1.2.2. Уровни модели OSI-7

Физический уровень (Physical Layer) определяет электрические, процедурные и функциональные спецификации для активации, поддержания и завершения физического соединения между соседними (непосредственно связанными) узлами в сети связи. На физическом уровне обеспечивается реальная передача данных по каналу связи. Поэтому физический уровень, кроме программного обеспечения, обязательно включает в себя описание параметров аппаратуры связи и команд управления этой аппаратурой. Можно выделить следующие основные процедуры, выполняемые на физическом уровне:

1)протокольные, которые обеспечивают взаимодействие двух физических уровней через соединение;

2)интерфейсные, которые описывают взаимодействие физического уровня с канальным;

3)аппаратные, которые описывают минимальные требования к физической аппаратуре связи и способам ее управления.

Протокол физического уровня определяет следующие процедуры:

∙преобразование сигнальной и пользовательской информации из программного представления (цифровое сообщение) в физическое представление (цифровой сигнал). Например, в стандарте радиосвязи TETRA протокол определяет, что для передачи цифрового сообщения используется четырехпозиционный цифровой сигнал с импульсами прямоугольной формы длительностью 55,56 мкс каждый;

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

∙представление сигнальной информации и данных (структура пакета данных). В общем случае пакет данных, кроме пользовательской информации, может содержать биты начала и окончания пакета, синхропоследовательности для тактовой синхронизации приемника и передатчика, тренировочные последовательности для определения достоверности приема данных, биты управления мощностью радиостанции, идентификаторы абонента и аппаратуры, ключи шифрования и т.п.;

∙модуляция несущего высокочастотного колебания и параметры модулированного сигнала;

∙управление мощностью передатчика.

Интерфейс физического уровня определяет следующие процедуры взаимодействия с канальным уровнем:

∙размещение данных, полученных от канального уровня, в соответствующие позиции пакета при передаче;

∙извлечение из принятого пакета данных, предназначенных для передачи на канальный уровень;

∙формирование команд для непосредственного управления аппаратурой приемопередатчиков (включение/выключение, установка требуемой частоты и мощности и т.п.);

∙формирование сообщений на канальный уровень о состоянии канала связи (занятость канала, уровень помех в канале, уровень принимаемого сигнала,

исправность аппаратуры и т.п.).

Характеристики аппаратуры физического уровня определяются требованиями электромагнитной совместимости приемников и передатчиков:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

∙стабильность несущей частоты передатчика и первого гетеродина приемника;

∙точность установки величины девиации несущей частоты;

∙диапазон возможных мощностей передатчиков;

∙чувствительность и избирательность приемников;

∙максимальное время переходных процессов при

переключениях режимов работы.

Канальный уровень (Data Link Layer) обеспечивает достоверное прохождение данных по физической линии передачи между передатчиком и приемником. Можно сказать, что функционально канальный уровень работает в локальной подсети, конфигурация которой определяется как "точка" - "точка". Канальный уровень выполняет последнее преобразование информации перед ее передачей по физическому каналу связи и по этому признаку может быть определен как граница раздела между физической и программной средой. Основной функцией канального уровня является обеспечение максимально достоверного обмена данными между двумя узлами сети связи. Принято подразделять канальный уровень как минимум на два подуровня: управление логической передачей данных (LLC - Logical Link Control) и управление доступом к среде передачи данных (MAC - Media Access Control).

Протоколы подуровня МАС реализуют следующие основные процедуры:

∙управление и контроль ограниченных радиоресурсов физического уровня с целью их оптимального распределения в соответствии с требованиями логических устройств высоких уровней. Также должны быть разрешены противоречия вследствие одновременного требования доступа различных логических устройств к одним и тем устройствам

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

физического уровня или вследствие временного ограничения возможностей физических устройств. Эти ограничения могут быть связаны как с особенностями состояния радиоканала (высокий уровень помех, напряженный трафик), так с неисправностью отдельных устройств. Формируются команды на управление радиоресурсами (установка рабочей частоты, временного интервала приема/передачи и т.п.);

∙контроль состояния радиоканала и управление доступом к радиоканалу заключаются в определении состояния радиоканала (занят/свободен) и активации соответствующих процедур приема или передачи информации по радиоканалу. В зависимости от состояния радиоканала устанавливается шумовой порог приемника и уровень выходной мощности передатчика. Контроль состояния радиоканала включает в себя также определение нагрузки в канале связи. Если очередь на передачу сообщений очень велика, сообщение об этой ситуации передается на верхний (сетевой) уровень для принятия решения и перераспределения потока данных между соединениями сети;

∙канальное кодирование/декодирование и определение уровня ошибок принимаемых сообщений обеспечивает максимально достоверную передачу сообщения от одного узла сети к другому. При передаче цифровых данных выполняется помехоустойчивое кодирование и интерливинг, принятое сообщение декодируется, проверяется наличие ошибок и производится исправление ошибок. По достоверности приема тренировочных последовательностей определяется коэффициент

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

неисправимых ошибок в принятом сообщении и принимается решение о необходимости повторной передачи данных или работе с меньшей скоростью передачи;

∙формирование/декомпозиция сообщений производится при передаче/приеме информации от

вышестоящих уровней.

Протоколы подуровня LLC описывают взаимодействие канального уровня с вышележащим сетевым уровнем, а также управление объединением/декомпозицией логических каналов связи.

Сетевой уровень (Network Layer) служит для конфигурирования сети связи и управления этой сетью. Сетевой уровень, в отличие от канального и физического, является чисто программным и в значительной степени независимым от физической реализации сети. Основными функциями сетевого уровня являются:

∙конфигурирование сети связи;

∙логическая адресация узлов, соединений и абонентов;

∙определение местоположения абонента в сети связи;

∙маршрутизация и управление вызовами;

∙идентификация абонентов и оборудования, проверка их легальности, приоритета абонентов и перечня предоставляемых ему услуг связи;

∙управление передачей управления при движении абонента по узлам сети связи;

∙взаимодействие с другими сетями связи.

Следует ясно понимать, что модель OSI является общей, концептуальной схемой взаимодействия открытых сетей связи, а не конкретным стеком (совокупностью) протоколов. Реальная сеть связи описывается стандартом связи, который не обязан содержать в себе все физические и

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com