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.
5) Сеансовый(англ. session layer) – осуществляет управление сеансами связи между двумя взаимодействующими пользователями (добавляет в передаваемую информацию точки синхронизации).
6) Представительский(англ. presentation layer) – управляет представлением данных, осуществляет генерацию и интеграцию взаимодействия процессов, осуществляет кодирование и декодирование данных. Задача – преобразование данных при передаче информации в формат, который используется в информационной системе.
7) На прикладном уровне(англ. application layer) прикладные сетевые программы, обслуживающие файлы, выполняют вычислительные информационно-поисковые работы, логические преобразования информации и т.п. Главная задача – обеспечить удобный интерфейс пользователя.
Уровень |
Примеры (Протоколы) |
7 |
HTTP, FTP, протоколы эл. почты |
4 |
TCP, UDP |
3 |
IP |
2 |
Драйверы устройств |
1 |
Витая пара, оптоволокно, радиоволны |
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
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.
В кадрах стандарта Ethernet-II (или Ethernet DIX), опубликованного компаниями Xerox, Intel и Digital еще до появления стандарта IEEE 802.3, вместо двухбайтового поля L (длина поля данных) используется двухбайтовое поле T (тип кадра). Значение поля типа кадра всегда больше 1518 байт, что позволяет легко различить эти два разных формата кадров Ethernet DIX и IEEE 802.3.
Pre+SFD |
DA |
SA |
T|L |
LLC data |
(PAD) |
FCS |
Pre – преамбула ( 7 байт 10101010 для синхронизации на приёмной стороне)
SFD – начальный ограничитель кадра (Starting Frame Delimiter, 10101011)
DA – адрес назначения (DestinationAdress, MAC адрес – 6 байт)
SA – адрес источника (Source Adress, MAC адрес – 6 байт)
T|L – тип или длина кадра
LLCdata – данные верхних уровней
PAD – поле заполнения
FCS – контрольнаясумма(Frame Check Sequence)
MAC-адрес (от англ. Media Access Control — управление доступом к носителю) — это уникальный идентификатор, сопоставляемый с различными типами оборудования для компьютерных сетей. Большинство сетевых протоколов канального уровня используют одно из трёх пространств MAC-адресов, управляемых IEEE: MAC-48, EUI-48 и EUI-64. Адреса в каждом из пространств теоретически должны быть глобально уникальными. Не все протоколы используют MAC-адреса, и не все протоколы, использующие MAC-адреса, нуждаются в подобной уникальности этих адресов. Типы МАС-адресов по способу передачи: unicast, multicast, broadcast.
В широковещательных сетях (таких, как сети на основе канальном уровне, которую используют протоколы более высокого (сетевого) уровня. Для преобразования MAC-адресов в адреса сетевого уровня и обратно применяются специальные протоколы (например, RARP в сетях TCP/IP).
Адреса типа MAC-48 наиболее распространены; они используются в таких технологиях, как Token ring, бит, таким образом, адресное пространство MAC-48 насчитывает 248 (или 281 474 976 710 656) адресов. Согласно подсчётам IEEE, этого запаса адресов хватит по меньшей мере до 2100 года.
EUI-48 от MAC-48 отличается лишь семантически: в то время как MAC-48 используется для сетевого оборудования, EUI-48 применяется для других типов аппаратного и программного обеспечения.
Число 10 обозначает номинальную битовую скорость передачи данных этих стандартов 10 Мбит/с, а слово Base – метод передачи на базе частоты 10 МГц, последний символ обозначает тип физической среды.
Мин расстояние между точками подключения – 2,5 м. Мах длина сегмента сети – 500 м. Мах число узлов на сегмент сети – 100. Мах количество сегментов – 5. Мах расстояние от трансивера до адаптера – 50 м.
Трансивер позволяет устройству передавать и получать информацию из сети, а также определять коллизии в среде передачи. 10Base-5 используется отдельный внешний трансивер и трансиверный кабель для каждого устройства.
Преимущества:
- хорошая защищенность кабеля от внешнего воздействия
- сравнительно большое расстояние между узлами
- возможность простой переменной работы станции в пределах длины кабеля-отвода.
Недостатки:
- высокая стоимость кабеля
- сложность его прокладки из-за большой жёсткости
- 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.