1. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей

1.1. Принципы построения и структура взаимоувязанной сети связи РФ

В историческом плане все виды электросвязи длительный период развивались независимо друг от друга, в результате чего сформировались несколько независимых сетей. Вместе с тем, ряд министерств и ведомств стали создавать свои сети для удовлетворения собственных нужд. Такая техническая политика привела к еще большему разобщению технических средств, а эффективность совокупности сетей в масштабах страны оставалась низкой.

Возрастающие потребности в различных видах связи, обеспечивающих нужды народного хозяйства нашей страны, непрерывно расширяющиеся производственные и общественные взаимодействия людей ставят задачу постоянного совершенствования сети связи.

Концепция Единой автоматизированной сети связи (ЕАСС) предполагала создание общегосударственной сети на основе единой технической политики на базе аналоговых и цифровых систем передачи. Под понятием "автоматизированная сеть" подразумевается широкое использование автоматической коммутации, управления и автоматизации процессов технической эксплуатации.

В настоящее время этот проект, отражая изменение геополитической ситуации и новые технические достижения в области связи, носит название Взаимоувязанная сеть связи России.

Взаимоувязанная сеть связи (ВСС) – это совокупность технически сопряженных сетей электросвязи общего пользования, ведомственных и других сетей электросвязи на территории России независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности, обеспеченная общим централизованным управлением. В состав ВСС не входят выделенные, внутрипроизводственные и технические сети.

Основными требованиями к ВСС являются надежность и экономичность.

Определенные технические средства ВСС участвуют в процессе передачи не зависимо от вида передаваемых сообщений. Совокупность этих элементов образует первичную сеть (ПС) ВСС [19].

Сеть связи первичная – совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи. Часть сети, ограниченная территорией сельского района или города, называется местной первичной сетью. Часть, охватывающая территорию зоны и обеспечивающая соединение между собой каналов разных местных сетей внутри этой зоны, образует внутризоновую первичную сеть. Часть сети, соединяющая между собой каналы разных Зоновых сетей на всей территории страны, составляет магистральную первичную сеть. Принцип построения первичной сети ВСС показан на рисунке 1.1. В состав ПС входят сетевые узлы, сетевые станции и линии передачи.

Рисунок 1.1. Принцип построения первичной сети ВСС

Рисунок 1.1. Принцип построения первичной сети ВСС

Узел сетевой – комплекс технических средств, обеспечивающий соединение сетевых станций первичной сети, образование и перераспределение сетевых трактов, типовых каналов передачи и типовых физических цепей, а также представление их вторичным сетям и спецпотребителям.

Станция сетевая – комплекс технических средств, обеспечивающий образование и предоставление вторичным сетям типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов, а также их транзит.

Для организации взаимодействия между магистральными узлами и станциями строятся транспортные сети.

Сеть транспортная – часть первичной сети связи, охватывающая магистральные узлы, междугородные станции, а также соединяющие их каналы и узлы (национальные, международные) [1], [19].

Канал передачи – комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающий передачу сигнала электросвязи в определенной полосе частот или с определенной скоростью передачи между сетевыми станциями, сетевыми узлами или между сетевой станцией и сетевым узлом, а также между сетевой станцией или сетевым узлом и оконечным устройством первичной сети. Каналы подразделяются на аналоговые, цифровые и смешанные (аналого-цифровые).

Канал передачи, параметры которого соответствуют принятым нормам, называют типовым. Например, это каналы: тональной частоты с полосой частот 300…3400 Гц или основной цифровой канал (ОЦК) со скоростью передачи 64Кбит/с [5].

Канал передачи, групповые тракты организуются с помощью соответствующих систем передачи.

Система передачи – комплекс технических средств, обеспечивающих образование линейного тракта, типовых групповых трактов и каналов передачи первичной сети. Системы передачи разделяют на аналоговые и цифровые, проводные (электрические и оптические) и радиорелейные.

Групповой тракт – комплекс технических средств, предназначенный для организации нормализованного числа каналов тональной частоты или ОЦК в полосе частот или со скоростью передачи, соответствующей данному групповому тракту.

Групповой тракт, параметры и структура которого соответствуют принятым нормам, называют типовым. Например, это первичный аналоговый тракт с полосой частот 60…108 кГц или первичный цифровой тракт со скоростью передачи 2048 Кбит/с.

Линейный тракт системы передачи – комплекс технических средств, обеспечивающий передачу сигналов электросвязи в полосе частот или со скоростью, соответствующей данной системе передачи. Линейный тракт может быть радиорелейным, кабельным (оптическим или электрическим), по типу системы передачи – аналоговым или цифровым [5].

Структура ПС учитывает административное деление страны. Территория страны поделена на зоны. Признак зоны – единая семизначная нумерация. Как правило, зоны совпадают с территориями областей. В соответствии с этим делением ПС состоит из отдельных частей (рисунок 1.1):

    • местные ПС (МСП) – ограничены территорией города или сельского района;
    • внутризоновые ПС (ВЗПС) – охватывает территорию зоны и обеспечивает соединение местных сетей внутри зоны;
    • магистральная ПС (СМП) – соединяет зоновые сети.

На базе первичной сети строятся вторичные сети связи (ВС).

Сеть связи вторичная – совокупность линий и каналов вторичной сети, образованных на базе первичной сети, станций и узлов коммутации или станций и узлов переключений, предназначенная для организации связи между двумя, или более, определёнными точками. Границами вторичной сети являются стыки этой сети с абонентскими оконечными устройствами.

В состав ВС входят: оконечные абонентские устройства, абонентские линии (АЛ), коммутационные устройства и каналы, выделенные из ПС для организации данной ВС [рисунок 1.2].

Устройство оконечное абонентское (абонентский терминал) – оконечное устройство, устанавливаемое в помещении абонента и находящееся в его пользовании. В абонентский терминал могут включаться элементы сети (сетевые окончания) и операционные системы.

В зависимости от вида электросвязи вторичная сеть ВСС имеет название: телефонная, телеграфная, передача данных, факсимильная, передачи газет, звукового вещания, телевизионного вещания.

Рисунок 1.2. Взаимодействие первичной и вторичных сетей ВСС
Рисунок 1.2. Взаимодействие первичной и вторичных сетей ВСС

1 – система передачи (транспортная система); 2 – сетевой узел первичной (транспортной) сети; 3 – сетевая станция; 4 – интерфейсы – граница между двумя взаимодействующими системами (устройствами), определяемая общими функциональными и конструктивными характеристиками, требованиями к протоколам обмена и т.д. 5 – узел вторичной сети А – комплекс технических средств, осуществляющих соединение вторичной сети между собой; 6 – узел вторичной сети Б; 7 – станция вторичной сети А – комплекс технических средств, обеспечивающий соединение линий и каналов вторичной сети; 8 – станция вторичной сети Б; 9 – абонентский терминал сети А; 10 – абонентский терминал сети Б; 11 – линия передачи абонентская [19].

В зависимости от принадлежности сети связи подразделяются на:

1. Сеть связи общего пользования – составная часть ВСС РФ, открытая для пользования всем физическим и юридическим лицам.

2. Сети связи ведомственные (корпоративные) – сети электросвязи министерств и иных федеральных органов исполнительной власти, промышленных объединений (Газпром, Энергетические системы) и предприятий, создаваемые для удовлетворения производственных и специальных нужд, в масштабе как одного, так и нескольких государств, имеющие выход на сеть связи общего пользования. Корпоративные строятся так же, как и сети связи общего пользования. Они состоят из первичных и вторичных сетей.

3. Сеть связи наложенная – сетевая структура, которая строится параллельно существующей сети, как правило, с использованием новых методов передачи и коммутации (например, цифровых) и сопрягается с существующей сетью на различных иерархических уровнях.

1.2. Основные тенденции развития телекоммуникационных систем

В последние годы связь развивалась по пути цифровизации всех видов информации. Это стало главным направлением, обеспечивающим экономичные методы не только передачи информации, но и её распределения, хранения и обработки [20].

На смену аналоговым системам передачи и медным кабелям приходят волоконно-оптические системы передачи с колоссальными скоростями передачи.

Интенсивное развитие цифровых систем передачи объясняется существенными достоинствами этих систем по сравнению с аналоговыми: высокой помехоустойчивостью:

    • слабой зависимостью качества передачи от длины линии связи;
    • стабильностью электрических параметров каналов связи;
    • эффективностью использования пропускной способности при передаче дискретных сообщений и так далее [7].

В России наблюдается ежегодный рост телефонной плотности (число телефонов на сто жителей) и к 2005 году количество телефонов ожидается 36,9, а к 2010 – 47,7.

На смену телеграфной связи пришли такие виды документальной связи, как передача данных, электронная почта, факсимильная связь.

Успешно развивается российский сегмент сети Интернет, растёт число пользователей электронной почтой.

Вместе с тем, ужесточаются требования к наборам, качеству и возможностям новых услуг связи. С конца 80-х – начала 90-х годов стал более активным рынок услуг связи – рынок требовал все более новых услуг, причем в крайне сжатые сроки. Все это привело к тому, что индустрия телекоммуникационных технологий в ближайшем будущем изменит свою ориентацию от производства способов и средств предоставления соединений на предоставление услуг. Главным "инициатором" таких изменений сегодня является концепция интеллектуальной сети – IN [22]. Базой для предоставления интеллектуальных услуг являются цифровые сети с интеграцией служб [7].

Сеть с интеграцией служб цифровая ЦСИС (Integrated Services Digital Network, ISDN) – сеть с интеграцией служб, обеспечивающая цифровые соединения между стыками "абонент – сеть" при передаче любых сигналов. Они подразделяются на узкополосные (У-ЦСИС, скорость передачи до 2 Мбит/с, и широкополосные Ш-ЦСИС, скорость передачи 2 Мбит/с и выше). Внедрение ЦСИС позволяет более эффективно решать проблему "доставки" информации к высокоскоростным магистралям, то есть совершенствовать сети доступа как проводные, так и беспроводные [1], [13].

Одним из важнейших факторов, влияющих на "интеллектуализацию" сетей, является развитие систем связи с мобильными абонентами. Например, уже внедренная во многих европейских странах цифровая система GSM (Global System Mobile) и перспективная универсальная система мобильной связи UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Основные ключевые моменты развития телекоммуникационных технологий, с точки зрения их "интеллектуализации", отражены на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3. Развитие телекоммуникационных технологий

Рисунок 1.3. Развитие телекоммуникационных технологий

Первым важным моментом является появление услуг модемной связи, используемой для передачи данных по аналоговой телефонной сети. Ее основным недостатком является низкая скорость передачи. Далее возникла потребность в тарификации объемов передаваемых данных, а не времени их передачи. Такая услуга была предоставлена в сетях пакетной коммутации. Затем, почти одновременно с ISDN (цифровая сеть интегрального обслуживания), ITU-T разработал и стандартизовал цифровую систему сигнализации по общему каналу SS7.

Система общеканальной сигнализации – система передачи межстанционной сигнализации по специальному каналу сигнализации, общему для пучка каналов коммутации (система сигнализации№7, ОКС 7/SS7) [3]. Внедрение ОКС освобождает типовые каналы (например, канал ТЧ, ОЦК) от передачи по ним узкополосных или низкоскоростных сигналов управления и взаимодействия – СУВ (сигналы "готовности", "набора номера", "посылки вызова" и др.), что повышает эффективность использования типовых каналов. Кроме того, каналы ОКС могут быть организованы с более высоким качеством, большей надёжностью, что позволяет повысить эффективность работы сети в целом [28]. Считается, например, что без SS7 невозможно построение сетей ISDN, GSM, IN и др. По каналам ОКС может передаваться информация от систем управления (СУ) для управления элементами сети и сетью связи в целом. Одной из таких СУ является сеть управления электросвязью.

Сеть управления электросвязью (TMN) – специальная сеть, обеспечивающая управление сетями электросвязи и их услугами путём организации взаимосвязи с компонентами различных сетей электросвязи на основе единых интерфейсов и протоколов, стандартизированных Международным Союзом Электросвязи [15].

Следующий принципиальный момент – это появление в 1992 году технологии асинхронного режима переноса информации ATM (Asynchronous Transfer Mode) [12], [14], благодаря которому получили дальнейшее развитие такие сетевые концепции, как B-ISDN (широкополосная ISDN), UMTS, B-IN и некоторые другие. Инфраструктура широкополосных коммуникаций делает возможным создание новых услуг, таких как услуги универсальной подвижной связи и услуги мультимедиа на сетях связи.

В заключении можно сказать, что человечество движется по пути создания Глобального информационного общества, основой которого станет Глобальная информационная инфраструктура, составляющей которой будут мощные транспортные сети связи и распределённые сети доступа, предоставляющие информацию пользователям. Глобализация связи и её персонализация (доведение услуг связи до каждого пользователя) – вот две взаимосвязанные проблемы, успешно решаемые на данном этапе развития. И, конечно же, дальнейшая эволюция телекоммуникационных технологий будет идти в направлении увеличения скорости передачи информации, интеллектуализации сетей и обеспечения мобильности пользователей.

Контрольные вопросы по разделу:

  1. Дайте определения понятиям "Взаимоувязанная сеть связи", "первичная сеть связи", "вторичная сеть связи".
  2. Почему цифровые системы передачи вытесняют аналоговые? В чём их преимущества?
  3. Охарактеризуйте основные тенденции развития телекоммуникационных систем.
  4. Поясните назначение сетей TMN.
  5. Каким образом можно передавать данные по аналоговой телефонной сети.

Основы построения телекоммуникационных систем и сетей


*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.