Проблеми стандартизації та джерела стандартів у галузі передавання даних

Перші системи передавання даних будували за індивідуальним замовлення по закритій структурі. В міру збільшення замовлень на розробку систем передачі даних, постало питання про серійне виготовлення технічного обладнання цих систем; первинних і вторинних перетворювачів електричних сигналів, апаратури передачі даних і т.п. А це вже вимагало розробки певних стандартів на ці технічні засоби, інтерфейси зв'язку між ними, вироблення певних правил та алгоритмів за якими здійснюється обмін інформацією між окремими компонентами системи.

Особливо гостро питання стандартизації постало при появі сучасних цифрових систем електрозв'язку з різнорідним трафіком та великим числом різноманітних абонентів. Стандарти в галузі електрозв'язку дозволяють використовувати для побудови мереж передачі даних стандартне технічне обладнання та програмне забезпечення, без великих затрат змінювати структуру мережі, збільшувати або зменшувати число абонентів, об'єднувати різнорідні мережі між собою, створювати мережі, які охоплюють великі території (держави, континенти, частини світу).

Сучасні системи електрозв'язку будуються у відповідності з вимогами взаємодії відкритих систем. При цьому як базову використовують еталонну модель взаємодії відкритих систем OSI. Відритою системою називається система, яка складається з окремих модулів і структура якої може змінюватися в залежності від галузі застосування та виконуваних функцій. Відкриті системи будують у відповідності з загальнодоступними специфікаціями та стандартами, які використовують зацікавлені виробники.

В галузі передавання даних використовують наступні види стандартів:

1. Стандарти окремих фірм-виробників.

2. Стандарти спеціальних комітетів і об'єднань (галузеві стандарти).

3. Національні стандарти (державні стандарти - ДЕСТи).

4. Міжнародні стандарти.

Міжнародні стандарти розробляють і затверджують різні міжнародні організації та комітети. Найбільших успіхів у розробці стандартів в галузі передавання даних досягнули Міжнародна організація зі стандартизації (ISO), Міжнародна спілка електрозв'язку (ITU), Інститут інженерів з електротехніки і радіоелектроніки (ІЕЕЕ), Європейська асоціація виробників комп’ютерів (ЕСМА), Асоціація електронної промисловості (ЕІА), Міністерство оборони США (DoD) та Професійне співтовариство Internet (ISOC).

Міжнародна організація зі стандартизації ISO є асоціацією національних організацій різних держав з питань стндартизації. Найбільшим її досягненням в галузі передавання даних є розроблена модель взаємодії відкритих систем OSI, яка стала основою для розробки стандартів нових технологій як локальних так і глобальних мереж.

Міжнародна спілка електрозв'язку ITU є спеціальним органом організації об’єднаних націй. Сектор телекомунікації ITU-T цієї спілки відповідає за розробку стандартів у галузі передавання даних, електронної пошти та мультимедійного трафіку.

Комітет 802 Інституту інженерів з електротехніки і радіоелектроніки США розробив сімейство стандартів ІЕЕЕ 802.х в галузі локальних мереж передавання даних, які були покладені в основу міжнародних стандартів ISO 8802-1….8802-5.

Європейська асоціація виробників комп’ютерів ЕСМА розробляє стандарти в галузі комп’ютерної техніки і комунікаційних технологій.

Асоціація електронної промисловості ЕІА є органом виробників електронного і мережевого обладнання Сполучених Штатів Америки і займається розробкою стандартів для мережевих компонентів. Найбільш відомою її розробкою є інтерфейс RS-232C.

Підрозділи Міністерства оборони США є піонерами в розробці стандартів у галузі комп’ютерної техніки та мереж передавання даних. Найбільш відомим стандартом цієї організації, який успішно використовується з кінця 70-их років минулого століття до наших днів є стек комунікаційних протоколів ТСР/ІР.

Професійне співтовариство Internet ISOC контролює розробки доповнень до стеку протоколів ТСР/ІР і стандартів в мережі Internet. Офіційні стандарти Internet публікуються інженерним підрозділом IETF цього співтовариства у вигляді документів RFC.

 

Список рекомендованої літератури

1. Березюк Б.М. Системи і мережі передавання даних / Конспект лекцій. – Львів, 2005.

2. Березюк Б.М., Піскозуб А.З. Методичні вказівки до лабораторної роботи здисципліни «Системи і мережі передавання даних». – Львів: Національний інституту «Львівська політехніка», 2004, 16 с.

3. Буров Є. Комп'ютерні мережі. СП "Бак", Львів, 2002 - 536 с.

4. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г.Олифер, Н.А.Олифер.-СПб.: Издательство "Питер", 2002 - 672 с.

5. Куроуз Дж., Росс Л. Компьютерные сети. 2-е изд. - СПб.: Питер, 2004. - 765 с.

6. Палмер М., Синклер Р.Б. Проектирование и внедрение компьютерных сетей. Учебный курс. – 2-е изд., перераб. и доп.: Пер. с англ. – СПб.: Петербург, 2004 – 752 с.

7. Современные компьютерные сети. 2-е изд../ В.Столлинг. СПб.: Питер, 2003. - 783 с.

8. Таненбаум. Компьютерные сети. - СПб.: Питер, 2002. - 848 с.

9. Ирвин Дж., Харль Д. Передача даних в сетях: инженерний подход: Пер. с англ. - СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 448 с.

10. Компьютерные сети и сетевые технологии: Пер. с англ./ Марк Спортак, Френк Паппас и др. - К.: ООО "ТИД "ДС", 2002 - 736 с.

11. Microsoft TCP/IP: Учебний курс / Пер. с англ. - М.: Издательский отдел "Русская Редакция" ТОО "Channel Trading Ltd.", 1998. - 392 с.

12. Основи техніки передавання інформації. Підручник. / Р.Квєтний, М.Компанец, С.Кривогульченко, А.Кулик. - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2002.-358с.

13. Лагутенко О.И. Модемы. Справочник пользователя. - Спб.: "Лань"., 1997.-368с.

14. Передача дискретных сообщений: Учебник для вузов / Под ред. В.П.Шувалова-М.:Радио и связь, 1990. - 464 с.

15. Дженнингс Ф. Практическая передача данных: Модемы, сети и протоколы: Пер. с англ. М.: Мир, 1989.

16. Шатт С. Мир компьютерных сетей: Пер. с англ.-К.: BHV, 1996.

17. Шварц М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ. В 2-х т.,1992.

18. Лохмотко В.В., Пирогов К.И. Анализ и оптимизация цифровых сетей интегрального обслуживания.- Мн., 1991.

19. [RFC791] Postel, J., "Internet Protocol", RFC-791, USC/Information. Sciences Institute, September 1981.

20. [RFC1918] Y. Rekhter, B. Moskowitz, D. Karrenberg, G. J. de Groot & E. Lear. “Address Allocation for Private Internets”, RFC-1918. February 1996.

21. [RFC1631] K. Egevang & P. Francis. “The IP Network Address Translator (NAT).”, RFC-1631. May 1994.

22. [RFC1883] S. Deering & R. Hinden. “Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification.”, RFC-1883. December 1995.

23. [RFC950] J.C. Mogul, J. Postel, " Internet Standard Subnetting Procedure ",
RFC-950, August 1985. (Status: STANDARD)

24. [RFC1518] Y. Rekhter & T. Li. “ An Architecture for IP Address Allocation with CIDR”, RFC-1518. September 1993. (Status: PROPOSED STANDARD).

25. [RFC1519] V. Fuller, T. Li, J. Yu, & K. Varadhan. “ Classless Inter-Domain Routing (CIDR): an Address Assignment and Aggregation Strategy.”, RFC-1519. September 1993. (Status: PROPOSED STANDARD).

 

 

Додатки

Таблиця 1. Загальні параметри специфікацій фізичного рівня для стандарту Ethernet

	10Base-5	10Base-2	10Base-T	10Base-F
Кабель	“Товстий” коаксіальний кабель RG-8 чи RG-11	“Тонкий” коаксіальний кабель RG-58	Неекранована вита пара категорії 3, 4, 5	Волоконно-оптичний кабель
Максимальна довжина сегмента, м
Максимальна віддаль між вузлами мережі (при використанні повторювачів), м				(2740 для 10Base-FB)
Максимальне число станцій в сегменті
Максимальне число повторювачів між любими станціями мережі.				4 (5 для 10Base-FB)

 

Таблиця 2. 10Base-5 (Thick Ethernet): основні характеристики.

Специфікація IEEE	802.3e
Бітова швидкість передавання	10 Мбіт/с
Міжкадровий інтервал	9,6 мкс
Максимальна довжина кадру (без преамбули)	1518 байт
Мінімальна довжина кадру (без преамбули)	64 байт (512 біт)
Довжина преамбули	64 біт
Кабелі	RG-8, RG-18
З'єднувачі	Тип N
Навантаження (термінатори)	50 Ом
Максимальна довжина сегменту	500 м
Максимальна кількість відгалужень у сегменті
Максимальна кількість станцій у мережі
Мінімальна відстань між відгалуженнями	2.5 м
Максимальна довжина кабелю трансівера	50 м
Максимальна кількість повторювачів
Топологія	Шина

 

Таблиця 3. 10Base-2 (Thin Ethernet): основні характеристики.

Специфікація IEEE	802.3
Максимальна швидкість	10 Мбіт/с
Міжкадровий інтервал	9,6 мкс
Максимальна довжина кадру (без преамбули)	1518 байт
Мінімальна довжина кадру (без преамбули)	64 байт (512 біт)
Довжина преамбули	64 біт
Кабелі	RG-58
З'єднувачі	BNC
Навантаження (термінатори)	50 Ом
Максимальна довжина сегменту	185 м
Максимальна кількість відгалужень у сегменті
Максимальна кількість станцій у мережі
Мінімальна відстань між відгалуженнями	0.5 м
Максимальна кількість повторювачів
Топологія	Шина

 

Таблиця 4. 10Base-T: основні характеристики.

Специфіфкація IEEE	802.3і
Максимальна швидкість	10 Мбіт/с
Міжкадровий інтервал	9,6 мкс
Максимальна довжина кадру (без преамбули)	1518 байт
Мінімальна довжина кадру (без преамбули)	64 байт (512 біт)
Довжина преамбули	64 біт
Кабелі	UTP Категорії 3, 4, 5
З'єднувачі	RJ-45
Максимальна довжина сегменту	100 м
Максимальна кількість під'єднань у сегменті
Максимальна кількість станцій у мережі
Максимальна кількість повторювачів
Фізична топологія	Зірка

 

Таблиця 5. 10Base-F: основні характеристики.

Специфіфкація IEEE	802.3j
Максимальна швидкість	10 Мбіт/с
Міжкадровий інтервал	9,6 мкс
Максимальна довжина кадру (без преамбули)	1518 байт
Мінімальна довжина кадру (без преамбули)	64 байт (512 біт)
Довжина преамбули	64 біт
Кабелі	50, 62.5 або 100 мкм (найпоширеніший 62.5 мкм)
З'єднувачі	подвійний ST або подвійний SMA
Максимальна довжина сегменту	до 2 км.
Максимальна кількість під'єднань у сегменті
Максимальна кількість станцій у мережі
Максимальна кількість повторювачів
Фізична топологія	Зірка

 

Таблиця 6. 100Base-TX: основні характеристики.

Специфіфкація IEEE	802.3u
Максимальна швидкість	100 Мбіт/с
Міжкадровий інтервал	0,96 мкс
Максимальна довжина кадру (без преамбули)	1518 байт
Мінімальна довжина кадру (без преамбули)	64 байт (512 біт)
Довжина преамбули	64 біт
Кабелі	UTP Категорії 5 (2 пари)
З'єднувачі	RJ-45
Максимальна довжина сегменту	100 м
Максимальна кількість під'єднань у сегменті
Максимальна кількість станцій у мережі
Максимальна кількість повторювачів
Топологія	Зірка

 

Таблиця 7. 100Base-FX: основні характеристики.

Специфіфкація IEEE	802.3u
Максимальна швидкість	100 Мбіт/с
Міжкадровий інтервал	0,96 мкс
Максимальна довжина кадру (без преамбули)	1518 байт
Мінімальна довжина кадру (без преамбули)	64 байт (512 біт)
Довжина преамбули	64 біт
Кабелі	50, 62.5 або 100 мкм
З'єднувачі	подвійний ST або подвійний SMA
Максимальна довжина сегменту для напівдуплексу	412 м
Максимальна довжина сегменту для дуплексу	2000 м
Максимальна кількість під'єднань у сегменті
Максимальна кількість станцій у мережі
Максимальна кількість повторювачів
Топологія	Зірка

 

Таблиця 8. 100Base-T4: основні характеристики.

Специфіфкація IEEE	802.3u
Максимальна швидкість	100 Мбіт/с
Міжкадровий інтервал	0,96 мкс
Максимальна довжина кадру (без преамбули)	1518 байт
Мінімальна довжина кадру (без преамбули)	64 байт (512 біт)
Довжина преамбули	64 біт
Кабелі	UTP Категорії 3 (4 пари)
З'єднувачі	RJ-45
Максимальна довжина сегменту	100 м
Максимальна кількість під'єднань у сегменті
Максимальна кількість станцій у мережі
Максимальна кількість повторювачів
Топологія	Зірка

 

Таблиця 9. 1000Base-T4: основні характеристики.

Специфіфкація IEEE	802.3z, 802.3ab
Максимальна швидкість	1000 Мб/с
Міжкадровий інтервал	0,096 мкс
Максимальна довжина кадру (без преамбули)	8192байт
Мінімальна довжина кадру (без преамбули)	512 байт
Довжина преамбули	64 біт
Кабелі	Одномодовий, Багатомодовий 62,5/125, Багатомодовий 50/125, Twinax 75 Oм, UTP Категорії 5 (4 пари)
З'єднувачі	RJ-45,ST, SMA
Максимальна довжина сегменту	5000 м (для одномодового) 220 м (для 62,5/125) 500 м (для 50/125) 25-100 м (для UTP Cat. 5) 25 м (для Twinax)
Топологія	Зірка, шина

 

Таблиця 10. Технології Ethernet та відповідні швидкості передавання.

Тип	Швидкість передавання (Мbit/c)	Довжина (м)
10Base-5
10Base-2
10Base-T
10Base-FL
100Base-TX	100 UTP(2 пари)
100Base-T4	100 UTP(4 пари)
1000Base-FX	1000 (оптоволокно) (full duplex)	412 / (2) км
1000Base-SX	1000 (багатомодове оптоволокно)
1000Base-SX	1000 (багатомодове оптоволокно) (50/125)
1000Base-LX	1000 (багатомодове оптоволокно)
1000Base-LX	1000 (одномодове оптоволокно)	5 км
1000Base-CX	1000 екранований мідний кабель

 

 

Таблиця 11. Дані до розрахунку значення PDV

Тип сегмента	База лівого cегмента, bt	База проміжного cегмента, bt	База правого Cегмента, bt	Затримка середовища на 1 м, bt	Максимальна Довжина Сегмента, м
10Base-5	11,8	46,5	169,5	0,0866
10Base-2	11,8	46,5	169,5	0,1026
10Base-T	15,3	42,0	165,0	0,113
10Base-FB	–	24,0	–	0,1
10Base-FL	12,3	33,5	156,5	0,1
FOIRL	7,8	29,0	152,0	0,1

 

Таблиця 12. Дані до розрахунку значення PVV.

Тип сегмента	Передаючий cегмента, bt	Проміжний cегмента, bt
10Base-5
10Base-2
10Base-FB	–
10Base-FL	10,5
10Base-T	10,5

 

Таблиця 13. Затримки в компонентах 100Base-T.

Компонента	Затримка на 1 м	Максимальна затримка
Два DTE TX/FX
Два DTE T4
Один DTE T4 + один DTE TX/FX
Сегмент кабелю категорії 3	1.14	114 (для 100 м)
Сегмент кабелю категорії 4	1.14	114 (для 100 м)
Сегмент кабелю категорії 5	1.112	111.2 (для 100 м)
Сегмент кабелю STP	1.112	111.2 (для 100 м)
Сегмент оптоволоконного кабелю	1.0	412 (для 412 м)
Повторювач Класу I
Повторювач Класу II з усіма портами TX/FX
Повторювач Класу II з портами T4

 

Таблиця 14. Основні характеристики технологій FDDI і Token Ring

Характеристика	FDDI	Token Ring
Бітова швидкість передавання	100 Мбіт/с	16 Мбіт/с
Топологія	Подвійне кільце дерев	Зірка/кільце
Метод доступу	Доля від часу обороту маркеру	Пріоритетна система резервування
Середовище передавання даних	Оптоволокно, STP і UTP Cat. 5	Оптоволокно, STP 1 і UTP 3
Максимальна віддаль між вузлами	4 км	100 м
Максимальна довжина мережі	200 км	4 км
Максимальна кількість вузлів	500 (1000 з’єднань)	260 для STP 72 для ГЕЗ

 

Таблиця 15. Ієрархія цифрових швидкостей технології PDH

Стандарт США	Стандарт ССІТТ (Європа)
Позначення швидкості	Кількість голосових каналів	Швидкість, Мбіт/с	Кількість голосових каналів	Швидкість, Мбіт/с
DS-0		64 Кбіт/с		64 Кбіт/с
DS-1 (T1/E1)		1,544		2,048
DS-2 (T2/E2)		6,312		8,488
DS-3 (T3/E3)		44,736		34,368
DS-4		274,176		139,264

 

 

Таблиця 16. Порівняння технологій і застосувань.

Технологія	Швидкість	Обмеження відстані	Застосування
Аналоговий модем 56 кб/с	Потік "вниз" 56 кб/с Потік "вгору" 28.8 або 33.6 кб/с	Немає	Електронна пошта, віддалений доступ до LAN, доступ до Internet/intranet
ISDN	До 128 кб/с (без компресії), повний дуплекс	6 км (можливе збільшення відстані з додатковим обладнанням)	Відеоконференції, аварійне відновлення, дублювання виділеної лінії, обробка транзакцій, виклик сервісного центру, доступ до Internet/intranet
Кабельний модем	Потік "вниз" 10..30 Мб/с, потік "вгору" 128 кб/с.. 10 Мб/с (спільна, не виділена смуга)	48 км через коаксіал (з додатковим обладнанням до 322 км)	Доступ до Internet
ADSL Lite	Потік "вниз" до 1 Мб/с, потік "вгору" до 348 кб/с	6.7..7.6 км	Доступ до Internet/intranet, перегляд Web, IP-телефонія, відеотелефонія
ADSL/ R-ADSL	Потік "вниз" до 1.5..8 Мб/с, потік "вгору" до 1544 кб/с	6 км (4 км для більшої швидкості)	Доступ до Internet/intranet, відео на вимогу, віддалений доступ до LAN, VPNs, VoIP
HDSL	1.544 Мб/с з повним дуплексом (2 пари) 2.048 Мб/с з повним дуплексом (3 пари)	4..5 км	Локальний зв'язок, заміна зв'язку T1/E1, взаємосполучення з PBX, агрегування трафіку ретрансляції рамок (Frame Relay), сполучення LAN
SDSL	1.544 Мб/с з повним дуплексом (1 пара) 2.048 Мб/с з повним дуплексом (1 пара)	3 км	Локальний зв'язок, заміна зв'язку T1/E1, розподілені обчислення, сполучення LAN
VDSL	Потік "вниз" 13..52 Мб/с, потік "вгору" 1.5..2.3 Мб/с (до 34 Мб/с при симетричному зв'язку	300..1500 м (залежно від швидкості)	Доступ до Internet мультимедіа, телебачення з високою роздільністю

 

Таблиця 17. Основні характеристики мереж з КК

Мережа передавання	Тип інтерфейсу (протоколу)	Тип каналу	Швидкість, Kбіт/с	Тип абонентського закінчення
КТМЗК	(V.34+, V.90)		33,6/56	2-х провідне, модем
ISDN	BRI	2B+D		2-х провідне, NT2, NT1
PRI	30B+D H0 H11 H12		4-х провідне, ТА

 

Таблиця 18. Характеристики мереж з комутацією пакетів

Тип мережі	Швидкість доступу	Трафік
Х.25	1,2–64 Кбіт/с	Термінальний
Frame Relay	64 Кбіт/с – 2 Мбіт/с	Комп’ютерний
АТМ	1,544 – 155 Мбіт/с	Комп’ютерний, графіка, голос, відео
ТСР/ІР	1,2 – 2,048 Кбіт/с	Комп’ютерний, Термінальний

 

Таблиця 19. Потреби у швидкості (ширині смуги) для різних застосувань.

Прикладні програми	Терпимість До затримок	Час відповіді	Перепускна здатність, Мбіт/с
Електронна скринька	Висока	Регламентується	0.004–0.20
Голос	Низька	Реальний час	0.004–0.64
Передавання файлів	Висока	Регламентується	0.01-600
Обробка зображень	Середня	Реальний час	0.256–25
Ділове відео	Низька	Реальний час	0.256–16
Широкомовне відео	Низька	Реальний час	0.256–2
Термінальний доступ	Висока	Реальний час	1 Кбіт/с
Високоякісне аудіо	Низька	Реальний час	64 Кбіт

 

 

Таблиця 20. Порівняння окремих популярних інтерфейсів Фізичного рівня.

	Кількість контактів	Максимальна віддаль передавання, м	Максимальна швидкість передавання, Мбіт/с
RS-232С		до 15	0,02
RS-449 (Специфікація RS-423) (Специфікація RS-422)		до 10 до 10	0,1
V.35		до 15	0,168
HSSI		50'