🗊Презентация Общие принципы построения сетей

Общие принципы построения сетей. Рост числа ЭВМ, подключенных к Интернет в период 1989-98 годы (по вертикальной оси отложено число ЭВМ в миллионах)

Общие принципы построения сетей Схема построения сети Интернет

Классифицируя сети по территориальному признаку, различают локальные (LAN), глобальные (WAN) и городские (MAN) сети. LAN - сосредоточены на территории не более 1-2 км; построены с использованием дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. Предоставляемые услуги отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line. WAN - объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор предоставляемых услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях. MAN - занимают промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они обладают качественными линиями связи и высокими скоростями обмена, иногда даже более высокими, чем в классических локальных сетях. Как и в случае локальных сетей, при построении MAN уже существующие линии связи не используются, а прокладываются заново.

Логическая схема сети КГУ

Общие принципы построения сетей Рост числа узлов WWW в период 1994-99 годы

Рост числа узлов WWW в период 1994-2005 годы (получено по подписке из announce@beta.netcraft.com)

Общие принципы построения сетей. Требования к пропускной способности канала для различных видов сервиса.

Каналы передачи данных Характеристики Затухание (от частоты и расстояния) L дБ = 10*lg(P1/P2), где Р1 и Р2 - мощности сигнала на входе и выходе линии соответственно; Полоса пропускания (полоса частот) линии F; Бодовая (модуляционная) и информационная скорости V. Максимально возможная информационная скорость определяется формулой Хартли-Шеннона V = 2*F*log2k бит/с, где k - число возможных дискретных значений сигнала, так как V = log2k/t, где t - длительность переходных процессов, приблизительно равная 3*ТВ, а ТВ = 1/(2*p *F), Здесь p= 1+A, A - отношение сигнал/помеха.

Соответствие между полосой пропускания линии связи и спектром сигнала

Аналоговые каналы передачи данных. в случае непосредственной передачи двоичных сигналов по телефонному каналу с полосой пропускания 0,3...3,4 кГц скорость передачи не превысит 3 кбит/с. Переносчик в системах связи представлен электромагнитными колебаниями U некоторой частоты, называемой несущей частотой: U = Um*sin(v *t+y ), где Um - амплитуда, v - частота, y - фаза колебаний несущей. Изменение параметров несущей (переносчика) по закону передаваемого сообщения называется модуляцией. Если это изменение относится к амплитуде Um, то модуляцию называют амплитудной (АМ), если к частоте v - частотной (ЧМ), и если к фазе y - фазовой (ФМ).

Различные типы модуляции

Амплитудная модуляция. На выходе нелинейного элемента в модуляторе будут модулированные колебания UАМ = Um*(1+m*sin(W *t+j ))*sin(v *t+y ), где m = Vm/Um - коэффициент модуляции. В спектре сигнала присутствуют несущая частота v и две боковые частоты v +W и v -W необходимо выполнение условия v >> W , где v и W - соответственно несущая и модулирующая частоты.

Частотная и фазовая модуляции. В сравнительно простых модемах применяют частотную модуляцию (FSK - Frequency Shift Keying) со скоростями передачи до 1200 бит/с. Так, если необходима дуплексная связь по двухпроводной линии, то возможно представление 1 и 0 в вызывном модеме частотами 980 и 1180 Гц соответственно, а в ответном модеме - 1650 и 1850 Гц. При этом скорость передачи составляет 300 бод. Обычно для передачи сигнала об ошибке от приемника к передатчику нужен канал обратной связи. При этом требования к скорости передачи данных по обратному каналу могут быть невысокими. Тогда в полосе частот телефонного канала образуют обратный канал с ЧМ, по которому со скоростью 75 бит/с передают 1 частотой 390 Гц и 0 частотой 450 Гц. Фазовая модуляция (PSK - Phase Shift Keying) двумя уровнями сигнала (1 и 0) осуществляется переключением между двумя несущими, сдвинутыми на полпериода друг относительно друга. Другой вариант PSK изменение фазы на  /2 в каждом такте при передаче нуля и на 3/4* , если передается единица.

Квадратурно-амплитудная модуляция. Квадратурно-амплитудная модуляция (QAM - Quadrature Amplitude Modulation, ее также называют квадратурно-импульсной) основана на передаче одним элементом модулированного сигнала n бит информации, где n = 4...8 (т.е. используются 16... 256 дискретных значений амплитуды). Эти методы основаны на сочетании фазовой модуляции с 8 значениями величин сдвига фазы и амплитудной модуляции с 4 уровнями амплитуды. Однако для надежного различения этих значений амплитуды требуется малый уровень помех (отношение сигнал/помеха не менее 12 дБ при n = 4). При меньших отношениях сигнал/помеха лучше применять фазовую модуляцию с четырьмя или восемью дискретными значениями фазы для представления соответственно 2 или 3 бит информации. Тогда при скорости модуляции в 1200 бод (т.е. 1200 элементов аналогового сигнала в секунду, где элемент - часть сигнала между возможными сменами фаз) и четырехфазной модуляции скорость передачи данных равна 2400 бит/с. Используются также скорости передачи 4800 бит/с (при скорости модуляции 1600 бод и восьмифазной модуляции), 9600 бит/с и более при комбинации фазовой и амплитудной модуляций.

Кодово-импульсная модуляция Кодово-импульсная модуляция (КИМ или PCM - Pulse Code Modulation) используется для передачи аналоговых сигналов по цифровым каналам связи. В цифровых каналах ISDN (Integrated Services Digital Network) за основу принята передача голоса с частотным диапазоном до 4 кГц, а кодирование производится восемью (или семью) битами. Отсюда получаем, что частота отсчетов (передачи байтов) равна 8 кГц, т.е. биты передаются с частотой 64 кГц (или 56 кГц при семибитовой кодировке). Разновидностями КИМ являются дельта-модуляция (ДМ), дифференциальная ДМ (ДДМ) и адаптивная ДМ (АДДМ). В них передаются разности амплитуд А1 и А2 соседних отсчетов.

Цифровой метод имеет целый ряд преимуществ перед аналоговым: Высокую надежность. Если шум ниже входного порога, его влияние не ощущается, возможна повторная посылка кода. Отсутствие зависимости от источника информации (звук, изображение или цифровые данные). Возможность шифрования, что повышает безопасность передачи. Независимость от времени. Можно передавать не тогда, когда информация возникла, а когда готов канал.

Цифровые каналы передачи данных Передаваемые данные представляются электрическими сигналами. Возможны коды RZ (Return-to-zero), использующие двуполярные сигналы для изображения 1 и 0, и коды NRZ (non-return-to-zero) - коды без возвращения к нулю. Для кодирования информации наибольшее распространение получили самосинхронизирующиеся коды, так как при этом отпадает необходимость иметь дополнительную линию для передачи синхросигналов между узлами сети. В ЛВС чаще других применяют манчестерский код, одна из разновидностей которого пояснена на рис. Самосинхронизация обеспечивается благодаря формированию синхроимпульсов из перепадов, имеющихся в каждом такте манчестерского кода

Кодирование информации