Rețea de telecomunicații

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Exemplu de rețea de telecomunicații formată din interconectări între dispozitive.

O rețea de telecomunicații este un set de dispozitive și conexiunile acestora (fizice sau logice) care permit transmiterea și recepția informațiilor de orice fel între doi sau mai mulți utilizatori situați în poziții geografice distincte, prin realizarea acestora prin cabluri , sisteme radio sau alte dispozitive electromagnetice sau sisteme optice . [1]

Descriere

În cadrul unei rețele, fiecare dispozitiv transceiver este diferențiat în mod unic prin intermediul unei adrese de rețea pentru a permite direcționarea informațiilor către și de la destinatarii corecți. Adresa de rețea poate fi exprimată în diferite formate în funcție de tipul și rolul dispozitivului, de exemplu: un număr de telefon; o adresă IP ; o adresă MAC și așa mai departe. Setul de adrese dintr-o rețea alcătuiește spațiul de adrese pentru acea rețea.

Dispozitivele de rețea pot fi elemente terminale, utilizate direct de utilizatorii finali (de exemplu, un set de telefonie sau un computer conectat la Internet ) sau elemente de transport, care nu sunt direct accesibile utilizatorilor finali, a căror funcție este de a permite transferul corect de informații între destinatari.

Conexiunile de rețea dintre dispozitive, prin care se schimbă informații, pot fi de tip fizic (de exemplu, perechea de cupru care conectează un telefon la cea mai apropiată centrală; o fibră optică care conectează două dispozitive de transmisie; purtătorul de transmisie al unei legături radio ) sau de tip logic (de exemplu, circuitul echivalent care conectează direct oricare două dispozitive din rețea, extrase din complexitatea și modalitatea conexiunilor fizice utilizate efectiv pentru a o crea).

Transferul corect de informații este asigurat prin funcții specifice (funcții de rețea), cum ar fi semnalizarea (pentru începutul și sfârșitul schimbului de informații), comutarea (pentru rutare între utilizatorii finali), transmisia (pentru transferul fizic al semnalului), gestionarea ( pentru verificarea corectitudinii schimbului și pentru utilizarea optimă a resurselor rețelei).

Exemple de rețele de telecomunicații sunt:

Modelul general al unei rețele de telecomunicații

Exemplu de aplicare a modelului de nivel general (rețea TCP / IP transportată pe rețeaua telefonică)

Modelul abstract de rețea, standardizat de ITU-T în recomandarea G.805 [2] și aplicabil oricărei rețele de telecomunicații, indiferent de tipul de tehnologie utilizată, este un model recursiv cu diferite straturi sau niveluri legate între ele de un client-server relație , cu o descompunere de sus în jos a detaliilor în creștere.

Fiecare nivel este asociat cu o informație caracteristică care o distinge și care poate fi descrisă independent atât de informațiile caracteristice ale nivelului relativ al clientului, cât și de cel al nivelului relativ al serverului, cu excepția punctelor de tranziție între un nivel și altul. reprezintă adaptarea informațiilor între diferite niveluri), făcând din fiecare nivel o entitate logică coerentă și autonomă în sine.

Modelul arhitectural, pe lângă relațiile dintre niveluri, identifică și modelează funcționalitățile de rețea aferente pentru fiecare nivel, definind capacitățile de procesare a semnalului și informațiile de control, inclusiv rutare și relațiile de conectivitate internă ale nivelului, printr-o reprezentare abstractă. de tip general care poate fi aplicat și recursiv.

Fiecare nivel poate fi descris ca o (sub) rețea formată din puncte de conexiune și conexiunile acestora. Punctul de conexiune reprezintă un dispozitiv de rețea (sau mai bine zis, o parte a acestuia) și modelează funcțiile de semnalizare, comutare (adică alegerea ramurii pe care să transmită semnalul) și funcțiile de control al integrității informațiilor. Conexiunea, ca element de conectare între două noduri diferite, reprezintă canalele logice pe care se transmit informațiile și modelează funcția de transmitere a informației caracteristică nivelului.

Fiecare legătură a unui nivel poate fi la rândul său descompusă recursiv ca rezultat al unui transport de către un nivel de server, caracterizat prin propriile puncte de conexiune și conexiuni și așa mai departe, începând de la cel mai înalt nivel, în care conexiunea sunt utilizatorii finali și conexiunile reprezintă conexiuni logice directe între utilizatori, până la cel mai scăzut nivel, care nu poate fi defalcat în continuare, care este cel al transportului fizic direct al semnalului, în care punctele de conexiune reprezintă emițătorii și receptorii fizici și conexiunile coincid cu mediul fizic direct dintre un emițător și receptorul imediat adiacent (de exemplu: un cablu, o fibră optică, purtătorul între două antene).

Tipologia informațiilor fundamentale

Într-o rețea de telecomunicații, pot fi identificate trei tipuri de informații de bază transmise prin rețea. Cele trei tipuri de informații sunt independente unele de altele (adesea și la nivel de circuit), dar îndeplinesc funcții complementare care, atunci când sunt combinate împreună, garantează operabilitatea corectă a rețelei.

Cele trei tipuri de informații de bază sunt:

  • conținutul informațional real schimbat între utilizatori și setul de conexiuni aferent: acest complex constituie planul de date
  • setul de informații despre servicii care sunt schimbate direct între nodurile de rețea pentru a determina gestionarea optimă a semnalului într-un mod autonom, automat și în timp real, de exemplu, prin intermediul unor protocoale de semnalizare adecvate; acest complex constituie planul de control ( plan de control sau semnalizare)
  • setul de informații pe care nodurile îl schimbă cu entitățile de control din afara rețelei, de obicei sistemele de management, pentru funcționalitatea de monitorizare, supraveghere, gestionare și control al configurației nodurilor; acest complex constituie planul de Management .

Setul de funcționalități de rețea logică împărțit în cele trei niveluri descrise mai sus constituie arhitectura rețelei logico-funcționale.

Topologii de rețea

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Topologia rețelei și securitatea rețelei .

O rețea de telecomunicații din punct de vedere fizic este o interconectare a ramurilor și nodurilor în care ramurile au funcționalitate de conectare între noduri și noduri de funcționalitate de comutare. Prin urmare, poate fi reprezentat printr-un grafic . Topologia reprezintă modalitățile de interconectare fizică sau logică a nodurilor între ele.

În cadrul unei rețele este posibil să se definească structuri topologice elementare, care sunt:

  • topologia arborelui : structură de nivel liniar în care pentru fiecare pereche de noduri există o singură cale de conexiune; fiecare nod este conectat la un singur nod al nivelului superior printr-o singură ramură și la unul sau mai multe noduri ale nivelului inferior printr-una sau mai multe ramuri dedicate (ramură);
  • topologie stelară : structură radială în care nodurile sunt conectate toate printr-o singură ramură dedicată unui nod central; în realitate este un caz particular al topologiei copacilor, caracterizat printr-un singur nivel de conexiuni, toate aferente unui singur nod;
  • topologie inelară : structură circulară în care fiecare nod este conectat liniar la două noduri adiacente;
  • topologie liniară : structură liniară în care fiecare nod, cu excepția nodurilor extreme, este conectat la două noduri adiacente; și acesta este un caz particular al topologiei copacilor, caracterizat prin niveluri constând dintr-un singur nod fără ramuri;
  • topologie magistrală : structură în care toate nodurile au aceeași conexiune;
  • topologie complet plasată : structură în care fiecare nod este conectat direct cu toate celelalte noduri ale rețelei cu o ramură dedicată pentru fiecare legătură;
  • parțial plasat sau topologie cu plasă : combinație a unei subrețele cu o topologie complet plasată și una sau mai multe subrețele cu topologie diferită, de exemplu copac sau stea.

Pentru fiecare topologie, numărul de ramuri necesar pentru conexiune este exprimat ca o funcție a numărului a nodurilor de rețea. În special:

  • pentru rețele stelare, arbore și liniare:
  • pentru rețelele de apel:
  • pentru rețelele de autobuz:
  • pentru plase complet reticulate:
  • pentru plase parțial ochiuri:

Fiecare topologie are caracteristici diferite de complexitate și robustețe (capacitatea de a supraviețui eșecului nodurilor și / sau legăturilor). De exemplu, topologia complet plasată are rezistența maximă în ceea ce privește eșecurile legăturii (în absența izolării unui nod, este întotdeauna posibil să se determine o cale care conectează oricare două noduri din rețea), dar relația pătratică dintre numărul de nodurile și numărul de conexiuni necesare limitează efectiv aplicarea acestuia la rețelele cu un număr relativ mic de noduri. În mod similar, topologiile stea sau copac permit crearea de rețele cu chiar un număr mare de noduri, dar prezintă o vulnerabilitate mai mare la eșecuri: într-o rețea stea, de exemplu, eșecul nodului central compromite întreaga rețea. Cu toate acestea, pentru toate tipurile de topologie este, de asemenea, posibilă creșterea semnificativă a robusteții față de defecțiuni prin aplicarea unor mecanisme adecvate de protecție a rețelei care, în timp ce introduce redundanțe în utilizarea resurselor rețelei, permit să facă față în mod eficient condițiilor de eșec și să elimine sau să elimine drastic reduce vulnerabilitățile intrinseci ale fiecărui tip de topologie.

În realitate, o rețea de telecomunicații este compusă dintr-o combinație de subrețele care pot avea fiecare topologii diferite. Întregul constituie o rețea care, în ansamblu, este parțial plasată în rețea: această abordare permite crearea de rețele de orice complexitate, păstrând în același timp nivelul de complexitate al conexiunilor dintre noduri relativ simplu.

Metode de transfer de informații

Scopul unei rețele de telecomunicații este de a permite schimbul de informații între doi utilizatori finali aflați în locații geografice distincte. Schimbul se realizează prin conversia informațiilor într-un semnal și transportul ulterior al acestui semnal de la un utilizator la altul utilizând resursele de rețea.

Prin urmare, există două caracteristici esențiale:

  1. funcționalitatea de acces la rețea care, la rândul său, identifică partea din rețea cunoscută sub numele de rețea de acces ;
  2. funcționalitatea de transport din cadrul rețelei care, la rândul său, identifică partea din rețea cunoscută sub numele de rețea de transport sau rețea de bază .

Funcționalitatea de acces cuprinde interacțiunea directă între utilizatorul final cu primul element al rețelei, care constituie astfel nodul terminalului sau mai simplu terminalul ; conversia informațiilor într-un semnal, de obicei efectuat de terminal; transferul semnalului la funcționalitatea de transport.

Funcționalitatea de transport este implementată printr-un anumit mod de transfer și include direcționarea semnalului între nodurile interne ale rețelei și menținerea integrității conținutului informațional aferent de-a lungul întregii căi, pentru a ajunge la terminalul sau terminalele de destinație pentru returnarea informațiilor către utilizatorii finali prin funcțiile de acces.

Fiecare nod al secțiunii de transport a rețelei determină pe ce legătură să recepționeze și să transmită semnalul prin funcția de comutare , care poate fi realizată în conformitate cu două mecanisme fundamentale:

  1. comutarea circuitului , în care o fracțiune fixă ​​din capacitatea rețelei este alocată stabil pentru semnal, constituind astfel un canal direct între utilizatorii finali.
  2. comutare de pachete , în care informațiile sunt adaptate în structuri cuantificate, pachete , care sunt dirijate individual și individual, fără o prealocare deterministă sau dedicată a resurselor de rețea.

Cu titlu de exemplu, comutarea circuitului este modul utilizat în mod obișnuit pentru transportul telefoniei, în timp ce comutarea pachetelor este de obicei utilizată pentru transportul datelor de tip computer, de exemplu în rețelele de calculatoare.

Rețelele de telecomunicații, în special cele care asigură transportul integrat de telefonie și date ( Rețea de generație următoare ), evoluează către un mod de transport convergent în care toate informațiile sunt ambalate, alegerea de rutare are loc pachet cu pachet, dar pentru fiecare pachet acest rutare este deterministă, exploatând mecanismele tipice de comutare a circuitului (implicit de canal) (de exemplu comutarea circuitului virtual ): în acest fel capacitatea rețelei este alocată numai în prezența efectivă a pachetului unic, în conformitate cu mecanismul tipic de comutare a pachetelor, dar în același timp putând exploata conexiunea statică între două noduri (adică circuitul fix dedicat).

Tehnologii de transmisie

Tehnologia de transmisie este modul în care informațiile sunt transmise fizic. De obicei, informațiile sunt convertite într-un semnal de tip electric, care se pretează atât procesării digitale, cât și conversiei și reconversiei în diferite formate fizice fără pierderea conținutului informațional și care poate fi transferat la viteze foarte mari, comparabile cu viteza luminii.

Informațiile pot fi transferate direct în formatul său electric prin cabluri realizate din material conductor (de exemplu, perechea torsadată a telefonului , cabluri de conectare pentru cabluri Ethernet sau coaxiale din cupru), sau convertite într-un semnal optic și transmise prin fibră optică sau statică transformat într-un semnal electromagnetic și transmis prin radio (ca în cazul comunicațiilor radio de televiziune, wireless și prin satelit ).

Semnalul electric poate fi transferat atât în ​​formă analogică, cât și digitalizată, printr-o etapă de conversie analog-digitală . Având în vedere că digitalizarea face posibilă aplicarea tehnicilor de procesare care reduc și într-o anumită măsură anulează efectele degradării transmisiei datorate perturbărilor, distanței și caracteristicilor mediului fizic (atenuare, întârziere de propagare etc.), precum și tehnici de compresie fără pierderea informațiilor pentru semnalele cu lățime de bandă mare (cum ar fi aplicațiile video), aproape toate rețelele de telecomunicații utilizează intern o transmisie bazată pe formate digitale. Transmisia în formă analogică este de obicei utilizată numai în secțiunile terminale ale rețelei (de exemplu, în legătura dintre centrala telefonică și aparatul casnic), unde lungimea limitată a secțiunii face ca efectele degradării să fie neglijabile sau acceptabile sau numai pentru aplicații specifice care datorită caracteristicilor lor sunt mai robuste împotriva perturbărilor și degradării transmisiei (ca în cazul emisiunilor analogice de televiziune sau radio, caracterizate printr-o redundanță ridicată care compensează orice pierderi de transmisie).

Notă

  1. ^ Definiție conform Recomandării UIT-T I.112
  2. ^ Rec. UIT-T G.805 (03-2000) Arhitectura funcțională generică a rețelelor de transport , Geneva, 10 martie 2000

Bibliografie

Elemente conexe

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 3294 · GND (DE) 4133586-7