- •1. Принципы организации связи в телекоммуникационных системах.
- •Сообщения, сигналы и методы их модуляции
- •1.1.1. Сообщения и принципы их передачи
- •1.1.2. Качество передачи сообщения.
- •1.1.3. Спектральное представление электрического сигнала.
- •1.1.4 Представление непрерывных сигналов дискретными
- •1.1.5 Аналоговые и цифровые сигналы
- •1.1.6 Модуляция и демодуляция электрического сигнала.
- •Непрерывные виды модуляции.
- •Импульсные виды модуляции.
- •Импульсно-кодовая модуляция (икм).
- •Частота дискретизации электрического сигнала.
- •Квантование амплитуды электрического сигнала.
- •Цифровая система передачи.
- •1.2. Импульсно-кодовая модуляция - основа построения цифровых систем передачи.
- •Система икм.
- •Система синхронизации.
- •Группообразование системы икм.
- •1.2.4 Плезиохронная и синхронная цифровые иерархии
- •L.3. Асинхронные методы передачи.
- •1.3.1 Метод передачи пакетов
- •Физический уровень
- •Канальный уровень.
- •Сетевой уровень
- •Транспортный уровень
- •Сеансовый уровень
- •Представительный уровень
- •Прикладной уровень
- •1.3.2 Асинхронный метод передачи
- •1.4 Основные принципы построения телекоммуникационных сетей.
- •1.4.1 Системы передачи информации
- •1.4.2 Системы распределения информации
- •2. Маршрутизация в каналах связи сетевой уровень
- •2.1. Коммутация информациооных потоков в сетях
- •2.2 Маршрутизация в информационных сетях
- •2.2.1. Проблема маршрутизации в информационных сетях.
- •2.2.2. Методы маршрутизации, основанные на выборе кратчайшего пути.
- •2.2.3 Централизованные алгоритмы нахождения кратчайшего пути
- •2.2.4 Распределенный асинхронный алгоритм Беллмана-Форда.
- •Исходный граф сети
- •2.2.5 Адаптивная маршрутизация, основанная на кратчайших путях.
- •2.2.6. Волновые методы маршрутизации
- •3. Физические основы передачи (процессы физического 1-го уровня)
- •3.1 Электрические линии как передаточные элементы
- •Влияние длины проводника на передачу высокочастотных сигналов
- •3.2 Уравнения линий связи
- •3.3 Передаточные характеристики электрических линий
- •3.3.1 Статический коэффициент передачи
- •3.3.2. Свойства проводника, потерями в котором можно пренебречь
- •3.3.3. Свойства проводника, потерями в котором нельзя пренебречь
- •3.4 Передача сигналов по световодам
- •3.4.1 Принцип действия оптических передающих систем
- •3.4.2 Передаточные свойства световода
- •Удобно, однако, пользоваться этой формулой в виде:
- •3.4.3 Источники и детекторы светового излучения
- •4. Передача данных на физическом уровне.
- •4.1 Спектр модулированного сигнала.
- •4.2 Цифровое кодирование.
- •4.2.1 Требования к методам цифрового кодирования.
- •Метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией.
- •Потенциальный код с инверсией при единице.
- •Биполярный импульсный код.
- •Манчестерский код.
- •4.3 Логическое кодирование
- •4.4 Интерфейсы физического уровня
- •5. Методы доступа к сети
- •5.1. Система опроса/выбора.
- •5.3. Множественный доступ с временным разделением (tdma)
- •5.4. Протокол bsc.
- •5.4.1. Форматы bsc и управляющие коды.
- •5.4.2. Режимы канала
- •5.4.3. Управление каналом
- •5.4.4. Проблемы, связанные с bsc
- •5.5. Протокол hdlc.
- •5.5.1. Формат кадра hdlc
- •5.5.2. Кодонезависимость и синхронизация hdlc
- •5.5.3. Управляющее поле hdlc
- •5.5.4. Команды и ответы
- •5.5.5. Процесс передачи в протоколе hdlc
- •5.5.6. Подмножества hdlc
- •6. Организация мультиплексных каналов последовательной передачи информации
- •6.1. Мультиплексная линия передачи информации.
- •6.2. Виды сообщений при организации обмена информацией по млпи.
- •6.3. Форматы слов при организации обмена информацией.
- •6.4. Обобщенная логическая структура оконечного устройства.
- •6.5. Примеры применения принципов мультиплексирования в бортовом оборудовании летательных аппаратов.
- •6.6. Недостатки мкио, реализованного по стандарту мil-std-1553в.
- •7. Волоконно-оптические каналы связи для организации обмена информацией между элементами комплекса
- •8. Помехоустойчивость и кодирование.
- •9. Криптографическая защита данных.
- •9.1. Криптографические системы с открытым ключом. Метод rsa.
- •9.1.1. Алгоритм метода.
- •9.1.2. Пример работы метода.
- •9.1.3. Характеристика метода.
- •9.1.4. Программа демонстрации работы метода шифровании rsa.
- •Порядок выполнения программы.
L.3. Асинхронные методы передачи.
При синхронных методах (режимах) передачи сигналов требуется осуществлять синхронизацию циклов дискретизации (кадров), временных каналов в пределах цикла и импульсов в пределах временного канала на всем тракте передачи между его исходящим и входящим УК (УКИ и УКВ) через имеющиеся в тракте транзитные УКтр.
В отличие от синхронного при асинхронном методе (режиме) передачи сигнала необходимо обеспечить синхронизацию импульсов (побитовая синхронизация), передаваемых только между соседними объектами (узлами коммутации или абонентской системой и узлом коммутации), т.е. объектами, непосредственно соединенными линией связи.
В узле коммутации полученные импульсы группируются в определенные блоки, которые хранятся некоторое время в запоминающем устройстве (ЗУ) УК, а затем поимпульсно передаются по исходящему каналу в следующий УК. При этом скорости передачи во входящем и исходящем каналах могут и не совпадать.
Среди асинхронных методов передачи сигнала в современных цифровых сетях связи наибольшее распространение получили два метода: метод передачи пакетов с модификациями, используемый в сетях коммутации пакетов, и асинхронный метод передачи.
1.3.1 Метод передачи пакетов
См рис. 15. Все двоичные разряды (биты), представляющие дискретное сообщение (а), разбиваются на блоки (Бл.), размер которых не превышает некоторой величины (б); каждому блоку приписывается заголовок (3), содержащий адреса источника и потребителя информации, указание, на принадлежность блока данному сообщению, проверяющий или исправляющий код и т.д. (в). Блок сообщения вместе с заголовком называется пакетом — П (г).
Рис. 15. Принципы передачи сообщения пакетами.
В свою очередь, пакеты оформляются в виде кадра, имеющего свой заголовок. Для того чтобы отделить кадры (К) друг от друга, они обрамляются так, называемыми флагами (Ф), содержащими восемь бит: 01111110. Кадры вместе с флагами побитно передаются по линии связи или каналу (д). На входящем объекте принятая импульсная последовательность группируется в кадры, флаги удаляются и из кадров выделяются пакеты, а затем из пакетов собирается все сообщение. Таким образом, на исходящем конце осуществляется функция разбиения сообщения на пакеты, а па входящем — функция сборки пакетов (Packet Assembler and Disassembler — PAD). На транзитных УК большинства современных сетей коммутации пакетов (СКП) функции разбиения и сборки сообщений не выполняются. На первой введенной в эксплуатацию СКП АРПА максимальный размер пакета равнялся 1024 бит (128 байт). Сеть могла передавать и принимать сообщения, имеющие не более 8 пакетов. В последующих рекомендациях Международной организации по стандартизации (МОС) — International Organization for Standardization (ISO) и МККТТ число стандартных длин пакета было увеличено. Форматы пакетов и кадров, а также правила (протоколы) их передачи и приема определены в Рекомендациях МККТТ Х.25. Кроме пакета размером 128 байт, который применяется по умолчанию, допускаются также и другие размеры пакета: 16, 32, 64, 256, 512, 1024, 2048, 4096 байт. Последние два значения были введены в Рекомендацию Х.25 в 1984 г. Впервые метод коммутации пакетов для передачи не только данных, но и речи был предложен сотрудником «Рейд Корпорейшен» (Rand Corp.) П. Бейраном применительно к военной сети связи для обеспечения высокой защищенности передаваемой речевой информации [48]. В последующем Д. Дэвисом и Д. Барбером (Национальная физическая лаборатория — НФЛ, Великобритания) была разработана сеть ЭВМ с пакетной коммутацией [49]. Однако она имела ограниченный размер и представляла собой некоторую локальную сеть. Использование этого опыта при финансировании Управлением перспективных научных исследований (Advance Research Project Agency — ARPA) позволило создать в конце 60-х гг. сеть ЭВМ АРПА, которая после введения протокола TCP/IP — Transmission Control Protocol/International Protocol стала именоваться Иптернет (Internet). В настоящее время ею охвачены многие страны мира [б]. Метод передачи пакетов для передачи речи. В этом случае речевое или другое аналоговое сообщение, представленное в виде ИКМ-сигнала, включающего последовательность 8-разрядных двоичных слов (байтов), разбивается, как и в случае передачи данных, на блоки. Однако из-за того, что байты следуют один за другим через 125 мкс, при формировании блока все входящие в блок байты, кроме последнего, задерживаются (рис. 16). После формирования блока переход к пакету, а затем к кадру остается без изменения. На входящем конце для правильного восстановления сообщения необходимо вновь восстановить ИКМ-сигнал соответствующим разнесением во времени отдельных байтов, а также согласовать во времени байты различных блоков.
Рис. 16 Преобразование ИКМ-сигнала в пакеты
Очевидно, что отличие задержек при передачи и приеме пакетов может внести существенные искажения в аналоговые сообщения. В связи с этим, как показал ряд исследований, для передачи речи необходимо иметь высокоскоростные каналы связи, в которых речевые пакеты могли бы передаваться с приоритетом перед пакетами данных.
Метод передачи пакетов используется не только в сетях ЭВМ, но и в узкополосных ЦСИО (У-ЦСИО).
Пример: инкапсуляция данных по протоколу ТСР/IР. По мере прохождения данных сквозь стек, каждый уровень инкапсулирует их по-своему, подготавливая к передаче дальше. Демонстрируют как сетевое программное обеспечение, инкапсулируют данные при работе протокола управления транспортировкой (TCP) на сети технологии Ethernet.
Рис. 17. Инкапсуляция данных ТСР на сети технологии Ethernet
Модуль приложения инкапсулирует данные пользователя в формат прикладного сообщения. Конструкция программы предусматривает использование того или иного метода инкапсуляции. Например, программа может инкапсулировать данные в формат сетевого протокола, скажем, ТСР. Модуль ТСР преобразует прикладное сообщение в сегмент данных ТСР. Сегмент данных ТСР состоит из заголовка ТСР, как того требует протокол, и прикладных данных. Прикладные данные, в свою очередь, могут иметь заголовок прикладного сообщения и поле прикладных данных. Данные, проходя сквозь модуль IP сетевого уровня, подвергаются дальнейшему преобразованию, и сегмент ТСР превращается в IP-пакет (или IP-датаграмму). Драйвер сетевой карты Ethernet инкапсулирует IP-пакет в кадр протокола Ethernet.