Классификация систем мобильной радиосвязи в зависимости от назначения, объёма предоставляемых услуг и размеров зоны обслуживания:
- системы персонального радиовызова
- сотовые системы мобильной радиосвязи
- транкинговая система мобильной радиосвязи
- зоновые системы мобильной радиосвязи
Сотовая связь, сеть подвижной связи — один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть.
Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС).
Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).
Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи.
Основные составляющие сотовой сети — это сотовые телефоны и базовые станции, которые обычно располагают на крышах зданий и вышках.
Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами.
Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции (или качество радиосигнала сервисной соты ухудшается), он налаживает связь с другой (англ. handover).
Транкинговая радиосвязь (от trunk– ствол)— система двусторонней подвижной радиосвязи, которая использует диапазон ультракоротких волн.
Транкинговая радиосвязь (от trunk – ствол) – отражает то обстоятельство, что «ствол связи» содержит несколько каналов, причем жесткого закрепления каналов за пользователями нет.
Цель такой системы–при ограниченном частотном диапазоне обслужить максимальное кол-во пользователей.
Особенности:
- наличие приоритетности
- скорость соединения больше, чем в сотовой связи
- отсутствие выхода в общую телефонную сеть
- преимущественная передача данных, чаще всего используется полудуплексная передача
=>растет оперативность связи при уменьшенной цене
Протоколы транкинга:
аналоговый MPT-1327(используется несколько частотных поддиапазонов в пределах 80-800 МГц с выделение каналов шириной 12,5 кГц)
TETRA – применяется метод TDMA с несколькими слотами на каждый из несущих.
Чем меньше частота, тем больше охватываемая зона, но меньше число каналов
В структуре системы транкинговая связь использует:
- BS – базовые станции (обслуживает 1 зону, имеет несколько несущих частот)
- DXT – центры коммутации
При этом, транкинговая радиосвязь поддерживает:
- осуществление моментальной связи (0,2-0,5 сек) внутри группы абонентов, которая может быть задана заранее;
- возможность перераспределения участников групп во время сеанса связи;
- систему приоритетов вызовов (мобильный оператор не делает различий между абонентами);
- сохранение связи даже при выходе из строя базовой станции;
- передачу широковещательного сигнала абонентам сети;
- возможность быстро переконфигурировать сеть.
Цифровые стандарты транкинговой радиосвязи пока не получили такого широкого распространения в связи с более высокой стоимостью оборудования.
Стек протоколов – это набор протоколов разных уровней, достаточный для организации взаимодействия систем.
Наиболее популярные стеки протоколов: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet и SNA. Большинство протоколов (все из перечисленных, кроме SNA) одинаковы на физическом и на канальном уровне, но на других уровнях как правило используют разные протоколы.
Сетевая технология – это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения компьютерной сети.
42. Структура стандартов IEEE для локальных сетей
В 1980 году в институте IEEE был организован комитет 802 для локальных сетей, в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802.х, которые содержат рекомендации для проектирования нижних уровней локальных сетей.
Стандарты семейства IEEE 802.x охватывают только два нижних уровня семиуровневой модели OSI - физический и канальный. Это связано с тем, что именно эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей. Старшие же уровни, начиная с сетевого, в значительной степени имеют общие черты как для локальных, так и для глобальных сетей.
Канальный уровень делится на 2 подуровня:
- подуровень управления доступом к среде (Media Access Control, MAC)
- подуровень логической передачи данных (уровень управления логическим каналом) (Logical Link Control, LLC).
MAC-уровень появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети. После того, как доступ к среде получен, ею может пользоваться следующий подуровень, организующий надежную передачу логических единиц данных - кадров информации. В современных локальных сетях получили распространение несколько протоколов MAC-уровня, реализующих различные алгоритмы доступа к разделяемой среде. Эти протоколы полностью определяют специфику таких технологий как Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.
Уровень LLC отвечает за достоверную передачу кадров данных между узлами, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем. Для уровня LLC также существует несколько вариантов протоколов, отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня.
- LLC1 – процедура без установления соединения и без подтверждения
- LLC2 – процедура с установлением соединения и подтверждением
- LLC3 – процедура без установления соединения, но с подтверждением
Уровень логического управления каналом (Logical Link Control, LLC) отвечает за передачу логических единиц данных, кадров информации с различным уровнем качества транспортных услуг. Именно через этот уровень сетевой протокол запрашивает у канального уровня нужную ему транспортную операцию с нужным качеством.
Уровень LLC отвечает за достоверную передачу кадров данных между узлами, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем. Для уровня LLC также существует несколько вариантов протоколов, отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня.
- LLC1 – процедура без установления соединения и без подтверждения
- LLC2 – процедура с установлением соединения и подтверждением
- LLC3 – процедура без установления соединения, но с подтверждением
1. стандарт FOIRL(Fiber Optical Inter Repeater Link2. 10Base-FL – незначительное улучшение FOIRL, увеличивает мощность передатчиков:
- м/д повторителями – 2000м
- максимум повторителей – 4
- максимальная длина сети – 2500м
Остальные не использовались.
FOIRL :Сеть10Base-F имеет звездообразную топологию. Компьютеры каждого сегмента такой сети подключаются к хабу, который, в свою очередь, соединяется с внешним трансивером сети10BaseF. Задача трансивера состоит в том, чтобы, получив из своего сегмента сети электрический сигнал, трансформировать его в оптический и передать в оптоволоконный кабель. Приемником оптического сигнала является аналогичное устройство, которое превращает его в последовательность электрических импульсов, направляемых в удаленный сегмент сети.
Недостатки:
- недостаточная пропускная способность базовых технологий на процесс Intel с шиной PCI (133 Мбайт/с).
- технология FDDI применяется в магистральных сетях. Из-за своей дороговизны и сложности управления она не стала стандартом локальной сети.
Идея FastEthernet родилась в 1992 году. В августе 1993 года группа производителей объединилась в союз FastEthernet (FastEthernetAlliance, FEA).
Стандарт IEEE 802.3а(май 1995 г.) для сетей FastEthernet именуется 100Base-X, что представляет собой общее название для нескольких технологий передачи данных, которые в свою очередь названы 100Base-T, 100Base-TX, 100Base-T4, 100Base-T2 и 100Base-FX.
· 100Base-TX — экранированная витая пара категории 5, расстояние – 100м (две пары в кабеле), скорость – 100 Мбит/с.
· 100Base-T— неэкранированная витая пара кат. 3,4,5, расстояние – 100м(две пары в кабеле), скорость – 100 Мбит/с.
· 100Base-T4 — неэкранированная витая пара категорий 3,4,5, расстояние – 100м, не обеспечивает дуплекса – есть полудуплекс (четыре пары в кабеле),скорость 100 Мбит/с.
· 100Base-T2— — неэкранированная витая пара категорий 3,4,5, расстояние – 100м,скорость 100 Мбит/с.
· 100Base-FX —используется дуплексный одномодовый или многомодовый
оптоволоконный кабель, расстояние для одномодового – 20км, для могомодового – 2км.
Число 100 в указанных обозначениях обозначает битовую скорость передачи в этих стандартах — 100 Мбит/с.
Летом 1996 года было объявлено о создании группы 802.3z для разработки протокола максимально подобного Ethernet, но с битовой скоростью 1000Мбит/с.
Для достижения битовой скорости 1000Мбит/с решили использовать оптоволоконный кабель. Разработчики GigabitEthernet сохранили все форматы кадров Ethernet, полудуплексную версию протокола поддерживающего метод доступа CSMA/CD и полнодуплекс, работающий с коммутаторами, поддержку всех основных видов кабелей, используемых в Ethernet и FastEthernet. Был изменён минимальный размер кадра (увеличен с 64 до 512 байт), диаметр сети стал около 200 м, конечным узлам было разрешено передавать несколько кадров без передачи среды другим узлам (до 8192 байт).
Первая версия стандарта была рассмотрена в январе 1997 года, а окончательно стандарт 802.3z был принят 29 июня 1997 года на заседании комитета IEEE 802.3. Работы по реализации GigabitEthernet на витой паре категории 5 были переданы спец-ному комитету 802.3ab.
Стандарты GigabitEthernet на оптоволокне:
-1000Base-SX – оптический MMF интерфейс (многомодовое волокно) на длине волны 0,85 мкм, длина сегмента – 220-500 м.
-1000Base-LX – оптический SMF интерфейс на длине волны 1,3 мкм. Максимальная длина оптоволоконного сегмента равна 5000м. В данном классе может быть использовано и многомодовое волокно, при этом расстояние не превышает 550м.
-1000Base-СX – UTPcat 5, до 25м / твинаксиал
Стандарт IEEE 802.3ab – 1000Base-T – интерфейс с использованием кабеля UTPCAT5, длина сегмента – до 100м; параллельная передача по всем 4-м парам (т.е. скорость передачи в каждой паре – 250 Мбит/с).
В стандарте 802.3z определены след. типы физической среды:
- одномодовый волоконно-оптический кабель
- многомодовый волоконно-оптический кабель 61,5/125
(5 сегментов, 4 повторителя, 3 нагруженных сегмента). Ограниченное число повторителей объясняется дополнительной задержкой распространения сигнала, который они вносят. Применение повторителей увеличивает время двойного распространения сигнала, который для надёжности распространения коллизий не должно превышать время передачи кадра мин длины, т.е. кадра в 72 байта или 576 бит. Каждый повторитель подключается к сегменту одним своим трансивером, поэтому к нагружаемому сегменту можно подключить не более 99 узлов. Мах число узлов в сети: 99 * 3=297 узлов.
«Тонкий » Ethernet
Мин расстояние между точками подключения – 0,5 м. Мах длина сегмента сети – 185 м. Мах число узлов на сегмент сети – 30. Мах число сегментов – 5. Сегмент оканчивается терминаторами, один из которых заземлён. Нет вынесенного трансивера => дешевле «толстого».
10Base-2 использует внутренние трансиверы, встроенные в схему контроллерами, а рабочие станции подключаются к кабелю при помощи Т-коннекторов.
Преимущества:
- простота в установке
- дешевизна
Недостатки:
- потребность в специальных инструментах для закладки кабеля
- остановка работы всей сети при повреждении кабеля или плохом соединении
- необходимость заранее предусмотреть подводку кабеля ко всем возможным местам установленных компьютеров.
Среда передачи – неэкранированная витая пара (UTP) категории 3 или выше. Причем для соединения устройств задействованы 2 пары на приём и передачу данных.=>полный дуплекс.
Физическая топология – «звезда», логическая топология – «общая шина». Мах длина кабеля между устройствами – 100 м(для UTP 3 категории) и 150 м(для UTP 5 категорий). Мах длина сегмента сети – 500 м.
Под сегментом здесь понимается расстояние от кабеля-станции до первоначального концентратора. Мах количество устройств – 1024.
Преимущества: надёжность и удобство, обусловлено применением топологии «звезда»
Недостатки: необходимость концентратора и большого количества кабелей.
Правило 4 хабов — это правило построения сети (или подсети) с одним доменом коллизий: максимальное количество хабов между любыми двумя конечными узлами сети не должно быть больше четырех.
Если при построении сети используются и повторители, и хабы, то при проверке правила 4 хабов повторитель приравнивается к хабу (фактически повторитель и есть хаб с двумя портами).
Когда сеть при помощи коммутаторов или маршрутизаторов разбита на несколько доменов коллизий, правило 4 хабов работает независимо в каждом домене, но не относится ко всей сети в целом.
На уровне LLC существует несколько режимов работы, отличающихся качеством транспортных услуг.
LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур:
- LLC1 – процедура без установления соединения и без подтверждения
- LLC2 – процедура с установлением соединения и подтверждением
- LLC3 – процедура без установления соединения, но с подтверждением
LLC1. Даёт пользователю средства для передачи данных с минимальными издержками. Это дейтаграммный режим работы. Обычно этот вид процедуры используется, когда такие функции, как восстановление данных после ошибки и упорядочивание данных, выполняются протоколами вышележащих уровней, поэтому нет нужды дублировать их на уровне LLC.
LLC2. Даёт пользователю возможность установить логическое соединение перед началом передачи любого блока данных и, если требуется, выполнить процедуры восстановления после ошибок и упорядочивания потока этих блоков в рамках установленного соединения.
LLC3. Применяется для случаев, когда временные задержки установления логического соединения перед отправкой данных неприемлемы, а подтверждение о корректности приёма необходимо.
Подуровень управления доступом к среде передачи (Media Access Control, MAC) появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети. После того, как доступ к среде получен, ею может пользоваться следующий подуровень, организующий надежную передачу логических единиц данных - кадров информации. В современных локальных сетях получили распространение несколько протоколов MAC-уровня, реализующих различные алгоритмы доступа к разделяемой среде. Эти протоколы полностью определяют специфику таких технологий как Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN, ARCNET.
История создания: 22.05.1973, в лаборатории Xerox, Р.Меткаллф, Д.Боггс, сокрость передачи – 2,94 Мбит/с, кол-во работающих станций – 100
Прототип – радиосвязь Гавайского университета – ALOHA, которая имела схожий механизм разделения радиоэфира. Ether – эфир.
Локальная сеть Ethernet – стандарт организации локальных вычислительных систем, используемых для соединения устройств, находящихся на небольшом удалении друг от друга (в одном здании, группе зданий).
Характеристики:
Среда передачи: экранированная и неэкранированная витая пара, оптоволокно, радиоволны, коаксиал
Физическая топология: шина, звезда
Логическая топология: шина
Кодирование на физическом уровне: манчестерский код (униполярный сигнал), повышение среднего напряжения в линии в случае коллизий останавливается аппаратурой.
Широковещательная система передачи, станциям начинать передачу в любой момент, конкуренция за среду передачи.