Вычислительная техника, сети и телекоммуникации Учебное пособие для бакалавров техники и технологий направлений подготовки: 11.03.02 – Инфокоммуникационные технологии и системы связи, 09.03.03 – Прикладная информатика, 38.03.05 – Бизнес–информатика Самара, ПГУТИ, 2014 УДК 621.395;004.3;004.7. <...> Рассматриваются физические основы средств вычислительной техники и передачи информации, принципы работы устройств инфокоммуникационных технологий, сетевые протоколы SIP, H. <...> 323, TCP/IP, архитектура сетей связи следующего поколения, архитектура современных вычислительных систем. <...> Рекомендовано УМО высших учебных заведений РФ по образованию в области телекоммуникаций в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений по направлению подготовки 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» Рецензенты Надеев А.Ф. – директор ИРЭТ Казанского национального исследовательского технического университета – КАИ, д.ф.–м.н., профессор. <...> ГЛОБАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ИНФРАСТРУКТУРА И ЕДИНАЯ СЕТЬ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. <...> КОММУТАЦИЯ КАНАЛОВ И ПАКЕТОВ, СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ ОРГАНИЗАЦИИ СЕАНСОВ СВЯЗИ. <...> 38 2.1 КОММУТАЦИЯ ПАКЕТОВ И КОММУТАЦИЯ КАНАЛОВ НА СЕТЯХ СВЯЗИ. <...> АРХИТЕКТУРА И ФУНКЦИИ SOFTSWITCH, IMS НА СЕТЯХ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ. <...> 56 3.1 АРХИТЕКТУРА И ПРОТОКОЛЫ СЕТИ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ NGN. <...> 90 1 Содержание 5.1 ЗАГОЛОВОК ДЕЙТАГРАММЫ СЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА IP ВЕРСИИ 4. <...> АРХИТЕКТУРА И ПРОЦЕССЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ . <...> 102 6.1 АРХИТЕКТУРА И ПРОЦЕССЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ . <...> ANSI – American National Standard Institute – Американский национальный институт стандартов AG – Access Gateway – (Медиа)шлюз доступа API – Application Programming Interface – Интерфейс программных приложений ARJ – Access Reject – Отказ в доступе к ресурсам сети ARQ – Access Request – Запрос доступа к ресурсам сети AGS-F – Access Gateway Signaling Function – Функция сигнализации (медиа)шлюза доступа, ФО в NGN AS – Application Server – Сервер приложений. <...> AS–F – Application Server Function – Функция сервера приложений <...>
Вычислительная_техника_сети_и_телекоммуникации_рекомендовано_УМО_в_качестве_учебного_пособия_для_бакалавров_техники_и_технологий_по_направлению_подготовки_11.03.02_Инфокоммуникационные_технологии_и_системы_связи.pdf
УДК 621.395;004.3;004.7.
Гребешков А.Ю.
Вычислительная техника, сети и телекоммуникации: учебное
пособие. – Самара: ФГОБУ ВПО ПГУТИ, 2014. – 218с.
В учебном пособии рассматриваются вопросы построения
современной вычислительной техники, сетей и телекоммуникаций.
Рассматриваются физические основы средств вычислительной
техники и передачи информации, принципы работы
устройств инфокоммуникационных технологий, сетевые протоколы
SIP, H.323, TCP/IP, архитектура сетей связи следующего
поколения, архитектура современных вычислительных систем.
Рекомендовано УМО высших учебных заведений РФ по
образованию в области телекоммуникаций в качестве учебного
пособия для студентов высших учебных заведений по
направлению подготовки 11.03.02 «Инфокоммуникационные
технологии и системы связи»
Рецензенты
Надеев А.Ф. – директор ИРЭТ Казанского национального исследовательского
технического университета – КАИ, д.ф.–м.н.,
профессор.
Гавлиевский С.Л. – начальник отдела сетевых интеграции ООО
«Гипросвязь–Самара», д.т.н.
Федеральное государственное образовательное бюджетное
учреждение высшего профессионального образования
«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и
информатики»
© Гребешков А.Ю., 2014.
Стр.4
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ................................ 4
ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................. 20
1. ГЛОБАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ИНФРАСТРУКТУРА
И ЕДИНАЯ СЕТЬ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ.......................................................................................... 21
1.1 ГЛОБАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ИНФРАСТРУКТУРА................. 21
1.2 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ ЕСЭ РФ............................... 23
1.3 ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ УСЛУГИ......................................... 25
1.4 СИСТЕМА ТЕЛЕФОННОЙ НУМЕРАЦИИ ЕСЭ РФ........................... 28
1.5 СХЕМЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ И МЕЖДУГОРОДНОЙ СЕТЕЙ
ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ .............................................................................. 30
1.6 СХЕМА ВНУТРИЗОНОВОЙ И МЕСТНОЙ СЕТИ ТЕЛЕФОННОЙ
СВЯЗИ..................................................................................................... 34
2. КОММУТАЦИЯ КАНАЛОВ И ПАКЕТОВ, СЕТЕВЫЕ
ПРОТОКОЛЫ ОРГАНИЗАЦИИ СЕАНСОВ СВЯЗИ..................... 38
2.1 КОММУТАЦИЯ ПАКЕТОВ И КОММУТАЦИЯ КАНАЛОВ НА СЕТЯХ
СВЯЗИ..................................................................................................... 38
2.2 ОБЩЕКАНАЛЬНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ №7 И ЕЁ ОСОБЕННОСТИ....... 42
2.3 ПРОТОКОЛ H.323 ......................................................................... 45
2.4 ПРОТОКОЛ SIP.............................................................................. 50
3. АРХИТЕКТУРА И ФУНКЦИИ SOFTSWITCH, IMS НА СЕТЯХ
СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ......................................................... 56
3.1 АРХИТЕКТУРА И ПРОТОКОЛЫ СЕТИ СЛЕДУЮЩЕГО
ПОКОЛЕНИЯ NGN.................................................................................. 56
3.2 АРХИТЕКТУРА И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОБЪЕКТЫ SOFTSWITCH...... 62
3.3 АРХИТЕКТУРА МУЛЬТИМЕДИЙНОЙ IP-ПОДСИСТЕМЫ IMS.......... 68
4. ПРОТОКОЛЫ ВЕРХНИХ УРОВНЕЙ IP–СЕТЕЙ....................... 74
4.1 МОДЕЛЬ ВЗАИМОСВЯЗИ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ............................... 74
4.2 УРОВЕНЬ ПРИЛОЖЕНИЙ ПРОТОКОЛОВ IP–СЕТЕЙ......................... 78
4.2 ТРАНСПОРТНЫЙ УРОВЕНЬ СЕТЕВЫХ ПРОТОКОЛОВ IP–СЕТЕЙ..... 85
5. СЕТЕВОЙ ПРОТОКОЛ IP ............................................................... 90
1
Стр.5
Содержание
5.1 ЗАГОЛОВОК ДЕЙТАГРАММЫ СЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА IP
ВЕРСИИ 4................................................................................................ 90
5.2 СТРУКТУРА IP–АДРЕСА, ПРОТОКОЛЫ ICMP И IGMP.................. 93
5.3 СЕТЕВОЙ ПРОТОКОЛ IP ВЕРСИИ 6 ............................................... 98
6. АРХИТЕКТУРА И ПРОЦЕССЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ... 102
6.1 АРХИТЕКТУРА И ПРОЦЕССЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ................................................................... 102
6.2 АРХИТЕКТУРА И ПРОЦЕССЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЕЙ ДОСТУПА .................................... 108
6.3 АРХИТЕКТУРА И ПРОЦЕССЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЕЙ ........................................................................ 113
7. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И
СРЕДСТВ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ........................................ 120
7.1 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ................ 120
7.2 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СРЕДСТВ ПЕРЕДАЧИ
ИНФОРМАЦИИ...................................................................................... 127
8. АРХИТЕКТУРА И ПРОЦЕССЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
МИКРОПРОЦЕССОРОВ.................................................................... 137
8.1 ПРОЦЕССЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММ С ПОМОЩЬЮ
МИКРОПРОЦЕССОРА............................................................................. 137
8.2 ОСНОВНЫЕ АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
МИКРОПРОЦЕССОРОВ........................................................................... 141
8.3 СИСТЕМЫ КОМАНД RISC И CISC.............................................. 146
8.4 ВИДЫ АРХИТЕКТУР И ШИНЫ МИКРОПРОЦЕССОРОВ................... 150
8.5 ПРОЦЕССЫ ВВОДА–ВЫВОДА И КЭШ–ПАМЯТЬ
МИКРОПРОЦЕССОРА............................................................................. 158
9. АРХИТЕКТУРА И ПРОЦЕССЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ..................................................... 164
9.1 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ В ИНФОРМАЦИОННО–
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ АРХИТЕКТУРЕ...................................................... 164
9.2 АРХИТЕКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ .............................. 169
9.3 ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ
СИСТЕМ................................................................................................ 174
2
Стр.6
Содержание
9.4 ПРОЦЕССЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ177
10. ПРОЦЕССЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВЫЧИСЛЕНИЙ И
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СОВРЕМЕННОЙ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ................................................... 182
10.1 ПРОЦЕССЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВЫЧИСЛЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ
КОНВЕЙЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ................................................... 182
10.2 ТЕХНОЛОГИИ ОПТИМИЗАЦИИ ВЫЧИСЛЕНИЙ............................. 185
10.3 ТЕХНОЛОГИИ ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ................ 188
10.4 МНОГОЯДЕРНЫЕ ПРОЦЕССОРЫ.................................................. 191
11. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ..................... 194
11.1 ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
И ОПТИЧЕСКИХ УЗЛОВ СВЯЗИ .............................................................. 194
11.2 ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕФОНА............................. 199
11.3 ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ АБОНЕНТСКИХ УСТРОЙСТВ IP-ТЕЛЕФОНИИ И
СОТОВОЙ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ............................................................. 203
УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА.................................................................. 207
ГЛОССАРИЙ........................................................................................ 209
3
Стр.7