Сопряжение в глобальных сетях физического уровня оконечного оборудования данных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

интерфейс сеть сигнал

Вычислительная сеть - информационная сеть, в состав которой входит вычислительное оборудование. Компонентами вычислительной сети могут быть ЭВМ и периферийные устройства, являющиеся источниками и приемниками данных, передаваемых по сети. Эти компоненты составляют оконечное оборудование данных (ООД или DTE - Data Terminal Equipment). В качестве ООД могут выступать ЭВМ, принтеры, плоттеры и другое вычислительное, измерительное и исполнительное оборудование автоматических и автоматизированных систем. Собственно, пересылка данных происходит с помощью сред и средств, объединяемых под названием среда передачи данных. Подготовка данных, передаваемых или получаемых ООД от среды передачи данных, осуществляется функциональным блоком, называемым аппаратурой окончания канала данных (АКД или DCE - Data Circuit-Terminating Equipment). АКД может быть конструктивно отдельным или встроенным в ООД блоком. ООД и АКД вместе представляют собой станцию данных, которую часто называют узлом сети. Примером АКД может служить модем.

1. Методы передачи данных на физическом уровне

интерфейс сеть сигнал

Физический уровень является самым нижнем уровнем в ЭМ ВОС и обеспечивает взаимодействие со средой передачи, связывающей системы друг с другом.

В модемах производятся преобразования двойничных данных в аналоговые сигналы, параметры которых согласованы с параметрами физической среды. На приемной стороне осуществляется обратное преобразование аналоговых сигналов в бит, которая может отличаться от аналоговой из-за воздействия помех.

Также в качестве каналов связи могут использоваться цифровые каналы, вместо модемов используются линейные контроллеры, которые обеспечивают сопряжения оконечного оборудования обработки данных с физическим каналом.

На физическом уровне не решается задача исправления искаженных бит, поэтому его считают ненадежной системой передачи.

Основная задача физического уровня - обеспечить соединения для передачи физических сервисных блоков данных, при этом СБД физического уровня является один бит. Биты передаются дуплексным или полудуплексным способом и передаются получателю в том же порядке, в котором они поступили от источника.

Физический уровень формирует передаваемый сигнал, кодирует, декодирует и синхронизирует биты данных, а также контролирует состояния среды передачи.

Физическое соединение представляется пользователем, расположенным на канальном уровне. В соответствие с архитектурой открытых систем физический уровень должен предоставлять канальному:

- физические услуги (соединение) между двумя или более числом объектов канального уровня;

- разъединять при необходимости установленные соединения;

- обеспечить требуемые параметры качества обслуживания.

Качество обслуживания физическим уровнем определяется:

- частота появления ошибок;

- скорость передачи двоичных данных в секунду;

- задержка передачи.

При обмене данными по выделенным каналам связи, необходимость в установлении соединения на физическом уровне отсутствует.

1.1 Назначения физического уровня

Назначением физического уровня является обеспечение механических, электрических, функциональных и процедурных средств, целью передачи последовательностей бит между объектами канального уровня.

Механические характеристики физического уровня определяют организацию сопряжения оконечного оборудования данных с аппаратурой коммутации данных, т.е. с реальной физической средой передачи. Непосредственное соединение устанавливается при помощи соединителей различных типов, которые обеспечивают гальваническую связь ООД с физической средой передачи.

В качестве механических характеристик определяются:

- конструктивное исполнение соединения;

- тип крепления; - способы крепления;

- схемы расположения контактов;

- соответствие цепей обмена контактами разъема.

Механические характеристики представлены в стандарте ISO 2110, 2593, 4902, 4903.

Обмен в существующих сетях осуществляется электрическим сигналом и модули сопряжения должны производиться сигналы к приемлемому виду.

Электрические характеристики физического уровня определяются стандартами МККТТ V.28; V.10/X.26; V.11/X.27.

V - аналоговые каналы связи.

X - цифровые.

В процессе установления соединения обмена сети с узлом коммутации или другими абонентами происходит обмен служебной информации, связанный с управлением и синхронизацией. После установления соединения обеспечивается обмен данными, причем в случае использования полудуплексного режима соответствующие сигналы должны иметь направление информации, по окончанию обмена данными может потребоваться выполнение разъединения соединения.

Выполнение этих функций обеспечивается построением стыка между ООД и АКД.

Функциональные характеристики физического уровня определяют тип, число и назначения соединительных линий (цепей) стыка ООД/АКД.

При разработке этого стыка применяют два основных подхода:

1. Для выполнения каждой функцией управления стыком предназначена отдельная цепь, в этом случае стык содержит цепи заземления, передачи приема данных; цепи управления для передачи команд от ООД к АКД; цепи оповещения для передачи сигналов от АКД к ООД; цепи автоматического установления соединения, обеспечивающих передачу сигнала вызова к другим абонентам и цепи синхронизации. (Пример: рекомендация V.24 MKKTT, она определяет цепи стыка между ООД и АКД для работы по аналоговым каналам связи.)

В соответствии этой рекомендации OOD и AKD (модем) соединяются с помощью 34 цепей общего назначения и 12 цепей автоматического вызова.

Цепи общего назначения делятся на 4 категории:

? заземление;

? данные;

? управление;

? синхронизация.

С помощью этих цепей OOD управляет модемом, он сообщает OOD о своем состоянии и производится двусторонний обмен данными.

Цепи автоматического вызова используются для установления физического соединения при работе по коммутируемым каналам связи: RS-232c; RS-422; RS-423; RS-449; RS-485.

2. Основан на создании (разработке) стыков с наименьшим числом цепей. В этом случае OOD непосредственно участвует в установлении и разъединении физического соединения, т.е. OOD ведет обмен управляющей информации с другими OOD, для чего оно (OOD) должно формировать и передавать служебные знаки по цепи передачи и распознавать знаки, принимаемые по цепи приема. В этом случае при работе «start - stop» режиме цепи управления, оповещения и автоматические.

При работе в синхронном режиме необходимы цепи приема, передачи, управления и оповещения.

Х.21 определяет цепи стыка между OOD и AKD при работе по цифровым каналам (имеет 8 цепей).

1.2 Процедурные характеристики физического уровня

Процедурные характеристики физического уровня определяют последовательность изменений состояния цепей I между OOD и AKD, т.е. определяют логику взаимодействия объектов на физическом уровне, т.е. какие сигналы посылаются и какие ожидаются.

Основные рекомендации: MKTT V.24, X.21, X.21 бис, X.20.

Данный уровень определяет интерфейсы системы с каналом связи, а именно, механические, электрические, функциональные и процедурные параметры соединения.

Физический уровень также описывает процедуры передачи сигналов в канал и получения их из канала. Он предназначен для переноса потока двоичных сигналов (последовательности бит) в виде, пригодном для передачи по конкретной используемой физической среде. В качестве такой физической среды передачи могут выступать канал тональной частоты, соединительная проводная линия, радиоканал или что-то другое.

Физический уровень выполняет три основные функции: установление и разъединение соединений; преобразование сигналов и реализация интерфейса.

2. Установление и разъединение соединения

При использовании коммутируемых каналов на физическом уровне необходимо осуществить предварительное соединение взаимодействующих систем и их последующее разъединение. При использовании выделенных (арендуемых) каналов такая процедура упрощается, так как каналы постоянно закреплены за соответствующими направлениями связи. В последнем случае обмен данными между системами, не имеющими прямых связей, организуется с помощью коммутации потоков, сообщений или пакетов данных через промежуточные взаимодействующие системы (узлы). Однако функции такой коммутации выполняются уже на более высоких уровнях и к физическому уровню отношения не имеют.

Кроме физического подключения взаимодействующие модемы могут также «договариваться» об устраивающем их режиме работы, т.е. способе модуляции, скорости передачи, режимах исправления ошибок и сжатия данных и т.д.

После установления соединения управление передается более высокому канальному уровню.

3. Преобразование сигналов

Для согласования последовательности передаваемых бит с параметрами используемого аналогового или цифрового канала требуется выполнить их преобразование в аналоговый либо дискретный сигнал соответственно. К этой же группе функций относятся процедуры, реализующие стык с физическим (аналоговым или цифровым) каналом связи. Такой стык часто называется стыком, зависящим от среды, и он может соответствовать одному из гостированных канальных стыков С1, например: С1-ТФ (ГОСТ 23504 - 79,25007-81, 26557-85) ? для каналов ТфОП, С1-ТЧ (ГОСТ 23475-79, 23504-79, 23578-79, 25007-81, 26557-85) - для выделенных каналов тональной частоты, СЫТ (ГОСТ 22937-78) - для телеграфных каналов связи, С1-ШП (ГОСТ 24174-80, 25007-81, 26557-85) - для первичных широкополосных каналов, С1-ФЛ (ГОСТ 24174-80, 26532-85) - для физических линий связи, С1-АК - для акустического сопряжения с каналом связи и ряд других.

Функция преобразования сигналов является главнейшей функцией модемов. По этой причине первые модемы, не обладавшие интеллектуальными возможностями и не выполнявшие аппаратное сжатие, и коррекцию ошибок, часто называли устройствами преобразования сигналов.

4. Реализация интерфейса

Реализация интерфейса между DTE (ООД) и DСЕ (АКД) является третьей важнейшей функцией физического уровня. Такого рода интерфейсы регламентируются соответствующими рекомендациям и стандартами, к которым, в частности, относятся V.24, RS-232, RS-449, RS-422A, RS-423A, V.35 и другие. Такие интерфейсы определяются отечественными ГОСТ как преобразовательные стыки С2 или стыки, не зависящие от среды. Стандарты и рекомендации по интерфейсам DTEDCE определяют общие характеристики (скорость и последовательность передачи), функциональные и процедурные характеристики (номенклатура, категория цепей интерфейса, правила их взаимодействия); электрические (величины напряжений, токов и сопротивлений) и механические характеристики (габариты, распределение контактов по цепям).

На физическом уровне происходит диагностика определенного класса неисправностей, например, таких, как обрыв провода, пропадание питания, потеря механического контакта и т.п. Типовой профиль протоколов при использовании модема, поддерживающего только функции физического уровня, приведен на Рис. 1.

Типовой профиль протоколов

При этом считается, что компьютер (DTE) соединяется с модемом (BСЕ) посредством интерфейса RS-232, а модем использует протокол модуляции V.21. Помехозащищенность канала связи, состоящего из двух модемов и среды передачи между ними, является ограниченной и, как правило, не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к достоверности передаваемых данных. По этой причине физический уровень рассматривается как ненадежная система. Задача исправления искаженных в канале передачи битов решается на более высоких уровнях, в частности, на канальном уровне.

Заключение

В данной работе были рассмотрены и описаны все преимущества и недостатки физического уровня ООД в глобальных сетях.

Физический уровень формирует передаваемый сигнал, кодирует, декодирует и синхронизирует биты данных, а также контролирует состояния среды передачи. Основная задача этого уровня - обеспечить соединения для передачи физических сервисных блоков данных, при этом СБД физического уровня является один бит.

Функциональные характеристики определяют тип, число и назначения соединительных линий (цепей) стыка ООД/АКД.

Физический уровень выполняет три основные функции: установление и разъединение соединений; преобразование сигналов и реализация интерфейса.

Список используемых источников информации

1. А.В. Пушнин, В.В. Янушко. Информационные сети и телекоммуникации. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. 128 с.

2. http://compnets.narod.ru «Глобальные сети»

3. http://infoprotect.net «Устройства DTE DCE их соединение и синхронизация»

4. http://mirznanii.com «Интерфейсы DTE-DCE»

Размещено на Allbest.ru