SiST_Wykład_2_Funkcje warstw sieci telekomunikacyjnej PDF

Systemy i sieci telekomunikacyjne Funkcje realizowane w sieci telekomunikacyjnej. Model odniesienia systemów otwartych. Wykład 2. Dariusz ZMYSŁOWSKI Warszawa, 02 października 2024 r. © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy l...

Systemy i sieci telekomunikacyjne Funkcje realizowane w sieci telekomunikacyjnej. Model odniesienia systemów otwartych. Wykład 2. Dariusz ZMYSŁOWSKI Warszawa, 02 października 2024 r. © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej i ich funkcje © WAT || © D. Zmysłowski  Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej STP Węzły transferu sygnalizacji Sieciowa baza Zegar odniesienia Centrum PRC danych STP Warstwy logiczne STP przetwarzania info cyfrowej sieci telekomunikacyjnej – warstwa sygnalizacji Zegar rezerwa SP Centrum SP zarządzania siecią Zegary sieci węzłowej Inne CZS Synchronizacja wzajemna STP sieci strefowej STP Łącza sygnalizacyjne Centrum strefowe Synchronizacja master-slave do SP Centrum strefowe węzłów lokalnych SP SP punkty sygnalizacji Sieć sygnalizacyjna Sieć zarządzania Sieć synchronizacyjna Sieć zarządzania text Sieć synchronizacyjna Sieć sygnalizacyjna Centrale węzłowe Sieci magistralna węzłowa Sieć komutacyjna Alternatywne Węzły transmisyjne Sieć transmisji kierowanie ruchem Centrale Sieci strefowe tranzytowe Warstwy logiczne sieci Sieci lokalne telekomunikacyjnych Centrale końcowe Sieć transmisyjna Sieć komutacyjna 3 © WAT || © D. Zmysłowski  Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej – wartswa komutacyjna STP Węzły transferu sygnalizacji Sieciowa baza Zegar odniesienia Centrum PRC danych STP Warstwy logiczne STP przetwarzania info cyfrowej sieci telekomunikacyjnej – warstwa sygnalizacji Zegar rezerwa SP Centrum SP zarządzania siecią Zegary sieci węzłowej Inne CZS Synchronizacja wzajemna STP sieci strefowej STP Łącza sygnalizacyjne Centrum strefowe Synchronizacja master-slave do SP Centrum strefowe węzłów lokalnych SP SP punkty sygnalizacji Sieć sygnalizacyjna Sieć zarządzania Sieć synchronizacyjna Sieć zarządzania text Sieć synchronizacyjna Sieć sygnalizacyjna Centrale węzłowe Sieci magistralna węzłowa Sieć komutacyjna Alternatywne Węzły transmisyjne Sieć transmisji kierowanie ruchem Centrale Sieci strefowe tranzytowe Warstwy logiczne sieci Sieci lokalne telekomunikacyjnych Centrale końcowe Sieć transmisyjna Sieć komutacyjna 4 © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa komutacji Komutacja – zestaw działań w sieci telekomunikacyjnej mający na celu zestawianie, utrzymanie i rozłączenie łącza telekomunikacyjnego na czas trwania transmisji sygnału (połączenia/wymiany danych) pomiędzy użytkownikami sieci. Procesy komutacji to: 1. Zestawienie łącza pomiędzy abonentem inicjującym połączenie (wywołującym) a abonentem docelowym (wywoływanym) zgodnie ze kontraktem usługi, dla której łącze jest zestawiane; 2. Nadzór nas stanem łącza w trakcie trwania połączenia; 3. Rozłączanie łącza po zakończonym połączeniu; 4. Obsługa taryfikowania połączenia (opłaty). Komutacja wiąże się bezpośrednio z wykorzystaniem sygnalizacji (abonenckiej, centralowej) oraz adresacją (numeracją) i zarządzaniem połączeniami, a także ich bezpieczeństwem (poufnością, integralnością, uwierzytelnianiem użytkowników. Komutacja jest realizowana w węzłach sieci telekomunikacyjnej (centrale komutacyjne (ang. switching center) lub urządzenia sieciowe sterujące ruchem (ang. router). 5 © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa komutacji Wyróżnia się następujące rodzaje komutacji: ❑ Komutacja kanałów (channel switching) ❑ Komutacja łączy (circuit switching)- ❑ Komutacja wiadomości (message switching) ❑ Komutacja pakietów (packet switching) ❑ Komutacja datagramów (datagram switching) ❑ Komutacja hybrydowa (hybrid switching) ❑ Komutacja ATM ❑ Komutacja wirtualna (virtual switching) 6 © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa komutacji Struktura hierarchicznej sieci telekomunikacyjnej Poziomy hierarchiczne sieci krajowej W krajowym systemie telekomunikacyjnym stosuje się sieci zawierające wiele węzłów podporządkowanych sobie hierarchicznie. Wyróżnia się ❑ centrale międzynarodowe (ISC), ❑ centrale międzymiastowe tranzytowe (CT), ❑ centrale międzymiastowe końcowe (CK), ❑ wojewódzkie centrale tranzytowe (CST), ❑ centrale końcowe wiejskie (CWK), miejskie (CMK) i zakładowe 7 (CZ). © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa teletransmisyjna Warstwy logiczne cyfrowej sieci telekomunikacyjnej –Zegar warstwa odniesienia STP Węzły transferu sygnalizacji Sieciowa baza STP STP sygnalizacji danych Centrum przetwarzania info PRC Zegar rezerwa SP Centrum SP zarządzania siecią Zegary sieci węzłowej Inne CZS Synchronizacja wzajemna STP sieci strefowej STP Łącza sygnalizacyjne Centrum strefowe Synchronizacja master-slave do SP Centrum strefowe węzłów lokalnych SP SP punkty sygnalizacji Sieć sygnalizacyjna Sieć zarządzania Sieć synchronizacyjna Sieć zarządzania text Sieć synchronizacyjna Sieć sygnalizacyjna Centrale węzłowe Sieci magistralna węzłowa Sieć komutacyjna Alternatywne Węzły transmisyjne Sieć transmisji kierowanie ruchem Centrale Sieci strefowe tranzytowe Warstwy logiczne sieci Sieci lokalne telekomunikacyjnych Centrale końcowe Sieć transmisyjna Sieć komutacyjna © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa teletransmisyjna Teletransmisja – co to jest? TELETRANSMISJA – dział telekomunikacji dotyczący przesyłania sygnałów elektrycznych na odległość Przy użyciu środków technicznych służących do prowadzenia fal elektromagnetycznych lub do dużego ich ukierunkowania w otwartej przestrzeni Główne problemy teletransmisji: 1. Realizacja cienkich strug energii (stosowanie torów teletransmisyjnych) 2. Walka z zniekształceniami i zakłóceniami (opieka nad sygnałem) 3. Wielokrotne wykorzystanie torów telekomunikacyjnych 4. Wierność i niezawodność © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa teletransmisyjna Teletransmisja. Obszar zainteresowań teletransmisji Czynniki oddziałujące na sygnał Tłumienie sygnału: moc sygnału zmniejsza się wzdłuż drogi sygnału, tak iż do aparatu przetwórczego odbierającego może dopływać już tylko nieznaczna część mocy wysyłanej lub tej, jaka mogłaby być pobrana z aparatu przetwórczego nadającego Opóźnienie sygnału: istotą zjawiska jest to, że przebieg wiadomości nadawanej F1(t) i przebieg wiadomości odbieranej F2(t) nie są jednoczesne Skażenie sygnału: wszelkie niezamierzone odchylenia kształtu sygnału podczas jego propagacji od pierwotnego kształtu sygnały bez względu na to czym jest to spowodowane. Wyróżniamy: - zniekształcenia: powodowane niepożądanymi lub nieuniknionymi własnościami drogi sygnału, na którą nie oddziałują inne źródła energii - zakłócenia: powodowane oddziaływaniem na drogę sygnału źródeł energii innych niż właściwe źródło wiadomości © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa teletransmisyjna Czynniki oddziałujące na sygnał Łańcuch telekomunikacyjny Sygnał pierwotny Sygnał pierwotny Aparat Aparat przetwórczy Droga sygnału przetwórczy elektrycznego Źródło Ujście info. Łańcuch telekomunikacyjny info. Łańcuch informacyjny Zakłócenia Aparat Aparat przetwórczy przetwórczy Zniekształcenia ("wyboista droga") Droga sygnału elektrycznego Łańcuch telekomunikacyjny © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa teletransmisyjna Architektura systemów teletransmisyjnych Modulacja impulsowo kodowa PCM Kanał telekomunikacyjny: rozumiany najczęściej jako jednokierunkowa droga sygnałów przesyłanych od nadajnika do odbiornika Tor telekomunikacyjny: środek techniczny prowadzący cienką strugę fal elektromagnetycznych wzdłuż swojej osi geometrycznej Końcowe Końcowe Urządzenie urządzenie urządzenie regeneracyjne teletransmisyjne teletransmisyjne Blok Blok Blok zwielokrotn. kanałowy liniowy (grupowy) © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa teletransmisyjna Przyczyny wywołujące tłumienie © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa teletransmisyjna Zwalczanie tłumienia 1. Zmiana medium transmisyjnego na takie o mniejszej tłumienności 2. Zastosowanie anten o większym zysku energetycznym np. większych anten w systemach satelitarnych, radioliniowych etc. 3. Regeneracja i wzmacnianie sygnałów (regeneratory, wzmacniaki) © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa teletransmisyjna Opóźnienie sygnału 1. W telefonii dopuszcza się opóźnienie nie większe, niż 250 ms 2. W łączach satelitarnych nie stosuje się do usług wymagających konwersacji więcej, niż jednego satelity geostacjonarnego © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa teletransmisyjna Skażenie sygnału 1. Wszelkie odchylenie kształtu przebiegu sygnału 2. Uwaga - proporcjonalne zmniejszenie lub zwiększenie wszystkich wartości chwilowych sygnału z zachowaniem ich kolejności nie jest skażeniem © WAT || © D. Zmysłowski  Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa teletransmisyjna Zniekształcenia sygnału © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa teletransmisyjna Zniekształcenia tłumieniowe Kompensacja za pomocą odpowiedniej charakterystyki wzmocnienia © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa teletransmisyjna Korekcja zniekształceń opóźnieniowych © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa sygnalizacyjna Warstwy logiczne cyfrowej sieci telekomunikacyjnej –Zegar warstwa odniesienia STP Węzły transferu sygnalizacji Sieciowa baza STP STP sygnalizacji danych Centrum przetwarzania info PRC Zegar rezerwa SP Centrum SP zarządzania siecią Zegary sieci węzłowej Inne CZS Synchronizacja wzajemna STP sieci strefowej STP Łącza sygnalizacyjne Centrum strefowe Synchronizacja master-slave do SP Centrum strefowe węzłów lokalnych SP SP punkty sygnalizacji Sieć sygnalizacyjna Sieć zarządzania Sieć synchronizacyjna Sieć zarządzania text Sieć synchronizacyjna Sieć sygnalizacyjna Centrale węzłowe Sieci magistralna węzłowa Sieć komutacyjna Alternatywne Węzły transmisyjne Sieć transmisji kierowanie ruchem Centrale Sieci strefowe tranzytowe Warstwy logiczne sieci Sieci lokalne telekomunikacyjnych Centrale końcowe Sieć transmisyjna Sieć komutacyjna © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa sygnalizacji Definicje i podstawowe pojęcia z zakresu sygnalizacji Definicje i podstawowe pojęcia z zakresu sygnalizacji ST Sygnalizacja w sieciach telekomunikacyjnych - jest to wymiana informacji (innej od abonenckiej) w wyniku której możliwe jest świadczenie usług telekomunikacyjnych. Sygnalizacja obejmuje: ❑procesy zestawiania i rozłączania połączeń ❑procesy sterowania połączeniami ❑procesy zarządzania siecią telekomunikacyjną KLASYFIKACJA SYGNALIZACJI Sygnalizacja ze względu na miejsce jej realizacji w ST dzielimy na: ❑Sygnalizację abonencką ❑Sygnalizację międzycentralową ❑Sygnalizację wewnątrzcentralową © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa sygnalizacji Funkcje sygnalizacji Sygnalizacja abonencka W łączu abonenckim przesyłanie informacji sygnalizacyjnej pomiędzy urządzeniem końcowym abonenckim a centralą sieci telekomunikacyjnej, spełnia dwie podstawowe funkcje: −adresową −nadzorczą −zarządzająca Sygnalizacja międzycentralowa Przesyłanie informacji sygnalizacyjnej pomiędzy dwiema centralami sieci telekomunikacyjnej, spełnia funkcje: −adresową −nadzorczą −utrzymaniową Wewnątrzcentralowa © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa sygnalizacji Rodzaje sygnalizacji ❑ Analogowa: prądem stałym, prądem przemiennym (w paśmie, poza pasmem) ❑ Cyfrowa: wewnątrz szczeliny, poza szczeliną Poziom Poziom 3825 2280 sygnału sygnału Hz Hz [dB] [dB] pasmo pasmo f [Hz] f [Hz] 300 3400 300 3400 4000 4000 Sygnalizacja w paśmie i poza pasmem © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa sygnalizacji Rodzaje sygnalizacji 0 1 11 12 22 23 1 2 3 4 5 6 7 8 sygnalizacja w szczelinie w systemach Bit Bity informacyjne amerykańskich sygnalizacyjny sygnalizacja poza szczeliną © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa sygnalizacji Tryby sygnalizacji Tryb sygnalizacji - określa powiązanie pomiędzy drogą przesyłania informacji sygnalizacyjnej i drogą przesyłania informacji użytkownika. ❑ Tryb skojarzony - informacja sygnalizacyjna między przyległymi centralami jest przekazywana w wydzielonym kanale sygnalizacyjnym. Kanał ten zapewnia realizację procesów sygnalizacyjnych na rzecz, znajdujących się w tym samym łączu, kanałów niosących informację niesygnalizacyjną (użytkową) ❑ Tryb nieskojarzony - informacja sygnalizacyjna przekazywana jest pomiędzy centralami pośredniczącymi (poza centralą początkową i końcową) w wydzielonym kanale sygnalizacyjnym. Droga przekazywania informacji sygnalizacyjnej nie jest związana fizycznie z drogą informacji abonenta usługi ❑ Tryb quasi-skojarzony - informacja sygnalizacyjna przekazywana jest drogą, która została określona wcześniej i jest stała © WAT || © D. Zmysłowski  Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa sygnalizacji Tryby sygnalizacji Centrala A Centrala B Dane użytkownika Sygnalizacja Sygnalizacja Układ Układ Sygnalizacja międzycentralowa abonencka sterujący sterujący abonencka Centrala A Dane użytkownika Centrala B Płaszczyzna użytkownika Układ Płaszczyzna sterowania Układ sterujący Sygnalizacja sterujący Wymiana informacji w trakcie realizacji połączenia bez rozdzielania i z rozdzielaniem informacji sygnalizacyjnych i informacji użytkownika © WAT || © D. Zmysłowski  Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa sygnalizacji Sygnalizacja abonencka Abonent Abonent wywołujący wywoływany Centrala lokalna Centrala lokalna Żąda Podniesienie zesta nie w mikrotelefonu połąc ienia ze n i a Pierwsza cyfra nr enie do Sygnał Zaprosz nia zgłoszenia wybiera Kolejne cyfry nr ł Zestawienie połączenia Sygna ia w sieci a r s z r utowan Prąd dz m w onienia dzwonek ał tn y sygn Zwro onienia Podniesienie i dzw Zwarcie pętl mikrotelef. ja o z głoszeniu Informac nie połącze Przebieg zestawienia połączenia analogowego © WAT || © D. Zmysłowski  Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa sygnalizacji Sygnalizacja abonencka, adresowa impulsowa i wieloczęstotliwościowa DTMF 1209 1336 1477 1633 Im 697 1 2 3 A Is 770 4 5 6 B t sprężyny Naciągnięcie jałowy Bieg 852 7 8 9 C 941 * 0 D © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa sygnalizacji Sygnalizacja Sygnalizacja abonencka abonencka impulsowa impulsowa i wieloczęstotliwościowa i wieloczęstotliwościowa Abonent A Centrala Abonent B Wywołanie (podniesienie mikrotelef.) Zgłoszenie centrai (sygn. ciągły 400-450Hz) Przesył. info. adresowej (ramka, impulsy, sygn. wieloczęstot.) Marszrutyzacja (ang. Routing, sygnał marszrutowania) Zwrotny sygnał Wywołanie dzwonienia (prąd dzwonienia) Odzew Info o zgłoszeniu (podniesienie mikrotel) abonenta docelowego Rozmowa (wymiana wiadomości) Zakończenie rozmowy (odłożenie mikrotel) Info o zakończeniu rozmowy (sygn zajętości) Rozłączenie Odłożenie mikrotel Rozłączenie © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa synchronizacyjna Warstwy logiczne cyfrowej sieci telekomunikacyjnej –Zegar warstwa odniesienia STP Węzły transferu sygnalizacji Sieciowa baza STP STP sygnalizacji danych Centrum przetwarzania info PRC Zegar rezerwa SP Centrum SP zarządzania siecią Zegary sieci węzłowej Inne CZS Synchronizacja wzajemna STP sieci strefowej STP Łącza sygnalizacyjne Centrum strefowe Synchronizacja master-slave do SP Centrum strefowe węzłów lokalnych SP SP punkty sygnalizacji Sieć sygnalizacyjna Sieć zarządzania Sieć synchronizacyjna Sieć zarządzania text Sieć synchronizacyjna Sieć sygnalizacyjna Centrale węzłowe Sieci magistralna węzłowa Sieć komutacyjna Alternatywne Węzły transmisyjne Sieć transmisji kierowanie ruchem Centrale Sieci strefowe tranzytowe Warstwy logiczne sieci Sieci lokalne telekomunikacyjnych Centrale końcowe Sieć transmisyjna Sieć komutacyjna © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa synchronizacji Synchronizacja sieci - to ogół przedsięwzięć zapewniających zadawalającą zgodność przebiegów taktowania wytwarzanych przez różne zegary sieci. „Zadawalająca zgodność” oznacza taką zgodność taktów, przy której strata informacji spowodowana przesunięciami czasowymi mieści się w wyznaczonych granicach. Według Karnaugha sieć pozostaje w stanie synchronizmu do momentu utraty informacji wskutek niezgodności przepływności binarnych. Synchronizowanie sieci jest procesem doprowadzenia jej do stanu synchronizmu i utrzymywania tego stanu w zadawalająco długim okresie czasu. 31 © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa synchronizacji Warstwa synchronizacyjna - zapewnia wytworzenie (generowanie) i rozpowszechniania (dystrybucja) jednolitego czasu, częstotliwości i fazy sygnału transmisyjnego w sieci telekomunikacyjnej. Elementami składowymi warstwy synchronizacyjnej są: ❑ układ generacji sygnału wzorcowego stanowiącej zegar odniesienia – generator/oscylator ❑ zegary lokalne wraz z układami ich korekcji ❑ łącza transmisji sygnałów synchronizacyjnych lub elementy protokołów zapewniające synchronizację. Pod pojęciem zegara należy rozumieć generator wysokostabilny, którego sygnał wyjściowy jest wykorzystywany w charakterze wzorca czasu, częstotliwości i fazy dla elementów i aplikacji danej sieci. Modelem matematycznym przebiegu wyjściowego generatora sygnału wzorcowego może być relacja: X (t ) = A  p( (t )) gdzie: A - amplituda sygnału p((t) - funkcja okresowa argumentu - najczęściej typu harmonicznego  - faza całkowita 32 © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa synchronizacji KLASYFIKACJA SYGNAŁÓW SYNCHRONIZACYJNYCH Sygnał taktujący Wzajemne relacje sygnałów Izochroniczny – Anizochroniczny – taktujących stała zmienna częstotliwość częstotliwość (średnia w czasie) Synchronizm – Asynchronizm – sygnały izochroniczne sygnały o zerowej różnicy fazy niesynchroniczne Sygnały anizochroniczne Sygnały Sygnały mezochroniczne plezjochroniczne (jednakowa fśr i (jednakowa fśr, ograniczona ) ograniczona bieżąca odchyłka f) Sygnały heterochroniczne (fśr1 fśr2) © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa synchronizacji Charakterystyki procesu generowanego przez zegar rzeczywisty Punkty zerowania się procesu wyznaczają oś czasu. Częstotliwość chwilowa zegara wynosi: 1 d (t ) f (t ) = 2 dt Częstotliwość chwilową zegara można przedstawić w postaci równania: 1 ' f (t ) = f 0 + f + td (t ) +  (t ) 2 gdzie: f 0 - częstotliwość chwilowa generatora idealnego, f - początkowa niedokładność częstotliwości zwana także nastawialnością częstotliwości generatora, d(t) - szybkość dryfu częstotliwości wyrażany w [Hz/sek], ’ - proces losowy o zerowej średniej, charakteryzujący niestabilność częstotliwości generatora, która jest wynikiem szumu fazowego generatora  Proces fazowy generatora jest najczęściej przedstawiany w formie modelowej jako proces normalny o zerowej wartości średniej © WAT || © D. Zmysłowski  Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa synchronizacji Związek procesu czasowego generowany przez zegar z fazą całkowitą ( t ) T( t ) = 0  o = 2 f o - pulsacja nominalna t - czas idealny Dla d(t) = d f 1 d 2  ( t ) −  (0) T( t ) = T(0) + t + t+ t + f0 2 f0 2 f 0 Równanie procesu czasowego zegara idealnego Ti ( t ) = Ti (0) + t Ti (0) wartość początkowa skali czasu (epoki) odmierzanego przez zegar idealny © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa synchronizacji Dystrybucja sygnałów zegara i łącza sygnałów taktowania Podstawowe charakterystyki systemów dystrybucji czasu: - zasięg działania - dokładność pozyskiwanych znaczników - niezawodność systemu dystrybucji wartości odmierzanego czasu - przepustowość, czyli zdolność systemu do jednoczesnego obsługiwania określonej liczby obiektów - odporność na zakłócenia - ekonomiczność - rozmiary i ciężar, które mają szczególne znaczenie przy umieszczaniu urządzeń na samolotach i rakietach - zdolność do pracy w określonych warunkach środowiskowych Elementy systemów rozpowszechniania czasu: - pierwotny wzorzec – czasu/częstotliwości/fazy - ośrodek propagacyjny - zegar lokalny Podstawowe metody rozprowadzania czasu: - fizyczny transport pracujących zegarów - transmisja znaczników czasu poprzez łącza przewodowe - transmisja znaczników czasu w kanałach radiowych © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa synchronizacji Czynniki kształtujące synchronizację zegarów warstwy synchronizacyjnej ❑ różnice czasu propagacji znaczników czasu do poszczególnych węzłów systemu; ❑ skokowe zmiany fazy od zera czasu propagacji znaczników czasu; ❑ precyzja wskazań parametrów odniesienia – czas/częstotliwość/faza; ❑ różnice w zakresie jakości wzorców czasu w poszczególnych węzłach systemu; ❑ długookresowe zmiany czasów propagacji sygnałów czasu, wywołanych wolnymi zmianami parametrów propagacyjnych; ❑ krótkoterminowe fluktuacje faz sygnałów czasu. © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa synchronizacji Schemat funkcjonalny warstwy synchronizacyjnej Nadajnik znaczników czasu R1 RN R2 OZCz OZCz31 OZCz 2 OZCz N Zegar 1 Zegar 2 Zegar N OZCz - odbiornik znaczników czasu © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa synchronizacji Hierarchia sieci dystrybucji sygnałów zegarowych synchronizacji PRC SEC Slave 1 Slave 2 © WAT || © D. Zmysłowski  Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa synchronizacji Przykładowa struktura hierarchii zegarów na przykładzie SDH ZGO SSU SEC SEC SEC SEC SEC SEC SSU SEC SEC SEC SSU SSU SSU SEC SEC SEC SEC SEC SEC SEC SEC SEC SEC PRC- pierwotny zegar odniesienia SSU - zegar podległy jako wtórne źródło sygnałów synchronizacji SEC - zegar podległy stosowany w urzadzeniach SDH przykładowy węzeł © WAT || © D. Zmysłowski Warstwy logiczne sieci telekomunikacyjnej –warstwa zarządzania Warstwy logiczne cyfrowej sieci telekomunikacyjnej –Zegar warstwa odniesienia STP Węzły transferu sygnalizacji Sieciowa baza STP STP sygnalizacji danych Centrum przetwarzania info PRC Zegar rezerwa SP Centrum SP zarządzania siecią Zegary sieci węzłowej Inne CZS Synchronizacja wzajemna STP sieci strefowej STP Łącza sygnalizacyjne Centrum strefowe Synchronizacja master-slave do SP Centrum strefowe węzłów lokalnych SP SP punkty sygnalizacji Sieć sygnalizacyjna Sieć zarządzania Sieć synchronizacyjna Sieć zarządzania text Sieć synchronizacyjna Sieć sygnalizacyjna Centrale węzłowe Sieci magistralna węzłowa Sieć komutacyjna Alternatywne Węzły transmisyjne Sieć transmisji kierowanie ruchem Centrale Sieci strefowe tranzytowe Warstwy logiczne sieci Sieci lokalne telekomunikacyjnych Centrale końcowe Sieć transmisyjna Sieć komutacyjna © WAT || © D. Zmysłowski Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa zarządzania Zarządzanie siecią to - działalność związana z planowaniem, organizowaniem, sterowaniem, kontrolowaniem zasobów sieci i pracy personelu obsługującego, która ma na celu optymalne wykorzystanie zasobów sieci, czyli świadczenie usług możliwie najwyższej jakości, ponosząc przy tym możliwie najniższe koszty. 42 © WAT || © D. Zmysłowski  Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa zarządzania Zarządzanie a obszary zainteresowań grup użytkowników sieci Dostawcy zasobów i usług sieciowych: optymalizacja dochodów z sieci poprzez m. in.: − wysokie współczynniki wykorzystania zasobów, − wysokie współczynniki gotowości dla zrealizowania usługi, − zadowalająca jakość usług, − optymalizacja inwestycji, − szybkie reagowanie na sytuacje awaryjne, Dostawcy usług dodanych (wzbogaconych) (Value Added Services): optymalizacja dochodów poprzez m. in.: − wysokie współczynniki wykorzystania zasobów, − wysokie współczynniki gotowości dla zrealizowania usługi, − zadowalająca jakość usług, − optymalizacja inwestycji, − szybkie reagowanie na sytuacje awaryjne, − kontrola kosztów związanych z wykorzystywaniem zasobów sieci innego operatora, − kontrola jakości dostarczanych usług. Właściciele sieci prywatnych (Private Virtual Network): optymalizacja kosztów korzystania z sieci poprzez m. in.: − optymalne wykorzystanie posiadanych zasobów, − kontrola kosztów związanych z wykorzystywaniem zasobów sieci innego operatora, − szybkie reagowanie na sytuacje awaryjne, − kontrola jakości dostarczanych zasobów/usług. Użytkownicy usług: konfiguracja parametrów otrzymywanych usług. 43 © WAT || © D. Zmysłowski  Funkcje warstw logicznych sieci telekomunikacyjnej – warstwa zarządzania Zarządzanie w środowiskach sieciowych SNMP (ang. Simple Network Management Protocol) - architektura TMN - architektura Pojęcie sieci zarządzania telekomunikacją TMN (ang. Telecommunications Management Network) wprowadzone zostało przez CCITT w rekomendacji M.30 wydanej w 1988 roku. Koncepcja TMN została rozszerzana i uaktualniana w okresie 1989-1992, rezultatem czego było opublikowanie rekomendacji M.3010 („Principles for a telecommunications management network”). 44 © WAT || © D. Zmysłowski Charakterystyka modelu odniesienia systemów otwartych © WAT || © D. Zmysłowski Dokumenty standaryzacyjne ITU Subject area Recommendation Series INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION PUBLIC DATA NETWORKS Services and Facilities X.1-X.19 Interfaces X.20-X.49 Transmission, Signalling and Switching X.50-X.89 ITU-T TELECOMMUNICATION X.200 (07/94) Network Aspects Maintenance X.90-X.149 X.150-X.179 STANDARDIZATION SECTOR Administrative Arrangements X.180-X.199 OF ITU OPEN SYSTEMS INTERCONNECTION Model and Notation X.200-X.209 Service Definitions X.210-X.219 DATA NETWORKS AND OPEN Connection-mode Protocol Specifications X.220-X.229 SYSTEM COMMUNICATIONS Connectionless-mode Protocol Specifications X.230-X.239 OPEN SYSTEMS PICS Proformas X.240-X.259 INTERCONNECTION – MODEL Protocol Identification X.260-X.269 AND NOTATION Security Protocols X.270-X.279 Layer Managed Objects X.280-X.289 Conformance Testing X.290-X.299 INTERWORKING BETWEEN NETWORKS General X.300-X.349 Mobile Data Transmission Systems X.350-X.369 INFORMATION Management X.370-X.399 TECHNOLOGY – MESSAGE HANDLING SYSTEMS X.400-X.499 OPEN SYSTEMS DIRECTORY X.500-X.599 INTERCONNECTION – OSI NETWORKING AND SYSTEM ASPECTS Networking X.600-X.649 BASIC REFERENCE MODEL: Naming, Addressing and Registration X.650-X.679 THE BASIC MODEL Abstract Syntax Notation One (ASN.1) X.680-X.699 OSI MANAGEMENT X.700-X.799 SECURITY X.800-X.849 OSI APPLICATIONS ITU-T Recommendation X.200 Commitment, Concurrency and Recovery X.850-X.859 Transaction Processing X.860-X.879 (Previously “CCITT Recommendation”) Remote Operations X.880-X.899 OPEN DISTRIBUTED PROCESSING X.900-X.999 © WAT || © D. Zmysłowski Cel stosowania modelu odniesienia dla systemów otwartych Zalecenie X.200 definiuje następująco cel i termin RM OSI: Celem międzynarodowego standardu o nazwie Model Odniesienia dla Współdziałania Systemów Otwartych jest: dostarczenie wspólnej bazy do koordynowania rozwoju standardów potrzebnych przy pracy nad realizacją współdziałania systemów. Współdziałające Systemy Otwarte (Open System Interconnection): określa standardy zapewniające wymianę informacji między systemami nazywanymi otwartymi, które wykorzystują wspólne standardy. Dzięki stosowaniu proponowanych standardów systemy są podatne na wymianę informacji oraz jej interpretację. Środowisko OSI: Środowisko OSI (Open System Interconnection Environment): Abstrakcyjna reprezentacja zbioru koncepcji, elementów, funkcji, usług i protokołów etc. jak zdefiniowano w Zalecanym Modelu dla OSI oraz wywodzących się standardach, które jeśli są zastosowane umożliwiają komunikacje pomiędzy systemami otwartymi. © WAT || © D. Zmysłowski Komunikacja z wykorzystaniem systemów pośredniczących DEFINICJE: OSI End System: ”An open system, which for a particular instance of communication, is the ultimate source or destination of data.” OSI-(N)-Relay System: ”An open system which, for a particular instance of communication, makes use of OSI functions up to and including functions of the (N)- layer and where a relay function is executed within the (N)-layer.” © WAT || © D. Zmysłowski Podstawowe elementy OSI X.200 © WAT || © D. Zmysłowski Koncepcja modelu odniesienia wg ISO/OSI SYSTEM A SYSTEM B Podsystem Podsystem N+1 Liniowo uporządkowane podsystemy Jednostka Jednostka Jednostka Jednostka funkcjonalna funkcjonalna Jednostka funkcjonalna N funkcjonalna Warstwafunkcjonalna N - protokół warstwy N Zbiór ----> Podsystem Jednostka Jednostka Jednostka podsystemów N - 1 funkcjonalna funkcjonalna Jednostka funkcjonalna Jednostka funkcjonalna funkcjonalna Połączenie N Styk logiczny N-SAP INNE SYSTEMY OTWARTE Interfejs fizyczny. Połączenie w warstwie fizycznej. 1. Jednostki funkcjonalne tej samej warstwy zwane są równorzędnymi 2. Każda warstwa N zapewnia jednostkom warstwy N+1 usługi N 3. Usługi N świadczone są warstwie N+1 z wykorzystaniem funkcji N, wykonywanych przez jednostki N oraz usługi N-1 4. Wiadomością protokołu N (Protocol Data Unit N-PDU) jest zestaw informacji złożony z porcji informacji sterującej i danych użytkownika N, przenoszonych w połączeniu N w ramach pojedynczej akcji pary jednostek N, współdziałających zgodnie z protokołem N. © WAT || © D. Zmysłowski Model wymiany wiadomości w systemach otwartych Podsystem (N+1) PDU Wiadomość protokołu N +1 warstywy N+1 N połączenie N PCI N SDU Podsystem warstywy N N PDU Wiadomość protokołu N PCI (Protocol Control Information) - Informacja sterująca protokołu PDU (Protocol Data Unit) - jednostka danych protokołu SDU (Service Data Unit) - jednostka danych usługi Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI - warstwa fizyczna WARSTWA FIZYCZNA obsługuje proces ustanawiania, utrzymywania i rozłączania połączeń fizycznych pomiędzy systemami realizuje funkcje niezbędne do transmisji informacji w połączeniach fizycznych przekształca strumienie bitów na sygnały elektryczne w medium transmisyjnym oraz realizuje funkcje odwrotne kodowanie transmisyjne OPISYWANA JEST PRZEZ CZTERY TYPY CHARAKTERYSTYK charakterystyka mechaniczna (właściwości mechaniczne złącza) charakterystyka elektryczna (opisuje wartości przekazywanych z/do medium napięć i prądów oraz ich zmiany w czasie) charakterystyka funkcjonalna (opisuje realizowane funkcje przypisując sygnałom określone znaczenie) charakterystyka proceduralna (opisuje sekwencje zdarzeń, które muszą zajść aby nastąpiło ustanowienie połączenia fizycznego, utrzymania i transmisja danych oraz rozłączenie) © WAT || © D. Zmysłowski Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI - warstwa łącza danych WARSTWA ŁĄCZA DANYCH Ochrona przed błędami powstającymi w kanale transmisyjnym ❑Detekcyjne ❑Korekcyjne Wyróżnianie systemów transmisji synchronicznej i asynchronicznej Zapewnia transmisję bloków danych - ramek pomiędzy sąsiednimi elementami sieci przykładem standardu jest LAPB, LAPD FUNKCJE Ustanawianie i zwalnianie połączenia liniowego Odwzorowanie jednostek danych połączenia liniowego Rozszczepianie połączenia liniowego Ograniczenia, synchronizacja Sterowanie sekwencją Wykrywanie błędu Odtwarzanie stanu po błędzie Sterowanie przepływem Identyfikacja i wymiana parametrów Sterowanie współdziałaniem kanałów telekomunikacyjnych Zarządzanie warstwą liniową © WAT || © D. Zmysłowski Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI - warstwa sieciowa WARSTWA SIECIOWA Dostarcza środków do ustanawiania, utrzymania i rozłączania połączeń sieciowych Dostarcza środków funkcjonalnych i proceduralnych do wymiany w połączeniach sieciowych jednostek danych pomiędzy stacjami transportowymi Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI. Funkcje warstw modelu Przesłania stacjom transportowym właściwości sieci telekomunikacyjnej USŁUGI I ELEMENTY USŁUG DLA WARSTWY TRANSPORTOWEJ Adresy sieciowe Połączenia sieciowe Identyfikatory punktów końcowych połączenia sieciowego Transfer jednostki danych usługi sieciowej Zawiadamianie o błędzie Sekwencjonowanie Sterowanie przepływem Przyspieszony transfer jednostek danych usługi sieciowej Zerowanie Zwalnianie Odbiór potwierdzenia © WAT || © D. Zmysłowski Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI - warstwa sieciowa FUNKCJE WARSTWY SIECIOWEJ Marszrutyzacja i funkcje przekaźnikowe Połączenia sieciowe Multipleksacja połączenia sieciowego Segmentacja i blokowanie Funkcje warstwy sieciowej Wykrywanie błędów Odtwarzanie stanu po błędzie Sekwencjonowanie Sterowanie przepływem Transfer danych przyśpieszonych Zerowanie Wybór usługi Zarządzanie warstwą © WAT || © D. Zmysłowski  Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI - warstwa transportowa Funkcje warstwy transportowej FUNKCJE WARSTWY TRANSPORTOWEJ Usługa transportowa zapewnia przeźroczysty transfer danych między stacjami sesyjnymi i odciąża je od zajmowania się problemami niezawodnego i efektywnego pod względem kosztów transferu tych danych USŁUGI I ELEMENTY USŁUG DOSTARCZANE DLA WARSTWY SESJI Ustanawianie połączenia transportowego Transfer danych Zwalnianie połączenia transportowego FUNKCJE W WARSTWIE TRANSPORTOWEJ Odwzorowanie adresu transportowego na adres sieciowy Mutlipleksacja (od końca do końca) połączeń transportowych na połączenia sieciowe Ustanawianie i zwalnianie połączeń transportowych Sterowanie kolejnością danych na pojedynczych połączeniach (w relacji od końca do końca) Wykrywanie błędów i niezbędne monitorowanie jakości usług Odtwarzanie stanu po błędzie Segmentacja, blokowanie i składanie Sterowanie przepływem na pojedynczych połączeniach Funkcje nadzorcze Transfer przyspieszonych jednostek danych usługi transportowej © WAT || © D. Zmysłowski  Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI - warstwa transportowa Funkcje warstwy transportowej FAZY DZIAŁANIA Faza ustanawiania połączenia Faza transferu danych Faza zwalniania połączenia FAZA USTANAWIANIA Uzyskanie połączenia sieciowego, spełniającej wymagania stacji sesyjnej, uwzględniając koszty i jakość usługi Zdecydowanie czy potrzebna jest multipleksacja albo rozszczepiania w celu optymalizacji połączeń sieciowych Ustalenie optymalnego rozmiaru jednostki danych prot. transport. Wybranie funkcji które będą działać po wejściu w fazę transferu danych Odwzorowanie adresów transportowych na adresy sieciowe Zapewnienie identyfikacji różnych połączeń transportowych pomiędzy tą samą parą punktów dostępu do usług transportowych (funkcja identyfikacji połączenia) Transfer danych © WAT || © D. Zmysłowski  Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI – w-twa transportowa Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI - warstwa transportowa FAZA TRANSFERU DANYCH Sekwencjonowanie Blokowanie Składanie Segmentacja Multipleksacja lub rozszczepianie Sterowanie przepływem Detekcja błędów Odtwarzanie stany po błędzie Transfer danych przyspieszony Ograniczenie długości jednostek danych usługi transportowej Identyfikacja połączenia transportowego FAZA ZWALNIANIA Zawiadomienie o przyczynie zwalniania Identyfikacja zwalnianego połączenia transportowego Transfer danych © WAT || © D. Zmysłowski  Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI - warstwa sesji Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI - warstwa sesji FUNKCJE WARSTWY SESJI Usługa sesji odpowiada za przebieg dialogu pomiędzy stacjami warstwy prezentacji. Dostarcza współpracującym stacjom środków niezbędnych do organizacji i synchronizacji dialogu oraz uzyskania wymiany danych między nimi. USŁUGI I ELEMENTY USŁUG DOSTARCZANE DLA WARSTWY PREZENTACJI ustanawianie połączenia sesyjnego zwalnianie połączenia sesyjnego wymiana danych usługa kwarantanny wymiana danych przyspieszonych zarządzanie interakcją (dwukierunkowa jednoczesna, naprzemienna i jednokierunkowa ) synchronizacja połączenia sesyjnego raportowanie sytuacji wyjątkowych. FUNKCJE W WARSTWIE SESJI odwzorowanie połączeń sesyjnych na połączenia transportowe sterowanie przepływem na połączeniach sesyjnych przyspieszony transfer danych wznawianie połączeń sesyjnych zwalnianie połączeń sesyjnych oraz zarządzanie warstwą sesji © WAT || © D. Zmysłowski Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI - warstwa prezentacji FUNKCJE WARSTWY PREZENTACJI Odpowiada z semantykę i syntaktykę formalnej specyfikacji informacji oraz ich reprezentację podczas transferu pomiędzy stacjami aplikacyjnymi. Warstwa uwzględnia dwa aspekty reprezentacji informacji: reprezentację informacji, która ma zostać przesłana miedzy stacjami aplikacyjnymi reprezentację struktury informacji razem z reprezentacją zbioru działań, które mogą być na nich wykonane USŁUGI I ELEMENTY Siedmiowarstwowy modelUSŁUG odniesienia ISO/OSI - warstwa DOSTARCZANE prezentacjiAPLIKACJI DLA WARSTWY realizacja sesji pomiędzy stacjami warstwy aplikacji transformacja składni wymienianej informacji usługa wyboru składni transformacja składni Siedmiowarstwowy model związana z ISO/OSI jestodniesienia konwersją - kodu i zbiorów warstwa prezentacji znaków, modyfikacją struktury układu informacji i adaptacją działań na ich strukturach. FUNKCJE W WARSTWIE PREZENTACJI żądanie ustanowienia sesji transfer danych negocjowanie i renegocjowanie składni transformacja składni także w zakresie przekształcania danych, formatowania i kompresji żądanie zakończenia sesji © WAT || © D. Zmysłowski Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI - warstwa aplikacji FUNKCJE WARSTWY APLIKACJI Warstwa aplikacyjna jest najwyższą warstwą modelu odniesienia ISO/OSI i dostarcza procesom aplikacyjnym metod dostępu do środowiska OSI. USŁUGI I ELEMENTY USŁUG DOSTARCZANE DLA WARSTWY PREZENTACJI Siedmiowarstwowy model odniesienia ISO/OSI - warstwa aplikacji usługi transferu informacji pomiędzy procesami użytkownika identyfikacja użytkowników asocjacji (nazwa, adres, opis ogólny) określenie profili użytkowników ustanowienie upoważnienia do asocjacji mechanizmów prywatności ustanowienie tożsamości użytkowników ustalenie metod rozdziału kosztów wymiany informacji określenie odpowiedzialności zasobów określenie akceptowanej jakości usługi synchronizacja procesów aplikacyjnych; ustalenie trybu dialogu, procedur wyjścia z błędu, sprawdzania integralności © WAT || © D. Zmysłowski Proces wymiany jednostek danych pomiędzy warstwami modelu ISO/OSI Wejściowy proces Wyjściowy proces redukcji nadmiaru konstrukcji ramki informacyjnego Proces ramki Proces aplikacyjny aplikacyjny X Y Proces wymiany jednostek danych pomiędzy warstwami modelu ISO/OSI Dane aplikacji Aplikacji AH Dane aplikacji Aplikacji Prezentacji PH Jednostka danych Prezentacji Sesji SH Jednostka danych Sesji WARSTWA WARSTWA Transpor- Transpor- TH Jednostka danych towa towa Sieciowa NH Jednostka danych Sieciowa Łącza Jednostka danych Łącza danych F A C (pole informacyjne) FCS F danych Fizyczna Bity Fizyczna Ścieżka telekomunikacyjna procesów Medium transmisyjne aplikacyjnych N,T,S,P,AH - nagłówek warstwy sieciowej, transportowej, sesji, prezentacji, aplikacji C - pole sterujące F - flaga (sekwencja początku ramki) FCS - suma kontrolna A - pole adresowe © WAT || © D. Zmysłowski  Modele warstwowe – wady Narzut informacyjny – każda warstwa dodaje informacje sterujące, które w niektórych przypadkach dublują się (np. adresy) Dostępna przepustowość dla użytkownika jest mniejsza niż fizyczna przepustowość łącza Dodatkowe opóźnienia spowodowane potrzebą przetwarzania kolejnych warstw Utrudnione zarządzanie – należy zarządzać różnymi warstwami Źródło: prezentacja – prof. dr hab. inż. Krzysztof Walkowiak © WAT || © D. Zmysłowski  Modele warstwowe – zalety Możliwość współpracy różnych technologii w poszczególnych warstwach –należy odpowiednio zdefiniować styki między warstwami Łatwiejszy rozwój nowych rozwiązań, technologii i protokołów sieciowych dzięki separowaniu poszczególnych funkcji Nic lepszego nie wymyślono Źródło: prezentacja – prof. dr hab. inż. Krzysztof Walkowiak © WAT || © D. Zmysłowski Zapraszam do obejrzenia …..jako zadanie domowe 1. https://www.youtube.com/watch?v=3eJncZ1FdZ0 2. https://www.youtube.com/watch?v=eb_2O3STPsI&list=PLOYHgt8dIdoz2fyn0gv4fs2t4tayalsh3&index=3 3. https://www.youtube.com/watch?v=W6QXRCzWr3c&list=PLOYHgt8dIdoz2fyn0gv4fs2t4tayalsh3&index=4 4. https://www.youtube.com/watch?v=8R-5T8SXe44&list=PLOYHgt8dIdoz2fyn0gv4fs2t4tayalsh3&index=5 © WAT || © D. Zmysłowski Pytania? Komentarze? Dziękuję za uwagę. Proszę o pytania. Życzę zdrowia i dużo pozytywnej energii ☺