Moduri de transfer pentru semnale digitale

Moduri de transfer pentru semnale digitale
    4.2.1. Modul de transfer sincron (STM ).

    Semnalele digitale sunt tratate in sistemele de comutatie si de transmisie in mod sincron (STM - Synchronous Transfer Mode) sau in mod asincron (ATM - Asynchronous Transfer Mode).
    Sistemele cu mod de transfer sincron (STM) utilizeaza transmisii bazate pe ierarhii digitale plesiocrone (PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy) sau ierarhii digitale sincrone (SDH - Synchronous Digital Hierarchy). Capacitatea de transmisie existenta pe linie este divizata in cadre in PDH sau in CV (containere virtuale) in SDH.
    PDH utilizeaza semnale digitale care sunt organizate in cadre periodice cu T = 125 ?s. In multiplexul de ordinul 1 (primar) fiecare cadru este divizat in 32 intervale de timp (IT), cu durata egala, numit si canal temporal, permitand transmiterea unui cuvant de informatie.
    Transmiterea cadrelor este sincrona. Sincronizarea este asigurata prin IT₀ care marcheaza si inceputul cadrului, identificarea unui IT este realizata prin pozitia acestuia in raport cu IT₀.
    Pentru o conexiune se realizeaza o alocare fixa a unui IT (interval de timp) prin care se transmit periodic informatiile. Rutarea apare implicita ca fiind definita de IT alocat in interiorul cadrului pentru conexiune. Conexiunea intre doua terminale este definita de succesiunea de IT alocate in multiplexurile temporale intre centrele de comutatie (CC-nod de retea) care participa la conexiune. Aceasta tehnica este numita mod circuit si asigura utilizatorului o cale prin retea cu debit fix de 64 Kb/s (8b/125 ?s). Pentru structurarea interconectarii retelelor, CCITT a recomandat o ierarhizare a multiplexurilor digitale sincrone in mai multe niveluri.
    Ierarhiile digitale plesiocrone standardizate prin norme internationale se obtin prin multiplexarea canalelor temporale de 64 Kb/s (cuvinte de 8 biti transmise periodic cu perioada de 125 ?s).

    Pentru Europa a fost adoptat multiplexul primar de 2048 Kb/s (Recomandarea G-732 CCITT). Ierarhia digitala plesiocrona definita pentru Europa contine 4 nivele.

    Fig. 4.6. Ierarhiile digitale plesiocrone (PDH) recomandate pentru Europa
    Multiplexul de ordin N se obtine prin multiplexarea semnalelor din 4 multiplexuri de ordin inferior (N-1). Pentru Europa, ierarhia digitala plesiocrona include urmatoarele 4 nivele:
T₁: 2048 Kb/s (32 x 64 Kb/s);
T₂: 8448 Kb/s (T_I x 4) ;
T₃: 34.368 Kb/s (T₂ x 4);
T ₄: 139.264 Kb/s (T₃ x 4).
    Ierarhiile plesiocrone de ordin superior se obtin prin utilizarea unei cascade de multiplexuri (2 - 8, 8 - 34, 34 - 140), fiecare schimbare de frecventa necesitand functii analogice de sincronizare. Pentru extragerea unui canal temporal sau al unui multiplex de ordin inferior din multiplexul de ordin superior este necesara demultiplexarea pana la nivelul 1 pentru un canal temporal sau pana la nivelul multiplexului solicitat.
    Principalele caracteristici ale sistemului multiplex din PDH sunt prezentate in tabelul 4.2:
    Sisteme de multiplex primare european (E1) si nord-american (DS1)
    Tabelul 4.2.

    Retelele de banda larga vor utiliza ca unitati de transport a informatiei minipachete de lungime constanta numite celule. Tehnica de transport si comutatie este similara cu cea aplicata in comutatia conventionala de pachete prin modificarea etichetelor de identificare a pachetelor.

    4.2.2. Modul de transfer asincron (ATM)
    ATM este o tehnologie unificatoare deoarece a fost proiectata sa asigure transferul semnalelor vocale, de date si a imaginilor in cadrul retelelor locale si de arii mari.
ATM reprezinta o tehnologie inovatoare destinata sa asigure suportul pentru aplicatii cu banda de frecventa la cerere.
Comparatii intre diferitele caracteristici ale retelelor sunt prezentate in tabelul 4.3:
Tabelul 4.3.

    Avand in vedere ca intr-o retea de comunicatii apar diferente intre sistemele de transmisie a vorbirii, a datelor si a imaginilor video, tehnologia ATM este proiectata de asa maniera incat sa asigure adaptarea intarzierilor functie de tipul aplicatiilor.
    Tehnologia ATM asigura integrarea mesajelor vocale, a datelor si a imaginilor in retelele LAN si WAN.

    4.2.2.1. Structura celulei ATM
    Campul de 4 biti corespunzator Identificatorului fluxului generic (GFI) este folosit pentru reglarea fluxului de informatii intr-o retea ATM.
    Campul de 8 biti corespunzator Identificatorului caii virtuale (VPI-Virtual Path Identifier) reprezinta jumatate dintr-un identificator de conexiune care cuprinde doua parti. Acest camp identifica o cale virtuala care poate reprezenta un grup de cuvinte virtuale existente pe acelasi traseu.
GFC = Generic Flow Control CLP = Cell Loss Priority
VPI = Virtual Path Identifier HEC = Header Error Control
VCI = Virtual Circuit Identifier NMI = Network Node Interface
PTI = Playload Type Identifier UNI = User Network Interface

Fig. 4.7. Structura celulei ATM
    Campul Identificatorului canalului virtual (VCI) este a doua jumatate a identificatorului de conexiune (ce cuprinde doua parti) transmis in antetul ATM. Campul VCI de 8 biti identifica o conexiune intre doua terminale (statii) ATM intre care se realizeaza o aplicatie.
    Canalele virtuale multiple pot fi transportate in cadrul unei cai virtuale unice.
    Campul Tipul Informatiei Utile (PTI) specifica tipul informatiei transportate in zona de 48 octeti informationali ai celulei ATM.
    Campul de 3 biti specifica tipul informatiilor utile adica sunt informatii de gestiune sau date utilizator. Celelalte campuri suplimentare vor primi utilizari viitoare.
    Campul Prioritatea Celulelor Pierdute de 1 bit indica importanta celulelor. Daca bitul este 1 celula poate fi eliminata de un comutator in caz de congestionare a traficului. Daca celula poate fi eliminata, bitul corespunzator campului primeste valoarea zero.
    Campul Controlului Erorilor de Antet (HEC) are 8 biti si reprezinta rezultatul unui cod redundant ciclic (CRC) calculat pentru antetul celulei ATM. Campul asigura capacitatea de detectare a erorilor de un bit si a unor anumite erori de biti multipli ce pot aparea in antetul celulei ATM de 40 de biti.

    4.2.2.2. Avantajele tehnologiei ATM
    Utilizarea tehnologiei de comutare a celulelor intr-un mediu LAN asigura avantaje deosebite fata de tehnologia de partajare a mediului utilizata de retelele FDDI, inel, Ethernet. Un prim avantaj este obtinerea unui acces complex de banda de transfer la comutatoarele ATM pentru statiile ATM; alt important avantaj este ca dispozitivele accesate pot opera la viteze de transfer diferite.
    In figura 4.8. se prezinta un comutator ATM ce este utilizat pentru trei viteze separate de operare. Statiile de lucru (ST) se pot conecta la comutator la viteze de transfer de 25 Mb/s pentru realizarea conexiunii intr-o retea de comunicatii sau pentru a forma o retea locala mai mare.
    Tehnologia ATM este caracterizata prin mod de operare asincron si functionare bazata pe conexiuni.
    Celulele ATM sunt multiplexate si transmise prin linkuri la comutatoarele ATM printr-un flux unic de celule. Multiplexarea celulelor ATM se realizeaza prin transfer asincron, fiind transmise numai atunci cand exista date de transmis spre deosebire de cazul multiplexarii traditionale cu diviziune in timp cand se transmit octeti de sincronizare sau supravietuire cand nu sunt date de transferat.

Fig. 4.8. Comutator ATM.
 
    Privitor la tehnologia orientata pe conexiuni se poate spune ca intre statiile (terminalele) ATM se realizeaza o conexiune. Se specifica o cale de transmisie intre comutatoarele ATM si statiile (terminalele) ATM, permitandu-se folosirea antetului corespunzator celulelor ATM in procesul de rutare pe calea specificata in cadrul unei retele ATM.
    Modelul arhitectural de referinta al protocolului ATM are trei niveluri: nivelul fizic, nivelul ATM si nivelul de adaptare ATM.
    Rutarea celulelor ATM intre comutatoarele ATM se bazeaza pe intrarile tabelului de rutare pentru fiecare comutator, care cuprind Identificatorul Caii Virtuale (VPI) si numarul de port.
    Rutarea curenta a celulelor ATM depinde de modul de stabilire a unei conexiuni configurata la cerere sau prestabilita. Tipul prestabilit de conexiune este cunoscut sub numele de conexiune virtuala permanenta (PVC-Permanent Virtual Connection), iar cel de-al doilea tip este cunoscut ca fiind conexiune comutata virtuala (SVC - Swiched Virtual Connection).
    Prin prezentarea structurii antetului celulei ATM rezulta ca exista doua campuri VCI (Identificatorul canalului virtual) si VPI (Identaficatorul caii virtuale) ce asigura 256 cai virtuale, fiecare cale permitand 2¹⁶ (65536) conexiuni virtuale.