Байланыстың желілік, желістік және каналдар типтері.
ТВЖ – те байланыс желісі пайдаланылады – телефондық, телеграфтық, телевизиялық, спутниктік. Байланыс желісі ретінде қолданылады: кабельді (қарапайым телефонды байланыс желісі, витая пара, коаксиль кабелі, байланыстың талшық оптималық желісі (БТОЖ), немесе световоды), радиорелелік, радиожелілер.
Байланыстың кабельді желілер арасында ең жақсы көрсеткіштерге светаводтар ие. Олардың негізгі артықшылығы: жоғары өткізгіш қабілеті (секундына жүздеген мегабит): сыртқы электромагнитті өріске сезгіш еместігі және меншікті электромагнитті сәулеленудің жоқтығы, оптикалық кабельді төсеудің төмен еңбек сыйымдылығы; үлкен емес меншікті масса (өткізу жолағының кума массасының); қолданудың кең саласы (ұжымдық қол жеткізу магистралін, жергілікті желістердің перифейриялық құрылғылы ЭЕМ байланыс жүйесін құру, микропроцессорлық техникада және т.б).
БТОЖ кемшілігі: сигналдарды беру бір бағытта жүзеге асады; қосалқы ЭЕМ световодына қосылу сигналды едәуір нашарлатады; световодтарға қажетті жоғары жылдамдықты модельдер әзірше қымбат; Эем жалғайтын световодтар электрлі сигналдарды жарықтыққа түрлендіргішпен жабдықталуы тиіс және керісінше.
ТВЖ – да байланыс каналдарының мынадай типтері қолданыс табуда:
• Симплексті, мұнда таратқыш пен қабылдағыш байланыстың бір желісімен байланысады, ол бойынша ақпарат тек бірбағытта беріледі (бұл телевизиялық байланыс желісіне тән);
• Жартылай дуплексті, мұнда байланыстың екі түйіні бір желісімен жалғанған, ақпарат бір бағытта кезектесе беріледі; (бұл ақпараттық – анықтамалық, сұрау – жауап жүйесі үшін тән);
• Дуплексті, мұнда байланыстың екі түйіні екі желіспен жалғанған (байланыстың тікелей желісімен және кері) , ақпарат бір мезгілде қарама – қарсы бағытта беріледі;
Байланыстың коммутирленетін және бөлінетін каналдары.
ТКЖ – де бөлектенген байланыс каналдары және осы каналдармен ақпаратты беру уақытын коммутациялау болып жіктеледі.
Бөлектенген байланыс каналдарын пайдаланғанда қабылдаутаратқыш аппаратура үнемі өзара жалғанған. Мұнымен жүйенің аппарат беруге дайындығының жоғары дәрежесі қамтамасыз етіледі. Бөлектенген байланыс каналдарының табыстылығы тек каналдарды жеткілікті түрде жүктемелеу жағдайында ғана жетеді.
Байланыстың коммутирленетін каналы үшін жоғары икемділік және салыстырмалы үлкен емес бағасы тән (трафиктік кіші көлемі кезінде). Мұндай каналдардың кемшіліктері: коммутацияға кететін уақыт, байланыс делісінің жеке учаскелерінің бос еместігінің блокировкалау мүмкіндігі, байланыстың ең төмен сапасы.
Цифрлі деректерді аналогтік және цифрлі кодирлеу.
ТКЖ – нің бір түйінінен деректерді басқаға жіберу байланыстың барлық битінен жүйелі беріліспен жүзеге асады.
Аппараттық сигналдар деп – шектеулі диапазон шегінде кейбір шамалар мәндерінің сансыз мөлшерін көрсете алады.
Цифрлі (дискретті) сигналдар мәндердің біреуіне немесе түпкілікті наборға ие бола алады. Аналогтік сигналмен жұмыс жасағанда кодирленген деректерді беру үшін синусоидальді формадағы аналогты негізгі сигнал пайдаланылады, ол цифрлі сигналдар жұмысында – екідеңгейлі дискретті сигнал. Аналогты сигналдар бұрмалануға сезгіш, есесіне деректерді кодирлеу мен декодирлеу цифрлі сигналдар үшін қарапайым жүзеге асады.
Аналогты кодирлеу телефонды байланыс бойынша цифрлі деректерді беру кезінде қолданылады. Әдетте ЭЕМ келіп түсетін цифрлі деректер модул ятор – демодулятор көмегімен аналогты формаға түрленеді.
Цифрлі деректерді аналогты формаға түрлендірудің үш тәсілі немесе модуляцияның үш әдісі мүмкін:
• Амплитудты модуляция – жүйелі берілетін ақпарат биттеріне сәйкес негізгі синусойдальді тербелістің амплитудасы ғана өзгереді: мысалы, бірлік бергенде тербеліс амплитудасы үлкен болады, ал ноль бергенде – кіші немесе негізгі сигнал типті болмайды;
• Жиілікті модуляция, мұндай модулирегіш сигналдар әрекетімен тек негізгі синусоидальді тербеліс жиілігі ғана өзгереді: мысалы, ноль бергенде – төмен;
• Фазалық модуляция, мұнда тек негізгі синусоидальді тербелістің фазасы ғана өзгереді: сигнал 1 – ден сигнал 0 өткенде немесе керісінше болғанда фаза 180° өзгереді;
Беретін моделі негізгі синусоидальді тербеліс (амплитуданы, желілік немесе фазалы) сигналын ЭЕМ – нен немесе терминалдан цифрлі деректерді түрлендіреді.
Кері түрлендіру (демодуляция) қабылдағыш моделімен жүзеге асырылады. Жүзеге асатын модуляция әдісімен амплитудалы, жиілікті және фазалы модуляция моделіне бөлінеді. Көп тарағаны жиілікті және амплитудалы модуляциялар.
Цифрлі деректерді цифрлі кодирлеу тікелей, сигнал деңгейін өзгерту жолымен атқарылады. Мысалы, егер ЭЕМ цифрлі деректер 1 мен 0,2В коды үшін, 0 коды үшін 5В деңгей сигналымен берілсе, онда осы деректерді байланыс желісіне бергенде сигналдар деңгейі +12В мен -12В – ге лайықты түрленеді. Мұндай кодирлеу RS – 232 – C асинхронды тізбекті адаптерлер көмегімен үлкен емес (ондаған және жүз метрлер) қашықтықта бір компьютерден екіншісіне цифрлі деректерді беру кезінде жүзеге асырылады.
ТКЖ элементтерін синхронизациялау.
Синхронизациялау – бұл байланыс протоколының бөлігі. Байланыс синхронизациясы процесінде қабылдағыш пен таратқыш жұмысын синхрондау қамтамасыз етіледі, сонда қабылдағыш кірісімен келіп түсетін ақпараттық биттердің таңдауды жүзеге асырады.
Синхронизациялау мәселесін шешу тәсіліне байланысты синхронды беріліс, асинхронды беріліс және автоподстройкалы беріліс болып бөлінеді.
Синхронды беріліс тұрақты желіліктегі импульстерді синхрондағыш (ИС) беріліс үшін байланыстың қосымша желісінің болумен өзгешеленеді. Таратқышпен байланыс желісіне бит деректерді беру және қабылдағышпен ақпараттық сигналдарды таңдау ИС пайда болған сәттен жасалады. Синхронды берілісте синхрондау сенімді түрде жүзеге асырылады, алайда ол қымбаттау түседі – байланыстың қосымша желісінің қажеттілігімен.
Асинхронды берілісте қосымша байланыс қажет емес. Мұнда деректердің берілісі фиксирленген ұзындықта (әдетте байттермен) үлкен емес блоктармен жүзеге асады. Қабылдағышты синхрондауға әрбір берілетін байт алдында қосымша бит жіберіледі – стартбит, сосын берілген байттан кейін – тағы бір қосымша бит – стопбит. Синхрондау үшін стартбит пайдаланады.
Автоподстройкалы беріліс дерек берудің қазіргі жоғары жылдамдықты жүйесінде қолданылады. Синхрондаудың өзі синхрондау коды (ӨК) пайдалану есебінен жүргізіледі. ӨК көмегімен берілетін деректерді кодирлеу мәні, каналдағы сигнал деңгейін тұрақты және жиі өзгертуді қамтамасыз етуде. Сигнал деңгейінің жоғарыдан төменге немесе керісінше әрбір өтуі қабылдағышты подстройкілеу (үйлестіру) үшін пайдаланылады. Ең жақсысы деп уақыты аралығында бір мәртеден кем емес сигнал деңгейінен өтуді қамтамасыз ететін ӨК есептеледі.
Ең көп тарағандарға мынадай өзі синхрондағыш кодтар жатады:
• NRZ – коды (нольге қайтпайтын код):
• RZ – коды (нольге қайтатын код);
• Манчестер коды;
• Деңгейді кезегімен инверсиялайтын биполярлы код (мысалы, код AMI);
1. Өзі синхрондау коды көмегімен байланысты кодирлау схемасы.
Сурет - 1 осы ӨК көмегімен 0101100 байланысын кодирлеу схемасы берілген.
ӨК сипаттау мен салыстырмалы бағалау үшін мынадай көрсеткіштер пайдаланылады:
• Синхрондау деңгейі (сапасы):
• Қабылданатын ақпараттық биттерді тану мен бөлектеу сенімділік;
• ӨК пайдаланғанда байланыс желісінде сигнал деңгейінің өзгеруінің талапты жылдамдығы, егер желістің өткізу қабілеті берілген болса;
• ӨК жұмсайтын жабдықтың күрделілігі (және, демек, бағасы);
NRZ – коды кодирлеудің қарапайымдылығымен және төмен бағасымен
өзгешеленеді. Алайда, бір аттас биттердің серияларын беруде (бірлік немесе нольдер) сигнал деңгейі әрбір серия үшін өзгеріссіз қала береді, бұл елеулі түрде синхрондау сапасын және қабылданатын ьиттерді тану сенімділігін төмендетеді (келіп түсетін сигналға қатысты қабылдағыш таймерінің келіспеуі болуы мүмкін). Осы код үшін арақатынас орныда бар: V1< = V2; max = V2 мұнда V1 – желістегі сигнал деңгейі өзгерісінің жылдамдығы;
V2 – байланыс желісінің өткізу қабілеті, бит/с.
RZ – коды бір ақпараттық бит берілісі уақытында сигнал деңгейі екі рет өзгеруімен өзгешеленеді. Бұл код синхрондаудың жақсы қасиетіне ие, бірақ оны жүзеге асыру бағасы едәуір жоғары, өәткені V1 = 2V2 арақатынасын қамтамасыз ету қажет.
Манчестерлі коды әрбір битті ұсынғанда сигнал деңгейін өзгертуді, ал бір аттас биттер сериясын бергенде – қосарлы өзгерісті қамтамасыз етеді. Жақсы синхрондағыш қасиетке ие. Магнитті таспаға ақпаратты жазуда, ақпаратты коаксильді және оптоталшықты желісімен бергенде қолданылады.
Осы кодтар үшін жылдамдық арақатынасы былай: V1< = V2; max = 2V2.
Биполярлы коды бірлік серияларын беруде жақсы синхрондағыш қасиетке ие. Нольді беруде синхрондау жоқ. Жүзеге асыруда қарапайым. Бұл коды үшін V1< = V2; V1; max = 2V2.
Байланыстың цифрлі желісі (БЦЖ). Соңғы жылдары ТВЖ – де байланыстың цифрлі желісі мен таратуда, оларда цифрлі технология пайдаланылады.
Желісте цифрлі технологияның таралу себептері:
• БЦЖ – де пайдаланатын цифрлі құрылғылар жоғары интеграциялы интегральды схема негізінде жасалады; аналогтық құрылғымен салыстырғанда үлкен сенімділікпен жұмыстағы тұрақтылықпен өзгешеленеді; пайдаланумен жасап шығаруда арзан;
• Цифрлі технологияны бір канал бойынша кез – келген ақпарат беру үшін пайдалануға болады (акустикалық сигналдар, телевизиялық бейнедерек, факсимильді деректер);
• Цифрлі әдістер беріліс пен сақтау шектеулерінің көбін жеңіп шығады;
БЦЖ – де ақпаратты бергенде аналогты сигналдарды тізбекті цифрлі мәндерге
түрлендіру жүзеге асырылады, қабылдағанда – кері түрлендіру;
Аналогты сигнал уақыты ішінде амплитуданың үнемі өзгерісі ретінде көрінеді. Мысалы, телефонмен сөйлескенде ауаның механикалық тербелісі (жоғары мен төмен қысымның кезектесуі) электрлі сигналға, сондай айналып шығу амплитудасын сипаттайтынға түрленеді. Алайда аналогты электрлі сигналдың кемшілігіне: сигналдың бұрмалануы, орта арқылы берілетін сигналдың сөнуі жатады.
БЦЖ – де бұл кемшіліктерді жеңуге болады. Мұнда аналогты сигналдың формасы цифрлі (қосарлы) қалыпта (образ), цифрлі мәнде көрінеді.
Цифрлі сигналдар канал арқылы өткенде әлсіздену мен шуылға да ұшырағыш, алайда қабылдау пунктінде тек қосарлы цифрлі импульстің болуы немесе болмауын белгілеу қажет, ал оның абсолютті мәнін қажет емес, ол аналогты сигнал жағдайында маңызды. Демек, цифрлі сигналдарды сенімді қабылданады, оларды толық қалпына келтіруге болады.
Аналогты сигналдарды цифрліге түрлендіру әртүрлі әдістермен жүзеге асады.
Оның бірі – импульсті – кодты модуляция (ИКМ). ИКМ – ді пайдаланғанда түрлендіру процесіне үш кезең кіреді: отображение (бейнелеу), кванттау және кодирлеу (сурет 2).
Сурет 2. 8 – элементті цифрлі кодты аналогты сигналға түрлендіру.
Бірінші кезең (бейнелеу) Найквистің бейнелеу теориясының негізделген. Бұл теорияның негізгі ережесі: “Егер аналогты сигнал каналдағы бастапқы сигналдан максимальді жиіліктен екі реттен кем болмай жоғары жиілікпен тұрақты аралықта бейнеленсе, онда бейнелеу бастапқы сигналды қалпына келтіру үшін жеткілікті ақпаратты ұстайтын болады”. Телефонды каналда олардың электрлі сигналдары болып көрінетін акустикалық сигналдарды беру кезінде 300 – ден 3300 Гц жиілік жолын алып жатады. Сондықтан БЦЖ – де секундына 800 мәртеге тең бейнелеу жиілігі қабылданған. Импульсті – амплитудалы модуляция (ИАМ) сигналы деп аталатын әрбір бейнелеулер есте сақталады, сосын қосарлы қалыпта (образ) трансформирленеді.
Кванттау этапында ИАМ – ның әрбір сигналына квантты мән беріледі. БЦЖ – де ИАМ сигналының амплитуда өзгерісінің бар диапазоны 128 немесе 256 кванттау деңгейіне бөлінеді. Кванттау деңгейі жоғары болған сайын ИАМ амплитудасы дәлірек бола түседі.
Кодирлеу этапында әрбір квантталған бейнелеуге 7 разрядты (егер кванттау деңгейінің саны 128 тең болса) немесе 8 – разрядты (256 – адымда кванттауда) қосарлы кодқа лайықты қойылады. Сурет 2. 8 элементті қосарлы кодтың 00101011 сигналдары көрсетілген, деңгейі 43 квантты сигналға лайықты. 7 элементті кодпен кодирленгенде деректі беру жылдамдығы 56 Кбит/с құруы тиіс, ал 8 – элементті кодты кодирлегенде – 64 Кбит/с.
Спутниктік байланыс желісі.
СБЖ пайдаланылатын СВЧ антенналары – жер үсті стансалары беретін радиосигналдарды қабылдауға арналған және осы сигналдарды кері ретрансляцияға арналған жиіліктегі диапазон. Спутниктердің көбі гигагерцті диапазонды 6/4 ГГц, кейбіреулері 14/12 ГГц пайдаланады (бірінші сан – Жер – спутник буыны бойынша жұмыс жиілігі,ал екіншісі – спутник – Жер буыны бойынша жұмыс жиілігі). Спутниктің сигналды қабылдауы мен беруі - транспондер деп аталатын арнайы құрылғымен қамтамасыз етіледі. Абоненттер арасындағы өзара әрекеттесу тізбек бойынша жүзеге асады: абонентті станция (ақпаратты жөнелткіш) – таратқыш жерүсті радиотелеметриялы станция (РТС) – спутник – қабылдағыш жерүсті радиотелеметриялы станция – абонентті (ақпаратты алушы). Жерүстіндегі бір РТС жуық жатқан АЖ тобына қызмет етеді.
Спутник пен жерүстіндегі РТС арасындағы деректерді беруді басқару үшін мынадай тәсілдер пайдаланылады.
1. Кәдімгі мультиплексирлеу – жиілік бөлігу мен уақытын бөлінулер. Біріншісінде барлық жиілікті спектр радиоканал подканалға бөлінеді, олар пайдаланушылар арасында кез – келген графикті беру үшін үлестіріледі.
Бұл тәсілдің кемшілігі: ішкі каналдар тиімді пайдаланылмайды, бастапқы каналдар өткізу сызығының едәуір бөлігі бөлу сызығы ретінде пайдаланылады.
Екіншісінде барлық уақытты бөлінулер пайдаланушылар арасында бөлінеді, олар шешуі бойынша ұсынылған уақытша кванттарға (слотқа) иелік етеді.
2. Сұрау – таңдау әдісі мен құралын пайдаланатын “бастауыш/қайталама” кәдімгі тәртібі. Бірінші орган ретінде көбінесе РТС, сиректеу – спутник шығады. Сұрау/таңдау циклі көп уақытты алады, әсіресе желісте АЖ үлкен саны болғанда. Сондықтан пайдаланушыға сұрау салу реакция уақыты ол үшін қабылданбайтындай болуы мүмкін.
3. “Бастауыш/қайталама” типті басқару тәртібі сұраусыз, уақытты кванттаумен
көптік кіру әдісін жүзеге асырумен (ТДМА). Мұнда слоттар бірінші РТС белгіленеді, эталон деп аталады. Эталонды станция басқа РТС сұрау салуды қабылдап бұл сұрауларды кадрды беру үшін нақтылы слотты станциялары белгілену жолымен қанағаттандырады, ол каналдың графигі мен қамтылу сипатына байланысты болады. Мұндай әдіс кең түрде коммерциялық спутниктік желісте пайдаланылады.
4. Басқарудың тең рангілі тәртібі. Пайдаланушылар каналға кіруге тең құқылы, канал үшін бәсекелестік жүреді. 70 – жылдар басында Н.Абрамсон тиімді бәсекелесу әдісін ұсынып, ол ALOHA жүйесі деп аталды.
Бұл жүйенің бірнеше нұсқасы бар: кездейсоқ кіру әдісі (кездейсоқ ALOHA); тең рангілі басымды слот жүйесі (слотты ALOHA) және т.б.
Спутниктік байланыс желісінің негізгі артықшылықтары:
• Станциялар арасында байланысты қамтамасыз ету;
• Қашықтығына тәуелсіз ақпаратты беру құны;
• Желісті тұрғызу мүмкіндігі;
Спутниктік байланыс желісінің кемшіліктері:
• Деректер берілісінің құпиялығын қамтамасыз етуге қаражат пен уақытты жұмсау қажеттілігі;
• Үлкен қашықтықтан радиосигналдарды қабылдауда кідірістің болуы;
• Радиосигналдардың өзара қателесу мүмкіндігі;
• Сигналдардың әртүрлі атмосфералық құбылыс әсеріне ұшырауы;
Желідегі коммутация.
Телефонды коммутация абонент жүйесіндегі байланыстың өмірлік маңызды элементі, басқару орталығы, желістегі ақпаратты өңдеу мен сақтау болып табылады. Көпнүктелі режимде байланысты ұйымдастыру компьютерлік желісте әйгілі (әсіресе ЛВС).
Мынадай коммутация әдісі болады:
• Тізбектер (каналдар) коммутациясы;
• Аралықты сақтау коммутациясы, ол өз кезегінде қатынас коммутайиясы мен пакет коммутациясы болып бөлінеді;
Тізбектер коммутациясы.
Тізбектердің коммутациясында уақыттың нақтылы масштабында айырбас қамтамасыз етіледі, сонда биттер каналмен өзгеріссіз жылдамдықпен беріледі. Абоненттер арасында сквозной байланыс каналы орнатылды. Шақырудың жеке сигналының өтуі бірнеше коммутациялық құрылғылардың тізбекті қосылуы көмегімен қамтамасыз етіледі, ол каналдар коммутациясы орталығында (ККО) шешіледі. Егер сквозной байланыс каналын белгілегенде шақырылатын тарап бос болмаса немесе тізбектегі коммутациялы құрылғыдағы шақыру сигналының бірі блокирленсе, шақыру жасаған абонент уақыт өте қайталауы тиіс. Мұндай каналды орнатқаннан кейін ККО қызметтің минимальді санын атқарды, дегенмен ақпараттың үлкен көлемі берілуі мүмкін. Демек, тізбектер коммутациясы әдісін пайдаланғанда ақпараттың берілуі қордың шығын бөлігінің екі негізгі құрамдасымен қамтамасыз етіледі: шақыруды ұйымдастыру үшін қорлармен және ККО – ғы коммутациялық құрылғыны қақтауға арналған немесе уақытша каналдарды бөлуді ұйымдастыруға арналған қорлармен.
Тізбектер коммутайиясы әдісінің кемшіліктері:
• Байланыстың сквозной каналын орнатудың үлкен уақыты, ол оның жеке учаскелерінің босауын күтуден болады;
• Шақыру сигналын қайталап беру қажеттілігі;
• Ақпарат берілісі жылдамдығын таңдау мүмкіндігінің жоқтығы;
• Желідегі қызмет пен мүмкіндіктерді өсірудің шектеулі болуы;
• Байланыс каналдарын біркелкі жүктеу қамтамасыз етілмейді;
Тізбектер коммутациясы әдісінің артықшылығы:
• Тізбектерді коммутациялау технологиясының жатықтығы;
• Диалогты режимде жұмыс жасау мүмкіндігі;
• Абоненттер арасында битті мөлдірлікті және ККО санына байланыссыз уақыт бойынша мөлдірлікті қамтамасыз ету;
• Қолданудың едәуір кең саласы (ең бастысы акустикалық сигналдарды тарату).
Аралық сақтаумен коммутация.
Бұл әдістердің ерекшеліктерін атап өтейік. Ақпарат берілу басталғанға дейін, жіберуші мен алушы арасында сквозной канал орнықтайды. Шақырушы объект номерді теру арқылы немесе бөлінген желіс арқылы тек желісиің жақын түйінімен байланысады және оған ақпаратты биттерді береді. Әрбір түйінде коммутатор болады, ол ЭЕМ – нің коммуникациялық базасында есте сақтау құрылысында (ЕҚ) тұрғызылған. ЕҚ байланыстың аралық түйінде болуы берілетін ақпараттың жоғалмауын алдын алады. Осы әдістердің бір көрсеткіштеріне жіберу мен жету пунктері арасында деректерді беру жылдамдығын келістіру мүмкіндігі жатады, ол желісте тиімді развязоктың болуымен қамтамасыз етіледі, байланыс түйінінде буферлік ЕҚ құрылуымен жүзеге асады. Аралық сақтау желісі үшін міндетті талап битті мөлдірлік болып табылады.
Қатынастар коммутациясы.
Қазірге дейін кейбір салада кеңінен қолданылуда (электронды поштада, электронды жаңалықта телеконференцияда, телесеминарда). Қатынастар коммутациясының технологиясы “есте сақтау және жіберу” және де “басшы - бағынышты” қатынасында қарастырған. Орталық коммутациялық қатынастарда (ОКҚ) коммутатор (коммуникациялық ЭЕМ) кіретін және шығатын басқаруда тіркеу мен таңдауды атқарады. Уақыттың нақты масштабында интерактивті режим мен жұмыс қарастырылмайды, алайда деректер коммутатор арқылы өте жоғары жылдамдықта берілуі мүмкін, дерек ағыстарының әртүрлі типтері үшін басымдық деңгейін анықтауға лайықты.
Қатынастар коммутациясы әдісінің кемшіліктері:
• Үлкен қатынасты қабылдау үшін байланыс түйініндегі буферлі ЕҚ емкостіне салмақты талапты жүзеге асыру қажеттілігі;
• Диалогты режимді жүзеге асыру және нақтылы уақыт масштабында жұмыс бойынша жеткіліксіз мүмкіндіктер;
• Коммутатор бас тартқанда барлық желістің істен шығуы, өйткені ол арқылы деректердің барлық ағысы өтеді.
• Қатынас коммутаторы өткізу қабілеті бойынша потенциялды “тир” орын болып табылады.
• Деректерді беру каналдары тиімділігі аздау етіп пайдаланылады;
Әдістің артықшылығы:
• Абоненттер арасында байланыстың сквозной каналын мерзімнен бұрын (деректерді беру басталар алдында) орнату қажеттігінің жоқтығы;
• Жеке учаскелерден маршруттарды қалыптастыру мүмкіндігі;
• Сұрау салу қызмет көрсетудің осы жүктеме кезеңінде төменбасымдлықты ағыстарды есте сақтау жолымен сглаживание басу жасау мүмкіндігі;
• Қызмет етуге сұрау салу шығынының жоқтығы;
Пакеттер коммутациясы.
Пакеттер коммутациясында каналдар коммутациясы мен қатынас коммутациясы артықшылықтары өзіне үйлестірген.
Оның негізгі мақсаттары:
• Желіске толық қол жеткізу мен барлық пайдаонушылар үшін сұрау салу реакцясы қолайлы уақытын қамтамасыз ету, көптеген пайдаланушылар арасында ассиметриялық ағыстарды сглаживание басу ету, мүмкіндіктерді мультиплексирлеуді қамтамасыз ету, желістің шектік компоненттерін (коммутаторлерді) шоғырландыру;
Пакеттерді коммутациялауда пайдаланылатын деректер фиксирлі ұзын қысқа
пакетте жіктеледі. Әрбір пакет хаттамалы ақпаратпен жабдықталады: пакеттің басталу мен аяқталу коды; жіберуші мен алушы адрестері; қатынас пакетінің номері; берілетін деректің анықтығын бақылау үшыін ақпарат. Пакеттер дейтаграмм құрылымында әртүрлі маршрут бойынша бірмезгілде берілуі мүмкін. Байланыс түйіндерінде пакеттерді беру мен өңдеуді басқару компьютер көмегімен пакеттерді коммутациялау орталығымен (ПКО) жүзеге асырылады;
Пакеттерді коммутациялау технологиясы мүмкіндік береді:
• Қосылатын станция мөлшерін ұлғайту;
• Коммутаторларға қосымша байланыс желісін қосумен байланысты қиыншылықты жеңу;
• Баламалық маршруттеуді жүзеге асыру, бұл пайдаланушыларға жоғары қолайлылықты жасайды;
• Пайдаланушы деректер беруге уақытты елеулі қысқарту, желістің өткізу қабілетін көтеру, және желісті қрларда пайдалану тиімділігін көтеру;
Пакеттерді коммутация концепциясының біріне – бір, не сол каналды көп
пайдаланушылармен уақытты бөлу көмегімен мультиплексирлеу жатады, бұл ТКЖ қызметінің тиімділігін көтереді. Пакеттерді коммутациялау логикасы компьютердің бір портында көп пайдалану сеанстарын мультиплексирлеуге мүмкіндік береді. Порт пен каналды мультиплексирлеуді виртуальді канал деп атайды. Пакеттерді коммутациялау мен мультиплексирлеу ассиметриялы ағыстарды басуды қамтамасыз етеді. Қазіргі уақытта пакетті коммутация деректерді беру үшін негізгі болып табылады.
Символды коммутация.
Символды коммутация (басқаша – субпакетті коммутация, немесе жалып пакет әдісі) пакетті коммутацияның бір түрі болып келеді. Ол пакет ақпаратты биті бар болғанда қолданылады. Пакетті коммутация деп келісімді шешім табуға тура келеді, екі қайшылықты талапты қанағаттандырады. Оның бірі – желісте пакетті кідіртуді азайту және екіншісі – ақпаратты беру тиімділігін көтеруді қамтамасыз етеді. Пакетті коммутациялау сетисіне пакеттің максимальді рұқсатты өлшемі үш негізгі фактор негізінде белгіленеді: пакет ұзындығын бөлу, беру отасының сипаттамасы мен құны. Әрбір беру ортасы үшін өзінің оңтайлы пакет өлшемі таңдалады.
Символды коммутацияны пайдалануда нақтылы беріліс ортасы үшін пакеттің оңтайлы өлшемі үшін өзінің оңтайлы пакет өлшемі таңдалады.
Символьды коммутацияны пайдалануда нақтылы беріліс ортасы үшін пакеттің оңтайлы өлшемі желідегі пакет кідірісі уақытының бірмезгілде азаюымен сақталады. Бұл бірнеше пайдаланушылардан үлкен емес символдар мөлшерін қабылдау есебінен (ақпараттық биттер) және жалпы қол жететін бір пакетке оларды салумен жетеді.
Желідегі пакеттерді маршруттау.
Маршруттаудың мәні, мақсаты және тәсілдері.
Маршруттау міндеті жіберуші мен алушыдан беруге арналған маршрутты таңдауды. Ол желістегі мәнде: мұнда тек қажетті емес, бірақ оңтайлы таңдау немесе қолайлы маршрут мүмкін. Әуелі сөз еріксіз (ұяшықты) типологиялы желіс жөнінде болады, мұнда пакеттер коммутациясы жүзеге асады. Алайда, аралық типологиялы қазіргі желісте (жұлдызды – сақиналы, жұлдызды – шинді, көп сегментті) кадрды беруге арналған маршрутты таңдау міндеті нақтылы түр және шешілуде.
Виртуальді желісте маршруттау әрбір жеке пакет үшін орындалады, мұнда деректер дейтаграмм формасында беріледі.
Маршруттау алгоритмі – бұл пакетті беру үшін ТКЖ – нің байланыс түйінінен шығатын желісті тағайындау ережесі, ол пакен атында негізделген ақпараттар және осы түйінді салу ақпараттар (пакеттер кезегінің ұзындығы).
Маршруттаудың негізгі мақсаты:
• Жіберушіден алушыға оны беру кезінде пакетті минимальді кідірту;
• Желінің өткізу қабілетін ТКЖ байланыс желісін салу нивелировкілеумен қол жетіледі;
• Пакеттегі ақпаратты қауіп – қатерден барынша қорғау;
• Пакетті адресатқа жеткізу сенімділігі;
Маршруттаудың мынадай тәсілдері болады:
1. Орталықтандырылған маршруттау, әдетте орталықтандырылған басқаруы бар желісте жүзеге асады. Маршрутты таңдау желісті басқару орталығында жүзеге асады, әрбір пакет үшін, ал байланыс желісінің түйіндері тек қабылдайды және маршруттау міндетін шешу нәтижелерін жүзеге асырады.
2. Таратылған (орталықсыздандырылған) маршруттау орталықсыздандырылған желісте орындалады. Маршруттауды басқару қызметі желіс түйіні арасында бөлінген, осы үшін лайықты құралдар бар. Таратылған маршруттау күрделі, бірақ үлкен икемділікпен өзгешелінеді.
3. Аралас маршруттауда маршруттаудың орталықтандырылған және таратылған принциптері жүзеге асырылған. Оған гибритті адаптивті маршруттау қатысты.
Желістегі маршруттау міндеті қысқа маршруттың желіс топологиясына, байланыс желісінің өткізу қабілетіне, байланыс желісіндегі жүктемеге байланысты жағдайында шешіледі. Желіс топологиясы түйін мен байланыс желісі бас тарту нәтижесінде және ТКЖ жетілуде өзгереді. Байланыс желісінің өткізу қабілеті беру ортасының типімен анықталады және аппараттардың шуылы мен параметрлер деңгейіне байланысты.
Ең динамикалық факторге байланыс желісіне түсетін жүктеме жатады.
Оңтайлы маршрутты таңдау үшін әрбір байланыс түйіні ТКЖ күйі жөнінде ақпаратқа ие болуы тиіс. Байланыс желісінің ағымды желіс тополгиясы мен өткізу қабілеті жөнінде деректер түйіндерге қиындықсыз беріледі. Алпйда, желістегі жүктеме күйін дәл жорамалдау үшін тәсіл жоқ . Сондықтан маршруттау міндетін шешуде пакетті беру бағыты жөнінде шешім қабылдау сәтіне қатысты кешігетін (ақпаратты беруде түркіліті жылдамдығынан) жүктеме күйі жөнінде деректерді пайдалануы мүмкін. Демек, барлық жағдайда маршруттау алгоритмі ТКЖ – нің ағымды және болашақ күйінің анықталмаған жағдайында атқарылады.
Маршруттау алгоритмінің тиімділігі мынадай көрсеткіштермен бағытталады:
• Адресатқа пакетті жеткізу уақытымен;
• Желіске түсетін салмақпен. Жүктеменің сандық бағалау түйіндегі пакеттер кезегінің ұзындығымен жүзеге асады;
• Байланыс түйініндегі қорлар шығынымен (коммуникациялық ЭЕМ жұмысы уақытымен, жад (память), емкостімен);
Маршруттау алгоритмінің тиімділігін төмендететін факторлар:
• Жоғары жүктеме астындағы байланыс түйініндегі пакетті бері бағыт бойынша пакетті беру;
• Алгоритмді жүзеге асыруға қажетті ақпарат беру есебінен қосымша жүктемені желіде жасау;
Маршруттау түрлері.
Маршруттаудың үш түрі болады – қарапайым, фиксирленген және адаптивті. Олардың арасындағы принципиальді айырмашалық – маршрутты таңдау міндетін шешуде желістегі топологиямен жүктеменің өзгеруін ескеру дәрежесі.
Қарапайым маршруттаудың өзгешелігіне желіс топологиясындағы өзгеріске, оның күйі (жүктемесі) өзгерісі де маршрутты таңдау кезінде ескерілмейді. Оның артықшылығы – маршруттау алгоритмін жүзеге асыру және жеке элементтер істен шыққанда желістегі тұрақты жұмысты қамтамасыз ету. Осы түрлерден кездейсоқ және көшкінді маршруттаудың тәжірибелік қолданыс табуда.
Кездейсоқ маршруттауда пакетті беру үшін бір кездейсоқ таңдалған еркін бағыт таңдалады. Пакет желісте адресатқа жететін ықтимал “адасуға” түседі.
Көшкінді маршруттауда барлық еркін шығу желісі бойынша түйіннен пакетті беру қарастырылады. Бұләрбір түйінде болатындықтан “пакеттің”, “көбею” құбылысы орын болады. Ол желісінің өткізу қабілетін пайдалануды күрт төмендетеді. Бұл кемшілік әрбір түйінде пакет дубликатын (көшірмесін) жою жолымен және тек бір пакеттен маршрут бойынша жылжуға қол жетеді. Ол әдістің негізгі артықшылығы – адресатқа пакетті жеткізудің оңтайлы уақытын кепілдікті қамтамасыз ету.
Фиксирленген (тіркелген) – маршруттауда маршрутты таңдауда желіс топологиясы өзгерісі ескеріледі және оның жүктемесінің өзгеруі ескерілмейді. Әрбір түйін үшін берілістің бағытын белгілеу маршрут кестесі бойынша таңдалады, ол қысқа жолды анықтайды. Жүктеме өзгерісіне адаптацияның жоқтығы желісте пакеттердің кідірісіне ұшыратады.
Фиксирленген маршруттау бір жолды және көп жолды болып бөлінеді.
Біріншісі екі абонент арасында пакеттерді беруде жалғыз жол негізінде тұрғызылады, ал екіншісі – екі абонент арасында. Бірнеше ықтимал жол негізінде тұрғызылады. Адаптивті маршруттауда пакеттерді беру бағыты жөнінде қабылданған шешім топология өзгеруінің де, желіс жүктемесі өзгеруін де ескеріп жүзеге асады.
Адаптивті маршруттаудың бірнеше модификациясы бар. Олар: жергілікті, таратылған, орталықтандырылған және гибритті адаптивті маршруттау.
Жергілікті адаптивті маршруттау аталған түйін мен қосылуларда бар ақпаратты пайдалануға негізделген: маршрут таблицасы, байланыстың шығу желісінің күйі жөнінде деректер; беруді күткен пакеттер кезеңі ұзындығы. Маршрут таблицасы қысқа маршрутты анықтайды. Мұндай әдіс бос артықшылығы маршрут таңдауы жөнінде қабылданған шешімдер түйін күйі жөнінде ең соңғы деректерді пайдаланумен жасалады. Әдістің кемшілігі оның “болжамсыздығында”, өйткені маршрутты таңдау барлық желістің глобальді күйін ескерумен жүзеге асады. Демек, пакетті көп тиеу маршруты бойынша беру қауіптілігі әрқашан бар.
Таратылған адаптивті маршруттау жергілікті маршруттау үшін көрсетілген ақпаратты және көршілес желіс түйінінен алынатын деректерді пайдалануға негізделген. Әрбір түйінде маршрут таблицасы (каталог) қалыптасады, мұнда пакетті минимильдеу кідіртудің уақытының маршруттары көрсетіледі. Көршілес түйіндерде кідіріс таблицасымен алмасуда болып тұрады, мұнда түйін жүктемесі көрсетіледі. Содан соң әрбір түйін кідірісті қайта есептейді және маршруттарды жөнге келтіреді. Таблицалармен алмасу тек кезеңдік емес, сонымен асинхронды түрде желістің жүктемесімен топологиясы өзгеруінде жүзеге асады.
Орталықтандырылған адаптивті маршруттаудың желістің әрбір түйіні үшін маршруттау міндеті маршруттаудың орталығында (МО) шешіледі. Әрбір түйін кезеңімен өө күйі жөнінде қатынасты қалыптастырады және оны МО береді. МО әрбір түйін үшін маршрут таблицасы жасалады. Қатынасты МО беру, маршруттар таблицасын қалыптастыру мен жіберу – уақытша кідірістермен түйіскен, демек, әдіс тиімділігінің шығынымен де көрінеді. Мұнан басқа желісті басқару шығынының қауіптілігі МО істен шыққанда болады.
Гибритті адаптивті маршруттау маршрут таблицасын пайдалануға негізделген, түйіндегі кезек ұзындығына таңдалды үйлестіруде. Демек, мұнда орталықтандырылған және жергілікті маршруттау принципі жүзеге асады. Гибритті маршруттау орталықтандырылған маршруттау (маршруттар) мен жергілікті (“болжамсыздық” әдісі) кемшіліктерді өтейді және олардың артықшылығын қабылдайды: орталық маршруттары желістің глобальді күйіне лайықты, ал түйіннің ағымды күйін ескеру міндетті шешудің өз мерзімділігін қамтамасыз етеді.
Қателесуден қорғау әдістері.
Ақпараттарды қатесіз беру мәселесін қамтамасыз ету үлкен мәнге ие болып отыр. Егер телеграмма мәтіндегі немесе сөйлескендегі мәтіндегі қателер мәні бойынша жеңіл байқалады. Бір қате деректерді бергенде салмақты түрде ақпарат сапасына әсер етеді. Әдістердің тәжірибеде жүзеге асуы екі бөліктен тұрады – бағдарламалық және ақпаратты. Осылардың арақатынасы әртүрлі болуы мүмкін. Бағдарламалықпен салыстырғанда аппаратуралық құралдардың меншікті салмағы үлкен болған сайын, жабдықтар күрделірек.
Желідегі ақпаратты беру кезінде туатын қателерінің екі себебін көрсетеді:
• Желіде қолайсыз объективті оқиғаның тууына немесе желідегі жабдықтың бр бөлігіндегі жаңылысу;
• Сыртқы көздер мен атмосфералық құбылыс әсерінен болатын бөгеттер. Ең көп тарағанына флуктуационды (кездейсоқ) бөгеттер жатады. Оның мысалына атмосфералық және индустриалды бөгеттер бола алады, әдетте олар кіші ұзақтықтағы бір импульс пен үлкен амплитуда түрінде көріністе болады. Және де бөгеттер синусоидальді тербеліс түрінде ықтимал. Оған бөтен радиостанция сигналы, жоғары жиіліктегі генераторлар сәулеленуі жатады.
Қателесуден қорғау әдістері ішінде әдістердің үш тобы бөлектенеді: топты
әдістер, бөгет тұрақтылық кодирлеу мен кері байланысты беріліс жүйесінде қателіктен қорғау әдістері.
Топты әдістерде ішінен мажоритарлы әдіс, ол Вердан принципін жзеге
асырады және ақпаратты блокпен беру әдісі блоктың сандық сипаттамасы кең қолднанылуда. Мажоритарлы әдіс мәні мынада, әрбір шектеулі ұзындықтағы қатынас (сообщение) бірнеше рет, көбіне үш рет беріледі. Қатынас есте сақталады, сосын оларды разрядты салыстыру жасалады. Мысалы, үш мәртелі беріліс кезіндегі 01101 кодты комбинациясы жартылай бөгеттермен бұрмаланады, сондықтан қабылдағыш мына комбинацияны қабылдайды: 01101, 01110, 01001. Әрбір позицияны тексеру нәтижесіндегі жеке дұрыс деп 01101 комбинациясы саналады.
Басқа топтың әдісте ақпаратты қайта кодирлеуді талап етпейді, деректерді блоктап беруді ұйғарады. Ондай сипаттамалар болуы мүмкін: блоктағы бірлік саны немесе ноль, блокта берілетін символдарының бақылау соммасы, бақылау соммасын тұрақты шамаға бөлу қалдығы және т.б. Қабылдау пунктінде бұл сипаттама қайта есептеледі және берілген байланыс канал бойынша салыстырылады. Егер сипаттамалар сәйкес түссе, блокта қате жоқ деп саналады. Кері жағдайда беру тарапына блокты қайталап беруін талап ететін сигнал беріледі. Қазіргі ТЕЖ – де мұндай әдіс ең кең таралған.
Бөгет тұрақты (артық) кодирлеу кеңінен тек ТКЖ – де ғана емес, сонымен ЭЕМ қолданылады. Ол байланыс жүйедегі жұмыстың жоғары сапалы көрсеткіштер алуға мүмкіндік береді. Оның негізгі белгіленуі – желіс жұмысында бөгет немесе жаңылуға қарамастан берілетін ақпараттың бұрмалануының кіші ықтималын қамтамасыз ету.
Кодтарды корриктерлеудің ең маңызды көрсеткіштері санына қатысты:
• Код маңыздылығы, немесе кодты комбинация ұзындығы, оған ақпаратты символдар (бастан) және тексерісті немесе бақылау символдар (К). Әдетте n кодының мәні Т + К соммасы;
• Кизб кодының артықшылығы, кодты бақылау символының саны қатынасында көрінеді – кодтың мәнділігі.
• ККС кодын корректирлегіш қабілет, кодты косбинация санының L, берілген код комбинациясы М жалпы санына қатынасына көрсетеді;
Олардағы қателер байқалып түзетіледі. Корректирлегіш кодты таңдау ТКЖ – гі
ақпаратты беру дұрыстығы бойынша талапқа тәуелді. Кодты дұрыс таңдау үшін қателік туу заңдылығы, сипаты, уақыт ішіндегі саны мен бөлінуі жөнінде статикалық деректер қажет. Мысалы, корректирлегіш код тиімді болады, егер қателіктер статикалық тәуелді болған жағдайда, ал олардың пайда болуы ықтималдығы кейбір шамалардан аспайды. Ол қателіктер топпен пайда болғанда жарамсыз ТЕЖ – де корректирлегіш кодтар негізінен қателіктерді, түзетулкрді байқау үшін қолданылады, ол бұрмаланған ақпаратты қайталап беру жолымен жүзеге асады. Осы мақсатта желістерде кері байланыс беру жүйесі пайдаланылады (абоненттер арасында дуплексті байланыстың болуы мұндай жүйені қолдануды жеңілдетеді).
Кері байланыс беру жүйесі шешуш
