Интенсивность обслуженной и поступающей нагрузки. Вывод выражения для интенсивности обслуженной нагрузки и теоремы о количественной оценке интенсивности поступающей нагрузки.

Телефонная нагрузка. Основные понятия и методы расчета.

Суммарное время обслуживания вызовов принято называть телефонной нагрузкой. Различают: поступающую, обслуженную и потерянную телефонные нагрузки.

Обслуженная коммутационной системой за промежуток времени [t1, t2) нагрузка Y(t1, t2) представляет собой сумму времен занятия всех выходов коммутационной системы, обслуживающей поступающий на ее выходы поток вызовов за рассматриваемый промежуток времени. Обслуженной телефонной нагрузкой Y(t1, t2) за промежуток времени [t1, t2) называется суммарное время занятия всех V соединительных путей коммутационной системы за этот промежуток времени. Таким образом,

Интенсивность обслуженной и поступающей нагрузки. Вывод выражения для интенсивности обслуженной нагрузки и теоремы о количественной оценке интенсивности поступающей нагрузки. - student2.ru

Поступающей телефонной нагрузкой Y (t1; t2) за промежуток времени [t1; t2) называется нагрузка, которая была бы обслужена, если бы каждому поступившему вызову было тотчас предоставлено соединение со свободным выходом.

Потерянной телефонной нагрузкой Y (t1; t2) за промежуток времени [t1; t2) называется часть поступающей телефонной нагрузки, не обслуженная из-за отсутствия свободных соединительных путей в коммутационной системе, т. е. представляет собой разность между поступающей и обслуженной нагрузкой:

Размерность телефонной нагрузки — время. Чтобы подчеркнуть, что величина нагрузки складывается из промежутков времени, соответствующих отдельным занятиям, за единицу измерения телефонной нагрузки принято часо-занятие (ч-зан.). Одно часо-занятие — это такая нагрузка, которая может быть обслужена одним соединительным устройством при его непрерывном занятии в течение одного часа. Телефонная нагрузка не является по времени, величиной постоянной. Она изменяется по месяцам, года дням недели и часам суток. Чтобы коммутационное оборудование оказалось в состоянии обслужить нагрузку, расчет ее объема следует производить исходя из нагрузки в тот час, когда она является, наибольшей. Непрерывный 60-минутный промежуток суток, в течение которого нагрузка максимальна, называется часом наибольшей телефонной нагрузки (ЧНН).

Математическое ожидание нагрузки в единицу времени (обычно за час) называется интенсивностью нагрузки.

За единицу измерения интенсивности телефонной нагрузки принят Эрланг. Один Эрланг (Эрл) — это такая интенсивность нагрузки, при которой в течение одного часа будет обслужена нагрузка в одно часо-занятие (1 Эрл=1 ч-зан./ч).

3. Основные принципы передачи и коммутации сообщений, пакетов, каналов. Виртуальный и датаграммный методы передачи и коммутации пакетов.
При коммутации каналов коммутационная сеть образует между конечными узлами непрерывный составной физический канал из последовательно соединенных коммутаторами промежуточных канальных участков. Условием того, что несколько физических каналов при последовательном соединении образуют единый физический канал, является равенство скоростей передачи данных в каждом из составляющих физических каналов. Равенство скоростей означает, что коммутаторы такой сети не должны буферизовать передаваемые данные. В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной канал. И только после этого можно начинать передавать данные.
При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Пакеты имеют переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета на узел назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения. Пакеты транспортируются по сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге — узлу назначения. Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета. В этом случае пакет находится некоторое время в очереди пакетов в буферной памяти выходного порта, а когда до него дойдет очередь, он передается следующему коммутатору.
Коммутация сообщений по своим принципам близка к коммутации пакетов. Под коммутацией сообщений понимается передача единого блока данных между транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске каждого компьютера. Сообщение в отличие от пакета имеет произвольную длину, которая определяется не технологическими соображениями, а содержанием информации, составляющей сообщение. Транзитные компьютеры могут соединяться между собой как сетью с коммутацией пакетов, так и сетью с коммутацией каналов. Сообщение хранится в транзитном компьютере на диске, причем довольно продолжительное время, если компьютер занят другой работой или сеть временно перегружена. По такой схеме обычно передаются сообщения, не требующие немедленного ответа, чаще всего сообщения электронной почты. Датаграммный метод коммутации пакетов эффективен для передачи коротких сообщений. Он не требует громоздкой процедуры установления соединения между абонентами. Термин "датаграмма" применяют для обозначения самостоятельного пакета, движущегося по сети независимо от других пакетов. Пакеты доставляются получателю различными маршрутами. Эти маршруты определяются сложившейся динамической ситуаций на сети. Каждый пакет снабжается необходимым служебным маршрутным признаком, куда входит и адрес получателя. Пакеты поступают на прием не в той последовательности, в которой они были переданы, поэтому приходится выполнять функции, связанные со сборкой пакетов. Получив датаграмму, узел коммутации направляет ее в сторону смежного узла, максимально приближенного к адресату. Когда смежный узел подтверждает получение пакета, узел коммутации стирает его в своей памяти. Если подтверждение не получено, узел коммутации отправляет пакет в другой смежный узел, и так до тех пор, пока пакет не будет отправлен.Все узлы, окружающие данный узел коммутации, ранжируются по степени близости к адресату, и каждому присваивается 1, 2 и т.д. ранг. Пакет сначала посылается в узел первого ранга, при неудаче - в узел второго ранга и т.д. Эта процедура называется алгоритмом маршрутизации. Существуют алгоритмы, когда узел передачи выбирается случайно, и тогда каждая датаграмма будет идти по случайной траектории.

Виртуальный метод коммутации пакетов предполагает предварительное установление маршрута передачи всего сообщения от отправителя до получателя с помощью специального служебного пакета - запроса вызова.Для этого пакета выбирается маршрут, который в случае согласия получателя этого пакета на соединение закрепляется для прохождения по нему всего трафика. Пакет запроса на соединение как бы прокладывает через сеть путь , по которому пойдут все пакеты, относящиеся к этому вызову. Метод называется виртуальным потому, что здесь не коммутируется реальный физический тракт (как, например, в телефонной сети), а устанавливается логическая связка между отправителем и получателем, - т.е. коммутируется виртуальный (воображаемый) тракт.

В виртуальной сети абоненту-получателю направляется служебный пакет, прокладывающий виртуальное соединение. В каждом узле этот пакет оставляет распоряжение вида: пакеты k-го виртуального соединения, пришедшие из i-го канала, следует направлять в j-й канал. Тем самым виртуальное соединение существует только в памяти управляющего компьютера. Дойдя до абонента-получателя, служебный пакет запрашивает у него разрешение на передачу, сообщив, какой объем памяти понадобится для приема. Если его компьютер располагает такой памятью и свободен, то посылается согласие абоненту-отправителю на передачу сообщения. Получив подтверждение, абонент-отправитель приступает к передаче сообщения обычными пакетами.

Пакеты беспрепятственно проходят друг за другом по виртуальному соединению и в том же порядке попадают абоненту-получателю, где, освободившись от заголовков и концевиков, образуют передаваемое сообщение. Виртуальное соединение может существовать до тех пор, пока отправленный одним из абонентов специальный служебный пакет не сотрет инструкции в узлах.Режим виртуальных соединений эффективен при передаче больших массивов информации.

Преимущества режима виртуальных соединений перед датаграммным заключается в обеспечении упорядоченности пакетов, поступающих в адрес получателя, и сравнительной простоте управления потоком данных вдоль маршрута в целях ограничения нагрузки в сети, в возможности предварительного резервирования ресурсов памяти на узлах коммутации.

К недостаткам следует отнести отсутствие воздействия изменившейся ситуации в сети на маршрут, который не корректируется до конца связи. Виртуальная сеть в значительно меньшей степени подвержена перегрузкам и зацикливанию пакетов, за что приходится платить худшим использованием каналов и большей чувствительностью к изменению топологии сети.

4.Коммутация пакетов. Хаб и коммутатор пакетов, их различия и сходство. Коллизии и домены коллизий..

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Пакеты имеют переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета на узел назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения. Пакеты транспортируются по сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге — узлу назначения. Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета. В этом случае пакет находится некоторое время в очереди пакетов в буферной памяти выходного порта, а когда до него дойдет очередь, он передается следующему коммутатору. Концентратор - простейшее устройство, обеспечивающее взаимодействие компьютеров в сети. Каждый компьютер подключается к концентратору с помощью кабеля Ethernet. Вся информация, отправляемая с одного компьютера на другой в локальной сети, проходит через концентратор. Концентратор не может определить источник или место назначения полученных данных, поэтому пересылает их всем подключенным к нему компьютерам, включая и тот, с которого была отправлена информация. Концентратор может либо передавать, либо получать данные, но не может делать и то и другое одновременно. Поэтому концентраторы работают медленнее, чем коммутаторы. Концентраторы являются наименее сложными и наименее дорогими устройствами для построения сети. Коммутаторы работают как концентраторы, но при этом могут определить место назначения полученных данных, поэтому передают их только тем компьютерам, которым эти данные предназначаются (в отправляемый кадр добавляется mac-адрес компьютера получателя). Можно сказать, что коммутатор "работает" на канальном уровне модели OSI, используя кадры. Коммутаторы могут получать и передавать данные одновременно, поэтому они работают быстрее концентраторов. Если в локальной сети насчитывается четыре и более компьютера или требуется использовать сеть для действий, предполагающих обмен большими объемами информации между компьютерами следует выбрать коммутатор вместо концентратора. Коллизия— в терминологии компьютерных и сетевых технологий, наложение двух и более кадров от станций, пытающихся передать кадр в один и тот же момент времени. Доме́н колли́зий— это часть сети ethernet, все узлы которой конкурируют за общую разделяемую среду передачи и, следовательно, каждый узел которой может создать коллизию с любым другим узлом этой части сети. Другими словами, это сегмент сети, имеющий общий физический уровень, в котором доступ к среде передачи может получать только один абонент одновременно. Задержка распространения сигнала между станциями, либо одновременное начало передачи вызывает возникновение коллизий, которые требуют специальной обработки и снижают производительность сети. Чем больше узлов в таком сегменте — тем выше вероятность коллизий. Для уменьшения домена коллизий применяется сегментация физической сети с помощью мостов и других сетевых устройств более высокого уровня.

Цифровые пространственные коммутаторы. Варианты реализации. Временные диаграммы работы.

Коммутацию содержимого одноименных канальных интервалов входящих и исходящих цифровых трактов реализует пространственный цифровой коммутатор, отличие которого от обычного коммутатора заключается в том, что он, соединяя цифровые синхронные входящий и исходящий тракты, делает это лишь на время длительности определенного канального интервала, передавая тем самым цикл за циклом его содержимое из входящего тракта в исходящий.

Содержимое канальных интервалов n входящих синхронных (поступающих одновременно в один тактовый и цикловый интервал) цифровых трактов под управлением адресной информации, поступающей с выходов адресного запоминающего устройства (АЗУ) на адресные входы информационного мультиплексора MX1 может быть считано в позициях одноименных канальных интервалов исходящего цифрового тракта. Очевидно, для этого АЗУ должно иметь информационную емкость К двоичных слов по log₂n каждое, где К – количество канальных интервалов исходящего цифрового тракта. Запись данных (номеров, подлежащих коммутации входящих трактов-Nвх.) в АЗУ осуществляется по приходящим через мультиплексор (MX2) адресам (номерам требуемых канальных интервалов исходящего тракта – N исх.) при подаче сигнала “Запись” (логическая единица) с управляющего устройства (маркера). При логическом нуле на данном входе двоичный счетчик, работающий под управлением тактовой и цикловой частот синхронных входящих цифровых трактов, считывает из АЗУ записанные ранее туда маркером номера входящих трактов, которые, поступая на адресный вход информационного мультиплексора МХ1, коммутируют на его выход содержимое этих трактов в требуемые моменты времени, осуществляя, тем самым, циклическую пространственную цифровую коммутацию.

Цифровые временные коммутаторы. Пример реализации на микросхемах ОЗУ. Временные диаграммы работы.

Циклическую коммутацию содержимого разноимённых каналов входящего и исходящего цифровых уплотнённых трактов осуществляют посредством временного цифрового коммутатора. Т. к. параметром коммутации в данном случае является время, отсюда вытекает, что временной цифровой коммутатор должен обеспечивать задержку или запоминание информационного содержимого канала входящего тракта на время до подхода требуемого канального интервала исходящего тракта, что предполагает наличие в составе данного устройства регулируемой линии задержки или оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) определённой ёмкости и быстродействия.

Для записи информации канальных интервалов в РЗУ, формат входящего цифрового тракта должен быть преобразован из последовательной формы в параллельную. Содержимое канальных интервалов под управлением сигналов со счетчика, поступающих через мультиплексор MX1 регулярно, цикл за циклом, записывается в речевое запоминающее устройство (РЗУ). Считывание этой информации производится по адресам, хранящимся в виде данных в АЗУ, ранее записанным туда по команде маркера. Запись осуществляется при подаче сигнала логической единицы на вывод “Запись-считывание” АЗУ и адресный вход МХ2, при этом на информационный и адресный входы АЗУ в двоичном коде подаются, соответственно, номера входящих и исходящих каналов, подлежащих соединению. При подаче сигнала логического нуля от маркера данная информация будет регулярно считываться из АЗУ по приходящим со счетчика адресам. Например, ранее записанное маркером двоичное число 5 (номер канала входящего тракта) по адресу 10 (номер канала исходящего тракта) будет считано счетчиком во время подачи десятого адреса, т.е. в десятый временной интервал. Очевидно, что поступив с АЗУ через МХ1 на адресный вход РЗУ это двоичное число 5 считает из речевой памяти содержимое ранее записанного туда пятого канального интервала в десятый, считая по счетчику, момент времени, т.е. в десятый канальный интервал исходящего тракта.

Цифровые пространственно-временные коммутаторы. Пример реализации коммутатора емкостью 8х8 потоков Е1. Временные диаграммы работы.

Коммутацию содержимого разноимённых каналов нескольких входящих и исходящих цифровых трактов реализуют посредством пространственно-временных цифровых коммутаторов. В этом смысле пространственно-временная коммутация является симбиозом двух ранее рассмотренных методов: временной и цифровой пространственной коммутации.

Очевидно, что пространственно-временной коммутатор обладает наилучшими функциональными возможностями (свойство полнодоступности).

Сигналы входящих цифровых трактов пространственно-временного коммутатора поступают на последовательно-параллельный преобразователь (S/P) и затем под управлением адресной информации, приходящей со счетчика (СЧ) через мультиплексор 1 (MX1) регулярно, начиная с нулевого адреса, записываются в ячейки речевого ОЗУ (РЗУ). От внешнего управляющего устройства по шинам n_вх и m_исх поступает информация о том, какие каналы входящих и исходящих цифровых трактов должны быть соединены между собой. Информация о номере входящего канала и тракта записывается в адресное ОЗУ (АЗУ) по адресу, равному номеру исходящего канала и тракта, приходящему через мультиплексор (MX2).

Считанная под управлением адресов, приходящих со счетчика (СЧ) через (MX2) с выходов адресного ОЗУ, информация через MX1 поступает на адресные входы РЗУ. По этим адресам канальная информация входящих трактов, ранее записанных в РЗУ, считывается оттуда и после параллельно–последовательного преобразователя (P/S) поступает в требуемые канальные интервалы исходящих цифровых трактов.

История сетей связи

1876 Изобретение телефона (А.Г. Белл, США)

1878 Создание угольного микрофона (Д. Юз, США)

1879 Усовершенствование микрофона и телефонного аппарата (К. М. Махальский и П. М. Голубицкий, Россия)

1880-1890-е годы: создание ручных и декдано-шаговых АТС

1878 Создание первой ручной телефонной станции (г. Нью - Хевен, США)

1889 Создание шагового искателя (А. Б. Строуджер, США)

1892 Пуск первой декадно - шаговой АТС (г. Ла - Порт, США)

1896 Создание первой релейной АТС (г. Огаста, США)

1906 Разработка АТС с регистрами (регистровое управление Молина)

1906 Разработка обходного принципа установления соединений

1914 Создание многократного координатного соединителя (Бетуландер, Швеция)

1924 Изготовление АТС координатного типа

1940-е Широкое внедрение координатных АТС (США, Швеция)

1946 Создание ЭВМ типа ЭНИАК (США)

1948 Изобретение транзистора (У. Шокли, V. Браттейн, Дж. Бардин, США)

1950-е годы: начало разработок квазиэлектронных и электронных АТС

1959-1961 Создание первых полупроводниковых интегральных схем

1959 Разработка цифровой коммутации (Э. Воган)

1962 Цифровая система передачи Т1 (США)

1964 Введение в эксплуатацию первой квазиэлектронной АТС с программным управлением ЕSS № 1 (г. Сакасанна, США)

1970 Первая электронная АТС с цифровой коммутацией

1986 Принятие стандарта ММТ аналоговой системы сотовой подвижной телефонной связи

1990 Принятие стандарта GSМ цифровой системы сотовой подвижной телефонной связи

1993-1995 Начало внедрения IР-телефонии

В 60-х годах в лабораториях нескольких стран были построены и испытаны прототипы современных цифровых АТС. Начало 80-х годов можно также назвать началом современной революции в связи — на базе цифровых систем передачи и цифровых АТС во многих странах началось создание цифровых интегральных сетей связи. Благодаря широкому внедрению цифровых АТС заметно снизились трудовые затраты на изготовление электронного коммутационного оборудования за счет автоматизации процесса их изготовления и настройки, уменьшились габаритные размеры и повысилась надежность оборудования за счет использования элементной базы высокого уровня интеграции. С внедрением цифровых АТС стало возможным создание на их базе интегрированных сетей связи, которые могли бы позволить обеспечить внедрение различных видов и служб электросвязи на единой методологической и технической основе.Использование мощных микропроцессоров широкого применения позволяет применять последние достижения микропроцессорной технологии. Одни и те же функциональные блоки применяются для построения станций различного размера и назначения, что приводит к малому количеству типов печатных плат. Это в свою очередь упрощает обслуживание оборудования и сокращает объемы запасных частей. Благодаря этому, достигается высокая экономическая эффективность в диапазоне от очень малых до очень больших станций.

В течение определенного времени цифровые коммутационные системы еще будут работать в телефонных сетях совместно с аналоговыми станциями, аналоговыми системами передачи и другим аналоговым оборудованием.

Требования к речевому и адресному ОЗУ пространственно-временного коммутатора по емкости и быстродействию.

Для реализации пространственно-временной коммутации содержимое всех представленных каналов должно быть записано в речевое ЗУ, очевидно, что его емкость должна быть равна общему количеству к.и. входящих трактов при разрядности равной разрядности слова (обычно 8 бит). А так как, при управлении по входу в моменты записи в РЗУ счетчик коммутатора должен последовательно, начиная с нулевой, адресовать ячейки запоминающего устройства, разрядность шины счетчика должна быть не менее логарифма по основанию 2 количества ячеек памяти РЗУ, равного

где скобки Интенсивность обслуженной и поступающей нагрузки. Вывод выражения для интенсивности обслуженной нагрузки и теоремы о количественной оценке интенсивности поступающей нагрузки. - student2.ru означают округленное до целого в большую сторону значение. Например, для коммутатора 6×6 входящих/исходящих трактов ИКМ-30 в соответствии с формулой (1) получим

Так как, при считывании с РЗУ под действием адресной информации, приходящей с выхода АЗУ (через мультиплексор адреса) содержимое каждой ячейки речевой памяти может быть извлечено в какой-либо канальный интервал исходящего тракта, то очевидно, что адресоваться должны все ячейки РЗУ. Поскольку таких ячеек в РЗУ n·K, то для их считывания необходима адресная шина шириной не менее log₂(n·K) разрядов. С другой стороны, при емкости коммутатора n×m цифровых трактов, количество канальных интервалов на его выходе равно mK (содержание речевой памяти может считаться в mK временных интервалах, позиции которых определят моменты считывания адресных слов из АЗУ). Следовательно, емкость АЗУ должна быть равна mK log₂(n·K)-разрядных ячеек. Таким образом, необходимая организация АЗУ составляет mK log₂(n·K)-разрядных слов. Очевидно, что для исключения потери информации содержимого входящих цифровых трактов, за время цикла (Т_ц) необходимо успеть осуществить запись nK восьмиразрядных слов в РЗУ и считать их оттуда. Т.е. на запись и считывание одного канального слова в РЗУ квадратного коммутатора должно отводиться время не более

что определяет требование по быстродействию речевого ОЗУ при заданном числе входных каналов или, наоборот, требования к количеству входящих канальных интервалов или цифровых трактов при заданном быстродействии ОЗУ:

или

где K – коэффициент уплотнения входящих ИКМ-трактов.

Коммутаторы

Коммутатор иногда называют многопортовым мостом. В то время как типичный мост имеет только два порта (соединяет два сетевых сегмента), коммутатор может иметь несколько портов, в зависимости от количества сетевых сегментов, которые необходимо соединить. Как и мосты, коммутаторы извлекают определенную информацию из пакетов данных, которые они получают от различных компьютеров сети. В дальнейшем эта информация используется для построения таблиц коммутации данных, которые затем используются для определения направления потоков данных, отправляемых одним из компьютеров сети другому.

Хотя в работе мостов и коммутаторов есть много общего, коммутатор представляет собой более сложное устройство, чем мост. Мост определяет, направляется ли фрейм в другой сетевой сегмент, на основе МАС-адреса получателя. Коммутатор имеет несколько портов, к которым подсоединены сегменты сети. Коммутатор выбирает порт, к которому подсоединено устройство-получатель или рабочая станция, коммутаторы Ethernet становятся все более популярными, поскольку, как и мосты, рачительно повышают производительность сети (скорость передачи и полосу пропускания).

Коммутация представляет собой технологию, снижающую вероятность возникновения в сетях Ethernet LAN заторов за счет уменьшения объемов передаваемых по сети данных и увеличения полосы пропускания. Коммутаторы часто используются для замены концентраторов, поскольку не требуют изменения существующей кабельной инфраструктуры, что позволяет повысить производительность сети с минимальным количеством изменений в уже существующей сети. В настоящее время в сфере передачи данных все коммутирующее оборудование выполняет две основные операции:

■ коммутацию фреймов данных.Под этим термином понимается процесс передачи фрейма, полученного из одной сетевой среды, в другую (выходную) среду;

■ поддержку коммутации.Для выполнения этой функции коммутаторы строят и поддерживают таблицы коммутации и следят за возможным образованием маршрутных петель [1]. При построении таблицы коммутации коммутаторы стирают из нее адреса портов, с которых (или на которые) в течение продолжительного интервала времени не поступают фреймы данных. Коммутаторы работают с большими скоростями, чем мосты, а также могут поддерживать дополнительные и достаточно важные функции, такие, как виртуальные локальные сети VLAN (Virtual LAN). В каждом коммутаторе есть таблица, в которой прописано соответствие между MAC-адресом сетевого устройства и номером порта, по которому можно обратиться к этому устройству.

Маршрутизаторы позволяют компьютерам обмениваться данными как в текущей локальной сети, так и между двумя отдельными сегментами сетей, например между домашней локальной сетью и Интернетом. Маршрутизаторы получили свое название благодаря возможности направлять сетевой трафик по определенному маршруту с помощью логической адресации (IP и пакеты). Маршрутизаторы "работают" на сетевом (третьем) уровне модели OSI. Маршрутизаторы могут быть проводными (с использованием Ethernet-кабелей) или беспроводными (Wifi), а также с дополнительными функциями (VPN). Если требуется просто соединить компьютеры, концентраторы и коммутаторы будут идеальным решением. Однако если необходимо предоставить всем компьютерам доступ к Интернету с помощью одного кабеля или модема, используйте маршрутизатор или модем со встроенным маршрутизатором. Кроме того, маршрутизаторы обычно содержат встроенные компоненты обеспечения безопасности, например брандмауэр.

После того как маршрутизатор получил пакеты данных, происходит их коммутация: маршрутизатор перенаправляет данные с того интерфейса, куда они поступили, на интерфейс, с которого они будут посланы в другую подсеть.

Рассмотрим, как маршрутизатор определяет, на какой порт переключить полученные пакеты. Для создания таблиц маршрутизации предназначено специальное программное обеспечение. Таблицы маршрутизации содержат сведения о том, на каком интерфейсе начинается маршрут, который в конечном счете приведет к пункту назначения.

Итак, таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей — маршрутов, в каждой из которых содержится адрес сети получателя, адрес интерфейса или следующего узла, которому следует передавать пакеты и некоторый вес записи — метрику. Метрики записей в таблице играют роль в вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям. В зависимости от модели маршрутизатора и используемых протоколов маршрутизации, в таблице может содержаться некоторая дополнительная служебная информация. маршрутизации может составляться двумя способами:статическая и динамическая маршрутизация .

Сетевая модель TCP/IP

Эталонная модель TCP/IP и стек протоколов TCP/IP позволяют организовать связь между двумя компьютерами, расположенными в любых точках земного шара, со скоростью, близкой к скорости света.

сетевая модель TCP/IP имеет четыре уровня:

уровень приложений;

транспортный уровень;

Internet-уровень;

уровень доступа к сети.

Уровень приложений

Уровень приложений обслуживает протоколы верхних уровней и решает задачи представления, кодирования данных и контроля взаимодействия между конечными системами. Набор протоколов TCP/IP решает задачи, связанные с приложениями, и гарантирует, что данные будут надлежащим образом подготовлены для использования на следующем уровне. Стандарт TCP/IP описывает спецификации не только для средств Internet-уровня и транспортного уровня (например, таких, как протоколы IP и TCP), но также и правила разработки общих пользовательских приложений. В набор TCP/IP входят протоколы для передачи файлов, электронной почты и удаленной регистрации,

Транспортный уровень

Транспортный уровень предоставляет транспортные услуги от узла отправителя к узлу получателя. Он поддерживает логическое соединение между конечными точками сетевого маршрута.

Транспортный протокол сегментирует (т.е. разбивает на блоки) данные, отправленные приложениями верхнего уровня, формируя таким образом трафик между конечными узлами. Поток данных транспортного уровня предоставляет сквозные транспортные услуги (т.е. из одного конца сети в другой) вдоль всего маршрута. Поток данных транспортного уровня использует логическое соединение между передающим и принимающим узлами сети. При использовании протокола UDP основной задачей транспортного уровня является негарантированная доставка данных от отправителя получателю.

Internet уровень

Internet-уровень обеспечивает отправку пакетов сетевыми устройствами посредством соответствующего протокола. На этом уровне происходит выбор наилучшего маршрута и пересылка пакета. Перечисленные ниже протоколы работают на Internet-уровне набора TCP/IP.

Протокол IP — это протокол без установления соединения, обеспечивающий выбор наилучшего маршрута для доставки пакетов. Он не заботится о содержимом пакетов, а лишь находит наилучший способ направить пакеты в пункт назначения.

Протокол управляющих сообщений в сети Internet (Internet Control Message Protocol - ICMP) предоставляет функции контроля и управления сообщениями.

Протокол преобразования адресов (Address Resolution Protocol - ARP) определяет адреса канального уровня (MAC-адреса) по известным IP-адресам.

Протокол обратного преобразования адресов (Reverse Address Resolution Protocol - RARP) определяет IP-адреса для известных адресов канального уровня (т.е. MAC-адресов).

Протокол IP выполняет следующие функции:

определяет формат пакета и схему адресации;

осуществляет передачу данных от уровня Internet уровню доступа к сети;

осуществляет маршрутизацию к удаленным узлам.

Протокол IP не осуществляет проверку данных и коррекцию ошибок. Обе функции выполняются на более высоких уровнях: транспортном и уровне приложений.

Уровень доступа к сети

Этот уровень описывает методы построения локальных (LAN) и распределенных (WAN) вычислительных сетей и соответствует физическому и канальному уровням модели OSI.

Программное обеспечение и драйверы специфических устройств, таких, как, сетевые адаптеры (NIC) технологий Ethernet, Tocken Ring, ISDN и модемы, обычно работают именно на уровне сетевого доступа.

К функциям уровня сетевого доступа относятся преобразование IP-адресов в аппаратные адреса и инкапсуляция IP-пакетов во фреймы. Уровень сетевого доступа отвечает за физическую связь со средой передачи данных для данного аппаратного типа сетевого интерфейса.

Левая задача

На полнодоступную систему с тремя выходами поступает простейший поток вызовов с параметром λ = 22 выз/час, среднее время обслуживания t_ср = 90 сек. Рассчитать вероятности всех возможных состояний системы P_i(i=1;3). Определить интенсивность обслуженной нагрузки при реальных потерях.