Транспортная сеть
Транспортная сеть в данном примере (см. рис.5.35) выполнена по европейскому варианту технологии PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy – плезиохронная или почти синхронная цифровая иерархия). Проще говоря, это некая структура, отдаленно напоминающая сеть кровеносных сосудов разного диаметра, имеющих разную (строго оговоренную в стандартах) пропускную способность. (Правда, здесь мы имеем дело с двусторонними потоками.)
Четыре потока Е1 объединяются с помощью мультиплексора и образуют поток Е2, четыре потока Е2 суммируются в потоке Е3 и т.д. Каждый поток более высокого уровня примерно вчетверо (несколько более) мощнее каждого из составляющих потоков низшего уровня. Так, скорости передачи данных в потоках Е1 – Е5 образуют следующую иерархию: 2,048; 8,448; 34,368; 139,264; 564,992 Мбит/с.
В данном примере поток Е1, обслуживающий модем 2, ответвляется непосредственно от потока Е5, хотя для этого потребовалось бы полностью “разобрать” поток Е5 на составные части и затем вновь его “собрать” для дальнейшей передачи. (Можно обойтись и без полной “разборки – сборки” аналогичного потока, если использовать транспортную сеть технологии SDH – синхронной цифровой иерархии.)
Канал связи между модемами 1 и 2 должен обеспечивать непрерывный обмен сигналами между ними; паузы в работе транспортной системы недопустимы, так как могут привести к потере взаимной синхронизации модемов и сравнительно длительной (от нескольких секунд до минуты) процедуре их повторного вхождения в синхронизм. Таким образом, необходим канал с постоянной коммутацией (без разрывов связи) либо выделенная линия, возможно, с ретрансляторами сигналов.
В модеме предусмотрены два альтернативных источника синхронизации – от внутреннего кварцевого генератора и от частоты, выделяемой приемником модема со стыка G.703. При использовании выделенной линии для соединения модемов по крайней мере один из них должен синхронизироваться от внутреннего кварцевого генератора, в противном случае источника синхронизации вообще не окажется.
Преобразование кадра при его передаче между сегментами сети
В сети Ethernet 10 BaseT предусмотрены четыре типа кадров. Рассмотрим процесс передачи кадра наиболее простого типа (Raw 802.3/Novel 802.3) из сегмента А в сегмент В. Кадр (рис.5.36,а) содержит пять полей: DA, SA, L, D (Data) и FCS.
Передаче кадра предшествуют преамбула – Preamble, 7 байтов вида 10101010 и начальный ограничитель кадра SFD – Start of Frame Delimiter, один байт вида 10101011. Сразу за ними (без промежутка, показанного на рисунке лишь для выделения собственно кадра) следуют адрес назначения DA – Destination Address и адрес источника SA – Source Address, тот и другой по шесть байтов.
Поле L из двух байтов (Length – длина) задает длину поля данных в кадре – от 0 до 1500 байтов. Если L меньше 46, то поле данных автоматически расширяется до этой границы добавлением заполняющих (padding) байтов. Это позволяет утверждать, что минимальная длина
Рис.5.89. Эволюция кадра Ethernet в процессе его передачи из сегмента А в сегмент В (см. рис.5.35). Цифрами обозначено число байтов в соответствующих полях
кадра равна 64 байтам, что в свою очередь обеспечивает корректную работу механизма обнаружения коллизий. Кадр завершается четырьмя байтами контрольной суммы FCS – Frame Check Sequence, вычисленной по алгоритму циклического кодирования CRC-32 (CRC – Cyclic Redundancy Check).
При передаче кадра по сегменту А все станции и модем 1 обнаруживают преамбулу, соответствующую периодическому сигналу частотой 5 МГц. Этот сигнал используется приемниками для вхождения в синхронизм с передатчиком. Далее, получив байт SFD, все потенциальные абоненты сегмента А отмечают начальную границу кадра и начинают его прием. В данном примере предполагаем, что адрес назначения DA соответствует одной из станций сегмента В. Поэтому абоненты сегмента А обнаруживают, что данные адресованы не им, и отбрасывают принятый кадр (или принятый фрагмент кадра).
Модем 1 в любой ситуации принимает и буферизует полный кадр (см. рис.5.36,а,б). Далее проверяются правильность формата, отсутствие синтаксических ошибок и совпадение вычисленной и принятой контрольных сумм FCS. Если ошибок нет (в противном случае кадр отбрасывается), то из поля данных исключаются заполняющие байты (если это поле содержит менее 46 полезных байтов), так что поле данных сжимается, а контрольная сумма уничтожается (см.рис.5.36,в).
Режим сжатия поля данных в модеме М-2Б может быть запрещен установкой соответствующего микропереключателя в нужное положение. Тогда в линию будут передаваться не только полезные, но и заполняющие байты. Зачем передавать заполняющие байты? Дело в том, что в общем случае на дальнем конце линии может быть установлено устройство, не воспринимающее сжатие. Оно будет ошибочно отбраковывать сжатые кадры как содержащие недостаточное число байтов. При использовании двух модемов М-2Б микропереключатели управления сжатием должны быть установлены в одинаковые положения.
Кадр, передаваемый модемом 1 в линию (см. рис.5.36,г), обрамляется однобайтовыми флагами Flag вида 01111110, снабжается 16-разрядной контрольной суммой CRC, вычисленной по алгоритму циклического кодирования CRC-16, и подвергается операции бит-стаффинга. Ее смысл в том, чтобы исключить из тела кадра кодовые комбинации, совпадающие с флаговыми. Для этого все встречающиеся кодовые комбинации, содержащие пять единиц подряд (...0111110... или ...0111111...), доопределяются лишним нулем независимо от значения последующего бита (образуются последовательности ...01111100... или ...01111101..., лишние нули выделены особым шрифтом). Сформированный таким образом и, возможно, несколько расширенный бит-стаффингом кадр (что условно отражено на рисунке некоторым расширением полей) пересылается в линию.
Кадр из линии принимается модемом 2, очищается от лишних нулей (после их автоматического вычеркивания, если они следуют за комбинациями ...011111), а также проверяется на совпадение вычисленной и принятой контрольных сумм (см. рис.5.36,д). При несовпадении контрольных сумм кадр уничтожается. Далее, (см. рис.5.36,е) поле данных, если это необходимо, дополняется до 46 байтов байтами заполнения, кадр комплектуется вновь вычисленной контрольной суммой. Затем в соответствии с протоколом доступа после выдачи преамбулы и начального ограничителя кадр пересылается в сегмент В (см. рис.5.36,ж).
Модем М-2Б может также работать в режиме полного дуплекса.