Curs 4-5 RC

7/24/2019 Curs 4-5 RC

1/33

Reele de calculatoare Lector univ. dr. C. N. Calistru

3 Nivelul legtur de date

1 GeneralitiNivelul legtur de date este responsabil cu transmiterea corect a datelor printr-o legturfizic existent, ntre dou puncte conectate direct prin aceast legtur fizic. Nivelul fizic nu

poate realiza acest lucru, deoarece la nivelul fizic nu putem vorbi despre nici un fel de date, cinumai despre bii i mai exact despre reprezentarea fizic a acestora (niveluri de tensiune,intensitate a luminii etc.).

ot la nivelul legturii de date se realizeaz identificarea i adresarea fizic a staiilor, prinintermediul unor adrese numite adrese fizice sau adrese !"#.

$a acest nivel, irurile de bii primii % transmii de la%ctre nivelul fizic sunt organizai n

cadre. "ceasta nseamn c nivelul legtur de date i adaug &eaderul (antetul) i trailerulpropriu pac&etelor primite de la nivelul reea, cre'nd astfel cadrele ce sunt pasate sub formade iruri de bii nivelului fizic. e asemenea, biii primii de la acesta din urm suntreasamblai n cadre &eaderul i trailerul cadrelor primite sunt ndeprtate i interpretate, iar

pac&etele obinute sunt trimise nivelului reea.

Nivelul legtur de date este responsabil cu asigurarea accesului sigur la mediuresponsabilitatea sa este de a gestiona i de a organiza accesul la mediu de transmisie astfelnc't transmiterea efectiv s se realizeze corect. "cest lucru presupune, spre exemplu, ncazul n care avem o conexiune s&are-media (n care mediul de transmisie este accesibiltuturor simultan i este mprit ntre staii), detecia i corecia cazurilor n care doua staiincearc s transmit simultan (aa-numitele coliziuni).

1 Subnivelurile MAC i LLC

Nivelul legtur de date este mprit n dou subniveluri, cu roluri diferite*

+. ubnivelul !"# (!edia "cces #ontrol) - acest subnivel asigur accesul ordonat icontrolat la mediu. "ceasta nseamn, spre exemplu, c dou staii nu pot transmite n

acelai timp, iar erorile cauzate de ncercrile de a transmite simultan sunt detectate."cest subnivel este dependent de te&nologia $"N care este implementat. eexemplu, n cazul t&ernet-ului, este necesar un mecanism de detecie a coliziunilor,dar n cazul oen /ing acest lucru nu mai este necesar.

0. ubnivelul $$# ($ogical $in #ontrol) - acest subnivel are scopul de a asiguracomunicarea ntre nivelul legtur de date i nivelul superior, nivelul reea. "cestsubnivel este absolut necesar pentru a 1ascunde1 te&nologiile $"N pe care se bazeazreeaua de la nivelurile superioare. "cest subnivel este deci independent de te&nologie,adic el ofer nivelurilor superioare funcii generice i general-valabile pentrutransmisie, funcii ce sunt aceleai pentru orice variaii ale nivelului fizic i alesubnivelului !"#.

+

7/24/2019 Curs 4-5 RC

2/33


$a nivelurile + i 0 ale modelului 23-32 s-au impus de-a lungul timpului standardelestabilite de 2 (2nstitutul 2nginerilor lectricieni i lectroniti). #onform acestora, celedou niveluri au fost mprite n dou pri, una dependent de te&nologie, care de obicei estematerializat prin implementare &ard4are i una independent de te&nologie, ce estereprezentat de nivelul $$#.

Figura:ubnivelurile !"# i $$#

#ompar'nd modelul 32 cu standardele 2, ar putea prea, la prima vedere, c acestea dinurm nu respect modelul 32 din dou puncte de vedere. 5n primul r'nd, 2 creeaz

propriul nivel n model, nivelul $$#. 5n al doilea r'nd, standardele 2 pentru !"#traverseaz dou niveluri din modelul 32.

6entru a explica aceast neconcordan, trebuie nt'i s facem observaia c modelul 32constituie baza teoretic general acceptat n ceea ce privete reelele de calculatoarestandardele 2 au aprut mai t'rziu pentru a rezolva unele probleme de natur pur practicaprute n timp.

6rin urmare, din considerente de natur exclusiv practic, a aprut acest model al standardelor2, model ce separ partea ce depinde de implementarea fizic efectiv a reelei i ate&nologiilor folosite de interfaa cu nivelurile superioare, ce sunt niveluri unde prelucrrile serealizeaz prin soft4are.

2 Funciile nivelului legtur de date

6roblemele principale rezolvate de nivelul legtur de date se refer la*

3ferirea unor funcii de comunicare generice ctre nivelurile superioare, ascunz'ndte&nologia pe care se bazeaz reeaua acestea sunt asigurate la subnivelul $$# i auscopul de a uniformiza transmisia din punctul de vedere al nivelului reea i de a face

prezena diferitelor te&nologii de reea transparent pentru acesta 3ferirea unei modaliti de identificare fizic a nodurilor care comunic. "cest lucru

se realizeaz printr-o sc&em de adresare fizic bazat pe adrese !"#. 5n aceastsc&em adresa este 1plat1, adic nu permite o organizare sau grupare logic a

adreselor diferitelor calculatoare dintr-o reea. "dresele !"# sunt unice pentru fiecareplac de reea

0

7/24/2019 Curs 4-5 RC

3/33


7ruparea irurilor de bii transmise de nivelul fizic n cadre aceasta este prima formde interpretare a biilor, care fr aceast grupare n cadre sunt lipsii de semnificaie

"sigurarea accesului ordonat i controlat la mediu prin subnivelul !"# etecia erorilor de transmisie prin intermediul adugrii la cadre a unei informaii de

control, constituit dintr-o suma ciclic #/# ce permite identificarea erorilor aprute

n transmisia realizat de nivelul fizic.

ste important de reinut c adresele !"# sunt asignate unic pe fiecare plac de reea i nu pefiecare calculator. "stfel, dac unui calculator i se sc&imb placa de reea, adresa acestuia de!"# se va modifica. "dresele !"# nu pot fi modificate i vor rm'ne aceleai daccalculatorul este mutat dintr-o reea n alta.

3 adres !"# este compus din 89 de bii, grupai n cadrul a : octei, din care primii ;octei sunt identificatori unici pentru fiecare productor n parte.

7/24/2019 Curs 4-5 RC

4/33


Figura:5ncapsularea

3 observaie important este faptul c formatul cadrului este dependent de te&nologie, adic

pentru diferite tipuri de reele (t&ernet, oen /ing, =2 etc.) vom avea formate de cadrediferite.

ubnivelul !"# conine protocoalele care determin ntr-o reea local care staie are dreptuls transmit la un moment dat. "ceste protocoale organizeaz comunicarea i gestioneazmodul i momentul n care fiecare staie are acces la mediul de transmisie.

xist dou mari categorii de acces la mediul de transmisie*

+. eterminist, care presupune faptul c fiecare staie tie exact c'nd va transmite. epresupune c exist o secven garantat i reproductibil de oportuniti de transmisie

pentru fiecare staie. 5n aceast metod, fiecare staie are dreptul s transmit pe r'nd.e obicei implementarea pentru accesul la mediu determinist este realizat prinpasarea unui >eton (toen), cum este de exemplu oen/ing.

0. Nedeterminist, care utilizeaz o abordare de tipul* primul venit, primul servit. stemetoda folosit n t&ernet i presupune existena unui protocol de tipul #!"%#(#arrier ense !ultiple "ccess 4it& #ollision etection).

4 Structura cadrului

7/24/2019 Curs 4-5 RC

5/33


Figura:tructura generic a unui a cadru

"ceste c'mpuri sunt*

5nceput de cadru "dres $ungime ate =#

6rimul c'mp anuna nceperea unui cadru, conin'nd o secven de semnalizare specificfiecrei te&nologii n parte. "dresarea este esenial pentru a ti cui se adreseaz acel cadru i

de la cine provine. =iecare protocol are propriul lui tip de adresare de exemplu, n cazult&ernet-ului adresarea se realizeaz prin intermediul adreselor !"#. "numite tipuri de cadreconin i lungimea cadrului, iar altele conin un c'mp special, numit 16rotocol field1 sau1@pe =ield1 prin intermediul cruia se specific protocolul de nivel superior cruia i seadreseaz. e ce este important acest c'mpA revenim la capitolul precedent, unde amdiscutat cum se ncapsuleaz i decapsuleaz datele pe parcursul unei transmisii. puneamacolo c atunci c'nd o staie primete un cadru, decapsuleaz datele i trimite mai susinformaia din acel cadru. #ui mai susA ac pe nivelul superior se afl un singur protocol,cum ar fi 26-ul, atunci e simplu, ns dac mai sus utilizm dou protocoale, cum ar fi 26 i26B, atunci cruia i dm datele coninute n acel cadruA "ici intervine acel 6rotocol field,care specific crui protocol de nivel ; i se adreseaz datele.

5n timpul unei transmisii datele sunt susceptibile de eroare, motiv pentru care n structura unuicadru de nivel 0 este prevzut un c'mp care ncearc s determine pe c't posibil dac a aprutsau nu o eroare. "cest c'mp se numete =# - =rame #&ec eCuence - i funcioneaz nfelul urmtor* n momentul n care staia surs ncapsuleaz cadrul, calculeaz =# (n funciede te&nologia folosit exist mai multe variante de a calcula =#) i ataeaz rezultatul lacadru. taia care recepioneaz cadrul, calculeaz i ea la r'ndul ei acest =# i l compar cucel citit de la sf'ritul cadrului primit. ac nu coincid, nseamn c a avut loc o eroare pe

parcursul transmisiei

2 Ethernet i CSMA/CDt&ernetul este probabil cea mai rsp'ndit te&nologie de $"N, av'nd numeroase avanta>ecum ar fi* uurin de instalare i ntreinere, capacitatea de a introduce noi te&nologii (de la+D!bps la +D7bps), fiabilitatea i nu n ultimul r'nd costul relativ sczut de instalare iupgrade.

2deea original de la care a plecat aceast te&nologie a aprut undeva prin anii +EFD, c'nd la ouniversitate din Ga4aii se punea problema accesului mai multor utilizatori la o reea fr casemnalele lor s se amestece. "cel sistem dezvoltat se numea "lo&anet i a devenit mai t'rziu

baza unei metode de acces la mediu numit #!"%#, metod folosit de te&nologiat&ernet.

H

7/24/2019 Curs 4-5 RC

6/33


6rimul standard t&ernet a fost publicat n +E9D de un consoriu format din firmele #, 2nteli Berox, consoriu numit 2B. t&ernet-ul funciona atunci pe un suport de cablu coaxialgros, numit t&icnet, i atingea viteze de p'n la +D!bps.

5n +E9H, 2 (2nstitute of lectrical and lectronics ngineers) au publicat o serie de

standarde pentru $"N, serie care ncepea cu 9D0.x. tandardul pentru t&ernet este 9D0.; i aadus ceva modificri fa de standardul iniial propus de 2B, ns modificrile sunt at't demici, nc't n linii mari cele dou standarde sunt aproape identice.

atorit creterii spectaculoase a performanelor n domeniul calculatoarelor personale, a fostfoarte clar simit nevoia creterii performanelor n lumea reelelor, care trebuiau s poatoferi viteze de acces din ce n ce mai mari. "stfel, n +EEH 2 a anunat un standard pentrut&ernet la +DD!bps, iar n +EEE unul pentru 7igabit t&ernet (+ 7bps)

t&ernet-ul nu este de fapt o te&nologie, ci este mai mult o familie de te&nologii care include*$egac@t&ernet, =astt&ernet, 7igabit t&ernet. =ormatul de baz a cadrului (frame-ului)

rm'ne acelai. "tunci c'nd apare o dezvoltare nou n aceast familie de te&nologii (aa cuma fost cazul =astt&ernet-ului i 7igabitt&ernet-ului) 2 scoate un nou supliment lastandardul 9D0.; t&ernet-ul folosete semnalizarea n banda de baz (baseband), de aici

provine i termenul de 1Iase1 din denumirile te&nologiilor*+DIase, +DDIaseB, etc

t&ernet-ul este situat pe dou niveluri ale stivei 32 i anume partea de >os a niveluluilegtur de date (subnivelul !"#) i nivelul fizic.

1 Structura cadrului Eternet

tructura cadrului t&ernet este aproape identic, indiferent de varianta de t&ernet folosit, iconine urmtoarele c'mpuri*

Figura 3.:tructura cadrului t&ernet 6reambul "dresa destinaie - : octei "dresa surs - : octei $ungime%ip (@pe field) - 0 octei ate - 8: - +HDD octei =# - 8 octei

#'mpul $ungime%ip poate fi interpretat n dou feluri* dac valoarea acestuia este mai micde +H;: (Dx:DD n &exazecimal) atunci el reprezint lungimea. ac este mai mare de +H;:, elreprezint protocolul de nivel superior folosit.

#'mpul de date trebuie s fie mai mare de 8: de octei. ac cumva datele sunt de lungimemai mic, atunci i se adaug o 1umplutur1 numit padding pentru a a>unge la dimensiunea de

8: octei. "cest c'mp nu are voie s depeasc valoarea de !< - !aximum ransmission

:

7/24/2019 Curs 4-5 RC

7/33


am) pentru a fi sigure c toate staiile dinreea au sesizat acea coliziune. up ce aceast coliziune a fost remarcat de toate staiile dinreea (din domeniul de coliziune mai exact), este apelat un algoritm de bacoff i transmisianceteaz. oate staiile se opresc din transmis pentru o perioad aleatoare de timp, dup carerencearc s transmit.

F

7/24/2019 Curs 4-5 RC

8/33


Figura 3.!:ratarea coliziunilor

omeniul de coliziune este acea zon dintr-o reea care va fi afectat de apariia unei coliziunin interiorul ei. ispozitivele din categoria &ub-urilor i repetoarelor propag coliziunea.#reterea numrului de coliziuni este cauzat de intensificarea transmisiilor mai ales datoritunui numr cresc'nd de staii n acelai domeniu de coliziune i duce la degradarea abrupt a

performanelor reelei. /eeaua local poate fi mprit n domenii de coliziune separate prinintermediul unor dispozitive din categoria bridge-urilor i s4itc&-urilor.

xist dou moduri de transmisie, numite i duplex - i anume &alf-duplex i full-duplex. 5nmodul de transmisie &alf-duplex o staie nu poate trimite i primi n acelai timp* ori

transmite, ori primete. e exemplu, cablul coaxial este prin definiie un mediu pentru &alf-duplex, pentru c aceleai dou fire (semnal i mas) sunt folosite i pentru transmisie ipentru recepie. 6e cablurile torsadate ns, dat fiind c oricum se folosesc dou perec&iseparate pentru transmisie i recepie, se pot implementa anumite reguli astfel nc't o staie s

poat n acelai timp i s trimit (pe perec&ea de x) i s primeasc (pe perec&ea de /x)."cest mod de transmisie se numete full-duplex i poate fi folosit pentru implementrilet&ernet ce folosesc cablul torsadat sau fibra optic. "tenieJ !odul de transmisie full-duplex

poate fi folosit numai pe mediile care nu sunt s&ared-media. "m menionat de>a c nu poate fifolosit pe cablul coaxial, ns nu poate fi folosit nici n reelele care folosesc cabluri torsadateconectate ntr-un &ub. e ceA 6entru c &ub-ul este un ec&ipament de nivel +, este de fapt unrepetor cu mai multe porturi, el extinde domeniul de coliziune i de aceea acea reea este

practic o reea de tip s&ared-media. ac ns cablurile sunt conectate ntr-un s4itc&, putem

9

7/24/2019 Curs 4-5 RC

9/33


folosi linitii modul de transmisie full-duplex. rebuie s mai facem c'teva observaiiimportante referitoare la full-duplex*

5n primul r'nd, acest mod de transmisie se seteaz pe fiecare ec&ipament n parte, deexemplu pe s4itc& i pe placa de reea (din configurrile soft4are). xist ns un mod

automat care se numete autonegociere, prin care cele dou ec&ipamente conectate(staia i s4itc&ul) cad de acord dac pot sau nu s foloseasc full-duplex. etrilemanuale se folosesc atunci c'nd autonegocierea nu reuete din diferite motive. acautonegocierea nu reuete i nu sunt fcute setri manuale, transmisia se va face pe&alf-duplex.

"tunci c'nd folosim full-duplex nu mai avem mod de acces la mediu #!"%#pentru c nu mai avem o reea de tip s&ared-media. !ai exact, dac putem n acelaitimp i s primim i s transmitem nu mai pot avea loc coliziuni. eci n cadrul uneitransmisii full-duplex, nu mai avem coliziuniJ

"cum urmeaz o precizare foarte important* toate limitrile de distan despre caream discutat p'n acum pentru t&ernet sunt specificate pentru modul de acces la

mediu #!"%#, i ntr-o oarecare msur nu mai sunt valabile pentru full-duplex.e ceA 6entru c aceste limitri sunt calculate (n funcie de viteza de propagare asemnalului pe acel mediu) n aa fel nc't s permit tuturor staiilor conectate ssesizeze apariia unei coliziuni. 5n condiiile n care avem full-duplex, singura limitarea distanei este cea te&nologic.

7/24/2019 Curs 4-5 RC

10/33


tipuri de transmisie folosind unde radio din benzile neliceniate de frecvene 2! de 0.87Gzi H7Gz*

%&2.11'este primul standard lansat n domeniul reelelor $"N fr fir, i cea maipopular te&nologie astzi lucreaz n banda de 0.87Gz i atinge viteze de ++!bps

problemele de care s-a lovit acest standard au fost ncrcarea benzii 2! de 0.87Gz(n care lucreaz multe alte sisteme, cum sunt Iluetoot& i cuptoarele cu microunde) iviteza de transfer relativ mic, n condiiile n care =astt&ernet este implementat dince n ce mai mult

%&2.11a lucreaz n banda de H7Gz i atinge viteze de H8!bps din cauza benziidiferite de transmisie este incompatibil cu 9D0.++b, dar lucreaz ntr-o band defrecvene mult mai puin aglomerat i ofer viteze de transmisie comparabile cu celeoferite de reelele de cupru

%&2.11g(ratificat n 0DD;) este n fapt un amendament la 9D0.++b, care specific ovitez de transfer de H8 !bps (egal cu viteza 9D0.++a) fiind perfect compatibil cute&nologia 9D0.++b i oferind viteze de v'rf, se ateapt n prezent ca btlia decisiv

pentru ocuparea pieei s se duc ntre 9D0.++g i 9D0.++a.

c&ipamentele necesare implementrii unei reele fr fir 9D0.++ sunt* adaptoare de reea, care nlocuiesc plcile de reea tradiionale pentru calculatoare fixe

sau mobile un acces point (AP), care este punctul central al unei reele fr fir, dar care poate

funciona i ca un repetor sau poate asigura conectivitatea ntre o reea fr fir i unaclasic

bridge-uri care conecteaz dou reele la distan.

"r&itectura 9D0.++ ofer conectivitate fr fir unui numr de ec&ipamente conectate ntopologii logice. 3 celul de servicii de bazBSS(asic !ervice !et, figura;.:) este formatdintr-un access point i un numr de clieni pentru care acesta este punctul central deconectivitate. #onexiunea cu reeaua de cupru este asigurat de "6. oi clienii comunicnumai cu "6-ul, i nu ntre ei, ceea ce nseamn c sc&imbarea poziiei unui client n celultrebuie s fie fcut astfel nc't distana dintre client i "6 s nu depeasc o valoare maximde acoperire a semnalului radio.

a) bss b) ibss

Figura:Iasic ervice et i 2ndependent Iasic ervice et

+D

7/24/2019 Curs 4-5 RC

11/33


3 celul de servicii de baz independent(numit i celula ad-"oc#IBSS sauIndependentasic !ervice !et, figura ;.:) este o topologie format numai din staii care comunic directntre ele. !inimul necesar pentru a pune la punct o asemenea topologie este numai de doustaii.

3 celul de servicii e$tinsESS(E$tended !ervice !et, figura;.F) integreaz transparent maimulte celule I printr-un sistem de distribuie care poate fi de cupru, fr fir, $"N sauL"N. istemul de distribuie are rolul de a acoperi distanele mari dintre I-uri. "stfel, unclient poate face roaming ntre celulele de baz, fr a-i pierde conectivitatea.

Figura 3.(:xtended ervice et

#ele trei tipuri de reele fr fir specificate de 9D0.++ ating limi de band ntre + !bps i H8!bps, n funcie de modalitatea de transmisie a datelor i modularea lor. "stfel, 9D0.++btransmite datele n spectru larg de frecven prin . ?iteza de transmisie la 9D0.++bdepinde de tipul de modulare* cu I6K, limea de band este de +!bps cu M6K, la 0!bps, iar cu ##K la H.H i ++ !bps.

9D0.++a are la baz 3=! viteza maxim de H8 !bps este atins dac modularea semnalelorn 3=! este de tip %& level 'A( )'uadrature A*plitude (odulation# sau modulare namplitudine cu : bii%:8 de valori pe Gertz+.

2 CSMA)CA

C!(A%CA )Carrier !ense (ultiple Access ,it" Collision Avoidance+ este un protocol de acces

la mediu care ascult mediul pentru a evita coliziunile, spre deosebire de #!"%#, care iregleaz transmisia de date odat ce coliziunile s-au produs.

taiile care fac parte dintr-o reea fr fir emit ntr-o band de frecvene alocat, limitat cadimensiune. in cauza limitrii intervalului alocat, mediul parta>at de staii este desc&iscoliziunilor. e&nica de acces la mediu folosit n prezent de reelele locale este #!"%#",un protocol de acces care are c'teva asemnri cu #!"%# pe t&ernet. #!"%#" este

proiectat astfel nc't s reduc probabilitatea de coliziune la accesarea multipl a mediului, npunctele n care e cel mai probabil s apar coliziuni, adic imediat ce mediul de transmisiedevine liber n urma unei transmisii, c'nd mai multe staii care i ateptau r'ndul ar puteancepe s transmit.

++

7/24/2019 Curs 4-5 RC

12/33


6rotocolul folosete ascultarea mediului, ca i #!"%#. 5n plus, pentru a acapara mediul setrimit rezervri# n forma unor mesa>e de cerere de ocupare a mediului. istribuireainformaiilor de rezervare a mediului se face prin intersc&imbarea de ctre staiile care vor sconverseze a unor cadre de tipR! )Reuest to !end+ i C! )Clear to !end+. "ceste doutipuri de cadre conin un c'mp de durat, care specific perioada de timp pentru care se

dorete ocuparea mediului pentru transmisia datelor, a cadrului "#K de la terminareaconversaiei, i a tuturor intervalelor de timp dintre cadrele trimise.

Figura 3.%:#!"%#" distribuit

oate staiile care se afl n reea n raza de transmisie a staiei emitoare, care trimite cadrul/, sau a staiei receptoare, care trimite cadrul #, vor afla despre rezervarea mediului(figura). "cest tip de acces la mediu din reelele fr fir se mai numete i coordonaredistribuit.ubnivelul !"# al 2 9D0.++ poate ncorpora nc un tip de metod de accesla mediu, numit coordonare centralizat#care elimin coliziunile pe mediu printr-un tip de

polling, av'nd acces point-ul ca master.

3 Siste*ele de tele+"nie *"bil

elefoanele mobile de care facem uz at't de natural astzi nu sunt dec't transmitoare radioceva mai complexe. voluia lor a fcut ca mai multe te&nologii de telefonie mobil s fie

puse n practic n timpul secolului trecut, la nceput analogice, iar n prezent preponderentdigitale. Nici una din aceste te&nologii nu a fost vreodat standardizat, ceea ce a fcut cadezvoltarea lor s fie de cele mai multe ori independent, la nivel de ar sau continent. "stfel,sistemele de telefonie mobil de astzi (/!( n uropa, 0-A(1! n

7/24/2019 Curs 4-5 RC

13/33


AMPS

6rimul sistem mobil utilizat extins a fostA(1!(Advanced (obile 1"one !2ste*), odat cu

care apare noiunea de telefonie celular analogic. istemul de comunicaie celularfuncioneaz pe un principiu diferit de cele anterioare, mprind aria de acoperire n celule. 3celul dispune de o staie de baz (format numai dintr-o anten plasat pe un turn i unec&ipament de calcul) i este relativ restr'ns n dimensiune (diametrul nu depete 0DKm),

pentru ca puterea de transmisie a telefoanelor mobile s fie mic i ec&ipamentele ieftine. 5nplus, dou celule care nu sunt adiacente pot transmite n acelai set de frecvene, reutiliz'ndcanalele de comunicaie* cum un sistem celular e figurat &exagonal, numrul de frecvene decomunicaie disponibile pentru comunicaia ntr-o celul este numrul total de frecveneacordate sistemului mprit la apte (figura ;.E), astfel nc't ntre oricare dou celule carefolosesc acelai set de frecvene exist o zon tampon format din alte celule care folosescfrecvene diferite.

Figura 3.):istemul mobil celular

taiile de baz ale celulelor dintr-o arie geografic se conecteaz la un singur centru, numit(!3((obile elep"one !,itc"ing 344ice). 5ntr-o arie geografic mai mare, centrele !3se ierar&izeaz pe c'teva niveluri, pentru ca n final toat reeaua fr fir s fie conectat lareeaua de telefonie fix.

"tunci c'nd un utilizator se afl n aria de acoperire a unei celule, conversaiile sunt purtatentre utilizator i staia de baz pe una din frecvenele care aparin celulei respective. 5n cazuln care staia de baz a celulei curente detecteaz o scdere a puterii semnalului de lautilizator, interog&eaz staiile de baz vecine pentru a afla n ce direcie crete calitateasemnalului primit de la receptorul clientului. ransferul conversaiei se face transparent ctrenoua staie de baz, sc&imb'nd frecvena de comunicaie la una din frecvenele proprii noiicelule n a crei arie de acoperire se afl.

istemul lucreaz n banda de frecven

7/24/2019 Curs 4-5 RC

14/33


a fost aleas astfel nc't calitatea transmisiei de voce s fie comparabil cu transmisia de vocedin sistemul de telefonie fix.

Figura 3.1&:=! in sistemul "!6

#analele disponibile se mpart n mod egal n apte i se asigneaz celulelor, pentrureutilizarea frecvenelor n sistem. #&iar i dup mprire, nu toate canalele transmit date(voce n form analogic) n cadrul conversaiilor exist i*

canale de co*and# pe care staiile de baz le folosesc pentru managementulclienilor, i pe care transmisia se face digital

canale de acces, pentru alocarea canalelor de date canale de se*nalizare#pentru anunarea apelurilor.

=iecare telefon mobil are scris n &ard4are un numr serial de ;0 de bii, numit E!

(Electronic !erial Nu*ber) ec&ivalent cu adresa !"# a unui calculator ntr-o reea. 6e l'ngacesta, adresaOO sa logic este un numr de telefon format din +D cifre, numit (IN((obile

Identi4ication Nu*ber). $a fel, fiecare serviciu de telefonie mobil are alocat un cod derecunoatere de H cifre, numit !I0(!2ste* Identi4ication Code).

$a intrarea n reea telefonul ascult canalul de control p'n c'nd aude codul de recunoatereal serviciului, 2, care trebuie s fie egal cu codul serviciului programat n telefon (n afaracazului n care clientul dispune de roa*ing). 6entru a fi activat, telefonul trimite pe canalul decomand o cerere de nregistrare, care conine numrul su serial i numrul de telefon!2N staia de baz informeaz centrul !3 de poziia utilizatorului, care este nregistratastfel n sistem. "stfel, staia central !3 memoreaz ntr-o baz de date celula n care segsete utilizatorul, pentru a putea ruta apoi convorbirile ctre el. ac 2-ul codat n telefonnu este egal cu cel transmis pe canalul de control, atunci conversaiile clientului nu se potdesfura dec't prin roa*ing. erviciul de roaming presupune un contact ntre centrele !3local i cel originar al clientului.

$a generarea unui apel, telefonul client trimite pe un canal de acces datele sale de identificarei numrul apelat. #oliziunile pe canalele de acces se rezolv prin retransmisie. !3determin apoi un canal liber pentru transmisia de voce i trimite numrul canalului ctreclient pe canalul de comand telefonul clientului consider acum conversaia nceput itransmite datele pe canalul de date.

+8

7/24/2019 Curs 4-5 RC

15/33


6entru primirea unui apel, !3 determin poziia clientului destinaie n sistem i cerereaeste trimis staiei de baz a celulei respective aceasta trimite un mesa> pe canalul desemnalizare conin'nd numrul de telefon al staiei destinaie, care rspunde la mesa>ul desemnalizare. up confirmarea prezenei clientului destinaie, staia de baz i trimite numrulcanalului pe care se va desfura conversaia, care apoi poate ncepe.

"!6 intr n prima generaie de te&nologii de telefonie mobil. 3ferind numai servicii detransport analogice, nu suport extinderea la transmisii de date de care ar fi avut nevoieconectarea la 2nternet.

D-AMPS

7eneraia de telefoane mobile care a succedat "!6 este varianta sa digital, 0-A(1!(0igital Advanced (obile 1"one !2ste*) folosit numai n

7/24/2019 Curs 4-5 RC

16/33


GSM

5n afara ariei restr'nse n care este folosit sistemul -"!6, lumea folosete sistemul /!((/lobal !2ste* 4or (obile Co**unications), care a fost folosit pe scar larg n uropanainte ca sistemele digitale de telefonie s ocupe piaa n urul a EDD !Gz care gzduiescperec&ile de canale simplex. Ianda alocat la 9ED.0 - E+8.9 !Gz este mprit n +08 decanale de transmisie de 0DD KGz, la fel ca banda alocat ntre E;H.0 - EHE.9 !Gz, pentru

recepie. xist, la fel ca pentru -"!6, o band suplimentar la +9DD !Gz format dindou intervale pentru transmisie (+F+D-+F9H !Gz), respectiv recepie (+9DH-+99D !Gz).ivizarea n frecven =! este modul de acces de baz la mediu, iar o divizare suplimentarn timp ! face ca o perec&e de canale simplex de transmisie-recepie s fie parta>at de 9utilizatori (figura ;.+0). ei numrul de utilizatori care parta>eaz o frecven este mai mareca la -"!6, lrgimea de band mai mare a canalului face ca, n final, banda de vocealocat unui client s a>ung la +; Kbps, pentru o calitate mai bun a transmisiei.

Figura:=! i ! in 7!

CDMA

e&nologiile digitale larg folosite ca servicii astzi sunt completate de sistemul C0(A(Code0ivision (ultiple Access), n folosin n

7/24/2019 Curs 4-5 RC

17/33


spectrul alocat sistemului. #oliziunile, care n domeniul digital nseamn nsumareaamplitudinilor, nu sunt tratate ca nefolositoare, ci sunt folosite pentru a extrageOO din secvenade date suprapuse datele trimise de staii diferite.

=iecare staie din sistem are asignat un cod de acces la mediu, n forma unei secvene de :8

sau +09 de bii. ransmiterea unui bit de date +OO se face nu transmi'nd bitul n sine, cinlocuindu-l cu secvena de acces proprie la fel, bitul DOO este codat ca secvena de accesnegat. 6entru ca sistemul s funcioneze, secvenele de acces ale tuturor staiilor din sistemtrebuie s fie ortogonale dou c'te dou (adic produsul secvenelor, luate ca vectori, d zero).ac aceast condiie este ndeplinit, atunci dintr-o secven de date rezultat din coliziuneamai multor transmisii se poate recupera secvena transmis de o anumit staie, cunosc'ndcodul ei de acces, fc'nd un simplu produs ntre vectorul rezultat prin coliziune i codul deacces respectiv (posibilitatea recuperrii datorit ortogonalitii are o demonstraie algebricsimpl).

#um pentru transmiterea unui bit de date n #!" se transmite o ntreag secven de bii,

pentru ca #!" s aib performane egale cu 7! trebuie ca banda de transmisie s fie maimare. "stfel, #!" opereaz ntr-o banda de +.0H !Gz (fa de ;D sau 0DD KGz la "!6 i7!), dar susine mai muli clieni dec't celelalte sisteme, oferind aceeai lime de band

per utilizator

3G (!ird ,enerati"n), ncotro?

elefonia mobil analogic a format prima generaie de servicii mobile. istemele digitalerezultate prin dezvoltarea celor analogice formeaz a doua generaie. ?iitorul n serviciilemobile s-a dorit, la sf'ritul secolului trecut, a fi n sistemele care ar integra serviciile dedigitizare a transmisiilor de voce cu transmisiile de date, pentru ca acelai dispozitiv snlocuiasc telefonul mobil, staia de conectare la 2nternet, staia de >ocuri, pla@erul de # i? sau editorul de text.

in pcate, mare parte din activitatea n domeniul viitorului ;7 a rmas fr rezultate, carenc nt'rzie s apar. 6'n atunci, exist propuneri de te&nologii care se vor parte dinfamiliaOO ;7*

W-CDMA(Wideband C0(A#propus n uropa) i C0(A5666(propus n

7/24/2019 Curs 4-5 RC

18/33


4 -luet""t

luetoot"este numele unei te&nologii fr fir de actualitate care folosete legturi radio curaz mic de acoperire (ntre +Dcm i +Dm, extensibil la +DDm dac puterea de transmisieeste mrit), n scopul nlocuirii diverselor tipuri de cabluri care interconecteaz ec&ipamente

fixe sau mobile cu un unic tip de legtur radio, suportat de c&ipuri ieftine, despre care secrede c vor face parte din orice ec&ipament de reea mobil.

ezvoltat de un consoriu de firme productoare de ec&ipamente mobile ca o reea personal6"N, dezvoltarea ulterioar a Iluetoot& a fcut ca acesta s intre parial n categoria reelelorlocale $"N. pecificaia Iluetoot& a stat la baza proiectului de standardizare IEEE 865.9:cele dou specificaii nu coincid, dar se sper ntr-o viitoare convergen.

3 legtur Iluetoot& lucreaz n banda neliceniat 2! de 0.8 7Gz i este proiectat s fierobust prin folosirea unei te&nici de tip salt de frecven i a frame-urilor mai scurte dec'tcelelalte te&nologii fr fir care lucreaz n aceeai band (cum sunt reelele localestandardizate de 2 9D0.++). pecificaiile sale definesc o stiv de niveluri logiceindependent i incompatibil cu orice model existent. 5n plus fa de aceastincompatibilitate, Iluetoot& fixeaz n stiva sa de protocoale toate aplicaiile care suntsuportate (numite profile), spre deosebire de specificaiile 9D0.++, de exemplu, care nustabilesc dec't modul de comunicare ntre ec&ipamente, urm'nd ca aplicaiile s fietransportate transparent peste aceast legtur.

Nivelurile inferioare Iluetoot& specific faptul c legtura radio acoper prin salturi defrecven (=Gt@pesetQprotect QQfootnote =QgobbleQopt te&nic de mprtiere asemnalului n frecven, descris ntr-o seciune anterioar) banda dintre 0.8D0 7Gz i 0.89D

7Gz frecvenele de salt, n numr de FE, se afl la +!Gz distan una de cealalt, iarsecvena acoperirii lor este pseudo-random.

3 mini-reea Iluetoot& se numetepiconeti este format dintr-un master i unul sau maimuli slave. oate ec&ipamentele dintr-un piconet folosesc aceeai secven de salturi nfrecven, secven determinat de adresa n sistemul Iluetoot& a masterului offsetul nsecven este dictat de timpul su curent.

7/24/2019 Curs 4-5 RC

19/33


#3, un master are sloturi de timp rezervate (deci conexiunea este de tip circuit-s,itc"ed) i poate menine p'n la ; astfel de legturi.

ACL )As2nc"ronous Connectionless+- o conexiune de tip best-effort multipunct ntremaster i toate ec&ipamentele slave din piconet la care se folosete retransmisia de

pac&ete. 6entru meninerea acestui tip de legtur masterul folosete sloturile

neocupate de conexiuni #3 (deci conexiunea este de tip pacet-s4itc&ed).

ransmiterea de date peste cele dou tipuri de legturi fizice se face n cadrul a +; tipuriprimare de pac&ete Iluetoot&, care sunt folosite pentru a compune unitile de date aleprotocoalelor de pe nivel superior.

. ,/S 0Global Positioning System

$ocalizarea cu acuratee n orice poziie de pe glob a devenit imediat, odat cu lansareaproiectului /1!de ctre epartamentul de aprare al

7/24/2019 Curs 4-5 RC

20/33


6entru comunicaie sateliii folosesc dou unde purttoare din domeniul microundelor*purttoarea de +HFH.80 !Gz este modulat de semnalul de navigaie i de codul depoziionare, iar purttoarea de +00F.:D !Gz este folosit pentru msurarea nt'rzierilor nionosfer ale codului de poziionare, pentru un calcul precis al localizrii.

Codul de poziionare este o secven predeterminat i pseudo-random de date caremoduleaz purttoarea cu o frecven de + !Gz i care se repet la fiecare +D0; de bii (sau omilisecund). "cest cod este diferit pentru fiecare satelit i este baza de calcul a poziieigeografice. (esa;ul de navigaie este un semnal de HD Gz care moduleaz purttoarea,semnaliz'nd datele orbitelor sateliilor i datele de sincronizare a ceasului.

6entru a-i calcula poziia n spaiu, un receptor folosete codul de poziionare. =iecare satelit76 i moduleaz purttoarea dup acest cod. =iecare receptor ruleaz intern acelai cod.6entru decodificarea semnalului de la un satelit, codul intern trebuie aliniat cu cel modulat desatelit. iferena de timp care rezult din aliniere este egal cu timpul de cltorie al undeiradio de la satelit la receptor, n ipoteza n care ceasurile lor sunt sincronizate. 5n acest fel,

distana p'n la satelit poate fi calculat, lu'nd n calcul viteza constant a undei radio.

ac un receptor msoar n acest mod distana p'n la cel puin 8 satelii, poziia sageografic poate fi determinat ca fiind intersecia sferelor cu centrul n poziia exact asatelitului (aflat de la staiile de control, prin mesa>ele de navigaie primite de la satelit), iraza determinat (printr-un proces numit triangulaie ;). ; astfel de sfere, mpreun cu sfera6m'ntului, sunt de a>uns pentru calculul coordonatelor geografice (B, R, S) a patra sfercalculeaz timpul exact, n mod sincron cu ceasul satelitului corecia adus timpului localreceptorului asigur i corectitudinea calculului coordonatelor geografice. #um ceasulreceptorului este n permanen sincronizat, acesta poate folosi un simplu ceas cu cuar nlocul ceasului atomic precis cu care este ec&ipat un satelit.

Iineneles, dei sistemul e bine pus la punct, pot s apar erori dac*

staiile de control nu sincronizeaz precis ceasurile sateliilor efemeridele nu sunt actualizate nu se pot calcula corect nt'rzierile semnalului radio n staturile atmosferice propagarea *ultipat"t@pesetQprotect QQfootnote =QgobbleQopt o und se

propaga *ultipat"dac nu urmeaz o linie dreapt ntre surs i destinaie, ci sereflect n cldiri undele reflectate sunt confundate cu undele directe este aproapeimposibil de detectat i corectat.

oluia acestor probleme este siste*ul /1! di4erenial (0/1!), care folosete principiulsimplu al calculului coreciilor necesare ntr-un alt punct de referin, pentru fiecare satelit, iaplicarea lor pentru receptor.

*r+t+,+ale de nivel legatur de date-entru AN

0D

7/24/2019 Curs 4-5 RC

21/33


1 A intr"ducere

6'n acum am discutat despre t&ernet i Lireless $"N. "ceste dou te&nologii au fostconcepute pentru reele de mici dimensiuni (din punctul de vedere al ntinderii geografice). #ene facem ns dac avem nevoie de conectivitate ntre dou puncte aflate la mare distanA

/eelele care acoper o foarte mare arie geografic sunt numite L"N - Lide "rea Net4or.

2maginai-v o astfel de reea ca o legtur ntre uropa i tatele oritate dintre abonai au fost cuplai recent la o central telefonic digital. "cestlucru nseamn c au acas telefon digitalA NuJ 6entru marea ma>oritate telefonul fix de acaseste analogic (except'ndu-i pe cei care au 2N - despre acest lucru vom discuta n ;.8.8).#entrala la care sunt conectai este digital, ceea ce pe l'ng un numr de faciliti, se traduce

prin faptul c poate stabili conexiuni digitale cu alte centrale. #u toate acestea comunicaia

ntre un telefon i central rm'ne analogic. xist desigur i telefoane digitale, un exemplufiind unele telefoane din firmele mai mari, care au implementat un sistem de telefonie digitaln cadrul companiei (acest lucru implic i ac&iziionarea unei mini-centrale telefonicedigitale de birou). Nu trebuie fcut confuzia ntre telefonie digital i ?o26 (?oice over 26).unt dou lucruri total diferite. iferena ntre telefonia analogic i cea digital este modul ncare sunt transmise datele la nivel + i 0 - analogic i respectiv digital. #um funcioneaz ntermeni te&nici o convorbire telefonicA "tunci c'nd se ridic telefonul, se aude tonul de lacentral. onul este de fapt un semnal de la centrala telefonic ctre telefon, care nseamn16oi ncepe1. e fiecare dat c'nd este apsat o cifr, este trimis de fapt un semnal cu oanumit valoare ctre central. up ce numrul este format, centrala ncearc stabilirea uneiconexiuni cu postul telefonic apelat. ac acel post telefonic se afl conectat la alt central

(un apel din Iucureti n 2ai) iar cele 0 centrale sunt digitale, atunci comunicaia telefonicare loc n felul urmtor* semnalul analogic ntre cel care sun i centrala sa este modulat,

0+

7/24/2019 Curs 4-5 RC

22/33


transmis digital ntre cele dou centrale, apoi demodulat i transmis analogic ctre postultelefonic apelat.

6e acelai principiu de +dulare%deodulare funcioneaz i un modem.

atele transmise din calculator sunt n format digital. !odemul le moduleaz n semnalanalogic i le transmite pe linia telefonic analogic. 3dat a>unse la postul telefonic al 26-ului, de fapt la unul dintre modemurile acestuia, el este demodulat n semnal digital i folositde serverul de dial-up la care este ataat modemul. ac n timpul conexiunii pe dial-up prinintermediul modemului este ridicat receptorul telefonului, se aud nite sunete fr neles carereprezint de fapt transferul de date modulat de modem n semnal analogic.

0e ce este *ode*ul o te"nologie de WANa pentru telefonie, poate fi realizat o conexiunepentru transfer de date ntre orice locaii ce au un post telefonic. eoretic vorbind, putem face

dial-up din orice sat cu telefon p'n n Noua Seeland. ezavanta>ele sunt imense desigur,ns aceast conexiune este posibil din punct de vedere te&nic, i este i una din foarte

puinele posibile n aceste condiii.

3 Flu5uri E1 i !1

"m explicat n seciunea ;.8.0 diferenele ntre telefonia digital i cea analogic i unde lent'lnim. 6rima 1form1 de telefonie a fost cea analogic, apoi a aprut cea digital, care,datorit numeroaselor avanta>e te&nice, a evoluat extrem de rapid. $a nceputurile telefonieidigitale a aprut urmtoarea ntrebare* ac dorim s modulm vocea uman (analogic,evident) n semnal digital, de ce lime de band avem nevoie pentru a nu-i afecta calitatea(adic s se aud la fel de bine)A 6entru a afla rspunsul, s-a eantionat vocea uman la 9DDDde eantioane pe secund, reprezentate pe 9 bii, a>ung'ndu-se astfel la valoarea de :8bps.

7/24/2019 Curs 4-5 RC

23/33


este de>a dezvoltat i de aceea o putem folosi pentru transmisii de date. #umA "ceste fluxuri+ reprezint de fapt un canal de comunicaie cu limea de band de 0!bps, sau ;0 decanale D de :8bps. =iind nite circuite digitale, se pot transmite pe ele telefonie digital,sau date. e ce sunt avanta>oaseA 6entru c de obicei aceste fluxuri sunt nc&iriate de lacompania de telefonie local. #e se nt'mpl dac se vrea o legtura de 0 !bps ntre /om'nia

i 7ermaniaA 2deea de a realiza legtura fizic nu poate fi nici mcar considerat n listaopiunilor. "stfel, se va folosi un ec&ipament care fi conectat la reeaua local, i n plus vaavea o interfa pentru un flux +. 6asul urmtor va fi nc&irierea de la /omtelecom a unuiflux +, aceeai procedur trebuind urmat i n 7ermania. "vanta>ul acestei soluii este cinfrastructura ntre /omtelecom i eutsc&etelecom exist de>a, costurile traduc'ndu-se n

plata a dou abonamente lunare.

=n concluzie# un avanta; al acestor te"nologii de WAN este 4aptul c 4olosesc o in4rastructurde;a e$istent >i 4oarte bine pus la punct co*parativ cu alte te"nologii de WAN pentrutrans*isii de date.

4 %S6

2N - 2ntegrated ervices igital Net4or - este un sistem digital ce ofer numeroaseservicii, cum ar fi transport de date i voce. 2N-ul funcioneaz peste aceleai liniitelefonice pe care funcioneaz i telefonia clasic, doar c semnalele sunt digitale (i pe oanumit linie, 2N-ul nlocuiete telefonia clasic, nu le putem avea pe am'ndou pe aceeailegatur). 2N-ul este vzut ca rspunsul la problema unor utilizatori care au nevoie de olegatur la 2nternet mai rapid decit modemul, ns nu permanent.

6entru a avea 2N, este nevoie ca centrala telefonic la care utilizatorul este legat s suporteacest lucru (s aib ec&ipamente de 2N) iar acas este nevoie de un ec&ipament 2N. $afel ca la telefonia clasic, cnd avem nevoie, sunm, iar c'nd terminm convorbirea (saudo4nload-ul), nc&idem.

2N-ul folosete dou tipuri de canale, i anume I i . #analul (delta) este folosit pentrusemnalizare, iar canalele I sunt folosite pentru date sau voce. emnalizarea facut pe un canalseparat se numete 1out-of-band signaling1. 5n cazul telefoniei clasice, dac dorim s sunm

pe cineva, formm c'te un numar, apoi se stabilete conexiunea n central, apoi vorbim, toateacestea av'nd loc pe acelai canal. emnalizarea i stabilirea conexiunii (call setup) pe uncanal separat are numeroase avanta>e, dup cum vom vedea n continuare. #analele I, folosite

pentru date sau voce, au fiecare c'te :8 bps i sunt independente ntre ele.

xist dou mari tipuri de 2N, i anume I/2 i 6/2*

2N I/2 - Iasic /ate 2nterface - folosete dou canale I i un canal de +: bps, motivpentru care se mai numete 0IU. "cest tip de 2N este cel folosit acas sau la firmele mici,deoarece el ofer o lime de band de +09 bps. "ceste dou canale I pot fi folositempreun sau separat n funcie de necesitai. e exemplu, dac vrem s ne conectm la2nternet, putem folosi un canal I, cellalt ram'n'nd nefolosit. ac vrem vitez mai mare,alegem s folosim i cel de-al doilea canal. ac ntre timp ns vrem s sunm pe cineva,ram'nem cu transferul de date pe un singur canal, pe cellalt vorbim la telefon, nc&idem iapoi folosim din nou al doilea canal doar pentru date. e remarcat este c, dat fiind c aceste

dou canale sunt separate, folosirea unuia nu are nici un impact asupra celui de-al doilea(adic nu se ntrerupe legtura). "tunci c'nd sunm sau c'nd e conectm la 2nternet,

0;

7/24/2019 Curs 4-5 RC

24/33


informaiile de control sunt trimise pe canalul despre care vorbeam. "stfel, folosind 2NI/2, putem avea n paralel dou canale pe care le putem folosi pentru date, telefonie, fax -ns maxim dou n acelai timp.

"l doilea tip de 2N este 6/2 - 6rimar@ /ate 2nterface - care folosete ca suport fizic un flux

+ (n uropa) sau + (n este viteza relativ mare(de ordinul a c'iva !bps) comparativ cu o conexiune dial-up. in pcate, dezavanta>ul estec abonatul trebuie s fie aproape de centrala telefonica. e ceA pentru c n cele dou capeteale liniei (la client i la centrala telefonica) se afl c'te un modem $ care funcioneaz lafrecvene mari, care, dup cum tii, limiteaz distanele la care pot funciona. "tunci c'nd

sunt pornite aceste dou modemuri, ele negociaz ntre ele viteza la care pot comunica. ein cazul "$ viteza teoretic este n >ur de 9!bps, practic viteza real negociat depinde dedistana la care se afl cele dou modemuri (o vitez obinut foarte frecvent i cu uurineste +!bps). in pcate, un alt dezavanta> este faptul c viteza la care se sincronizeazmodemurile depinde mult de calitatea liniei telefonice (ceea ce la noi este o mare problem).

xist mai multe variante de $, dintre care menionm "$ ("s@metrical) i ?G$(?er@ Gig& rate $). "$ nseamn "s@mmetrical $ i se refer la natura asimetric aconexiunii, adic limea de band folosit pentru do4nload este mult mai mare dec't ceafolosit pentru upload (exemplul dat cu 9!bps era pentru do4nload). "cest lucru este unavanta> pentru cei care intenioneaz s i instaleze "$ pentru a naviga pe 2nternet, ns nu

este foarte convenabil pentru cei care doresc s in o pagin de 4eb online.

7 86LC

6'n acum am discutat despre telefonie i despre diferite tipuri de te&nologii de transmisii dedate care folosesc ca suport infrastructura companiilor telefonice. 3 metod clasic de accesla L"N este i interfaa serial. 5n general, comunicaia serial poate fi de dou tipuri*

"sincron - viteze mai mici, ns ec&ipamente mai ieftine un exemplu bun esteinterfaa serial a unui calculator

incron - transmisia se realizeaz pe c'te un impuls de ceas.

7/24/2019 Curs 4-5 RC

25/33


de ceas). #ellalt ec&ipament se numete (data terminal eCuipment) i 1primeste1ceasul de la #. "cest tip de comunicaie serial este mai performant, permiteviteze mai mari de comunicaie, ns datorit faptului ca &ard4are-ul este maicomplex, ec&ipamentele sunt mai scumpe.

5ntotdeauna n cazul unei comunicaii seriale sincrone unul dintre ec&ipamente este #,celalalt . 5n general, n cazul conectrii prin intermediul unui 26, ec&ipamentul aflat laclient este , iar ec&ipamentul providerului este #.

xist mai multe standarde pentru comunicaii seriale cum ar fi* /-0;0 (care este standardulfolosit de seriala asincron de la calculator), ?.;H i G2 (Gig& peed erial 2nterface)

pentru comunicaii seriale sincrone. 2nterfee seriale sincrone gsim mai ales pe ec&ipamentededicate accesului la L"N, cum ar fi rutere (mai multe detalii n cap 8).

Ne vom referi de acum ncolo la interfee seriale sincrone, deoarece acestea sunt cele care neintereseaz n cazul reelelor L"N. e faa de alte ncapsulri existente, dintre care menionm*

ste standardizat i implementat la fel de toi productorii de ec&ipamente 6ermite folosirea pe acelai ruter a mai multor protocoale de nivel ; 6oate fi folosit pe interfeele seriale sincrone, pe cele asincrone (atunci c'nd facemdial-up folosind un modem), i pe interfee 2N uport autentificare.

detaliem un pic funcionarea 666-ului. 5n primul r'nd, acesta are o structur ierar&ic, ianume conine dou sub-protocoale*

$#6 - $in #ontrol 6rotocol - pentru stabilirea conexiunii punct la punct N#6 - Net4or #ontrol 6rotocol - folosit pentru configurarea anumitor protocoale de

nivel ; (de exemplu, cu a>utorul N#6-ului primim automat un 26 -o adres de nivel ; -atunci c'nd facem dial-up la un 26).

6rotocolul 666 suport i compresie, ceea ce este extrem de util atunci c'nd avem un procesormai puternic ns lime de band mai mic. "lt facilitate interesant este $M!, adic $in

0H

7/24/2019 Curs 4-5 RC

26/33


Mualit@ !onitoring, care este foarte folositoare n anumite situaii. dm un exemplu despreun administrator la o firm care are dou legturi pentru conexiunea la 2nternet* primaconexiune estepermanent, prin serial sincron i una de bacup, prin 2N. ac primlegtura cade, atunci ruterul face automat dial pe 2N. oate bune, ns ce se nt'mpl dac,de exemplu se depreciaz legtura serial sincron - un cablu stricat, sau orice altceva - i

legtura nu se ntrerupe ci merge doar foarte prostA "tunci, garantat, toi anga>aii vor ncepes se pl'ng i probabil eful va fi nervos. at fiind c legtura, aa proast cum este, estenc funcional, ruterul nu va apela la legtura de bacup. /spunsul este tocmai $M!, caremonitorizeaz calitatea legturii, iar c'nd aceasta coboar sub o anumit valoare (definit laconfigurare) consider legtura ca fiind czut i apeleaz la alte legturi de bacup.

"lt facilitate 1tentant1 a 666-ului se numete #allbac i funcioneaz n modul urmtor*configurm un cont de dial-up cu callbac pe un server (la servicii de exemplu), ne ducemacas, sunm i ne conectm la acel server. 2mediat dup autentificare, serverul de dial-upnc&ide conexiunea i va suna el napoi (pe numrul de telefon pe care l-am configurat iniial)."stfel nu pltim dec't minutul iniial n care am sunat.

6robabil c una dintre cele mai importante facilitai ale 666-ului o reprezint autentificarea."tunci c'nd se ncearc conectarea (fie prin dial-up, fie dou rutere ntre ele prin serialsincron) se folosete un protocol de autentificare care verific dac acea conectare esteautorizat. #ele dou metode de autentificare suportate de 666 sunt*

6"6 (6ass4ord "ut&entication 6rotocol) - #lientul (dial-up sau ruter) trimitecombinaia user%parol, necriptate, p'n c'nd serverul l accept (dac combinaia ecorect) sau p'n c'nd conexiunea se nc&ide (dac combinaia nu e bun). ste ometod slab de autentificare, pentru c nu cripteaz parola i pentru c clientul estecel care trimite c'nd vrea combinaia, el este cel care 1ncepe1 autentificarea.

#G"6 (#&allenge Gands&ae "ut&entication 6rotocol) - este folosit at't la stabilireaconexiunii c't i dup aceea, periodic, dup un timp aleator, pentru a verificaidentitatea clientului. #um funcioneaz autentificarea* serverul trimite clientului unmesa> de 1ncercare1 numit 1c&allange1. #lientul preia acest mesa> i folosind o funcie&as& (de obicei !H), mesa>ul primit i parola configurat, trimite un rspunsserverului. erverul folosete i el funcia &as& (!H) i calculeaz un rspuns pe

baza mesa>ului trimis i a parolei pe care o are configurat i compar rezultatul curspunsul primit de la client. ac mesa>ele &as&-uite coincid, nseamn c parola pecare a folosit-o clientul pentru a genera rspunsul este identic cu parola folosit deserver pentru verificare, deci identitatea clientului este verificat i se stabilete

conexiunea. ac rspunsul nu se potrivete cu &as&-ul generat de server, atunciconexiunea este nc&is. 6entru a fi sigur c la cellalt capt se afl mereu clientulautentificat iniial (adic ca nu s-a 1bgat1 nimeni pe fir), serverul trimite din c'nd nc'nd astfel de mesa>e de c&allenge i procedura explicat mai sus se repet.

& Fra*e$ela:

6e l'ng serviciile de acces la 2nternet, exist o cerere mare pentru interconectarea printr-olegtur de date a dou sau mai multe puncte aflate la distan geografic mare. =rame /ela@este o te&nologie de nivel doi care asigur astfel de servicii, oferind circuite virtuale punct la

punct. ar de ce virtualeA 6utem privi o reea =rame /ela@ ca pe un nor privat al furnizorului

de servicii la care se conecteaz utilizatorii. 5ntre doi astfel de clieni pentru care se doreteinterconectarea punct-la-punct se va crea o cale de date comutat ntre aceste dou puncte. 5n

0:

7/24/2019 Curs 4-5 RC

27/33


nor vor exista s4itc&-uri specializate care vor a>uta la crearea acestor legturi virtuale. 6utemprivi acest nor ca o colecie de 1conducte1 virtuale peste o reea n care au loc comutri decadre, similar cu o reea local t&ernet. !area diferen fa de aceasta este c s4itc&-ul decadre nu se va face dinamic ci static, adic orice frame care este transmis de o staie ctre oalt staie va presupune existena unei ci pe care o vor urma toate frame-urile ntre aceste

dou staii. "ceste ci sunt circuitele virtuale despre care vorbeam mai devreme. 3 altcaracteristic foarte important a te&nologiei =rame /ela@ este aceea c ofer mecanisme derezervare i garantare de band. !ai exact, 1conducta1 circuitului virtual ntre dou puncteconectate prin =rame /ela@ are o lime de band controlat i garantat. "ceasta se traducen c'iva parametri importani pentru o astfel de legtur, parametri care intereseaz directutilizatorul, dintre care cel mai semnificativ este #2/ (#ommited 2nterface /ate), carereprezint limea de band garantat oferit de ctre provider n cazul unui trafic susinut,utilizatorul nu va cobor niciodat sub aceast limit pe un interval de timp.

7/24/2019 Curs 4-5 RC

28/33


existe te&nologii care s permit creterea limilor de band din nucleul reelei fr a finecesar reproiectarea ntregii structuri. ocmai acestea sunt caracteristicile principale alereelelor G (@nc&ronous igital Gierarc&@) sau 3N (@nc&ronous 3ptical N4orn ul adus de aceast ierar&ie este c un provider poate aduna un numr de fluxuri mici

de la clienii ctre care ofer servicii i le poate aduna ntr-un flux mai mare prin intermediulunor ec&ipamente specializate (multiplexoare sau c&iar rutere) ntr-o manier ce permite pe deo parte creterea numrului de clienti, pe de alt parte creterea vitezei.

1' A!M

e&nologia "! ("s@nc&ronous ransfer !ode), aclamat iniial ca soluia minune acomunicaiilor de date moderne, aflat apoi ntr-un declin accentuat n perioada creterii

exponeniale a serviciilor de date pure n 2nternet, revine foarte puternic n actualitate ca osoluie foarte potrivit n reelele mixte de date, voce i video din zilele noastre.

09

7/24/2019 Curs 4-5 RC

29/33


"! este o te&nologie complet, n sensul c implementeaz mecanisme de la ec&ivalentulnivelului 0 23-32 pana la nivelul F. otui, abordarea este complet diferit i modelul 23-32 nu este urmat n modelul "!.

=ilozofia "! se bazeaz pe comutarea de celule, care pot fi vzute ca nite cadre foarte mici

de dimensiune constant (H; de octei din care F antet). atorit acestei proprieti dedimensiune fix, "! se preteaz foarte bine la transportul fluxurilor de date cucomportament predictibil (lime de band puin variabil), cum ar fi vocea i video. 6e dealt parte, standardele "! sunt o lume n sine, la fel de complex cum este ntreaga lume ate&nologiilor 26 i t&ernet i c&iar mult mai mult dec't at't. xist specificaii, spre exemplu,

pentru interfaarea cu fluxurile digitale video sau cu centralele telefonice digitale. $a acestease adaug o abordare complet diferit faa de 26 i anume aceea a clasificrii traficului. xistastfel clase de trafic cu rate de transfer fixe sau variabile. "v'nd n vedere mecanismul decomutare de celule, garantarea ratei de transfer a unui flux de voce, de exemplu, se face la unnivel foarte sczut, acela al multiplexrii n timp a celulelor. oate acestea au dus la o nouexplozie a reelelor "!. pre exemplu, operatorii de telefonie mobil din /om'nia i

bazeaz ntreaga reea de voce pe te&nologie "!.

6e de alt parte, transportul datelor 26 peste "! are dezavanta>e cauzate de comportamentultotal diferit al celor dou te&nologii i mai ales datorit caracterului nepredictibil alte&nologiei 26.

! Studiu de ,a0: alegerea tehn+l+giil+r-+trivite

5n acest studiu de caz vom ncerca s discutm despre situaia practic n care trebuie salegem o te&nologie sau mai multe pentru anumite cerine. 5n primul r'nd, trebuie menionatc atunci c'nd avem de propus un proiect pentru o reea complex, unde avem de ales ntremai multe te&nologii, nu exist o soluie unic, i de multe ori nici nu putem vorbi despre ocea mai bun soluieOO. 6entru fiecare situaie concret trebuie avut n vedere preul maxim

pe care ni-l putem permite. "stfel, n funcie de c't putem investi n acea reea, trebuie gsitete&nologiile care s ofere cel mai bun raport pre % calitate.

lum un exemplu, o firm cu mai multe sedii care trebuie conectate. Nu vom menionaprea multe detalii, tocmai pentru a putea analiza mai multe 1oferte1 de te&nologii.

=irma 1Iirouri de $emn /$1 are sediul central n Iucureti, un sediu te&nic n Ineasa, i omagazie n =erentari. e asemenea mai are c'te un sediu n #lu> i #lrai. 6ropunei soluiide interconectare ale sediilor, precum i o soluie care s ofere 2nternet sediilor din Iucurestii #lu>.

?om ncerca s menionam o list de posibiliti pentru fiecare lin n parte urm'nd ca voi so completai ....

+. 6entru legtura Iucureti - #lu>

5n general pentru realizarea unei legturi avem 0 variante* instalm legtura fizic, sauapelm la un furnizor de servicii de acest gen. eoarece aceast legtur este la

0E

7/24/2019 Curs 4-5 RC

30/33


distan mare, nu se vor >ustifica costurile unei legturi dedicate. e aceea vomncerca s cutm soluii printre cele oferite de 26-uri.

o 3 variant ar fi gsirea unui 26 cu acoperire geografic terestr mare (care saib acoperire i n Iucureti i n #lu>) care s permit conectarea la el n

fiecare din aceste orae la un raport c't mai bun lime de band % pre."vanta>ul la a fi la acelai 26 este legtura rapid ntre cele dou sedii din celedou orae, mult mai rapid dec't dac am apela la dou 26-uri separate.

o 5n cazul n care nu am gsit un astfel de 26, putem ncerca s apelm la dou26-uri diferite, ns trebuie testat n prealabil c't de rapid va fi nouaconexiune ntre cele dou sedii i, nu n ultimul r'nd, costul. e ceA 6entru cn general fiecare 26 are alte tarife pentru comunicaiile n cadrul reelei luifa de comunicaiile n reelele altor 26-uri.

o 5n cazul n care a doua variant nu ne mulumete sau nu exist posibilitateaconectrii prin cablu, putem ncerca conectarea radio a celor dou sedii prinintermediul unui provider care ofer astfel de servicii la nivel naional.

o ac avem nevoie de o legtur de mare capacitate garantat ntre #lu> iIucureti putem opta pentru o linie dedicat (de exemplu =rame /ela@ de0!bps de la un provider care ofer =rame /ela@), urm'nd ca accesul la2nternet din #lu> s se fac prin Iucureti, sau direct din #lu> printr-o legturseparat pentru 2nternet.

0. 6entru legturile din Iucuretio 5n funcie de distanele dintre sediile din Iucureti i de stabilitatea n timp a

acestora (dac firma intenioneaz s se mute sau nu) putem opta pentruinstalarea fibrei optice dac avem nevoie de conexiune de mare vitez (i baniinecesari).

o

6utem alege "$ - instalarea unei linii telefonice nc&iriate ntre un sediu iun 26 ce ofer "$. 6utem obine astfel viteze de acces la reeaua 26-uluide p'n la c'iva !bps.

o 5n cazul n care la magazie nu avem nevoie dec't de acces temporar (deexemplu pentru citirea mailului o dat pe zi) putem opta pentru dial-up sau2N nu este nevoie s optm pentru o soluie te&nic mai performant, dacnu avem nevoie de ea.

o 6utem alege o conectare a celor ; sedii prin #"?. "vanta>ul const din preulmai redus, ns dezavanta>ele deriv din faptul c este un mediu parta>at i deciare o securitate un pic mai slab i performane negarantate. 6roblemasecuritii poate fi 1aran>at1, ns necesit 1intervenie1 de la nivelurile

superioare i anume configurarea unor ?6N-uri (?irtual 6rivate Net4or)criptate - mai multe detalii n capitolele urmatoare.;. 6entru legtura Iucureti - #lrai

o 6utem opta pentru linie nc&iriat sau pentru legtur radio dac dorim olegtur permanent.

o 6utem opta pentru dial-up dac avem nevoie de acces temporar.

"cestea sunt doar c'teva sugestii de te&nologii ce ar putea fi folosite n funcie de diferitelesituaii practice. ? lsm n continuare s v g'ndii i la alte soluii de conectare, fr a uitas luai n considerare necesitatea real a serviciilor obinute i raportul performan % cost.

;D

7/24/2019 Curs 4-5 RC

31/33


ntre'ri+.

7/24/2019 Curs 4-5 RC

32/33


;. +DIase08. +DDIase=B

++. #u ce este responsabil nivelul legtur de dateA+0. #are sunt cele dou subniveluri ale nivelului legtur de date i care dintre ele este

independent de te&nologieA

+;. #um se numete metoda de acces la mediu folosit de t&ernetA+8. xplicai cum funcioneaz tratarea coliziunilor n #!"%#.+H. #are este dimensiunea unui canal DA+:. xplicai ce fac protocoalele $#6 i N#6 din cadrul 666.+F. xplicai diferena dintre 6"6 i #G"6.+9. #e reprezint termenii de* #2/, $!2, $#2A+E. #are este rata de transfer (aproximativ) pentru* +, +, !-+A0D. xplicai termenii de # i .

-ibli"gra+ie

+ WWW, ??Cisco 5:66 !eries Router Arc"itecture@@#ec&nical Note, #isco @stems, 0DD;0

WWW, ??Cisco 9%66 !eries Router Arc"itecture@@#ec&nical Note, #isco @stems, 0DD;;

WWW, ??Catal2st 566BL !,itc" Arc"itectureOO, L&ite 6aper, #isco @stems, +EEF8

WWW, ??Ne$t /eneration ClearC"annel Arc"itecture 4or Catal2st 9665856 Et"ernet!,itc"@@#L&ite 6aper, #isco @stems, +EEF

HWWW, ??rans*ission Control 1rotocol# RFC D@@, +E9+

: WWW, ??Internet 1rotocol# RFC D9@@, +E9+F

Iollapragada, ?., !urp&@, #., L&ite, /., ??Inside Cisco I3! !o4t,are Arc"itecureOO,#isco 6ress, 0DDD

9Iraden, /. (editor), ??Reuire*ents 4or Internet osts - Co**unication La2ers# RFC9955@@, +E9E

EPacobson, ?., Karels, !. P., ??Congestion Avoidance and Control@@, "#! #omputer#ommunication /evie4 6roceedings of t&e igcomm O99 @mposium in tanford,

#", "ugust, +E99+D

Kurose, P. =., /oss, K. L., ??Co*puter Net,or7ingG A op-0o,n Approac" Featuringt"e Internet# !econd Edition@@, "ddison Lesle@, 0DD;

++Nagle, P., ??Congestion Control in I1C1 Internet,or7s# RFC 8%OO, +E98

+06erlman, /., ??InterconnectionsG ridges and RoutersOO, "ddison-Lesle@ $ongman,+EE0

+;6ostel, P., ??Hser 0atagra* 1rotocol# RFC D%8OO, +E9D

+86ostel, P., Internet Control (essage 1rotocol# RFC D5OO, +E9+

;0

7/24/2019 Curs 4-5 RC

33/33


+H/amaris&nan, K., =lo@d, ., Ilac, ., ??"e Addition o4 E$plicit Congestion

Noti4ication )ECN+ to I1@@, 0DD++:

mit&, !.P., Application !peci4ic Integrated CircuitsOO, "ddison-Lesle@ $ongman,

+EEF+Ftevens, L. /., ??C1I1 Illustrated olu*e 9# "e protocols@@, "ddison-Lesle@, +EE8

+9anenbaum, ".., ??Reele de calculatoare# ed. &@@, I@blos /$, 0DD;

Curs 4-5 RC

Documents

Transcript of Curs 4-5 RC