Цифровые
телекоммуникационные
сети
Описание курса по выбору
Преподаватели
Буй Павел Михайлович
доцент, к.т.н., доцент кафедры
«Системы передачи информации»
Жигалин Игорь Олегович
старший преподаватель кафедры
«Системы передачи информации»
Цифровые телекоммуникационные сети
2
Объем дисциплины
Первый семестр:
• Лекции – 34 часа (каждую неделю);
• Лабораторные работы – 30 часов (каждую неделю);
• Отчетность за семестр – зачет;
Второй семестр:
• Лекции – 56 часов (1,5 каждую неделю);
• Лабораторные работы – 34 часа (каждую неделю);
• Курсовой проект – «Проектирование волоконнооптической сети связи железной дороги»;
• Отчетность за семестр – экзамен.
Вопросы дисциплины входят в перечень вопросов к
госэкзамену по специализации 1-37 02 04 02.
Цифровые телекоммуникационные сети
3
Структура курса
Первый семестр:
•
•
•
•
•
Тема 1. Введение;
Тема 2. Общие принципы организации цифровых
сетей;
Тема 3. Стандартизация и архитектура построения сетей;
Тема 4. Технологии физического уровня;
Тема 5. Первичные сети;
Второй семестр:
•
•
•
•
•
•
Тема 6. Технологии канального уровня;
Тема 7. Технологии сетевого уровня;
Тема 8. Технологии транспортного уровня;
Тема 9. Глобальные сети;
Тема 10. Методы обеспечения качества
обслуживания;
Тема 11. Сетевые информационные службы.
Цифровые телекоммуникационные сети
4
Содержание темы 1
•
•
•
•
•
Эволюция сетей.
Глобальные сети.
Локальные сети.
Конвергенция сетей.
Интернет, как основной фактор развития сетевых
технологий.
Цифровые телекоммуникационные сети
5
Содержание темы 2
• Топология сети.
• Принципы:
o адресации,
o маршрутизации,
o мультиплексирования/демультиплексирования.
• Коммутация каналов.
• Коммутация пакетов.
• Сравнительный анализ сетей с двумя
способами коммутации.
• Классификация сетей.
Цифровые телекоммуникационные сети
6
Содержание темы 3
•
•
•
•
•
•
•
•
Стандартизация сетевых технологий.
Стандартизация Интернет.
Понятие открытой системы.
Модель OSI.
Интерфейс.
Протокол.
Уровни модели OSI.
Стандартные стеки коммуникационных
протоколов.
Цифровые телекоммуникационные сети
7
Содержание темы 4
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Классификация линий связи. Характеристики линий связи. Типы
кабелей.
Модуляция и манипуляция сигналов. Дискретизация аналоговых
сигналов.
Методы кодирования. Потенциальные и импульсные коды. Коды с
обнаружением и исправлением ошибок.
Частотное мультиплексирование (FDM).
Временное мультиплексирование (TDM).
Спектральное мультиплексирование (WDM).
Особенности беспроводной среды передачи. Методы
повышения качества радиосигналов (FHSS, DSSS).
Множественный доступ с кодовым разделением каналов
(CDMA).
Физические стандарты Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet,
10G Ethernet, 100G Ethernet.
Физические стандарты IEEE 802.11.
Цифровые телекоммуникационные сети
8
Содержание темы 5
• Назначение первичных сетей.
• Сети PDH: иерархия скоростей, структура кадра,
принципы мультиплексирования, оборудование.
• Системы ИКМ-30, ИКМ-120.
• Сети SDH: иерархия скоростей, принципы
мультиплексирования, структура кадра, оборудование,
топология.
• Самовосстанавливающиеся сети. Методы
резервирования.
• Сети DWDM: принципы работы, топология.
• Сети OTN: иерархия скоростей, стек протоколов, структура
кадра, мультиплексирование, оборудование.
• Особенности передачи данных на скоростях
100 Гбит/с и выше.
Цифровые телекоммуникационные сети
9
Содержание темы 6
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Технологии локальных сетей (Token Ring, FDDI).
Технология Ethernet.
Локальные адреса (MAC-адреса).
Разделяемая среда передачи. Борьба с коллизиями. Метод доступа к
разделяемой среде CSMA/CD.
Концентраторы.
Производительность сети Ethernet.
Беспроводные локальные сети (Wi-Fi). Метод доступа к разделяемой
среде CSMA/CA.
Персональные сети (Bluetooth).
Коммутируемые сети Ethernet.
Алгоритм прозрачного моста IEEE 802.1D.
Коммутаторы и их архитектура. Борьба с перегрузками.
Методы повышения диаметра сети.
Построение отказоустойчивых сетей с использованием протокола
покрывающего дерева.
Виртуальные локальные сети и их конфигурирование.
Цифровые телекоммуникационные сети
10
Содержание темы 7
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Протоколы сетевого уровня.
Протокол IP.
Сетевая адресация (IP-адресация). Формат IP-адреса протокола IPv4.
Классы IP-адресов. Использование масок при адресации.
Технология CIDR.
Протокол ARP.
Доменные имена. Система DNS.
Протокол DHCP.
Структура заголовка IP-пакета.
Маршрутизаторы. Таблицы маршрутизации.
Маршрутизация с использованием масок. CIDR и маршрутизация.
Протоколы RIP, OSPF, EIGRP, BGP.
Групповое вещание, протокол IGMP.
Фрагментация IP-пакетов.
Протокол ICMP.
Переход на IPv6. Структура заголовка IP-пакета, адресация IPv6.
Цифровые телекоммуникационные сети
11
Содержание темы 8
• Понятие порта и сокета.
• Протокол UDP. Процесс передачи UDPдейтаграмм.
• Протокол TCP. TCP-сегмент.
• Установление и разъединение логических
соединений.
• Методы квитирования, накопительный принцип.
• Метод передачи данных с простоем источника.
• Концепция скользящего окна при передаче
данных.
• Управление потоком TCP.
Цифровые телекоммуникационные сети
12
Содержание темы 9
• Инфраструктура глобальных сетей.
• Организация Интернета.
• Многослойное представление технологий
глобальных сетей и предоставляемых ими услуг.
• Виртуальные каналы.
• Технологии X.25, Frame Relay, ATM.
• Протокол PPP.
• Технологии доступа xDSL, xPON.
• Технология MPLS: структура заголовка, стек
меток, отказоустойчивость.
• Виртуальные частные сети (VPN).
Цифровые телекоммуникационные сети
13
Содержание темы 10
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Сетевые характеристики. Качественные и количественные
характеристики сети.
Производительность сети.
Надежность сети.
Виды трафика с позиции качества обслуживания.
Управление очередями. Приоритетные и взвешенные очереди.
Кондиционирование трафика.
Профилирование и формирование трафика.
Обратная связь.
Алгоритм ведра маркеров.
Резервирование ресурсов сети.
Инжиниринг трафика.
Системы интегрированного и дифференцированного
обслуживания.
Цифровые телекоммуникационные сети
14
Содержание темы 11
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Общие принципы организации сетевых служб.
Веб-служба.
Протокол HTTP.
Почтовая служба.
Протоколы SMTP, POP3, IMAP.
IP-телефония.
Сетевая файловая служба.
Протокол FTP.
Служба управления сетью.
Протоколы SNMP, telnet.
Цифровые телекоммуникационные сети
15
Литература
Олифер, B. Компьютерные сети. Принципы,
технологии, протоколы / B. Олифер,
Н. Олифер // Учебник для ВУЗов. 5-е изд. –
СПб. : Питер, 2016. – 992 с.
Таненбаум, Э. Компьютерные сети / Э. Таненбаум,
Д. Уэзеролл // 5-е изд. – Спб. : Питер, 2012. – 960 с.
Цифровые телекоммуникационные сети
16
Литература
Слепов, Н. Н. Синхронные цифровые сети SDH
/ Н. Н. Слепов. – М. : Эко-Трендз, 1998. – 150 с.
Гольдштейн, Б. С. Протоколы сети доступа /
Б. С. Гольдштейн // 3-е изд. – СПб. : БХВ, 2005. –
288 с.
Цифровые телекоммуникационные сети
17
Литература
Семенюта, Н. Ф. Волоконно-оптические линии
связи и телекоммуникационные системы
передачи на железнодорожном транспорте :
учеб.-метод. пособие по дисциплине
«Многоканальные системы передачи
информации» / Н. Ф. Семенюта, П. М. Буй ; Мво образования Респ. Беларусь, Белорус. гос.
ун-т трансп. – Гомель : БелГУТ, 2012. – 205 с.
Буй, П. М. Проектирование волоконнооптической сети связи железной дороги :
учеб.-метод. пособие / П. М. Буй,
Н. Ф. Семенюта ; М-во образования Респ.
Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. –
Гомель : БелГУТ, 2014. – 99 с.
Цифровые телекоммуникационные сети
18
Актуальность курса
Компьютерные сети, называемые также сетями передачи
данных, являются логическим результатом эволюции двух
важнейших научно-технических отраслей современной
цивилизации - компьютерных и телекоммуникационных
технологий.
Цифровые телекоммуникационные сети
19
Актуальность курса
Интернет является самой быстрорастущей технической
системой в истории человечества. Интернет растет постоянно
начиная с 80-х годов и в соответствии с прогнозами специалистов будет продолжать расти.
Цифровые телекоммуникационные сети
20
Актуальность курса
Количество терминальных устройств, выполняющих функции
серверов (без учета пользовательских устройств), росло
следующими темпами:
• в 1980 году насчитывалось около 1000 хостов, подключенных
к Интернету;
• в 1991 - более 1 000 000;
• в начале 2000-х - около 100 000 000;
• в 2013 - свыше 1 миллиарда.
С учетом пользовательских устройств (настольных
компьютеров, ноутбуков, планшетов и мобильных телефонов)
общее количество терминальных устройств, подключенных к
Интернету, составило в 2013 году 12 миллиардов.
Цифровые телекоммуникационные сети
21
Актуальность курса
Абсолютно взрывным оказался рост объема трафика
(количество байтов, переданных в месяц через магистрали
Интернета):
• 1990 - 1 ТВ (1 терабайт = 1012 байт, или 1000 гигабайт);
• 1996 - 2000 ТВ;
• 2000 - 84 РВ (1 петабайт = 1000 терабайт);
• 2008 - 10 ЕВ (1 экзабайт = 1000 петабайт);
• 2013 - 50 ЕВ.
Так, если в 90-е годы и начале 2000-х в общем объеме
преобладал трафик приложений, передающих файлы, то
уже к 2010 году он уступил лидерство трафику приложений,
передающих видеопотоки в реальном масштабе времени.
Цифровые телекоммуникационные сети
22
