Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Počítačové sítě Datový spoj (Data Link) Organizovaný komunikační kanál Datové jednotky – rámce (frames) Obsah rámce indikátory začátku a konce rámce režijní.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Počítačové sítě Datový spoj (Data Link) Organizovaný komunikační kanál Datové jednotky – rámce (frames) Obsah rámce indikátory začátku a konce rámce režijní."— Transkript prezentace:

1 Počítačové sítě Datový spoj (Data Link) Organizovaný komunikační kanál Datové jednotky – rámce (frames) Obsah rámce indikátory začátku a konce rámce režijní informace – záhlaví event. zápatí rámce (identifikátor zdroje a cíle, řídící informace, informace o stavu spoje, kontrola bitové správnosti- FCS …) data určená k přenosu – Formát rámce (včetně specifikace minimální a maximální délky) je určen příslušným přenosovým protokolem Počítačové sítě - Datový spoj 1 Protokol je souhrn pravidel, podle kterých probíhá dialog mezi vzdálenými entitami

2 Počítačové sítě Formát obecného rámce Počítačové sítě - Datový spoj 2

3 – Typy rámců Rámce s pevnou délkou Rámce s proměnlivou délkou Datové proudy (streams) – Musí být zajištěno oddělení režijních informací od dat – Řízení datového spoje zahrnuje: Synchronizaci rámců Řízení toku rámců Kontrola bitové správnosti Počítačové sítě - Datový spoj 3 Počítačové sítě

4 Počítačové sítě - Datový spoj 4 Počítačové sítě Příklady rámců konkrétních technologií Ethernet PPP ATM Frame Relay

5 Synchronizace rámců – Asynchronní přenos – znakově orientovaný – start/stop bit ohraničuje každý „znak“ (tj. 7/8 bitů), definice minimální vzdálenosti mezi znaky ……. velká přenosová režie – Synchronní přenos – bitově orientovaný, libovolná sekvence bitů – začátek sekvence je dohodnutý bitový vzorek (preamble), konec může být ohraničen (postamble) ……menší přenosová režie Počítačové sítě - Datový spoj 5 Počítačové sítě

6 Kontrola bitové správnosti – detekce bitových chyb – Algoritmus kontroly je určen protokolem – Paritní kontrola – paritní bit, sudá/lichá parita, příčná (pro každý znak zvlášť) / podélná (pro všechny bity zprávy nebo její části) – – Cyklická redundantní kontrola CRC. P rostřednictvím dohodnutého algoritmu (mod2, polynomický CRC) se vypočítá kontrolní sekvence rámce FCS (Frame Control Sequence) a vloží se do rámce, cílový systém provede tentýž výpočet a výsledek srovná s přijatým FCS Počítačové sítě - Datový spoj 6 Počítačové sítě

7 Počítačové sítě Datový spoj Počítačové sítě - Datový spoj 7 Princip kontroly bitové správnosti

8 Řízení toku rámců a bitové správnosti Zabránění zahlcení přijímacího systému, omezení kolizí (jamming) v komunikačním kanále Zajištění opravného vyslání nekorektně přijatých rámců Techniky pro komunikační kanály s násobným přístupem – typicky LAN Deterministické – TokenRing Nedeterministické (stochastické) –CSMA/CD (Carrier Sense Multiply Access/Collision Detection) – v sítích „Ethernet“ (standard IEEE 802.3) –CSMA/CA (Carrier Sense Multiply Access/CollisionAvoidance) – v sítích WLAN (standard IEEE Wi-Fi) Počítačové sítě - Datový spoj 8 Počítačové sítě

9 Token Ring CSMA/CD - všechny připojené uzly mohou vysílat současně Počítačové sítě - Datový spoj 9 Počítačové sítě

10 Protokol CSMA/CD – CSMA (Carrier Sense Multiply Access) – každá stanice monitoruje stav přenosového média a začíná vysílat jen v době, kdy je médium volné. – CD (Collision Detection) – začne-li vysílat v krátkém časovém intervalu více stanic, nastávají kolize. Vysílající stanice je detekují, zastaví vysílání a vyšlou do sítě krátký „jamming signal“, který ostatní upozorní na kolize. Vysílání obnoví v náhodných časových intervalech po náslechu, zda je médium volné. Počítačové sítě - Datový spoj 10 Počítačové sítě

11 CSMA/CD nepředchází kolizím na sběrnici, ale detekuje je: Před zahájením vysílání zjistí, zda je kanál volný, v případě, že není, počká určitou dobu a pokusí se vysílání zopakovat Náslech současně s vysíláním (po celou dobu vysílání). V případě, že byly detekovány kolize, vlastní vysílání okamžitě zastaví a vyšle do sběrnice informaci o detekci kolize – všechny stanice pak „zahodí“ dosud přijatá data znehodnocená kolizí Část segmentu sítě, kde mohou nastat kolize, se nazývá kolizní doména Počítačové sítě - Datový spoj 11 Počítačové sítě

12 Počítačové sítě - Datový spoj 12 Počítačové sítě

13 Počítačové sítě - Datový spoj 13 Kódování „Manchester“ Nejdelší doba, za kterou je kolize detekována, musí být pro max. délku segmentu menší než 51,2 μs („slot time“) – určuje minimální délku rámce (512 bitů) – kolize musí být detekována během vysílání Počítačové sítě

14 Počítačové sítě - Datový spoj BASE-TX UTP cat mimpedance 100  100 BASE-T4 UTP cat. 3, 4, mimpedance 100  100 BASE-FX MM optické vlákno 412 m 412 m half duplex, 2000 m full duplex pro MM 62,5 / 125  m Omezení pro segmenty sítí Fast Ethernet Počítačové sítě

15 Počítačové sítě - Datový spoj 15 Počítačové sítě

16 CSMA/CA - Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance Na rozdíl od CSMA/CD CSMA/CA předchází kolizím. Princip: – Je-li médium volné po určenou dobu, může stanice zahájit vysílání. – Pokud je vysílání neúspěšné (druhá strana nepotvrdí příjem), zahájí exponenciální čekání. – Pokud je médium obsazeno, počká na jeho uvolnění a následně zahájí exponenciální čekání, stejně jako při neúspěšném odvysílání. CSMA/CA využívají bezdrátové technologie (např. IEEE – Wi-Fi a IEEE – Bluetooth ) Počítačové sítě - Datový spoj 16 Počítačové sítě

17 Techniky pro dvoubodové komunikační kanály (typicky pro WAN) Řízení toku – techniky Stop-and-Wait a Sliding Window – Stop-and-wait Stop-and-wait – SLIDING-WINDOW SLIDING-WINDOW Řízení správnosti přenosu (ztráta rámce, porušení rámce) Techniky : – pozitivního/negativního potvrzení (ACK/NACK) – opakovaní vyslání rámce po neobdržení potvrzení (ARQ – Automatic Repeat Request) Počítačové sítě - Datový spoj 17 Počítačové sítě

18 Počítačové sítě - Datový spoj 18 F X – rámec č. X ACK – potvrzení (Acknowledgement) RR X – připravenost k přijetí rámce č. X (Ready- to-Receive) REJ X – odmítnutí rámce č. X (Reject)

19 Počítačové sítě - Datový spoj 19

20 Počítačové sítě - Datový spoj 20

21 Zvýšení využitelnosti spoje – multiplexing Techniky zvýšení využitelnosti komunikačního kanálu – FDM, TDM, CDMA, OFDM Počítačové sítě - Datový spoj 21 Počítačové sítě

22 Počítačové sítě - Datový spoj 22 TDM - Time Division Multiplexing – časové sdílení spoje FDM - Frequency Division Multiplexing sdílení frekvenčního rozsahu spoje Počítačové sítě

23 TDM (Time Division Multiplexing) – časové sdílení spoje Počítačové sítě - Datový spoj 23 Počítačové sítě

24 Počítačové sítě Datový spoj Časový multiplexing – rámce z více zdrojů jsou vysílány ve stanovených časových úsecích – „time slots“ – Synchronní TDM – pro každý zdroj je pevně stanovený time slot – nižší využitelnost kapacity spoje, ale jednodušší implementace. Vhodný pro multiplexing zdrojů, které vysílají rovnoměrně. – Asynchronní TDM (statistické, inteligentní) – dynamická alokace time slots (na vyžádání zdroje) – vyšší využitelnost kapacity spoje, náročnější implementace (STDM). Počítačové sítě - Datový spoj 24

25 Počítačové sítě - Datový spoj 25 Počítačové sítě

26 FDM (Frequency Division Multiplexing) - sdílení frekvenčního rozsahu spoje Počítačové sítě - Datový spoj 26 frekvence Počítačové sítě

27 CDMA (Code Division Multiply Access) – kódové sdílení spoje Počítačové sítě - Datový spoj 27 Princip: Z více zdrojů jsou současně vysílána data zakódovaná rozdílnými kódy. Sdílení spoje časové i frekvenční. Počítačové sítě

28 Srovnání frekvenčního, časového a kódového sdílení Počítačové sítě - Datový spoj 28 Počítačové sítě

29 Techniky pro bezdrátové přenosy Techniky Spread Spectrum (SS) – metody, které rozprostírají elektromagnetické vlny generované v určitém rozsahu frekvencí do tzv. frekvenční domény. Výsledný signál má širší frekvenční rozsah. Důvody – Fyzikální (odolnost proti interferencím, přeslechům, …..) – Zvýšení bezpečnosti přenosů (detekce signálu, odposlech dat) 29 Počítačové sítě

30 30 Techniky Spread Spectrum Počítačové sítě

31 31 Modulace Demodulace Počítačové sítě

32 32 Odolnost proti interferenci Počítačové sítě

33 33 Princip Spread Spectrun techniky - kódovací (dekódovací) klíč – PRN (Pseudo-random Number) Vstup PRN do komunikačního kanálu Počítačové sítě

34 34 DSSS – Direct Sequence Spread Spectrum Počítačové sítě

35 Počítačové sítě - Datový spoj 35 DSSS – Direct Sequence Spread Spectrum

36 36 FHSS – Frequency Hopping Spread Spectrum Počítačové sítě

37 Technika DSSS Počítačové sítě - Přenos signálu37 Direct Sequence : Technika FHSS Počítačové sítě

38 CDMA Počítačové sítě - Datový spoj 38 Technika DS-CDMA Technika FH-CDMA

39 39 Techniky SS nejsou modulační technologie v pravém smyslu slova – „rozprostřený signál“ je dále modulován frekvenčně nebo fázově (techniky QAM, BPSK, QPSK) Srovnání vlastností DSSS a FHSS – DSSS poskytuje vyšší přenosovou kapacitu než FHSS veliká citlivost na vnější prostředí (odrazy) vhodná pro řešení PMP na krátké vzdálenosti, na delší PP typické použití – vnitřní WLAN – pojítka mezi budovami, PoP k základnovým stanicím v celulárních systémech – FHSS velmi odolná proti rušení i od jiných radiových zařízení umožní pokrytí větších geografických oblastí typické použití v sítích FWA (BWA), WPAN Počítačové sítě

40 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Varianta FDMA Rozdělení frekvenčního rozsahu na oddělené nosné frekvence Možnost současného vysílání stovek datových signálů, které se „sčítají“ Počítačové sítě - Datový spoj 40 Počítačové sítě

41 OFDM Nosné frekvence modulovány různými modulačními technikami Použití v přenosech bezdrátových i v přenosech s optickými vodiči. Ortogonální vlna se ve svém maximu překrývá s minimem vlny na sousední frekvenci. Počítačové sítě - Datový spoj 41 Počítačové sítě

42 MIMO (Multiple Input Multiple Output) prostorový multiplexing Využití v bezdrátových sítích technologie WiMAX a v mobilních sítích 3G a 4G Princip – více antén na vysílačích i přijímačích pro zlepšení výkonu přenosů Počítačové sítě - Datový spoj 42 Počítačové sítě


Stáhnout ppt "Počítačové sítě Datový spoj (Data Link) Organizovaný komunikační kanál Datové jednotky – rámce (frames) Obsah rámce indikátory začátku a konce rámce režijní."

Podobné prezentace


Reklamy Google