Оборудование FDDI (адаптеры, концентраторы, мосты)

Адаптеры FDDI служат для подключения станций к кольцу (непосредственно или через концентратор). По конструкции они напоминают сетевые адаптеры иных технологий, но их цена может превышать цену компьютера. Адаптеры предъявляют высокие требования к производительности шины и процессора. Для IBM PC-совместимых компьютеров существуют адаптеры для шин EISA и PCI, а также МСА и даже VLB. Адаптеры с оптическими трансиверами класса В имеют один порт (S), адаптеры класса А – два порта (А и В). Адаптеры с одномодовыми трансиверами существенно дороже многомодовых, а класса А дороже класса В. Адаптеры FDDI с электрическим интерфейсом (TPDDI, CDDI) с разъемами RJ-45 выпускаются только класса В.

Концентраторы различаются по способу подключения к основному кольцу (DАС, SAC или без подключения) и числу выходных (М) портов. Концентрато­ры FDDI, как правило, имеют модульную конструкцию. Модули могут иметь фиксированный набор портов или сменные интерфейсные модули для ММ- или SM-волокна (коннекторы MIC или SC), UTP (RJ-45) или STP (DB-9).

Для подключения PC, не требующих полной пропускной способности FDDI, чаще применяются концентраторы, имеющие встроенные мосты для перехода на широкодоступные сетевые архитектуры (Ethernet, Token Ring).

Мосты FDDI (FDDI bridge) служат для связи сегментов (колец FDDI) между собой или с сегментами сетей с близкими технологиями (Ethernet и Token Ring). Мосты не объединяют кольца в единое большое, они только обеспечивают пере­дачу кадров данных между сегментами. Мосты к технологиям Ethernet и Token Ring могут быть двух типов: транслирующие и инкапсулирующие. Транслирующий мост (translation bridge) преобразует пакет МАС-уровня не-FDDI в кадр FDDI, что позволяет устанавливать связь, например, между узлом Ethernet и FDDI. Инкапсулирующие мосты (encapsulation bridge) работают парами: переда­ющий мост пакет МАС-уровня, полученный из “чужой” технологии, передает как данные по протоколу FDDI принимающему мосту. Принимающий мост изв­лекает из кадра МАС-пакет и передает его в виде кадра “чужой” технологии, но уже в другой сегмент. Инкапсулирующие мосты позволяют станциям иных тех­нологий использовать сеть FDDI только в качестве магистрали, не предоставляя возможности установить связь с узлами этой сети.

 

ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ И ТЕХНОЛОГИИ

 

В этой главе рассмотрены телефонные сети – классические аналоговые и циф­ровые, принципы их работы и использование для передачи данных через моде­мы, включая технологии xDSL. Далее рассмотрены цифровые сети с интегриро­ванным сервисом (ISDN), а также глобальные сети передачи данных Х.25 и Frame Relay. В завершении главы рассмотрена технология ATM – как мощная транспортная магистраль и средство объединения оборудования локальных сетей.

 

Телефонные сети и их использование

Для передачи данных

 

Традиционные телефонные сети сокращенно называют ТфОП (телефония обще­го пользования). В зарубежной литературе они именуются PSTN (Public Switc­hed Telephone Network – коммутируемая телефонная сеть общего пользования) или POTS (Plain Old Telephone Service – старый “плоский” телефонный сер­вис). Совместимость телефонных сетей на международном уровне обеспечивает­ся благодаря усилиям Международного комитета по стандартизации в области телефонии и телеграфии МККТТ (CCITT, ныне ITU).

Обычная телефонная сеть обеспечивает пропускание голосового сигнала между абонентами с диапазоном частот до 3,1 кГц, что является вполне достаточным для нормального разговора. Для связи с абонентами используется двух­проводная линия, по которой сигналы обоих абонентов во время разговора идут одновременно во встречных направлениях. Телефонное оборудование имеет спе­циальные средства разделения сигналов и эхоподавления (echo cancellation), ко­торые препятствуют прослушиванию абонентом сигнала от собственного микро­фона. Эхо-отражения возникают на всех “перевалочных пунктах” телефонного тракта. Кроме передачи звукового сигнала, телефонная сеть поддерживает опре­деленную систему сигнализации, обеспечивающую, по крайней мере, элементар­ные функции – определение снятия трубки абонентом, отработку набора номера, коммутацию, вызов, установление соединения по ответу абонента (собственно разговор), разъединение. Есть и дополнительные функции (например, АОН – определение номера, вызывающего абонента), и более интеллектуальные, которые реализуются в “продвинутых” телефонных системах.

Телефонная сеть состоит из множества станций, имеющих иерархические со­единения между собой. Коммутаторы этих станций прокладывают путь между АТС вызывающего и вызываемого абонента под управлением информации, пре­доставляемой системой сигнализации. Магистральные линии связи между теле­фонными станциями должны обеспечивать возможность одновременной передачи большого количества информации (поддерживать большое количество соединений). Выделять для каждого соединения отдельную линию крайне расточительно, и для более эффективного использования физических линий применяют несколько методов. Раньше всех начали использовать метод частотного уплотнения каналов (FDM – Frequency Division Multiplexing) – по одному кабелю стали передавать множество каналов, в которых низкочастотный голосовой сигнал модулировал сигнал высокочастотного генератора. Каждый канал имеет собственный генератор, и частоты этих генераторов разнесены друг от друга настолько, чтобы передавать сигналы в полосе до 3,1 кГц с приемлемым уровнем разделе­ния друг от друга. Аналоговые схемы уплотнения весьма капризны и критичны к уходу параметров элементов (от изменения температуры, влажности и просто старения), в результате чего страдает качество передачи, возрастает уровень пе­рекрестных помех.

Впоследствии для магистральных передач стали применять цифровые методы. Для этого аналоговый сигнал от абонентской линии на телефонной станции оцифровывается и далее в цифровом виде доставляется на телефонную станцию адресата. Там он обратно преобразовывается и передается в аналоговую абонент­скую линию. Для обеспечения двусторонней связи на телефонной станции каждое окончание абонентской линии имеет пару преобразователей – АЦП (аналого-цифровой) и ЦАП (цифро-аналоговый). Цифровые “путешествия” сигналов по сложным телефонным сетям гораздо меньше подвержены помехам, причем качество связи в отличие от аналоговых методов теоретически не ухудшается с увеличением дальности передачи. Для голосовой связи со стандартной полосой пропускания (3,1 кГц) принята частота квантования 8 кГц (по теореме Котельникова она должна быть как минимум в 2 раза больше максимальной частоты пре­образуемого сигнала). Приемлемый динамический диапазон (отношение максимального сигнала к минимальному) обеспечивается при 8-битном преобразо­вании. Итого получается, что каждый телефонный канал требует скорости переда­чи данных в 64 кбит/с (8 бит х 8 кГц). Такой способ оцифровки речевого сигнала закреплен стандартом G.711. Здесь двоичная информация представляет значе­ния амплитуды выборок, что называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) или РСМ (Pulse Code Modulation).

Часто для передачи сигнала ограничиваются и 7-битными отсчетами, а восьмой (младший) бит “крадут” для целей сигнализации. В таком случае чисто го­лосовой поток сокращается до 56 кбит/с. В сетях ISDN пре­образователи (ЦАП и АЦП) вынесли в абонентские телефонные аппараты, в результате по всем линиям связи этой сети передается только цифровая инфор­мация, что и обеспечивает высокое качество связи (отсутствие помех) практиче­ски независимо от дальности (в пределах охвата сети).

Цифровые потоки от множества абонентов на телефонных станциях мульти­плексируются в каналы различной емкости, соединяющие телефонные станции между собой. На другом конце канала производится демультиплексирование – выделение требуемого потока из канала. Мультиплексирование и демультиплек­сирование, естественно, производится на обоих концах одновременно, поскольку телефонная связь двусторонняя. Мультиплексирование осуществляется с помо­щью разделения во времени (TDM – Time Division Multiplexing). В магистраль­ном канале информация организована в виде непрерывной последовательности кадров (порций двоичных данных фиксированного формата). Каждому абонент­скому каналу в каждом кадре отводится тайм-слот – интервал времени, в тече­ние которого передаются данные этого канала. Кроме данных каналов в кадре присутствует и служебная информация, необходимая для синхронизации и под­держки системы сигнализации.

Цифровые каналы различной емкости образуют иерархии каналов, в которых старшие каналы включают в себя целое число младших. В большинстве стран (включая и Россию) используется международный стандарт и ряд каналов Е1/ Е2/ЕЗ/Е4; в США, Канаде и Японии – Т1/Т2/ТЗ/Т4.