Стандартизация телекоммуникационных сетей и систем

Телекоммуникационные сети и системы являются сложными аппаратно-программными комплексами, распределенными на больших территориях и, как правило, состоящие из разнородных составляющих, т.е. включающие в себя оборудование и программное обеспечение различных производителей. Для успешного функционирования они должны быть состыкованы по своим входным и выходным параметрам, должны «понимать друг друга».

С этой целью разработано много стандартов как мирового, так и государственного уровня. В области телекоммуникаций и вычислительных сетей наиболее полный подход к разработке стандартов проявили две международные организации:

- Международная Организация по Стандартизации (МОС или ISO – International Standartization Organization);

- Международный Союз Электросвязи (МСЭ или ITU – International Telecommunication Union), ранее: Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (МККТТ).

Эти и другие организации координируют свои усилия в области стандартов. Результатом этой координации явилась разработка эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС) (рис. 1.11), содержащей семь уровней или слоев.

 

 

 

Рисунок 1.11– Эталонная модель ВОС:

слои 1 и 2 обеспечивают одно единственное соединение;

слой 3 избирает соединение (выбирает маршрут);

слой 4 избирает пользователя;

слои 5 – 7 относятся к пользователю и его прикладным процессам

 

В приведенной схеме учитывается, что компьютеры могут иметь различные операционные системы (например, РС и большая многотерминальная система). Следовательно, интерфейс между программой пользователя (прикладным процессом) и низлежащими службами связи может быть различным.

 

Функции, выполняемые уровнями:

 

	Прикладной	Интерфейс с прикладными программами. Передача, доступ и управление формами. Обмен сообщениями и документами (например, электронная почта). Передача и манипулирование задачами.
	Представи-тельный	Взаимная конверсия различных синтаксисов. Разработано несколько форм абстрактного синтаксиса данных для их использования совместно с синтаксисом передачи (конкретным синтаксисом) прикладными элементами. Формирование данных (коды, алфавит, графика).
	Сеансовый	Организация и проведение сеансов взаимодействия между прикладными процессами.
	Транспортный	Сквозной через КС (коммуникационную систему) обмен данными между системами. Управление соединением, управление ошибками, фрагментация, управление потоком, сетевой сервис.
	Сетевой	Сетевая маршрутизация, адресация, установление и освобождение вызовов. Обнаружение ошибок в физических средствах соединения. Сегментирование и объединение блоков данных.
	Канальный	Установление и подтверждение соединений. Управление каналами (кадрирование, прозрачность данных). Управление ошибками в каналах (проверка четности или контрольных сумм).
	Физический	Обеспечение физического и механического интерфейсов сети. Протоколы модуляции и линейного кодирования.

 

В рамках данного учебного пособия наибольший интерес представляют нижние 3 уровня. Отметим наиболее существенные их свойства. Физический уровень задает взаимодействие со средой передачи и в том числе тип линии связи, скорость передачи, волновое сопротивление, амплитуду и мощность сигнала, длительность импульса, законы кодирования и модуляции и т.д. Основное назначение канального уровня – передача сигнала по существующему каналу связи в режиме «точка-точка». Например, при телефонной связи эта процедура составляет последовательность снятия трубки, ответ станции или набор номера, ответ абонента. При поиске в сети интернет эта процедура представляет собой набор IP адреса и ответ поисковой системы. Основная функция сетевого уровня – организация сквозного канала в распределенной системе, состоящей из множества узлов (прокладка маршрута).

 

В качестве примера рассмотрим протокольный стек глобальной сети общего пользования стандарта TCP/IP (рисунок 1.12).

В стеке TCP/IP используются следующие протоколы:

1) Telnet – протокол эмуляции терминала;

2) FTP – протокол передачи файлов;

 

 

Рисунок 1.12 – Стек протоколов TCP/IP

3) ТСР – протокол управления передачей, обеспечивает сервис надежной доставки информации;

4) UDP – пользовательский дейтаграмный протокол, обеспечивает негарантированную доставку пакетов без установления соединения между клиентами, но с большей скоростью, чем протокол ТСР;

5) IP межсетевой протокол, обеспечивает доставку через узлы.

Как видим, в конкретном стеке протоколов функции некоторых уровней объединены и их число не равно 7. TCP/IP начинает работать только с третьего уровня. При переходе информации с уровня на уровень она снабжается дополнительным заголовком, несущим служебную информацию.

Покажем структуру заголовка IP – дейтаграммы (в битах):

 

Версия проток.4	Длина загол. 4	Тип сервиса 8	Общая длина дейтаграммы 16
Идентификатор накл. 16	Флаг 3	Смещение фрагм. 13
Время жизни 8	Протокол верх. уровня 8	Контрольная сумма 16
Адрес источника 32
Адрес назначения 32
Резерв
Данные

«Тип сервиса» включает в себя: приоритеты, задержку, пропускную способность, надежность. Длина пакета может изменяться (до 2¹⁶), поэтому она указывается в поле «Общая длина» для облегчения обработки. «Идентификатор» – указывает номер пакета в группе. «Смещение пакета» – эта операция необходима при формировании из пакетов исходного сообщения. «Время жизни» необходимо для разгрузки коммутационного оборудования. Если пакет не дошел до адресата и «завис» в буфере узла коммутации, то по истечении времени, указанном в соответствующем поле кадра, он просто стирается.

Протокол верхнего уровня – TCP или UDP.