Коммутация әдістері

 

 

 

 

 

 

 

 

Тақырыбы: Коммутация әдістері. Симметриялы xDSL технологиялары.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               Алматы 2012

Кіріспе

Бұл  есептік-графикалық  жұмыста екі маңызды тақырып талқыланады, яғни  коммутация әдістері және симметриялы xDSL технологиялары.

Бұл жұмыста симметриялы xDSL технологияларының өмірге келуінің алғышарттары, олардың орнын басқан технологиялардын артықшылығы, жұмыс істеу механизмдері, қолданылатын компоненттер, іске асырылатын операциялар, оның кемшіліктері және т.б. ерекшеліктері жайлы мәліметтер келтірілген. Бұл технологияның қолданылу аясы, басқа xDSL технологиялардан ерекшелігі, классификациясы туралы айтылады.

Қазіргі уақытта  телекоммуникация және желілік технологиялар  аса қарқынды дамуда. Оның әсерін біз күнделікті байқап отырамыз. Мұндай процесс жаңа байланыс түрлерінің туындауына, байланыс жылдамдығының өсуіне әкеліп соқты. Ақпарат алмасу коммутаторлар арқылы жүзеге асады.  Ал оның желіде алмасуының жылдамдығына xDSL технологиялары іске асырады.

Бұл жұмыста  коммутация түрлеріне толық мағлұмат беріліп, бір-бірінен айырмашылығы, артықшылықтары мен кемшіліктері салыстырылып, талданып айтылатын болады. Ал xDSL технологиясына келетін болсақ, оған, біріншіден, жалпы түсінік беріліп, оның жұмыс істеу механизмдері, қолданылатын компоненттер, іске асырылатын операциялар, оның кемшіліктері және т.б. ерекшеліктері жайлы мәліметтер келтірілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Коммутация  әдістері

1.1 Коммутация. Каналдар коммутациясы

 

Коммутация (switching) - құрылғыларды бір-бірімен ауыстырып қосу арқылы керекті байланыстарды іске асыру, құрылғыларды сұрыптау және олармен байланыс орнату болып табылады.

Коммутацияның негізгі үш түрі бар. Олар:

1)Каналдар коммутациясы;

2) Пакеттер коммутациясы;

3) Хабарлар коммутациясы.

Телефондық желінің ортақ пайдалануында ең көп қолданылатын коммутацияның түрі каналдар коммутациясы.Каналдар коммутациясында  уақыттың  нақтылы  масштабында  айырбас  қамтамасыз  етіледі,  сонда  биттер  каналмен  өзгеріссіз  жылдамдықпен  беріледі.  Абоненттер  арасында  тура (сквозной) байланыс каналы орнатылады. Шақырудың жеке  сигналының өтуі бірнеше коммутациялық құрылғылардың тізбекті қосылуы  көмегімен қамтамасызетіледі, ол каналдар коммутациясы орталығында  (ККО) шешіледі. Егер тура (сквозной) байланыс каналын белгілегенде  шақырылатын тарап бос болмаса немесе тізбектегі коммутациялы  құрылғыдағы шақыру сигналының бірі блокирленсе, шақыру жасаған  абонент уақыт өтеқайталауы тиіс. Мұндай каналды орнатқаннан кейін ККО  қызметтің минимальді санын атқарады, дегенмен ақпараттың үлкен көлемі  берілуі мүмкін. Демек, каналдар коммутация әдісін пайдаланғанда ақпараттың берілуі қордың шығын бөлігінің екі негізгі құрамдасымен  қамтамасыз етіледі: шақыруды ұйымдастыру үшін қорлармен және ККО – ғы  коммутациялық құрылғынықақтауға арналған немесе уақытша каналдарды  бөлуді  ұйымдастыруға арналған қорлармен.

Артықшылығы:

1)Каналдар коммутациялау  технологиясының жатықтығы;

2)Диалогты режимде  жұмыс жасау мүмкіндігі;

3)Абоненттер  арасында битті мөлдірлікті және  ККО санына байланыссыз  уақыт бойынша мөлдірлікті қамтамасыз ету;

4)Қолданудың  едәуір кең саласы (ең бастысы  акустикалық сигналдарды тарату).

Кемшіліктері:

1)Байланыстың  тура (сквозной) каналын орнатудың  үлкен уақыты, ол оның жеке  учаскелерінің босауын күтуден  болады;

2)Шақыру сигналын  қайталап беру қажеттілігі;

3)Ақпарат берілісі  жылдамдығы  таңдау мүмкіндігінің  жоқтығы;

4)Желідегі қызмет  пен мүмкіндіктерді өсірудің  шектеулі болуы;

5)Байланыс каналдарын  біркелкі жүктеу қамтамасыз етілмейді.

Каналдар коммутациясының өзіндік негізгі әдістері бар: кеңістіктік, уақыттық.

Каналдар коммутациясының  уақыттық коммутация әдісі. 1.1-суретте  каналдар коммутацтясының әдісі  бейнеленген.

 

1.1-сурет - Каналдар коммутациясы

 

Айталық, n линияларын коммутациялау керек. Осы линиялар белгілі уақыт аралығында рет-ретімен әрқайсысында k бит болатындай ұяшықтарға бөлінеді, яғни кадр түзеді. Одан кейін кадр ұяшықтар коммутаторына түседі. Ұяшықтар коммутаторы ұяшықтарды коммутация кестесімен сәйкес орналастырады. Өңдеу келесі тәртіппен болады: кіріс кадры линиялардың  ұяшықтарға бөлінген ретпен коммутатордың жадысында сақталады. Одан кейін ұяшық жадыдан коммутация кестесімен  салыстырылып оқылады.

Кеңістіктік коммутация. Кеңістіктік коммутацияны өлшемі N*M болатындай матрица (тор) ретінде қарастыруға болады, ондағы N кірістері көлденең шинаға, ал M шығыстары тік шиналарға қосылған (1.2-сурет).

 

1.2-сурет - Кеңістіктік коммутация

 

Тордың түйіндерінде коммутацияланатын ақпарат болады. Бір кіріс өзіне сәйкес шығыспен байланысады. Яғни, бір каналдық интервалы өзгермейді.

Қазіргі уақытта  коммутацияның күрделі схемалары  ерекше қолданысқа ие. Олар кеңістік-уақыт-кеңістік, уақыт-кеңістік-уақыт, т.с.с. болуы мүмкін.

 

 

1.2 Пакеттер  және хабарлар коммутациясы

Пакеттер  коммутациясы.Коммутацияның бұл түрі компьютерлік трафикті эффективті тарату үшін құрастырылған.Пакеттер коммутациясында тұтынушының барлық тасымалданатын хабарламалар белгілі көлемдегі пакеттер деп аталатын блогтарға бөлінеді. Әр пакетте, тағайындалған түйінге жеткізу үшін, адрестік ақпараты бар, тақырыптық жолағы (заголовок) және түйіннің хабарламаны қайта жинау кезінде қолданылатын пакеттік номері болады (1.3-сурет). Пакеттер желі арқылы тәуелсіз ақпараттық блоктар ретінде транспортталады. Желі коммутаторлары пакеттерді соңғы түйіннен қабылдайды және адрестік ақпарат негізінде оны бір-біріне тасымалдайды, ал соңында оны тағайындалған түйінге жеткізеді.

 

1.3-сурет - Ақпараттың  пакеттерге бөлінуі

Пакетті коммутаторлар  ерекшелігі олардың, егер коммутатордың  шығару порты пакеттің келуі кезінде басқа пакетті қабылдап жатса, пакеттерді уақытша сақтау үшін ішкі буферлік жадысының болуында (1.4-сурет). Мұндай жағдайда пакет белгілі бір уақыт бойы буферлік жадыда кезекте тұрады, ал кезек жеткен кезде ол келесі коммутаторға жіберіледі. Тасымалдаудың мұндай схемасы желінің өткізу қабілетін жоғарылатады.

1.4-сурет –  Буферлік жадының жұмыс істеу  принципі

 

Пакеттерді  коммутациялау  технологиясы  мүмкіндік  береді:

1)Қосылатын  станция  мөлшерін  ұлғайту;

2)Коммутаторларға  қосымша  байланыс  желісін  қосумен  байланысты  қиыншылықты  жеңу;

3)Баламалық  маршруттеуді  жүзеге  асыру,  бұл  пайдаланушыларға  жоғары  қолайлылықты  жасайды;

4)Пайдаланушы  деректер  беруге  уақытты  елеулі  қысқарту,  желістің  өткізу  қабілетін көтеру,  және  желісті қрларда пайдалану тиімділігін көтеру.

Пакеттерді  коммутация  концепциясының  біріне – бір,  не  сол  каналды  көп пайдаланушылармен  уақытты  бөлу  көмегімен  мультиплексирлеу  жатады,  бұл  ТКЖ  қызметінің  тиімділігін  көтереді.  Пакеттерді  коммутациялау  логикасы  компьютердің  бір  портында  көп  пайдалану  сеанстарын  мультиплексирлеуге  мүмкіндік  береді.  Порт  пен  каналды  мультиплексирлеуді  виртуальді  канал  деп  атайды.  Пакеттерді  коммутациялау  мен  мультиплексирлеу  ассиметриялы  ағыстарды  басуды  қамтамасыз  етеді.  Қазіргі  уақытта  пакетті  коммутация  деректерді  беру  үшін  негізгі  болып  табылады. 

Пакеттер коммутациясының  екі әдісі бар: дейтаграммалық және виртуалды каналдар.

Дейтаграммалық  әдіс шағын мәліметті жіберуге ыңғайлы. Ол аса күрделі процессті қажет етпейді. Бұл әдістің ерекшелігі жіберілетін пакеттердің бір-бірінен тәуелсіз өңделуі болып табылады. Келесі тораптың таңдалуы – мысалы,  Ethernet коммутаторы немесе IP/IPX маршрутизаторы -  пакеттің тақырыптық жолағында болатын тағайындалған торап адресіне негізделген.

1.5-суретте тораптың N2 адресіне тағайындалған, R1 маршрутизаторына келіп түскен пакеттің екі маршрутизаторына - R2 және R3 -  бөлінуі бейнеленген. Осылай бөлінудің негізгі мақсаты R1 маршрутизаторына түсетін салмақты азайту. Ал ол өз кезегінде пакеттің жылдам жіберілуіне ықпал етеді.

1.5-сурет - Пакеттер  жіберілуінің дейтаграммалық әдісі

 

Виртуалдық  каналдар әдісі пакеттер коммутация желісі арқылы трафиктің жүрудің  орнықты жолын жасайды. Бұл механизм желіде ақпарат ағым болуын ескереді. Пакеттер коммутациясының осы әдісі Х.25, АТМ, Frаmе Relay технологияларында ерекше қолданылады.

Хабарлар коммутациясы.Хабарлар коммутациясы өзінің принциптері бойынша  пакеттер коммутациясына жақын болады.  Хабарлар коммутациясы (message switching) — мәліметтер хабарламаларының қабылдануын, олардың жинақталуы мен келесі компьютерлік түйінге жеткізілуін іске асыратын коммутация. Хабарлар коммутациясы кезінде деректермен алмасу осы уақыт мезетінде болмайды және жүйенің кірісі мен шығысында тура қосылысты ұйымдастыру керек емес. Хабарлардың жеткізу уақытының ұзақтығы, дыбыстық ақпаратпен алмасу қолданылмауы коммутацияның осы түрінің басты кемшіліктері болып табылады.

 

 

 

 

 

 

 

2.Симметриялы  xDSL технологиялары

2.1 xDSL. Жалпы  түсінік

DSL (digital subscriber line - сандық абоненттік линия) - телефондық станцияның жеке абоненттерімен байланысатын линиялардың ескі мыс телефон сызықтарының өткізу жолағын едәуір кеңейтуге мүмкіндік беретін жаңа технология жетістігі. Ертерек дамыған өз негізін салушылармен (телефондық модем, ИКМ және ISDN-жабдықтары, т.с.с.) салыстырғанда DSL технологиясы мыс көлік ортасының мүмкіндіктерін тиімдірек пайдаланады. Қазіргі уақытта қарапайым телефон бйланысын қолданатын кез-келген абонент DSL арқылы желі жылдамдығын едәуiр улкейтуге мүмкiндiгi алады.

xDSL  -  DSL технологиясының  буыны, мұндағы «х» символы  DSL технологиясының нақты түрін  білдіреді. хDSL технологиясы 90-жылдардың  ортасында ISDN абоненттік технологиясына альтернатив ретінде дүниеге келді. xDSL технологиясы жылдамдығы жағынан аналогтық және цифрлық модемдерден едәуір артық. Бұл технологиялар абоненттер мен провайдерлерге түбегейлі артықшылықтар жасай отырып, ақпаратты жылдам жіберуге мүмкіндік алады. хDSL технологияларының қазiргi түрлерi модуляция және деректердi беру жылдамдығының қолданылатын формасы бойынша өзгешеленедi.

хDSL қызметтері нақтылы мақсаттардың табысы үшiн  өндедi: олар қазiргi телефон линияларына  жұмыс iстеуi керек, олар абоненттiң  әр түрлi аппаратурасының жұмысына кедергі болмау керек, мысалы, телефон аппараты, факс және т.б., жұмыстың жылдамдығы теориялық шектен, яғни 56 Кбит/сек-тен жоғары болуы керек, және олар әрдайым  желіге қосуды қамтамасыз етуi керек.

xDSL-ң негізгі  түрлеріне ADSL, HDSL, IDSL, MSDSL, PDSL, RADSL, SDSL, SHDSL, UADSL, VDSL жатады.

 

Кесте 1. xDSL-технологияларының салыстырмалы анализі

Технология DSL	Максимальная  скорость (прием/передача)	Максимальное  расстояние	Количество  телефонных пар	Основное применение
ADSL	24 Мбит/с / 3,5 Мбит/с	5,5 км	1	Доступ в  Интернет, голос, видео
IDSL	144 кбит/	5,5 км	1	Передача данных
HDSL	2 Мбит/с	4,5 км	1,2,3	Объединение сетей, услуги E1
SDSL	2 Мбит/с	3 км	1	Объединение сетей, услуги E1
VDSL	65 Мбит/с / 35 Мбит/с	1,5 км на max.скорости	1	Объединение сетей, HDTV

 

хDSL-ның кейбiр технологиялары түпнұсқа болса,  басқалары  жай ғана теориялық үлгiлер болады, сонымен қатар, осы уақытта кең қолданысқа ие болғандары да бар. Осы технологиялардың негiзгi айырмашылықтары мәлiметтердi кодтау үшiн қолданылатын модуляцияның әдiс болып саналады.

хDSL  технологиясы көптеген параметрлері бойынша бөлінеді:

1. Тарату ортасы бойынша: радиотарату, оптоталшықты, электр жеткізу желісі (ЛЭП) және мыс сымдар арқылы (кең тараған түрі – мыс сымдар арқылы);
2. Тарату әдісі бойынша: симплексті, дуплексті, жартылайдуплексті;
3. Дуплексті тарату кезінде:

                 а) симметриялы  хDSL (SDSL);

                 ә) асимметриялы хDSL (АDSL).

Қазіргі кезде  ең тиімдісі ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) технологиясы болып табылады. Бұл - стандартты аналогты абонентік телефондық желілерді жоғары жылдамдықты қатынау желілеріне айналдыратын жаңа модемдік технология. ADSL технологиясы тұтынушыға ақпаратты 6 Мбит/с-қа дейін жылдамдықпен тарату мүмкіндігін туғызады. Кері бағытта 640 кбит/с-қа дейінгі жылдамдығы қолданылады. Бұл мынаған байланысты, өйткені заманауи желілік қызмет көрсетушілердің бірқатары тұтынушыдан аз мөлшердегі жылдамдықты талап етеді. Мысалы, MPEG-1 форматындағы бейнефильмдерді жазып алу үшін 1,5 Мбит/с өткізу жолағы қажет. Абоненттен келетін қызметші ақпарат үшін 64-128 кбит/с та жеткілікті (2.1-сурет).

2.1-сурет - ADSL технологиясының құрлымдық сұлбасы

 

 

2.2Симметриялы  хDSL технологиясы  және оның типтері

Симметриялы хDSL технологиясы қолданушы жабдығының транспорттық желілерге қосылу, LAN біріктіру, шықпаларды ұйымдыстыру қызметтерін көрсетеді. Симметриялы деп қолданушыдан желіге және желіден қолданушыға жіберілетін мәліметтердің жылдамдықтары тең хDSL технологиясының түрін айтады. Қолданылатын аймағы – сервер мен клиенттiң аралығында ақпарат алмасу көлемі бірдей болуы маңыздылығы жағынан бiрiншi орында тұрғатын коммерциялық желілер.

Симметриялы хDSL технологияларының артықшылықтары:

1. Тұрақты байланыс.

Коммутацияланған  байланыстан хDSL технологиясы арқасында жүзеге асырылатын тұрақты интернетпен байланыстың айырмашылығы, сіздің компьютеріңіз әрдайым интернетке қосылған;

2. Бос телефон.

Егер сіз  коммутациялық қосылым арқылы интернетте саяхаттасаңыз, онда сіздің телефон  бос емес болады. Немесе керісінше біреу телефонмен сөйлесіп жатса, сіз интернетке қосыла алмайсыз. Ал хDSL технологиясын қолдансаңыз сіз екеуімен де бір уақытта қолдана аласыз;