Методические указания и контрольные задания по курсу Сети ЭВМ и телекоммуникации

План УМД 2009/2010 уч.г.

Методические указания и контрольные задания

по курсу

СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

Составители: Москвитин В.Д., профессор МТУСИ, Гузеев А.В., ассистент

Издание утверждено на заседании кафедры. Протокол №_____ от _________

Ответственный редактор:

Рецензент:

Появилась «новая экономика», или «сетевая экономика» под которой понимают экономику ИКТ – экономику информационно-коммуникационных технологий.

Далее мы будем говорить уже только о сетях электросвязи (телекоммуникационных), о сетях ЭВМ.

Имеется много различных определений сетей электросвязи, отражающих, по мнению авторов этих определений, те или иные особенности этих сетей.

В рекомендуемой книге Уолрэнда «Телекоммуникационные и компьютерные сети» дано следующее определение: «Сети связи – это набор технических средств и программного обеспечения (ПО), который позволяет пользователям обмениваться информацией». В Федеральном Законе №126 «О связи» 2003 года имеется такое определение: «Сеть связи – технологическая система, включающая в себя средства и линии связи и предназначенная для электросвязи или почтовой связи».

Наиболее известной и повседневно используемой сетью связи является телефонная сеть общего пользования. Она изначально предназначалась и создавалась для передачи голоса, обмена речевыми сообщениями. Телефонная сеть в настоящее время достигла планетарного масштаба и охватывает практически всю территорию Земли. Другой всемирной сетью является компьютерная сеть Интернет, объединяющая локальные компьютерные сети во всемирную паутину.

Интернет предназначен, в первую очередь, для передачи данных между компьютерами с целью использовать общие ресурсы (программные и сетевые). Обе всемирные сети существенно отличаются между собой по виду передаваемой информации, по их функционированию. И все же они действуют на основе общих принципов. Упомянутые всемирные сети, вообще, и отдельные конкретные сети связи (учрежденческие, университетские, местные, районные и всякие другие) предназначены для того, чтобы пользователи могли обмениваться информацией в виде речи, графики, видеоизображений, данных, текстов SMS – сообщений и всякими прочими.

Здесь впервые упомянута новая сетевая смысловая категория – пользователи. Сети связи создаются для обмена сообщениями (информацией) между пользователями. Пользователями являются люди, ЭВМ, программы (процессы) и различные устройства (датчики, записывающие устройства).

2. Пользователи сети (Users) - .юридическое или физическое лицо, пользующееся услугами, предоставляемыми сетью. Частным случаем пользователя является прикладной процесс.

3.Прикладной процесс (Application Process) – это ориентированная на конкретное применение конечная последовательность действий по обработке данных в вычислительной сети или сети связи.

4.Промежуточные пользователи сети (Intermediate users) –

пользователи сети, которые полученные услуги сети могут предоставлять

необходимое для распространения информации и способствуют решению разнообразных задач.

Новые сети связи объединяют возможности телефонных и компьютерных сетей, обеспечивая совместную передачу голоса и данных. Это слияние рождает новые приложения, такие, как голосовая почта, при которой голосовое сообщение сохраняется на диске рабочей станции назначения. Рабочая станция действует как автоответчик, управляемый пользователем с его телефонного аппарата. Пользователи могут сопровождать набранный текст или графическое изображение устными комментариями. Системы распознавания речи и генерации речевого сигнала образуют удобные интерфейсы для людей с ослабленным зрением или слухом. Комбинация телефона и компьютерных сетей делает существующие услуги связи более удобными. Например, рабочая станция может находить и набирать телефонные номера автоматически. Комбинация телефон-компьютер требует единой конструкции и одного общего адреса вместо телефонного номера и компьютерного адреса.

Происходит конвергенция сетей и технологий.

Разрабатываются высокоскоростные сети, передающие полноценное видеоизображение с высоким разрешением. Эти сети делают соединения с видео- и аудиоканалами более экономичными и создают эффективную альтернативу многим деловым поездкам. Индустрия развлечений будет использовать высокоскоростные сети для распространения цифровых аудио- и видеопрограмм. На базе этих сетей могут возникать и другие услуги: прямой доступ к службам новостей, библиотекам, службам поддержки (медицинским, информационным, справочным, посвященным ремонту автомобилей и бытовой техники, кулинарии, садоводству, квантовой механике, расписаниям кинотеатров, ресторанным меню, бронированию билетов) и всевозможным другим. В некоторых высокоскоростных сетях происходит объединение технологий кабельного телевидения и компьютерных сетей.

Возможные применения будущих сетей связи столь многочисленны, что они окажут воздействие на большинство сфер деятельности человека.

Появляется новый класс сетей связи – самоорганизующихся, саморегулируемых, основанных на изменении в живой и неживой природе, сенсорных устройств, радиодатчиков.

Все перечисленное выше обеспечивает широкий спектр возможностей для пользователей в процессе решения новых задач. Информационные службы и индустрия телекоммуникаций уже раскрыли огромный потенциал новейших высокоскоростных сетей.

Лекция №2.Мировая история телекоммуникаций и эволюция сетей связи

Необходимые сведения по теме лекции можно получить в

[2,11,18,20,30,31].

Лекция № 3. Многоуровневая сетевая архитектура. Модель взаимодействия открытых систем

Необходимые сведения по теме лекции можно получить в [5, 37].

Лекция № 4. Классификация сетей связи

В предыдущих лекциях упоминались различные виды сетей связи. В частности упоминалось о сетях связи, определенных в ФЗ № 126 «О связи», говорилось о компьютерных сетях, о телекоммуникационных сетях и о многих других. Настало время систематизировать наши общие знания о сетях связи путем введения классификации сетей.

Прежде введем еще несколько определений:

8.Инфокоммуникационные сети (Infocommunication networks) –

термин, означающий конвергенцию информационных и телекоммуникационных сетей и обозначающий любые сети электросвязи.

9.Сеть стационарной связи (Fixed networks) – сети, абоненты (пользователи) которых имеют оконечные абонентские устройства (ОАУ) в стационарных помещениях.

10.Сеть подвижной связи (Mobile networks) – сети, абоненты которых используют переносимые, перевозимые ОАУ, позволяющие устанавливать связь во время движения. Сети подвижной связи делятся на: сети Р/Т (радиотелефонной) сотовой связи; Р/Т транкинговой связи; Р/Т спутниковой связи.

11.Соединение (Connection) – установление связи между двумя ОАУ локальной вычислительной сети (ЛВС) (передающим и принимающим) посредством организации канала связи между ними.

12.Дейтаграмма (Datagram) – отдельный пакет сообщения, имеющий адресный признак, необходимый для его передачи по сети с коммутацией пакетов «без установления соединения» между передающим и приемным ОАУ.

Комментарий: датаграммный способ передачи пакетов называется в англоязычной литературе «connectionless», «connectless».

Приведенное выше определение на русском языке основано на дословном переводе определения с английского языка и является нестрогим, некорректным, т. к. передать даже очень короткий сигнал (в данном случае пакет) без установления соединения невозможно. Поэтому выражение connectionless следует понимать не буквально, а как соединение на очень короткий период времени по сравнению с временем установления соединения в случае коммутации пакетов или коммутации сообщения.

13.Пакет (Packet, Frame) – блок данных, представляющий совокупность двоичных цифр определенной длины, и передаваемый через сеть между абонентскими устройствами. Отличается от сообщения и кадра.

Инфокоммуникационные сети делятся на 2 больших класса: информационные сети (вычислительные, ЭВМ) и телекоммуникационные. Это деление останется до полного взаимопроникновения информационных

ителекоммуникационных сетей друг в друга, до тех пор, пока останется

необходимость выделения отличий этих сетей и использования в практических целях этих различий.

Дальнейшая классификация сетей связана с выделением ХI подклассов, сгруппированных по нижеследующим признакам. По « доступности» сети делятся на: (не путать с термином «сети доступа».

сети общего пользования (ОП), в доступности к которым никому не может быть отказано. К таким сетям относятся: телефонные сети ОП, телеграфные сети и др., сети Интернет.

сети ограниченного пользования (ОгП), т.е. сети, доступность к которым ограничена определенным контингентом пользователей. К таким сетям относятся корпоративные сети, технологические (ведомственные) сети, сети специального назначения, выделенные сети.

По функционально-территориальному признаку сети делятся на 2 категории: сети доступа; транспортные сети.

Основное назначение сетей доступа, заключается в организации канала от абонента (пользователя) до узла доступа к информационным и транспортным сетевым ресурсам.

Сети доступа создаются как на проводных, так и беспроводных технологиях. Их протяженность (в пределах 100 км) и пропускная способность (не более 150 мГ бит/с) весьма невелики.

Транспортные сети представляют собой сети большой протяженности (тысячи километров) и очень большой пропускной способности 1012 бит/с (терабит/с) и более.

Транспортные сети осуществляют транзит трафика от одной сети доступа к другой и обеспечивают информационные потребности пользователей.

Следующий признак, по которому классифицируются сети – это размер территории обслуживания.

По этому признаку телекоммуникационные сети делятся на местные, зоновые, магистральные (междугородные), международные, а информационные сети делятся на локальные (LAN - Local area network),

региональные (MAN – Metropolitan area network) и глобальные (WAN - World area network).

Деление сетей по этому признаку отражает иерархичность сетей. Местные и локальные сети – это сети нижнего уровня. Их назначение – обеспечение информационных и телекоммуникационных потребностей пользователей, размещенных на территории города, села или одного предприятия. Протяженность местной сети, как и сети доступа около 100 км, так как сеть доступа организуется в пределах местной сети. Зоновые и региональные сети –это сети среднего уровня. Они обслуживают территорию административного региона, области, субъекта Федерации. Для телефонных сетей территория зоны увязывается также с зоновой нумерацией, а именно с кодом зоны АВС (для стационарных сетей) или кода DEF (для сетей сотовой связи и интелектуальных сетей).

Зоновые сети присоединяются к магистральному (междугородному) уровню и через него обмениваются между собой.

Расстояние между абонентами одной зоны считается равным 600-650 км, а между абонентами соседних зон 1200-1300 км. Магистральная сеть выполняет функцию транзитной сети для зоновых сетей. Протяженность магистральной сети России принята равной 12500 км.

Международные сети – это сети, объединяющие национальные (междугородные) сети разных государств. Общая длина глобальной международной цепи составляет 27500 км. (рис. 1).

Международный участок составляет 25000 км. (рис. 1).

Национальные участки составляют 1250 км. (для стран средней протяженности).

Рисунок 1. Гипотетическая международная (глобальная) цепь L=27500 км.

Следует иметь в виду соотношение между сетями доступа, транспортными сетями и магистральными, зоновыми, местными сетями.

Это соотношение для сети России иллюстрируется рис. 2. Всего в цепи России может быть до 11 центров коммутации.

Национальный участок международный участок Национальный участок

Рисунок 2. Гипотетическая национальная цепь России L=13900 км.

Деление сетей на сети доступа и транспортные сети – это 2-х уровневое деление.

Деление сетей на местную, зоновую. (региональную) и междугородную (международную)- это 3-х уровневое деление.

Еще один признак, по которому классифицируются сети – это подвижность абонентов. Есть сети стационарной связи и сети подвижной (сотовые, транкинговые, спутниковые) связи. Сети подвижной связи ещѐ именуются сетями радиотелефонной связи. Различие сетей стационарной и подвижной связи заключается в различных возможностях абонентов. Абоненты сетей стационарной связи «привязаны» к столу с телефоном. Абоненты сетей подвижной связи находятся в движении и перемещаются из точки в точку местности, совершая процедуру передачи (hand-over) от одной базовой станции к другой или роуминг из сети одного оператора к сети другого оператора.

Существует еще один признак, по которому делятся сети – способ доставки и обмена информацией (сообщениями).

Есть два способа доставки и обмена информацией: распределительный способ, когда информация из одного источника распределяется по сети многим получателям и интерактивный способ. Примерами распределительных сетей являются сети распределения телевизионных и звуковых программ. Эти сети пока строятся как неинтерактивные, по древообразной структуре, хотя их функционирование все в большей степени становиться интерактивным.

Остальные сети являются интерактивными, то есть диалоговыми, в которых распределение информации осуществляется от источника информации к получателю и обратно. Это относится также к сетям конференц-связи.

Ещѐ один признак, по которому делятся сети – это технологический. В зависимости от применяемой технологии передачи при создании сетей – сети делятся на аналоговые и цифровые. В настоящее время, подавляющее число сетей являются цифровыми.

Другим примером технологического признака для разделения сетей является разделение по видам систем и средам передачи, а именно: кабельные сети, радиосети, радиорелейные сети, спутниковые сети. Отметим, что среда передачи, системы передачи – это есть физический уровень в 7 уровневой модели и он является единым, общим, как для информационных, так и для телекоммуникационных сетей. Кроме того, сети делятся по принципам коммутации: на сети с коммутацией каналов и сети с коммутацией (сообщений) пакетов. Далее, следует отметить различие между вычислительными сетями и телекоммуникационными сетями, которое заключается в системах нумерации и адресации. Для вычислительных сетей (Интернет) система нумерации это система адресатов IP, MAC – адресов и доменных адресов. Для телекоммуникационных сетей система нумерации это система адресов МСЭ-Т (рек. Е-165). И наконец, последнее различие заключается в системах тарифов. Для телекоммуникационных сетей принят принцип повременной оплаты, т.е. за число используемых при связи минут; в сетях Интернет внедряется принцип оплаты за количество информации, т.е. за число переданных/принятых бит. Обобщенная классификация сетей представлена в Таблице 1.