Транспортные сети, формирующие проводные каналы связи между удаленными беспроводными сетями, представляют собой совокупность (рис. 1.5):
– проводных линий связи (links), по которым передаются цифровые электрические или оптические сигналы;
– сетевых узлов (network nodes), осуществляющих ретрансляцию сигналов (включая их мультиплексирование/ демультиплексирование) из одних проводных линий в другие посредством коммутаторов (на рис. 1.5 показана структура транспортной сети, содержащая 9 коммутаторов, соединенных между собой 15-ю линиями связи).
Современные транспортные сети представляют собой смежные технические системы, детальные сведения о которых составляют отдельную область знаний . Краткие сведения о характеристиках этих сетей, связанные с последующим изложением сведений о BWN, сводятся к следующему (рис. 1.6).
1. Иерархический уровень реализации сетей служит основанием для их разделения на две разновидности – первичные и наложенные сети.
Первичные сети (transmission system) обеспечивают физический перенос электрических сигналов от исходного до конечного узла транспортной сети. Одна из важных функций первичных сетей заключается в мультиплексировании/ демультиплексировании сигналов различных источников. Цифровой форме сигнала, которая используется в современных транспортных сетях, соответствует мультиплексирование с временным разделением (Time Division Multiplexing –
TDM). По способу синхронизации мультиплексируемых сигналов различают следующие разновидности первичных сетей:
– сети с плезиохронной цифровой иерархией (Plesiochronous Digital Hierarchy – PDH), в которых мультиплексируемые сигналы близки к синхронным, но не строго синхронны; такие сети обеспечивают скорость передачи цифровых сигналов до 150 Мбит/с;
– сети с синхронной цифровой иерархией (Synchronous Digital Hierarchy – SDH) в которых обеспечивается синхронность мультиплексируемых сигналов- такие сети обеспечивают скорость передачи цифровых сигналов до 10 Гбит/с.
Рис. 1.5. Структура транспортной сети
Очевидно, что скорости передачи информационных потоков в сетях обеих разновидностей позволяют создавать на их основе транспортную инфраструктуру, удовлетворяющую потребностям развертывания современных BWN.
Наложенные сети (Overlay Network) на основе первичных сетей обеспечивают формирование каналов проводной связи и перенос сообщений между входными и выходными узлами. Наложенные сети дополняют первичные сети всеми ресурсами, необходимыми для обеспечения проводного транспорта сигналов. Наиболее распространенные разновидности наложенных сетей: – коммутируемая телефонная сеть общего пользования (Public Switche Telephone Network – PSTN), рассчитанная на предоставление каналов со скоростью передачи цифровых потоков до 64 кбит/с; такие каналы называют базовыми цифровыми каналами (Digital Signal 0 – DS0 или Bearer channel – channel);
– цифровая сеть с интеграцией услуг (Integrated Services Digital Network), рассчитанная на предоставление 23 базовых цифровых каналов в США, и 30 – в Европе (суммарные значения скоростей передачи данных соответственно равны 1.544 Мбит/с и 2.048 Мбит/с);
коммутируемая сеть передачи данных (Public Switched Data Network – PSDN) предназначенная для реализации пакетной передачи данных; примером такой сети является Internet.
Рис. 1.6. Критерии классификации транспортных сетей
2. Способ передачи сообщений. По способу передачи сообщений, все транспортные сети классифицируются по двум признакам: форма представления сообщений во временной области и способ взаимосвязи абонентов в процессе информационного обмена.
По форме представления во времени сообщение может быть непрерывным (circuit mode) или пакетным (packet mode). Непрерывная форма характеризуется неделимостью сообщения на протяжении сеанса связи, пакетная, напротив, его разделением на части, каждая из которых передается отдельно (с последующим восстановлением целостности сообщения посредством объединения всех частей в надлежащем порядке узлом получателя). Непрерывность сообщения эквивалентна установлению между исходным и конечным узлами транспортной сети замкнутой линии электрической связи (circuit),
что поясняет происхождение англоязычного термина для обозначения непп рывной передачи. Пакетирование сообщения сочетается с двумя способами передачи пакетов – либо по единой электрической линии, неизменной для всех пакетов сообщения, либо посредством независимой передачи транспортной сетью каждого пакета, которые в этом случае именуются дейта граммами (datagram).
Форма взаимосвязи абонентов при транспорте сообщений определяется по наличию/отсутствию предварительной договоренности контактирующих сторон об обмене сообщениями. Различают две разновидности взаимосвязи абонентов:
– связь с установлением соединения (connection oriented), соответствующая транспорту сообщений по пути, неизменному на протяжении сеанса связи- установление пути предшествует передаче сообщения (например, по линиям’, связывающим узлы 1 – 4 – 5 – 9 на рис. 1.5);
– связь без установления соединения (connectionless oriented), при которой транспорт сообщений сетью осуществляется без предварительного установления маршрута его передачи; подразумевается возможность прохождения различных пакетов/частей сообщения различными путями (например, в сети, показанной на рис. 1.5, при передаче сообщения между узлами 1-9 возможна передача одного пакета через узлы 4-5, другого – через узлы 7-8, третьего – через узлы 2-3).
Передача без установления соединения может осуществляться только в пакетной (дейтаграммной) форме; непрерывная передача сообщений – только при установлении в транспортной сети соединения; пакетная форма сообщений может подразумевать возможность установления соединения, однако осуществляться без такового. Примером пакетной передачи с установлением соединения является передача IP-пакетов по сетям PSTN и ISDN.
3. Каналы связи транспортной сети принято классифицировать, исходя из формы реализации соединения между конечными узлами линии и пропускной способности каналов.
Реализация соединения между узлами может быть как «физической», так и виртуальной.
Физическое соединение осуществляется путем формирования составной линии, включающей ряд межузловых линий типа «точка-точка» и соединяющие их коммутаторы с фиксированным направлением коммутации от входящей к исходящей межузловой линии. Например, физическое соединение узлов 3 и 7 на рис. 1.5 образуется путем создания составной линии, включающей узлы 3, 5, 6, 7 и три межузловых отрезка. Типовым примером транспортных сетей с физической реализацией соединения (circuit mode) могут служить сети PSTN и ISDN.
Виртуальная реализация соединения заключается в пакетной передаче сообщений при неизменном маршруте их следования в транспортной сети (т.е. при неизменном перечне узлов и соединительных линий). Постоянство маршрута обеспечивается запоминанием направления передачи пакетов (packet switching) в коммутаторах сети. Запоминание осуществляется либо только на время передачи сообщения, чему соответствуют понятие коммутируемого виртуального канала (switched virtual circuit), либо на длительное время, чему соответствуют понятие постоянного виртуального канала (permanent virtual channel).
Создание коммутируемых каналов осуществляется по запросу источника сообщения автоматически, создание постоянных каналов – администратором сети. Примерами виртуальных сетей являются сети PSDN.
Пропускная способность канала, под которой подразумевают возможности последнего по переносу информации за определенный промежуток времени, определяется разновидностью используемых кабельных линий и особенностями мультиплексирования сигналов в коммутаторах. В современных транспортных сетях используют кабели с двумя типами направляющих сред (проводные медные и оптоволоконные) и два упоминавшихся выше способа мультиплексирования – плезиохронный (PDH) и синхронный (SDH). Типовым (но не обязательным) является сочетание использования проводных медных линий с применением PDH и оптоволоконных линий с применением SDH. Первому сочетанию соответствует пропускная способность до 150 Мбит/с, второму – до 10 Гбит/с. Технология синхронного мультиплексирования допускает «надстройку» последнего над пле- зиохронным: таким образом, менее скоростные линии с плезиохронными цифровыми потоками могут подключаться к более скоростным линиям с синхронными потоками.
Цифровые потоки технологии плезиохронных сетей стандартизированы в трех вариантах стандартов: Европейском (Ех), Американском (Тх) и Японском (Jx). Несмотря на общие принципы, в каждом из них использованы различные коэффициенты мультиплексирования на разных уровнях иерархий. Каждый из стандартов охватывает несколько уровней цифровой иерархии и имеет несколько символьных обозначений, описывающих технические характеристики интерфейса и соответствующую скорость передачи данных:
– стандарты Ех, в соответствии со значениями обеспечиваемых скоростей передачи данных, обозначаемые символами Е0, El, Е2, ЕЗ, Е4, Е5;
– стандарты Тх, обозначаемые Tl, Т2, ТЗ, Т4 и Т5 (приняты в США, Японии и Корее);
– стандарты Jx, обозначаемые Jl, J2, J3, J4, J5, хотя чаще встречается другое обозначение: DS1, DS2, DS3, DS4, DS5, появившееся в результате согласования японской и американской версий стандартов ввиду близости их характеристик (фактическая схожесть имеет место для первых двух иерархических уровней).
Базовым цифровым потокам обоих стандартов – Е0 и DS0 – соответствуют одинаковые значения скоростей передачи данных – 64 кбит/с. Иерархия скоростей цифровых потоков Е- и Т-версий приведена в табл. 1.1. На практике наибольшее распространение получили цифровые линии El, Т1 и ЕЗ, ТЗ,
Системы SDH, соответствующие международным стандартам синхрс ных первичных транспортных сетей, и системы SONET (Synchronous Opti< Network), отвечающие стандартам США, обеспечивают мультиплексирован цифровых потоков со скоростями порядка сотен и тысяч Мбит/с, что на один-j порядка превышает значения скоростей в плезиохронных системах. Частичн перекрытие стандартизированных значений скорости цифровых потоков дв разновидностей соответствует верхним иерархическим уровням PDH и нижн иерархическим уровням SDH. Базовому значению STM-0 скорости синхроны транспортных систем (Synchronous Transport Mode – STM) соответствует ci рость битового потока 48,96 Мбит/с. Сведения о скоростях передачи данн более высоких уровней (STM-x) представлены в табл. 1.2.
Оптоволоконные кабели обеспечивают передачу информационных noroi со скоростями до 10 Гбит/с, что соответствует стандарту STM-64 (5-го уроЕ иерархии скоростей). Различия скоростей передачи полезной нагрузки (paylo; и общей скорости потока в линиях (line rate) связана с «накладными расходам] обусловленными необходимостью сопровождения полезной информации разнс рода служебными сообщениями, обеспечивающими синхронную передачу }