Лекция 1

Первичные сети.

Глобальные сети обычно разворачивают на цифровых телекоммуникационных каналах, выделенных из телефонной сети. Эти каналы предоставляют пользователям определенную пропускную способность, которая может достигать сотен Мбит/с. Такие каналы передачи данных называются выделенными линиями (leased lines). Они являются неотъемлемой частью любой глобальной сети.

Хотя выделенные линии считаются цифровыми линиями связи для сетей, на самом деле их создавали как каналы передачи оцифрованных голосовых сигналов. Преобразование голосовых сигналов в цифровой формат предоставило многочисленные преимущества, среди которых восстановление ослабленных сигналов и эффективная агрегация нескольких потоков данных в общей среде передачи (такое объединение называют мультиплексированием).

Со временем произошло радикальное изменение способа использования выделенных цифровых линий. Этому способствовало сочетание трех факторов, а именно:

• Возросшая доля цифрового оборудования передачи данных в телекоммуникационной инфраструктуре

• Разработка механизмов поддержки для цифровой телефонии

• Возникшая у пользователей необходимость в высокопроизводительных соединениях для передачи данных

С возникновением распределенных сетевых технологий выделенные линии стали использоваться в качестве каналов передачи данных. Переход от оцифрованных речевых сигналов к оцифрованным данным был совершенно естественным: двоичные цифры остаются двоичными цифрами независимо от того, что они обозначают.

Выделенные линии были изначально разработаны для объединения множества голосовых каналов в одном высокопроизводительном канале. Для выполнения этой функции был необходим механизм, который принимает несколько входящих потоков данных, регламентирует их передачу по общей линии связи и снова разделяет на отдельные компоненты для последующей передачи конкретному получателю.

Собственно процедура мультиплексирования может быть выполнена следующими методами:

• Путем разделения доступной полосы пропускания во времени — так называемое временное уплотнение каналов

• Путем разделения доступной полосы частот на поддиапазоны — так называемое частотное уплотнение каналов

Временное уплотнение каналов (Time Division Multiplexing — TDM) характеризуется разделением доступной полосы пропускания на элементарные интервалы времени. Устройство связи может монополизировать всю полосу частот на период элементарного интервала. Эти интервалы времени распределяются между устройствами согласно с заранее известным алгоритмом. Методика TDM является эффективной, поскольку передающим станциям разрешается использовать всю полосу частот. Если станция не собирается передавать данные, ее элементарный интервал времени отводится другой станции, которой необходимо передать данные. Таким образом, повышается эффективность использования доступной полосы частот канала передачи.

Однако методика TDM перегружает трафик сигналами синхронизации. В случае нарушения синхронизации передаваемые данные повреждаются. Существует два основных метода синхронизации передачи в линии с TDM:

• Введение битов синхронизации

• Введение каналов синхронизации

Оба метода используются в современных выделенных линиях. Европейский стандарт цифровых сообщений предпочитает метод добавления синхронизирующего канала, тогда как в Северной Америке используются дополнительные биты.

Аналогично другим стандартным сетевым технологиям выделенные линии характеризуются стандартизованными схемами передачи. Такие схемы определяют скорость передачи и тип среды, а также форматы кадровой синхронизации и методики мультиплексирования.

Существует множество схем, причем они отличаются в плане географии и технологии. Чаще всего встречаются следующие стандарты:

• Номенклатура каналов ANSI

• Номенклатура каналов ITU

• Система оптической связи SONET

• Система сигналов синхронной передачи SONET

Американский институт национальных стандартов (ANSI) занимался разработкой стандартов для передачи цифровых сигналов еще в начале восьмидесятых. Это семейство стандартов называется номенклатурой цифровых каналов (Digital Signal Hierarchy — DSH). В его состав входят пять спецификаций, пронумерованных от DS-0 до DS-4. В таблице приводятся эти спецификации, соответствующие им скорости передачи и число поддерживаемых голосовых каналов.

Стандарт цифровой передачи	Скорость передачи	Количество голосовых каналов
DS-0 DS-1 DS-1C DS-2 DS-3 DS-4	64 Кбит/с 1.544 Мбит/с 3.152 Мбит/с 6.312 Мбит/с 44.736 Мбит/с 274.176 Мбит/с	1 24 48 96 672 4032

Первичные сети предназначены для создания коммутируемой телекоммуникационной инфраструктуры, с помощью которой можно достаточно быстро и гибко организовать постоянный канал с двухточечной топологией между двумя пользовательскими устройствами, подключенными к такой сети. На основе каналов, образованных первичными сетями, работают компьютерные и телефонные сети.

Существуют три поколения технологий цифровых первичных сетей:

технология плезиохронной («плезио» означает «почти», то есть почти синхронной) цифровой иерархии (Plesiochronic Digital Hierarchy, PDH),

технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH), в Америке технологии SDH соответствует стандарт SONET;

технология уплотненного волнового мультиплексирования (DWDM).