пропускная способность	Количество каналов речи (по 64 Кбит/с)
DS0	64 Кбит/с	1
DS1 (T1)	1,544 Мбит/с	24
DS2	6,312 Мбит/с	96
DS3 (T3)	44,735 Мбит/с	672
DS4	274,176 Мбит/с	4032

Каналы E1.

В Европе ITU (International Telecommunication Union) – Международный союз по электросвязи – предложил несколько другую классификацию таких цифровых каналов. Основой является канал E1, содержащий 30 каналов DS0 (по 64 Кбит/с) и дополнительно 1 канал для синхронизации и 1 канал для передачи служебной информации. Пропускная способность канала Е1 составляет 2,048 Мбит/с.

Среда передачи.

Для организации каналов типа Т1 могут использоваться различные среды. Например:

• две пары витых проводников — позволяют организовать канал Т1;

• в коаксиальном кабеле могут быть организованы 4 канала Т1;

• сверхвысокочастотный кабель позволяет разместить 8 линий Т1;

• оптоволоконный кабель может содержать до 24 линий Т1.

Стандарт SONET.

Для более высоких скоростей передачи используют линии по стандарту ANSI, получившему название SONET (Synchronous Optical Network). Это оптоволоконные линии со скоростями в диапазоне от 51,84 Мбит/с до 2,48 Гбит/с (содержит 32256 каналов DS0).

Версия ITU для таких высокоскоростных линий известна под названием SDH (Synchronous Digital Hierarchy). Здесь в качестве стандартной используется скорость 155,52 Мбит/с.