2. Классификация видов информации, способов передачи и коммутации

2.1. Классификация видов информации

В рекомендациях ITU-T серии I.xxx приведена классификация основных видов информации:

  • пользовательская (группа "User");
  • управления (группа "Control");
  • административного управления (группа "Management").

К пользовательской информации (U) относятся, например, те виды, которые приведены в таблице 2.1.

Для обмена этими видами информации используются информационные протоколы прикладного уровня, например, SMTP, H.323, HTTP, FTP, T.120 и др.

Большинство видов информации, приведенных в таблице 2.1, чувствительно к задержке при передаче по каналам телекоммуникационных сетей. Переход к сетям, основанным на концепции NGN, требует учета разнообразия характеристик различных видов информации.

Характеристики телефаксов:

1. Факс гр. 3: 203x98 точек/дюйм;

2. Факс гр. 4: 400x400 точек/дюйм.

К виду C относятся:

  • информация, обеспечивающая поддержку процессов установления и разъединения соединения между сетевыми объектами;
  • информация, обеспечивающая поддержку процессов предоставления интеллектуальных услуг;
  • информация, обеспечивающая поддержку процессов роуминга в сотовых сетях мобильной связи.

Для обмена этими видами информации используются сигнальные протоколы:

  • Q.931 (протокол уровня 3 стека DSS1);
  • ISUP (протокол уровня 7 стека CCS7 N-ISDN);
  • B-ISUP (протокол уровня 7 стека CCS7 B-ISDN);
  • SIP (протокол уровня 7, используемый в NGN) и др.

К виду M относятся:

  • информация административного управления (O&M – эксплуатации и технического обслуживания);
  • информация управления сетями связи (TMN).

В процессе решения этих задач обеспечивается обмен данными:

- об авариях;

- о результатах измерений характеристик управляемых объектов;

- о статистике;

- о начислении платы за предоставляемые ресурсы и др.

Таблица 2.1. Виды и характеристики информации пользователей

Вид

информации

Диапазон частот (D F). Скорость передачи (V). Динамический диапазон уровней (D)

Чувствительность:

T - к задержке;

L (loss) - к потере информации

Службы связи (сéти)

Голос

0,3-3,4 кГц; D£ 40дБ

T

ТЛФ

Музыка

0,02 –20 кГц;

D £ 60дБ

T

Радиовещания

TV (подвижное изображение)

D Fкан £ 6 МГц

D £ 60дБ

T, L

TV

Цифровая ТЛФ

6,5 - 64 Кбит/c

T

ТЛФ

Цифровое TV

2 - 25 Мбит/c

T, L

TV

Телеграфная

50 Бит/с-2400 Бит/с

L

ТЛГ

Данные (ПЭВМ)

9,6 Кбит/с – 34 Мбит/с

L

ПД (X.25,FR,ATM)

Факс (гр. 3, 4)

2,4 Кбит/с – 64 Кбит/с

L

ФАКСИМИЛЕ

Видеотекст,

телетекст

64 Кбит/с

L

Видеотекс;

телетекс

E-mail

9,6 Кбит/с – 64 Кбит/с

L

FR, Internet (E-mail), ATM

Голосовая почта

14 Кбит/с – 64 Кбит/с

L

FR, Internet, TЛФ

Видео почта

(64 – 128) Кбит/с

L

ТЛФ, FR, Internet, ATM

Телеметрия

(2,4 – 128) Кбит/с

L

ТЛФ, ПД

Доступ к Internet

(19,2-2048) Кбит/с

(2,4 - 56) Кбит/с

L

ТЛФ, Internet, ATM

ТV по запросу

(2,0 – 8,0) Мбит/с

L, T

TV, КТВ, ATM, Internet

Видеоте-лефония

128 Кбит/с

L

ТЛФ, Internet, ATM

Видеоконфе-ренция

(384 – 512) Кбит/с

L

ТЛФ, Internet, ATM

Для обмена этими видами информации используются протоколы управления сетью, например, SNMP, CMIP, ILMI, OMAP, FTAM и др.

Службы, функционирующие в МСС, характеризуются следующими атрибутами:

  • скорость передачи информации;
  • способ установления соединения (коммутируемое, полупостоянное или постоянное);
  • метод коммутации (КК или КП);
  • конфигурация связи (“точка-точка”, “многоточечная”, “широковещательная”);
  • принцип установления связи (по запросу, с предварительным резервированием на заданное время, постоянная связь);
  • протокол доступа.

В рекомендации ITU-T I.211 все услуги МСС предлагается делить на интерактивные и вещательные. К интерактивным услугам относятся: диалоговые (интерактивные), почтовые, "по запросу". К вещательным услугам относятся: трансляционные без влияния пользователя и с возможностью активного управления со стороны пользователя. Примеры диалоговых услуг приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2. Примеры диалоговых услуг, предоставляемых службами МСС

Тип информации

Широкополосная услуга

Область применения

1. Подвижные изображения и звук

Видеотелефония

Системы связи для передачи речи, неподвижных и подвижных изображений между двумя пользователями

Видеоконференции

Системы связи для передачи речи, документов, неподвижных и подвижных изображений между двумя или большим количеством пользователей

Видеонаблюдение

Системы охраны и мониторинга (технологических процессов, дорожного движения и др.)

Передача видео- и аудиоинформации

Передачи ТВ, работа с БД мультимедиа

2. Звук

Передача множества звуковых каналов

Передача нескольких радиопрограмм, информац. каналы на нескольких языках одновременно

3. Данные

 Высокоскоростная передача информации в цифровой форме

Передача данных при взаимодействии:

  • ЛВС,
  • распределённых сетей,
  • локальных и распределенных сетей АТМ,
  • компьютеров,
      1. Передача видеоинформации и неподвижных изображений.
      2. Распределённая интерактивная компьютерная обработка.
      3. Распределенные системы автоматизации производства с обменом в интерактивном режиме.

Высокоскоростное телеуправление

  • Системы сигнализации,
  • Телеметрия,
  • Системы контроля в реальном времени.

 4. Документы

Высокоскоростной телефакс

Передача изображений, текста, рисунков

Передача видео высокого разрешения

  • Передача видео с проф. качеством,
  • Передача изображений из операционных (мед.),
  • Компьютерные игры с удалёнными абонентами.

Обмен документами

Передача смешанных документов.

2.2. Классификация способов коммутации и передачи

На рисунке 2.1 приведена классификация способов коммутации и передачи


Рисунок 2.1. Классификация способов коммутации и передачи

В таблице 2.2 приведены достоинства и недостатки способов коммутации и передачи.

Таблица 2.2. Достоинства и недостатки способов коммутации и передачи

Способ

коммутации

Достоинства

Недостатки

Коммутация каналов (КК)

1) не требуются ресурсы сети для обработки сообщений;

2) задержка доставки сообщений минимальна (она равна времени установления соединения tус).

1) невозможно изменение полосы пропускания канала;

2) невозможна интеграция в одной сети видов служб с разными скоро-стями передачи;

3) низкое использование полосы пропускания канала.

Многоскоростная коммутация (МСКК)

1) возможность изменения полосы пропускания канала;

2) задержка доставки минималь-на;

1) низкое использование канала при пачечном трафике (Кп = Тс/Тпер>1);

2) высокая сложность системы синхронизации;

3) необходимость выделения большого количества каналов с базовой полосой пропускания (Vбаз) для высокоскоростных служб;

4) необходимость выбора низкой базовой полосы пропускания канала.

Быстрая коммутация каналов (БКК)

1) возможность передачи пакетов данных в паузах речевого сигнала;

2) улучшенное использование полосы канала при трафике пачечного типа (Кп >1);

3) задержка доставки пакетов мала.

1) при перегрузках быстро растут потери;

2) при перегрузках часть речевых отрезков

теряется;

3) после передачи каждого пакета (в паузах речевого обмена) необходимо восстанавливать соединение между пользователями за время tус £ 140 мс, чтобы задержки “из конца в конец” не превышали 240 мс.

Быстрая коммутация пакетов (БКП)

1) динамическое изменение скорости передачи (полосы пропускания канала);

2) малая вероятность ошибки;

3) простота протоколов звена данных и сетевого уровней в узлах сети;

4) малая величина задержки;

5) хорошее использование ресурсов сети при пачечном трафике;

6) гибкость в условиях перегрузки.

а) потери скорости передачи из-за необходи-мости включения адреса в каждый пакет;

б) усложнение коммутационных полей коммутаторов.

Коммутация пакетов (КП)

1) динамическое изменение скорости передачи;

2) высокое использование ресурсов сети при пачечном трафике.

а) задержка для пакетов с речевой информацией может быть недопустимо большой;

б) высокая сложность протоколов звеньевого и сетевого уровней;

в) большая зависимость задержки сообщений от поступающей нагрузки.

Первый проект сети с коммутацией пакетов был обнародован в 1974 г. Основа концепции такой сети – отказ от жесткой связи между канальным интервалом (TIME SLOT) и соединением в первичных цифровых синхронных сетях. В то время (70-е годы 20-го века) качество каналов сетей связи было низким. Поэтому для обеспечения приемлемой семантической прозрачности сквозного соединения в сети потребовалось использование сложных протоколов уровня звена данных, позволивших обеспечить разграничение кадров и защиту от ошибок.

Пакетная коммутация ориентирована на предоставление виртуальных каналов, которые существуют лишь как временнóе подмножество ресурса физической цепи.

Это временнóе подмножество пользователь ощущает как реальный канал. При этом в одном физическом канале осуществляется мультиплексирование потоков пакетов многих пользователей и служб.

Пропускная способность физического канала считается достаточной, если ни один из пользователей не замечает понижения качества услуг при параллельном использовании общего ресурса с другими пользователями.

Различают два вида соединений в пакетных сетях:

  • виртуальный канал (аналогичен коммутируемому соединению, устанавливаемому на время сеанса);
  • постоянный виртуальный канал (аналогичен выделенной линии, кроссируемой по определенному маршруту “из конца в конец”).

При объединении потоков нескольких источников в одном канале могут использоваться статическое или статистическое мультиплексирование.

Алгоритм статического мультиплексирования потоков широко используется в современных сетях, поскольку позволяет относительно экономно расходовать пропускную способность магистральных каналов. Простейший пример передачи информации многих источников по одному каналу магистральной сети: за каждым из источников закрепляется определенная часть ресурса магистрального канала (например, своя полоса частот). В этом случае каждый источник может использовать только ту часть ресурса, которая ему отведена (рисунок 2.2, слева).

Рисунок 2.2. Сравнение эффективности использования сетевых ресурсов при статическом (слева) и статистическом (справа) мультиплексировании потоков

Слева на рисунке 2.2 показаны потоки трех отдельных источников при жестком разделении полосы магистрали (статическое мультиплексирование) между ними. Справа – потоки тех же источников в магистральном канале при работе алгоритма статистического мультиплексирования.

Принцип статистического мультиплексирования состоит в том, что потоки отдельных источников складываются (агрегируются) в магистральном канале с экономией пропускной способности (рисунок 2.2, справа).

На рисунке 2.3 отражены требования к качеству доставки информации “из конца в конец” между интерфейсами “пользователь-сеть” (UNI).

Оборудование потребителя включает оконечное оборудование (TE), например, хост и какой-либо маршрутизатор или, если имеется, ЛВС. Граничные маршрутизаторы (ER), к которым подключается оконечное оборудование, могут называться шлюзами доступа (Access Gateway, AGW). Эталонные каналы (ресурсы) сетей имеют следующие атрибуты:

1) область сети IP может поддерживать виртуальные соединения “пользователь-пользователь”, “пользователь-хост” и другие варианты соединения конечных точек;

2) сетевые сегменты могут быть представлены как области с маршрутизаторами на их границах и неопределенным количеством внутренних маршрутизаторов с различными ролями в процессе доставки потоков информации;

3) количество сетевых сегментов в заданном пути может зависеть от предлагаемого класса

обслуживания (CoS), сложности и географической протяженности каждого сетевого сегмента;

4) сфера применения данной Рекомендации допускает использование при доставке пакетов по выбранному пути одного или нескольких сетевых сегментов;

5) сетевые сегменты, поддерживающие передачу пакетов в потоке, могут изменяться во время его существования;

6) возможность соединения по протоколу IP простирается за международные границы, но не следует соглашениям о коммутации каналов (например, на международной границе могут отсутствовать идентифицируемые шлюзы, если один и тот же сетевой сегмент используется по обе стороны границы).

В таблице 2.3 приведены показатели качества доставки информации в МСС с пакетной коммутацией (Рекомендация ITU-T Y.1541) [2].

Таблица 2.3. Показатели качества доставки информации в МСС с пакетной коммутацией

Класс качества доставки

IPTD1)

(Tз - задержка IP-пакета)

IPDV2)

(джиттер)

IPLR

(доля потерь)

IREP

(доля искаженных IP-пакетов)

0

(приоритет 1)

100 мс.

50 мс. 3)

10-3. 4)

 

 

 

10-4. 5)

1

(приоритет 1)

400 мс.

50 мс. 3)

10-3. 4)

2

(приоритет 2)

100 мс.

U

10-3

3

(приоритет 2)

400 мс.

U

10-3

4

(приоритет 3)

1 с.

U

10-3

5

(приоритет 3)

U

"Unspecified"

U

"Unspecified"

U

"Unspecified"

U

"Unspecified"

Примечания:

1) При большом времени распространения сигналов могут возникать сложности для классов "0" и "2" с соблюдением норм на среднее значение времени задержки IP пакетов. Величина IPTD определена для максимальной длины информационного поля пакета 1500 байтов.

2) Величина вариации задержки IP-пакетов (IPDV) определяется разницей между верхней и нижней границей задержки, измеренной в течение интервала оценки. В качестве длительности этого интервала предлагается выбирать одну минуту. Все эти соображения ITU-T считает предварительными и требующими дополнительного изучения.

3) Эта величина зависит от скорости в тракте обмена пакетами. Приемлемая величина вариации задержки достигается при использовании трактов со скоростью 2048 Кбит/с и более, а также при длине информационного поля пакетов менее 1500 октетов.

4) Требование для классов "0" и "1" отчасти основано на исследованиях, показывающих, что высококачественные голосовые приложения (и соответствующие кодеки) весьма эффективны при значениях IPLR менее 10-3.

5) Эта величина (IREP=10-4) гарантирует то, что потери пакетов будут компенсированы вышестоящими уровнями и допустимы при использовании связки технологий IP/ATM.

Класс "0" предназначен для обмена информацией в реальном времени (в частности, для телефонной связи с высоким качеством при использовании IP технологии). Он предусматривает создание отдельной очереди с приоритетной обработкой пакетов (высший приоритет). Для класса "0" характерны ограничения на способы маршрутизации (максимальное число транзитов) и допустимое расстояние между взаимодействующими терминалами (время распространения сигналов).

Класс "1" также предназначен для обмена информацией в реальном времени, но с менее жесткими требованиями (VoIP, VTC).

Предусматривается создание отдельной очереди с приоритетной обработкой пакетов. Класс "1" обеспечивает хорошее качество телефонной связи.

Класс "2" ориентирован на обмен данными с высокой степенью интерактивности. К этому классу относится, в частности, сигнальная информация. Очереди на обработку присвоен второй приоритет.

Пакеты классов "0" и "1" имеют преимущество на обработку, по сравнению с пакетами других классов.

Классу "3", предназначенному для обмена с менее высоким уровнем интерактивности, присущи те же ограничения на принципы маршрутизации и время распространения сигналов, что и классу "1". Обслуживание пакетов этого класса должно осуществляться со вторым приоритетом. Этот класс считается приемлемым для интерактивного обмена данными.

Класс "4" предназначен для обмена различной информацией с низкой вероятностью потери (короткие транзакции, потоковое видео или видео в реальном (масштабе) времени, "живое" видео и др.). Допускаются длинные очереди пакетов на обработку, которая осуществляется с третьим приоритетом. Никакие ограничения на маршрутизацию и время доставки сообщений не накладываются.

Класс "5" ориентирован на те IP приложения, которые не требуют высоких показателей качества доставки информации. Соответствующие пакеты формируют отдельную очередь; обслуживание осуществляется с самым низким приоритетом (третий приоритет). Никакие ограничения на маршрутизацию и время доставки сообщений не накладываются. Типичным примером услуг, поддерживаемых с классом "5", можно считать "электронную почту".

Символ "U" (первая буква в слове "Unspecified") указывает на то, что показатель для данного класса обслуживания не нормируется. Джиттер (jtter) – флуктуации задержки.

Мультисервисные сети связи


*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.