Основа построения сетей связи

По видам коммутации вторичные сети разделяются  на:

• некоммутируемые;
• коммутируемые — с коммутацией каналов, сообщений, пакетов.

Сети общего пользования  различаются по доле участия оператора  в обслуживании абонентов на определенной территории:

• сеть оператора связи, занимающего существенное положение (имеет более 25 % монтированной емкости коммутации или пропускает более 25 % трафика);
• сети других операторов.

Зона - это часть территории страны, на которой все телекоммуникационные сети охватываются единой семизначной  нумерацией. Границы зоны нумерации  определяются с учетом максимального  числа жителей и числа телефонов в зоне на перспективу, тяготений, административного деления, конфигурации и размера области.

При определении границ зоны учитываются следующие факторы:

• номинальная (теоретическая) емкость местных телефонных сетей зоны в сумме не должна превышать 8 млн. номеров;
• внутри зоны должна замыкаться значительная часть возникающего на сети обмена;
• зона организуется при установке АМТС.

Зоновая телефонная сеть состоит из:

• местных телефонных сетей, расположенных на территории зоны;
• внутризоновой телефонной сети.

Местные телефонные сети охватывают:

• городские телефонные сети (ГТС);
• сельские телефонные сети (СТС).

 

Рисунок 1.1- Иерархия существующей вторичной сети в РК.

Сеть имеет достаточно много иерархических уровней, особенно для местной сети.

При этом надо учитывать, что здесь не отражается наличие поперечных связей на одном уровне и дополнительных транзитных уровней, которые существуют на некоторых сетях, а также наличие отдельных связей с узлами спецслужб (УСС). Если идти прямолинейным путем, появляется дополнительный сетевой уровень иерархии на стыке междугородной и местной сети, что еще больше усложнит сеть. Также видно, что местная сеть делится на две несвязанные ветки — городскую сеть и сельскую.

Эти сети на данный момент времени отличаются между собой используемыми системами межстанционной сигнализации, физическими стыками и функциональностью оборудования, установленного на них. С современной технической точки зрения в этом совершенно нет никакой необходимости. Так как сети выполняют одну и ту же задачу, то и строиться они должны однотипно.

Необходимо менять структуру  сети и уменьшать количество уровней  иерархии в соответствии с изложенными  ранее принципами. Предлагается переходить к иерархии сети, представленной на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2- Упрощённая иерархия сетей РК.

Уровень опорно-транзитных станций (ОПТС) и транзитных станций (ТС) заменяет собой все существующие УИВС, УИС, УВС, ОПТС, ЦС, УСП, а также  все дополнительные транзитные уровни, которые существуют на сети.

Уровень опорных станций (ОПС) заменяет собой все существующие ОПС и УС, в некоторых случаях может замещать некоторые ОПТС и ОС. Уровень сети доступа (СД) замещает собой все ПС, ОС, а также некоторые ОПС и УС. Каждая из опорных станций и многие из опорно-транзитных станций имеют свою сеть доступа.

Сеть доступа реализуется  с помощью различных протоколов и интерфейсов, таких как первичный  доступ с использованием сигнализации, широкополосный доступ, концентраторы, подсоединяемые по протоколу V5, различные  беспроводные интерфейсы. Как следует из рекомендуемой иерархии, разделение на городскую и сельскую сеть отсутствует, а существует единая сеть операторов, в которой используется одна и та же межстанционная сигнализация и однотипное оборудование.

Замещение оборудования производится не только на основании его текущей иерархии в сети, но и в зависимости от емкости самого узла и емкости сети, которая опирается на этот узел, а также в зависимости от разветвленности первичной сети, т.е. от количества узлов, опирающихся на данный узел. В первую очередь заменяются декадно-шаговые станции, а затем координатные, но при этом надо учитывать их уровень иерархии в сети.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Принципы построения сетей связи и способы  коммутации в них

 

2.1 Принципы построения сетей связи

К сетям связи предъявляются определенные требования. Важнейшим из них является требование, предъявляемое пользователями (абонентами): сеть должна обеспечить каждому абоненту возможность в удобное для него время связаться с любым другим абонентом и передать определенное сообщение. Для выполнения этого требования сеть должна быть построена по определенным принципам; принцип - основное, руководящее правило.

Принцип построения «каждый  с каждым», показан в приложение А рисунок А.1; сеть строится таким образом, чтобы каждый пункт связи (А) был связан соединительными линиями непосредственно с любым другим пунктом. В пунктах связи сети размещаются оконечные абонентские устройства систем электросвязи, поэтому эти пункты называются оконечными или абонентскими. Соединительные линии играют роль каналов электросвязи между оконечными устройствами. Каждый абонент такой сети имеет постоянную и прямую связь со всеми другими абонентами. Сеть, построенная по принципу «каждый с каждым», надежная, отличается оперативностью и высоким качеством передачи сообщений. Однако на практике она применяется только при небольшом числе абонентов. Объясняется это тем, что с ростом числа абонентских пунктов быстро растут число и суммарная длина соединительных линий связи. В результате сеть становится громоздкой, а ее стоимость непомерно большой.

Сеть связи, построенная  по узловому (звездообразному) принципу (приложение Б рисунок Б.1), состоит из множества абонентских пунктов (А) и одного узлового пункта (С). На оконечных пунктах установлены абонентские устройства, а на узловом - станция коммутации, к которой с помощью АЛ подключается аппаратура каждого оконечного пункта.

Станция коммутации представляет собой совокупность устройств, выполняющих  электрическое соединение абонентских  линий. Каждое соединение позволяет создать систему электросвязи для передачи сообщений между соответствующими абонентами.

Радиальный принцип  построения сети (приложение В рисунок В.1) используется при ограниченном числе оконечных пунктов, расположенных на небольшой территории. Если число абонентов велико или они рассредоточены на большой территории, то резко возрастает стоимость линейных сооружений из-за увеличения средней длины абонентских линий.

Телефонные сети крупных  городов обычно имеют несколько  групп телефонных станций. Каждая группа станций обслуживает определенный район города, называемый узловым. При этом связь между абонентами разных узловых районов осуществляется через специальные узлы. Телефонные станции внутри каждого узлового района связаны по принципу «каждый с каждым». Связь между узловыми районами происходит через специальные станции - узлы исходящих сообщений (УИС) и узлы входящих сообщений (УВС). Такой принцип построения сетей электросвязи получил название радиально-узловой.

Сети документальной связи (сети передачи данных, телеграфные, факсимильные) строятся по радиально-узловому принципу с учетом административно-территориального деления страны, обеспечивающему наименьшую стоимость создания сети и высокую эффективность использования сложных и дорогостоящих средств электросвязи.

При построении отдельных сетей можно использовать два основных организационно-технических принципа: образование прямых связей и применение базовой коммутируемой сети.

Образование прямых связей предполагает построение линий связи непосредственно между пунктами управления, на которых располагаются коммутационные центры.

Особенностью принципа построения с использованием базовой коммутируемой  сети связи является применение кроме  оконечных КЦ на сети еще одного типа КЦ - транзитного, территориально и функционально не связанного с пунктами управления .

Эти транзитные КЦ, осуществляющие оперативную  коммутацию каналов, сообщений или (и) пакетов и которые связаны  между собой ветвями, образуют базовую  коммутируемую сеть.

Таким образом, сети, предназначенные для передачи индивидуальных сообщений, строятся в основном по радиально-узловому принципу, обеспечивающему наименьшую стоимость создания сети и высокую эффективность использования сложных и дорогостоящих средств электросвязи.

 

2.2 Классификация способов коммутации

При передаче сообщений используются следующие основные способы коммутации: коммутация каналов (КК), коммутация сообщений (КС), коммутация пакетов (КП), гибридная  коммутация (ГК) (приложение Г рисунок Г.1).

Коммутация каналов  представляет собой способ коммутации, при котором обеспечивается временное соединение каналов на различных участках сети для образования прямого канала между любой парой абонентских пунктов этой сети.

Коммутация каналов применяется, как правило, на аналоговых или односкоростных цифровых сетях связи. На таких сетях осуществляется статическое распределение сетевого ресурса или применяется фиксированная полоса пропускания, выделенная для передачи информации. При этом задержка сообщений минимальная и определяется только временем установления соединения.

Данный способ считается недостаточно гибким и на его основе практически  невозможно построить мультисервисную цифровую сеть с большим набором скоростей.

В цифровых сетях связи разновидностями  классической КК являются способы многоскоростной коммутации каналов (МКК) и быстрой коммутации каналов (БКК).

Способ многоскоростной коммутации каналов является более динамичным по сравнению с обычной коммутацией  каналов. При этом способе канал  с минимальной скоростью передачи выбирается как базовый; путем объединения базовых каналов формируется набор каналов с различными скоростями, кратными базовой. В качестве базовой могут быть выбраны, например, скорости 8 или 64 кбит/с. Затем в зависимости от требований пользователю представляется тот или иной составной канал.

При осуществлении быстрой или  многоскоростной коммутации оптимально используются возможности полупроводниковых  элементов коммутационного устройства, когда в любой момент времени  канал обмена будет представлять собой комбинацию нескольких каналов с базовой скоростью.

Особенностью  многоскоростной коммутации является предоставление канала по требованию в паузах речевого сигнала. Динамическое распределение полосы пропускания  увеличивает эффективность сети связи, но при перегрузках часть речевых отрезков теряется. Кроме того, при реализации БКК и МКК полоса результирующего канала должна быть кратна полосе базового канала.

Коммутация  сообщений - способ коммутации, при  котором в каждой системе коммутации производится прием сообщения, его  накопление и последующая передача в соответствии с адресом.

При применении способа коммутации сообщений используется накопление сообщения (или его части) в памяти центров коммутации, поэтому сообщение из оконечных пунктов сети связи передается в центр коммутации сообщений (ЦКС), затем в другой центр и т.д., пока сообщение не достигнет того, с которым непосредственно связан оконечный пункт сети связи (ОПСС). Подобная поэтапная передача сообщения позволяет получить ряд положительных свойств для сети связи, что приводит к преимущественному использованию способа коммутации сообщений в современных сетях связи. В настоящее время существует несколько вариантов этого способа коммутации. Основными из них являются полный переприем сообщений и коммутация пакетов. В первом случае в центрах коммутации осуществляется переприем полного сообщения, во втором - лишь его части (пакета), что обеспечивает получение ряда преимуществ, которые будут рассмотрены далее.

Коммутация пакетов - способ коммутации, при котором сообщение  делится на части определенного  формата - пакеты, принимаемые, накапливаемые и передаваемые как самостоятельные сообщения по принципу, принятому для коммутации сообщений.

Каждому пакету присваивается адрес сообщения, а в ряде случаев - признак принадлежности определенному сообщению и его порядковый номер. Если все пакеты одного сообщения передаются по единому пути (по одному виртуальному каналу), то режим коммутации называется виртуальным, если же каждый пакет передается по самостоятельному пути - датаграммным.

Виртуальный канал - это  логический канал, проходящий через телекоммуникационную сеть.

Способ коммутации пакетов  соответствует механизму динамического распределения сетевого ресурса или переменной полосе пропускания, изменяющейся в зависимости от требования абонентов. Однако при этом имеют место случайные задержки информации. Способ КП является наиболее приемлемым для передачи данных, особенно при пачечной структуре трафика. Трафик - совокупность сообщений, передаваемых по сети электросвязи.

Следует отметить, что  наряду со случайной задержкой информации применение способа КП связано и с другой проблемой - сложностью протоколов.

Одной из разновидностей КП является способ быстрой коммутации пакетов (БКП), использующий более простые протоколы. Также, как и при обычной КП, в сети с БКП организуются виртуальные каналы, и информация в заголовке пакета определяет, какой из каналов должен быть использован для передачи пакета. Для реализации БКП требуется строить сеть связи на волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС), включая и абонентскую сеть, что обеспечивает большие скорости передачи сообщений и малые значения вероятности ошибки. Кроме того, в сетях с БКП проще технически реализовать узлы коммутации по сравнению с сетями с КП.