Вы нашли то, что искали?
Главная Разделы

Добавить страницу в закладки ->

2. Основные тенденции развития местных первичных сетей. Эволюция местных телефонных сетей

Структура городской телефонной сети

2. Основные тенденции развития местных первичных сетей

2.1. Эволюция систем передачи

2.2. Эволюция направляющих систем

2.3. Перспективные требования к первичной сети

2.4. Новая сетевая концепция

2.4.1. Общее

2.4.2. Формирование структуры первичной сети

2.4.3. Коммутационное оборудование первичной сети

2.5. Городские первичные сети

2.5.1. Краткий исторический экскурс

2.5.2. Основной сценарий реализации ГПС

2.5.3. Дополнительный вариант построения ГПС

2.6. Сельские первичные сети

2.6.1. Преамбула

2.6.2. Вероятные структуры СПС



2.1. Эволюция систем передачи

Появление систем передачи в качестве самостоятельного элемента сети электросвязи относится к 1870 году, когда в коммерческую эксплуатацию была введена аппаратура для обмена телеграфными сообщениями, которая имела в своем составе электромеханические регенераторы. Интересным фактом может считаться то обстоятельство, что упомянутая аппаратура была разработана как ЦСП с временным разделением каналов.

Электромеханические принципы регенерации не могли быть использованы в телефонии. По этой причине дальность телефонной связи была ограничена несколькими сотнями километров. Развитие электронной промышленности привело в 1915 году к возможности создания аналоговых систем передачи (АСП). Появление систем передачи обеспечило техническую возможность междугородной и международной телефонной связи.

С точки зрения рассматриваемых в монографии аспектов создания местных сетей электросвязи весьма существенными моментами использования систем передачи могут считаться:

-  уменьшение стоимости оборудования, реализующего функции по переносу информации между коммутационными станциями (узлами) вторичных сетей;

-  поддержку показателей качества передачи информации в соответствии с заданными нормами;

-  возможность предоставления услуг электросвязи, требующих достаточно широкой полосы пропускания канала.

Новые разработки в области систем передачи в сочетании с заметным прогрессом в электронной промышленности обеспечили существенное снижение стоимости переноса информации и создали хорошую базу для реализации услуг электросвязи, требующих широкой полосы пропускания сигнала. Эти две тенденции можно проиллюстрировать рисунком 2.1, который заимствован из [1].

Подробный анализ эволюции АСП и ЦСП содержится в ряде монографий, например, в [2, 3 и 4]. Цель данного раздела заключается, преимущественно, в анализе сетевых аспектов этих процессов. Эти аспекты, в свою очередь, тесно связаны со стоимостными показателями отдельных элементов сети электросвязи.

Использование таких показателей, установленных через Госкомцен бывшего СССР, было бы явным абсурдом по той причине, что они никогда не отражали истинных затрат на создание соответствующих аппаратно-программных средств всех элементов сети. Современные цены можно рассматривать как численные значения, Характеризующие в данное время переходный процесс от показателей, установленных через Госкомцен, к величинам, отражающим реальные спрос на рынке электросвязи.

Наиболее вероятным исходом такого переходного процесса будет ситуация, когда соотношения (но не обязательно абсолютные величины) между стоимостями отдельных элементов национальной сети электросвязи будут, практически, такими же как аналогичные пропорции в сетях связи развитых стран. Численный анализ этих соотношений целесообразно отложить до третьей главы, но для дальнейшего изложения нам будет полезен рисунок 2.2 [5], характеризующий область эффективного использования физических цепей, и каналов, образованных АСП и ЦСП соответственно.

Один из самых существенных выводов, который можно сделать из этого рисунка, заключается в том, что к указанной области эффективного применения ЦСП (L1 – L2) принадлежит большинство линий передачи ГПС [6] и СПС [7]. Более того, приведенные на рисунке 2.2 зависимости были получены как результаты исследований, проведенные более десяти лет назад. Успехи в области освоения цифровой техники промышленностью привели за последующее десятилетие к заметному снижению стоимости ЦСП. По этой причине границы эффективного применения ЦСП – по сравнению с приведенными на рисунке 2.2 – расширились в обе стороны. Это дает нам все основания рассматривать далее процессы эволюции систем передачи на ГПС и СПС только с точки зрения использования современных ЦСП.

Из всех направлений эволюции ЦСП, будут, как и прежде, анализироваться только те, которые влияют на системно-сетевые принципы построения модернизации местных первичных сетей. Такие важные проблемы модернизации ЦСП как повышение надежности оборудования, совершенствование системы их технического Обслуживания и т.п. выходят за рамки данной работы; информация по соответствующим вопросам может быть найдена, например, в уже упомянутых монографиях [2, 3 и 4].

В контексте рассматриваемых далее вопросов можно выделить три основных направления эволюции ЦСП:

- создание и использование т.н. плезиохронных [8] ЦСП большой пропускной способности;

- разработка нового поколения ЦСП, известного по англоязычному названию Synchronous Digital Hierarchy (SDH) – синхронная цифровая иерархия (СЦИ);

- применение на первичных сетях оборудования полупостоянной коммутации – цифровых кроссовых узлов (ЦКУ), именуемых в зарубежной технической литературе термином Digital Cross Connect [9], для сокращения которого используется, обычно, одна из трех следующих аббревиатур: DXC, DSC и DCC.

Иерархия плезиохронных ЦСП, специфицированная в рекомендациях МСЭ серии G.700 [10], содержит, в свою очередь, несколько стандартов, отличающихся номиналами скоростей переноса потока битов. Далее будет рассматриваться только т.н. Европейская иерархия, которая принята для ВСС России. Скорость передачи первичной ЦСП составляет 2,048 Мбит/с, что позволяет организовать 32 основных цифровых канала (ОЦК) с пропускной способностью 64 кбит/с каждый. Два ОЦК, имеющие номера "0" и "16", обычно используются для организации достаточно сложного процесса передачи цифрового потока [1] и обмена сигнальной информацией между коммутационными станциями. Для вторичной сети первичная ЦСП может, таким образом, предоставить тридцать каналов. Для преобразования речевых сигналов в цифровой поток используется метод импульсно-кодовой модуляции (ИКМ); поэтому первичная ЦСП получила в отечественной технической литературе название ИКМ-30.

Каждая следующая ЦСП в плезиохронных системах образуется за счет мультиплексирования четырех цифровых потоков, поступающих с выхода ЦСП нижнего уровня иерархии. Для формирования цифрового потока во вторичной, третичной и всех других ЦСП используется соответствующая процедура мультиплексирования [9]. При реализации любой из специфицированных МСЭ процедур мультиплексирования скорость передачи цифрового потока увеличивается несколько более чем в четыре раза, что объясняется необходимостью передачи дополнительных битов. Структура плезихронной иерархии ЦСП показана на рисунке 2.3.

Стоимость любой ЦСП – как, впрочем, и АСП – примерно пропорциональная квадратному корню из числа образуемых ей каналов [11]. Это соотношение стимулирует внедрение ЦСП высоких уровней иерархии. Но для существующих структур ГПС и, особенно, СПС средняя емкость линий передачи не позволяет эффективно использовать ЦСП высоких порядков. Рациональные решения по применению ЦСП большой пропускной способности может быть найдено при переходе к новым структурам местных первичных сетей. Более подробно этот вопрос рассматривается ниже – при описании принципов использования ЦКУ и в разделе 2.4, который содержит анализ новых концепций построения местных первичных сетей.

Итак, первый вывод, вытекающий из основных направлений эволюции систем передачи, заключается в целесообразности использования многоканальных ЦСП.

Следующий этап развития ЦСП связан с внедрением систем СЦИ [12]. Выбор такого направления дальнейшей эволюции ЦСП изложен в ряде зарубежных и отечественных работ [13, 14, 15, 16, 17]. С точки зрения системно-сетевых аспектов применения СЦИ целесообразно выделить две следующие ее особенности.  Во-первых, скорость передачи потока битов в ЦСП каждого следующего уровня равна (в отличие от плезиохронных систем) учетверенной скорости передачи ЦСП предшествующего уровня. Структура цикла в СЦИ предусматривает формирование нескольких типов заголовков, выполняющих весьма важные функции. Одной из самых полезных – с точки зрения построения первичной сети – функций заголовков может считаться возможность однозначного определения (в общем цифровом потоке) места расположения каждого ОЦК. Это, в свою очередь, позволяет организовать доступ к отдельно взятому ОЦК без последовательного преобразования – как это делается в ЦСП плезиохронной иерархии – цифрового потока в последовательно соединенных мультиплексорах как показано на рисунке 2.3.

Во-вторых, минимальная пропускная способность ЦСП первого уровня определена МККТТ [12] как 155,520 Мбит/с. Эта скорость соответствует модулю STM1; МККТТ специфицировал также модули STM4 и STM16 с пропускной способностью 622,080 Мбит/с и 2488,320 Мбит/с соответственно. Модуль STM1 позволяет разместить 1920 ОЦК, что соответствует пропускной способности плезиохронной ЦСП типа ИКМ-1920. При одинаковой полезной пропускной способности ЦСП плезиохронной иерархии используют скорость передачи 140 Мбит/с, а синхронной – 155,520 Мбит/с.

Итак, второй вывод, вытекающий из основных направлений эволюции систем передачи, повторяет первый о целесообразности использования многоканальных ЦСП и дополняет его тем, что по мере внедрения СЦИ появляется возможность экономичного выделения цифровых трактов и отдельных ОЦК из общего потока битов.

Использование ЦКУ при построении первичной сети может рассматриваться как одно из самых существенных явлений на современном этапе эволюции электросвязи. Вице-Президент компании Southwestern Bell по планированию и разработкам Джим Карпентер так охарактеризовал роль ЦКУ в перспективных системах связи [18]: "Сети сейчас переживают революцию. И ключевой элемент этой эволюции – ЦКУ".

Применение ЦКУ на первичных сетях обусловлено несколькими причинами, из которых можно выделить три наиболее существенных:

- необходимость введения кроссовых соединений для мультиплексирования и демультиплексирования цифровых трактов, созданных ЦСП большой пропускной способности;

- возможность экономичной реализации функций сопряжения между плезиохронными ЦСП и СЦИ;

- целесообразность введения функций управления первичной сетью, основанных на функциональных возможностях ЦКУ.

Кроссовые соединения цифровых трактов позволяют реализовывать достаточно широкий ряд структур вторичных сетей. Эта функциональная возможность (подробнее данное утверждение обосновывается в пятой главе) позволяет реально воплотить принцип создания единой первичной сети для всех вторичных сетей электросвязи.

Разрабатываемые и выпускаемые серийно ЦКУ рассчитаны, обычно, на значительную емкость первичной сети [19, 20, 21]. В этом случае оборудование сопряжения между плезиохронными и синхронными ЦСП имплантируется в ЦКУ, что снижает затраты на реализацию данной функции первичной сети.

Пучок СЛ, образованный посредством ЦСП, имеет, как правило, некоторую избыточность. Это явление обусловлено тем, что рассчитываемая проектировщиком первичной сети емкость пучка СЛ лежит в интервалах между численными значениями канальной емкости ЦСП: 30, 60, 90 и т.д. Допустим, что по результатам расчета емкость пучка СЛ равна 78 каналов; в этом случае проектировщик планирует установку трех систем типа ИКМ-30, т.е. 12 каналов образуют упомянутый резерв. На мощных пучках СЛ – при использовании, например, аппаратуры типа ИКМ-1920 – резервная канальная емкость может составлять несколько первичных и, даже, вторичных ЦСП. Этот резерв может использоваться для увеличения числа цифровых каналов и трактов или их замены при различных авариях и перегрузках. Соответствующие процедуры управления первичной сетью отличаются простотой реализации и эффективностью практического применения [22, 23].

Третий вывод, относящийся к эволюции систем передачи, заключается во введении нового элемента – ЦКУ, использование которого позволяет реально воплотить принцип создания единой первичной сети, эффективно обеспечить согласование плезиохронных и синхронных ЦСП и ввести достаточно простые процедуры управления на первичных сетях.



2.2. Эволюция направляющих систем

С самого начала развития электросвязи местные первичные сети строились преимущественно как воздушные и кабельные линии, использующие металлические токопроводящие жилы. Долголетняя история эволюции этого типа направляющих систем заканчивается, постепенно уступая свое место следующим средствам переноса информации:

- ОК, обладающие большой пропускной способностью и рядом других существенных преимуществ перед кабелями с металлическими жилами;

- цифровые РРЛ, использование которых позволяет обойтись без длительных и, часто, дорогостоящих работ по прокладке кабельной канализации и собственно кабелей;

- радиотелефонные системы различного назначения, широко применяемые на местных телефонных сетях;

- системы спутниковой связи (ССС), способные решить задачи развития сельских первичных сетей в ряде регионов России.

В данном разделе будут рассмотрены сетевые аспекты существующих и перспективных направляющих систем. Их подробные технические характеристики могут быть найдены в соответствующих справочниках, например, в [24, 25, 26]. Для перспективных первичных сетей наиболее существенны два момента: структура существующих кабельных линий (и, в том числе, кабельной канализации) и типовые емкости пучков АЛ и СЛ.  Структура кабельных линий определяет важнейшие показатели первичной сети: суммарную длину линейных сооружений (экономичность), число независимых путей передачи информации между смежными СУ (надежность) и т.д. По этой причине модернизация всей системы линейно-кабельных сооружений должна рассматриваться как одна из органичных проблем создания качественно новой сети электросвязи. Но этот процесс – в отличие от замены аналоговой АТС на цифровую коммутационную станцию или АСП на ЦСП – имеет ряд специфических особенностей:

- изменение структуры кабельной канализации (за исключением прокладки кабельных линий при новом строительстве) практически невозможно по экономическим или градостроительным соображениям;

- большинство видов работ, относящихся к замене кабелей, приводит к перерыву в связи для некоторой группы абонентов вторичной сети;

- замена кабельных линий (особенно в сельской местности) требует значительных затрат времени.

К этим трем положениям необходимо добавить, что линейно-кабельные сооружения – это весьма дорогой элемент сети электросвязи с точки зрения капитальных затрат. С точки зрения эксплуатационного процесса линейные сооружения можно рассматривать как самое уязвимое место системы связи. Эти обстоятельства требуют разработки специфического сценария модернизации линейно-кабельных сооружений. В качестве подтверждения можно сослаться на уже приведенный в разделе 1.6 перечень обсуждаемых пяти (!) сценариев использования ОК в абонентской сети.

Итак, существующая система линейно-кабельных сооружений достаточно "консервативна", что требует разработки нескольких сценариев ее модернизации, область применения которых будет зависеть от конкретных требований первичной сети.

Второй интересующий нас аспект эволюции направляющих систем – типовая емкость АЛ и СЛ, образованных посредством ОК или цифровых РРЛ, – обгоняет, в определенном смысле, потребности современных сетей электросвязи. Потенциальная пропускная способность современных направляющих систем будет эффективно использована системой электросвязи только на этапе коммерческого внедрения услуг широкополосной ЦСИО.



2.3. Перспективные требования к первичной сети

Первичная сеть – по определению – не имеет самостоятельного значения. Поэтому та совокупность требований, которым она должна отвечать, формируется при изучении принципов эволюции вторичных сетей. Основополагающие тенденции развития вторичных сетей уже хорошо исследованы; соответствующий анализ может быть найден, например, в [13, 27 – 30]. На основе прогнозов развития вторичных сетей электросвязи можно сформулировать пять основных требований к перспективной первичной сети:

- на всех уровнях иерархии первичная сеть должна быть цифровой; линии передачи необходимо организовывать исключительно на основе стандартных линейных трактов ЦСП;

- перспективная первичная сеть должна иметь такие структурные и функциональные характеристики, чтобы стать действительно единой для вторичных сетей как общего пользования, так и выделенных (ведомственных, частных и т.п.);

- топология перспективной первичной сети должна экономично реализовывать структуры всех вторичных сетей электросвязи и быть оптимальной по мере их постепенной интеграции;

- первичная сеть должна содержать систему управления для поддержки заданных показателей надежности и качества функционирования всех вторичных сетей;

- должна обеспечиваться возможность существенного расширения пропускной способности по мере предоставления пользователям вторичных сетей новых услуг, требующих широкополосных каналов.

Утверждение о том, что первичная сеть должна быть цифровой, не нуждается в аргументации. Существенными моментами, вытекающими из этого аксиоматического утверждения, можно считать темпы цифровизации и координацию внедрения цифровой техники передачи с аналогичными средствами распределения информации на вторичных сетях.

Темпы цифровизации первичной сети должны быть выше по сравнению с аналогичными процессами на вторичных сетях. Это объясняется многими факторами, из которых следует выделить два практически независимых обстоятельства:

- ЦСП были разработаны и начали внедряться раньше, чем цифровые коммутационные станции;

- при установке на аналоговой вторичной сети первой цифровой коммутационной станции необходимо установить ЦСП на всех линиях передачи, которые связывают эту станцию с аналоговыми АТС.

Опережающие темпы цифровизации для первичной сети хорошо иллюстрирует приведенный на рисунке 2.4 график, отображающий долю цифровой техники на сети электросвязи Франции [31], которая по праву считается пионером модернизации национальной телефонной сети.

Координация процессов цифровизации первичной и вторичных сетей должна рассматриваться как одна из основных задач Администраций связи всех уровней. Для местных сетей ВСС России подобный процесс может быть связан с т.н. "замораживанием" капитальных вложений [32], если внедряется одна цифровая коммутационная станция, а дальнейшее развитие вторичной сети не планируется или ориентировано на применение аналоговых АТС. Именно по этой причине цифровое коммутационное оборудование, внедрение которого осуществляется методом "наложенной" сети [33], рекомендуется концентрировать на нескольких местных сетях. Выбор этих сетей основывается, в свою очередь, на прогнозируемом спросе перспективных услуг электросвязи, которые могут поддерживать только цифровые сети.

Для междугородной связи процесс координации осложняется тем, что даже при наличии достаточных инвестиций, организация цифровых линий передачи занимает много времени. Большинство функциональных возможностей цифровых вторичных сетей, например услуги ЦСИО, эффективны только при условии, что могут быть установлены чисто цифровые соединения между терминалами абонентов. По этой причине возможные сценарии цифровизации магистральной первичной сети включают также некоторые промежуточные варианты, кратко рассматриваемые в разделе 4.1.

Возможность создания действительно единой первичной сети не следует рассматривать как стремление монополизировать все средства переноса информации между коммутационными станциями различных вторичных сетей. Движущим императивом существенной централизации средств переноса (т.е. создания единой первичной сети) выступают, в первую очередь, чисто экономические соображения и, отчасти, структурные (технические) аспекты ее создания. В следующем разделе будет показан ряд примеров, иллюстрирующих это утверждение.

Выбор структуры первичной сети может рассматриваться как основная научная проблема в целом комплексе задач, относящихся к оптимизации системы связи. Тенденции развития электросвязи неизбежно ведут как к существенному росту инвестиций в модернизацию первичной сети, так и к заметному повышению ее роли в поддержке существующих и перспективных информационных услуг. Цикл жизни первичной сети обычно значительно превышает аналогичный период для вторичной сети.

Перспективная первичная сеть будет, вероятно, создана в то время, когда интеграция вторичных сетей еще не начнется, и потребует коренной модернизации, когда объединение вторичных сетей – на основе известных сегодня концепций широкополосной ЦСИО [34] и Универсальной Персональной Связи [35] – будет, практически, закончено. По этой причине топология перспективной первичной сети должна быть оптимальна как для всех существующих на ее основе вторичных сетей, так и по мере их интеграции.

Концентрация средств переноса информации в рамках единой первичной сети возможна только при условии, что будут найдены технические решения по обеспечению ее надежности. Система обеспечения надежности в перспективной первичной сети – один из самых ответственных ее элементов. Задача этой системы заключается в поддержке заданных показателей функционирования вторичных сетей. Технические и сетевые решения, обеспечивающие выполнение этой задачи, рассматриваются в разделах 2.4, 2.5 и 2.6.

Отличительной чертой перспективной первичной сети может считаться совершенно новое требование, сформулированное выше как возможность существенного расширения ее пропускной способности. Это можно проиллюстрировать на примере роста пропускной способности первичной сети при переходе к широкополосной ЦСИО.

Рассмотрим гипотетическую цифровую коммутационную станцию емкостью 20000 номеров, имеющую только одно направление связи – к транзитному узлу. С учетом того, что удельная нагрузка на одну АЛ обычно не превышает 0,1 Эрл [36] и часть трафика замыкается в пределах станции, емкость пучка СЛ до транзитного узла не превышает 1920 каналов. Линия передачи первичной сети (в нашем примере) может быть организована посредством ЦСП типа ИКМ-1920, пропускная способность которой составляет примерно 140 Мбит/с.

Введение услуг широкополосной ЦСИО, которая ориентирована на два вида стыка пользователь-сеть: 155 или 622 Мбит/с, только для одного абонента рассматриваемой коммутационной станции требует увеличения – более чем вдвое – пропускной способности линии передачи первичной сети. Так как число пользователей широкополосной ЦСИО прогнозируется на уровне если не десятков, то единиц процентов, – пропускная способность первичной сети будет возрастать на несколько порядков.

Перечисленные выше пять аспектов не охватывают, вероятно, всю совокупность требований, предъявляемых к перспективной первичной сети. Но их краткий анализ показывает, что реализация такой сети – сложная научно-техническая задача. В следующем разделе будет проанализирована новая концепция построения перспективной первичной сети и показаны способы реализации сформулированных выше пяти требований к ее функциональным возможностям.



2.4. Новая сетевая концепция



2.4.1. Общее

Модернизация первичной сети во всех развитых странах основана на совместном применении ЦСП, относящихся к СЦИ, и современных направляющих систем, среди которых основную роль играют, естественно, ОК [8, 13, 37, 38].

Новая сетевая концепция опирается на кольцевую топологию, хотя для построения первичной сети могут быть использованы и другие структуры [39, 40]. Далее будет рассматриваться только кольцевая структура как наиболее общая и интересная модель перспективной первичной сети.

Перспективная первичная сеть состоит из трех основных элементов:

- ЦКУ, функции которого кратко перечислены в разделе 2.1, а принципы построения – изложены ниже;

- мультиплексор с выделением каналов (МВК), названный в англоязычной технической литературе – Add/Drop Multiplexer (ADM), который можно рассматривать как упрощенный ЦКУ, в котором отсутствуют некоторые функциональные возможности последнего;

- линии передачи, соединяющие определенным образом все ЦКУ и МВК своего и смежных уровней иерархии первичной сети.

Модель перспективной первичной сети показана на рисунке 2.5 в виде нескольких иерархических плоскостей. Деление на такие плоскости в данном разделе сделано, в определенном смысле, произвольно. В двух следующих разделах, при переходе от абстрактной модели к конкретным структурам ГПС и СПС, принципы деления первичной сети на иерархические плоскости будут конкретизированы.

Предложенная модель представляет собой систему иерархических структур кольцевой топологии. Верхний уровень объединяет СУ, в помещениях которых расположены международные коммутационные станции. Кольцевая структура представляет собой одно из возможных решений. На верхних уровнях первичной сети часто используются структуры, соответствующие полносвязному графу или другим топологиям. Второй уровень представляет собой новую структуру магистральной первичной сети, на базе которой реализуется междугородная телефонная сеть, междугородная телеграфная сеть и т.п. Третий уровень – совокупность внутризоновой и местных первичных сетей, целесообразность объединения которых подлежит дальнейшей проработке. Последний (четвертый) уровень представляет абонентскую первичную сеть.

Территориально ЦКУ и МВК расположены в одних помещениях с соответствующими коммутационными станциями. В коммутационных полях ЦКУ и МВК производится полупостоянное распределение цифровых трактов и, при необходимости, цифровых каналов таким образом, чтобы соответствующие коммутационные станции были связаны между собой по установленному заранее принципу ("каждая с каждой", только со станцией верхнего уровня иерархии, с одной станцией верхнего уровня и с двумя станциями нижнего уровня иерархии и т.п.).



2.4.2. Формирование структуры первичной сети

Принципы установления полупостоянных соединений могут быть проиллюстрированы на примере структуры узла первичной сети, показанной на рисунке 2.6, который можно рассматривать только как функциональную модель ЦКУ или МВК.

В верхней части рисунка 2.6 отображается модель первичной сети, содержащая четыре ЦКУ. Нижняя часть рисунка иллюстрирует возможный метод образования вторичной сети, коммутационные станции которой должны быть связаны по принципу "каждая с каждой".

Основные элементы ЦКУ – это коммутационное поле и устройство управления (УУ).

Коммутационное поле – с учетом важности обеспечения высокого коэффициента готовности первичной сети – имеет обычно двойное резервирование [41]. Основная задача коммутационного поля заключается в установлении полупостоянных соединений цифровых каналов и трактов различной пропускной способности. В известных реализациях ЦКУ [42, 43] коммутируются цифровые тракты от 2 до 140 Мбит/с и основные цифровые каналы с пропускной способностью 64 кбит/с.

УУ выдает команды на образование полупостоянных соединений либо автономно (автоматически или оператором), либо получая соответствующую информацию от системы управления первичной сети.

На представленной модели коммутационное поле условно разбито на две части, чтобы выделить входящие и исходящие цифровые тракты. Входящие цифровые тракты объединяют все каналы, идущие от ЦКУ с номерами 2,3 и 4 к ЦКУ с номером 1. Установив в коммутационном поле необходимые соединения, можно выделить входящие пучки к коммутационной станции, на территории которой расположен ЦКУ N1.

Аналогично формируются исходящие пучки от данной коммутационной станции.

Структурная схема коммутационного поля ЦКУ может быть основана на нескольких вариантах, которые, в свою очередь, зависят от необходимости сопряжения ЦСП плезиохронной и синхронной иерархий, поддержки совместной работы линейных трактов, образованных посредством различных направляющих систем и т.п.

На рисунке 2.7 приведена гипотетическая модель ЦКУ, позволяющая проиллюстрировать возможные варианты полупостоянных соединений, осуществляемых в его коммутационном поле. В предлагаемой модели показаны два вида цифровых трактов плезиохронной иерархии: электрические и оптические. Для упрощения предполагается, что на входе ЦКУ эти тракты образованы третичными ЦСП, т.е. скорость потока битов равна 34 Мбит/с.

Коммутационное поле состоит из двух основных типов коммутаторов: для электрических и для оптических сигналов. Если нужно соединить два оптических тракта 34 Мбит/с (второй с L-ым), то данная процедура осуществляется в оптическом коммутаторе без перехода к электрическим сигналам. В противном случае (первый оптический тракт) используется соответствующий преобразователь.

Коммутационное поле может рассматриваться как последовательное соединение мультиплексоров, преобразующих цифровые потоки смежных уровней ЦСП (34 Мбит/с в 8 Мбит/с, 8 Мбит/с в 2 Мбит/с), и коммутаторов цифровых трактов с пропускной способностью 2, 8, 34 Мбит/с, расположенных между мультиплексорами. За счет полупостоянных соединений во всех или в нескольких коммутаторах могут быть реализованы любые структуры вторичных сетей.

На показанной модели первый цифровой тракт 34 Мбит/с будет содержать – в результате показанных полупостоянных соединений – два двухмегабитных потока (под номерами I и IV), которые входили в состав второго цифрового потока 34 Мбит/с. Два других двухмегабитных потока (под номерами II и III) переданы во вторичную сеть.

Реализация подобных возможностей может осуществляться по иным принципам. В ряде ЦКУ используются только преобразователи 2 Мбит/с в 34 Мбит/с [42]. Для ЦСП синхронной иерархии более точной моделью будет одно коммутационное поле с устройством управления. Тем не менее, предложенная модель показывает основные принципы реализации и использования ЦКУ в современной первичной сети.



2.4.3. Коммутационное оборудование первичной сети

Оборудование ЦКУ, с технической точки зрения, является более простым, чем цифровое коммутационное оборудование, используемое для построения телефонной сети. По этой причине между формированием самой идеи использования ЦКУ до выпуска серийного оборудования прошло всего несколько лет.

AT&T выпускает семейство ЦКУ, получившее название DACS. Различные модификации этого оборудования -DACS II, DACS V-2000, DACScan-2000.

Siemens разработал ЦКУ для ЦСП синхронной иерархии – семейство CH100E. Пять вариантов такого ЦКУ покрывают диапазон от 1000 до 13000 входов, каждый из которых ориентирован на пропускную способность 155 Мбит/с. До этой разработки Siemens разработал ЦКУ, названный NK2000. Этот ЦКУ поддерживает работу плезиохронных ЦСП вплоть до трактов 140 Мбит/с.

Tellabs выпускает семейство ЦКУ под названием TITAN. Система TITAN 532E рассчитана на включение только трактов 2 Мбит/с. Она позволяет соединять до 512 ОЦК без их объединения в тракты 2 Мбит/с. Система TITAN 532L обеспечивает подключение до 64 третичных цифровых трактов, которые могут преобразовываться в тракты 2 Мбит/с, соединяться с другими третичными ЦСП и т.п.

В среднем, все ЦКУ обеспечивают функционирование от 200000 до 500000 абонентских линий.

Из мультиплексоров типа ADM целесообразно отметить выпускаемый AT&T OPTIMUX Mk II, в который можно включить от 1 до 16 трактов с пропускной способностью 2 Мбит/с, образованных по ОК. Данный мультиплексор позволяет объединять и разъединять потоки с различной пропускной способностью: 2, 8 и 34 Мбит/с.

Одно из основных преимуществ кольцевой структуры первичной сети заключается в использовании цифровых трактов большой пропускной способности при сокращении расхода кабельной продукции. Это утверждение можно доказать с помощью простых геометрических расчетов. В данном разделе будет оценена экономия суммарной длины линий передачи первичной сети на рассматриваемой гипотетической модели (рисунок 2.6).

Пусть на любой из плоскостей используемой модели первичной сети организуются N ЦКУ, соединение которых по периметру образует правильный многоугольник с ребром длиной Z. Обозначим через L1 суммарную длину линий передачи первичной сети, ЦКУ которой связаны по принципу "каждый с каждым", а через L2 – аналогичную величину при связи ЦКУ по периметру, т.е. по кольцевой схеме.

Величина L2 по определению будет равна N*Z. Для первичной сети, содержащей только три ЦКУ (N = 3), справедливо равенство L1 = L2. Для большего числа ЦКУ величина L1 всегда будет больше значения L2. Для правильного многоугольника вычисление L1 осуществляется на основе простых геометрических соотношений. В качестве примера ниже приведен ряд выражений для расчета искомой величины:

 N = 4: L1 = 4*Z + 4*Z*Sin(450);

 N = 5: L1 = 5*Z + 10*Z*Sin(540);

 N = 6: L1 = 12*Z + 12*Z*Sin(600).

На рисунке 2.8 показана зависимость отношения L1 к L2 от числа СУ (ЦКУ или МВК). Полученная функция хорошо иллюстрирует эффективность новой сетевой концепции для первичных сетей большой емкости. Эффективность, в данном случае, определяется только как экономия суммарной длины линий передачи первичной сети. Стоимостные оценки возможных структур первичной сети должны учитывать затраты на ЦКУ, которые будут существенно отличаться для рассмотренных выше вариантов.

Кольцевая структура первичной сети позволяет решить три важные задачи:

- существенно сократить расход кабельной продукции, минимизировав, тем самым, стоимость направляющих систем;

- обеспечить достаточно высокую живучесть первичной сети, так как авария даже всех линий передачи между смежными ЦКУ или МВК не приводит к полному перерыву связи между коммутационными станциями вторичной сети;

- ввести процедуры управления пропускной способностью первичной сети за счет изменения в полупостоянных соединениях, реализуемых в ЦКУ и МВК, что необходимо при авариях линий передачи и существенных перегрузках на вторичных сетях.

С точки зрения перспективы предоставления широкополосных услуг, когда требования к пропускной способности линий передачи вырастают на несколько порядков, кольцевая топология имеет также ряд преимуществ перед альтернативными вариантами структур первичной сети.

Первый вариант создания первичной сети может, в принципе, реализовываться без ЦКУ. В этом случае вместо ЦКУ может быть использована сетевая станция, функциональные возможности которой, естественно, несколько ограничены. Для второго варианта такое решение в принципе невозможно. В этом случае разница между стоимостью N ЦКУ и N сетевых станций может существенно превысить выигрыш, полученный за счет сокращения суммарной длины линий передачи первичной сети.

Оценить стоимостные показатели двух рассмотренных выше вариантов в настоящее время не представляется возможным. Но (судя по принятым в зарубежных сетях решениям [8, 37]) применение кольцевых структур, основанных на широком использовании ЦКУ, экономически оправдано.

Считая этот вариант основным, приведем, тем не менее, еще один способ построения первичной сети, основанный на использовании только двух ЦКУ [40]. Соответствующая структура первичной сети может быть интересна для ГПС и приводится, по этой причине, в следующем разделе. Занимая промежуточное место по числу необходимых ЦКУ, этот вариант обеспечивает также некое среднее значение суммарной длины линий передачи первичной сети (L3). Отношение L1 к L3, как функция N, показано также на рисунке 2.8.

Изложенная новая сетевая концепция отвечает всем требованиям, сформулированным в предыдущем разделе. Это целесообразно показать на ряде примеров реализации местных первичных сетей, чему посвящены, в частности, разделы 2.5 и 2.6, а также, частично, в третьей и четвертой главах, чтобы проиллюстрировать взаимодействие первичной и вторичных сетей.



2.5. Городские первичные сети



2.5.1. Краткий исторический экскурс

Специалисты-практики по городской телефонной связи редко пользуются таким понятием как "первичная сеть". Это объясняется тем, что ГПС создавалась вместе с ГТС и, практически, только для телефонной связи. Проводное вещание – с самого начала своего развития – имело свою первичную сеть, построенную, как правило, за счет ВЛС, проходящих над крышами городских зданий. Ресурсы ГПС, используемые для телеграфной связи и арендованных линий ("прямых проводов"), были незначительны по сравнению с пропускной способностью, предназначенной для телефонии. Телевидение в пределах городов до настоящего времени не использовало ресурсы ГПС.

Такое положение привело к тому, что структура ГПС практически полностью совпадает со структурой ГТС. И некоторое неприятие специалистами-практиками термина "первичная сеть" следует рассматривать как вполне естественную реакцию на реалии городской телефонной связи.

Дальнейшее развитие ГПС и – как будет показано в третье главе – ГТС связано с реализацией совершенно различных структур этих сетей. Более того, функции ГПС начинают существенно меняться как в качественном (введение новых услуг), так и в количественном (расширение числа обслуживаемых вторичных сетей) аспектах.

Современный этап развития системы электросвязи – объективно сложный процесс. Применительно к российским условиям этот процесс усугубляется механизмом, который можно анализировать в категориях "Спрос и предложение". Сравнительно низкий уровень услуг существующей системы электросвязи, с одной стороны, и резко (по ряду аспектов – практически мгновенно) возросший спрос на определенные виды информационного обслуживания, с другой стороны, – всегда чреваты обилием неоптимальных решений [44].

ГПС может служить весьма характерным примером данного утверждения. Пропускная способность и качественные характеристики существующих ГПС обусловили (в ряде случаев) строительство ведомственных первичных сетей. Начавшийся в последние годы бум на кабельное телевидение (этот термин – строго говоря – не вполне соответствует предоставляемой услуге) стимулировал создание множества практически изолированных первичных сетей на территории каждого города. Даже без численных оценок очевидно, что расход кабельной продукции при таком сценарии развития электросвязи существенно выше, чем при разумном варианте скоординированного развития ГПС.



2.5.2. Основной сценарий реализации ГПС

Предлагаемый ниже сценарий создания перспективных ГПС свободен от многих недостатков, присущих существующим местным первичным сетям. Структуру современной ГПС целесообразно рассмотреть на обобщенной модели – рисунок 2.9. В полном объеме предлагаемая модель отображает структуру самых крупных ГПС (возможно, что только Москвы и Санкт-Петербурга). Без верхней плоскости эта модель адекватно изображает наиболее общую структуру ГПС. И, наконец, без средней плоскости данная модель формализует структуру ГПС, которая найдет, по всей видимости, широкое применение в относительно небольших городах.

Детализируя предложенную модель мы – вольно или невольно – будем устанавливать ее соответствие со структурой ГТС. Такое положение вещей представляется автору справедливым, так как он придерживается концепции интеграции сетей электросвязи, названной МККТТ эволюционной [45]. Напомним, что эта концепция подразумевает три самостоятельных этапа развития сети электросвязи, которые, правда, могут перекрываться во времени:

- постепенная цифровизация телефонной сети;

- реализации для некоторой группы абонентов цифровой телефонной сети услуг узкополосной ЦСИО;

- эволюция узкополосной ЦСИО, заключающаяся в предоставлении услуг широкополосной ЦСИО.

Анализ гипотетической модели ГПС, изображенной на рисунке 2.9, целесообразно начать с верхней плоскости. ЦКУ, расположенные на этой плоскости, будут занумерованы с использованием индекса – латинской цифры III.

Шесть ЦКУ (III1...III6) соединены между собой по кольцу – сплошная линия на рисунке 2.9. Для повышения надежности кольцевой структуры может использоваться соединение несмежных ЦКУ (хорда), что показано на рисунке 2.9 пунктирной линий между ЦКУ III1 и ЦКУ III4. В помещениях, где расположены упомянутые шесть ЦКУ, будут размещаться цифровые коммутационные станции следующего назначения:

- крупные транзитные станции ГТС, выполняющие функции узлов исходящего и входящего сообщений (УИВС), узлов спецслужб (УСС) и т.п.;

- АМТС зоны (одна или несколько), принадлежащие ТФОП, и АМТС выделенных (ведомственных, частных и т.п.) сетей электросвязи;

- АМнТС, если таковая коммутационная станция устанавливается на соответствующей ГТС;

- коммутационные станции других вторичных сетей, например сети передачи данных, имеющие статус междугородных и/или международных центров распределения информации.

В коммутационных полях всех ЦКУ III устанавливаются полупостоянные соединения для взаимодействия коммутационных станций в пределах всех функционирующих в городе вторичных сетей, каждая из которых может иметь свою структуру. Перечисленные выше виды телефонных коммутационных станций будут, скорее всего соединяться по принципу "каждая с каждой". Если в пределах верхней плоскости рассматриваемой модели находятся узлы распределения программ вещания, то между ними может быть образована сеть со структурой типа "звезда" или "дерево". Возможны и другие структуры вторичных сетей.

На средней плоскости гипотетической модели ГПС также изображены шесть ЦКУ с номерами от II1 до II6. Все эти ЦКУ опираются на один узел высшего уровня иерархии; в данном примере – это ЦКУ III5. Но ЦКУ II2 включен также и в ЦКУ III4. Такое решение может оказаться целесообразным, если требуется обеспечить очень высокую надежность соответствующей линии передачи. Все шесть ЦКУ II соединены между собой по кольцевой схеме.

В помещениях, где расположены ЦКУ II, могут размещаться цифровые коммутационные станции следующего назначения:

- районные АТС (РАТС), выполняющие функции опорных (оконечных) станций ГТС;

- крупные УПАТС, включаемые в ГТС на правах РАТС, или коммутационные станции ведомственных телефонных сетей;

- коммутационные станции малой и средней емкости, концентраторы и мультиплексоры других вторичных сетей, имеющие статус, аналогичный статусу РАТС;

- крупные центры, предоставляющие различные услуги электросвязи, примером которых могут служить базы данных различного назначения.

Структуры вторичных сетей, реализуемые в коммутационных полях ЦКУ II, достаточно специфичны. Только для телефонии возможны следующие варианты:

- чисто радиальная схема (от всех ЦКУ II к "своему" ЦКУ верхнего уровня);

- радиальная схема связи с ЦКУ верхнего уровня и "каждый с каждым" между ЦКУ своего уровня;

- радиальная схема связи с ЦКУ верхнего уровня и соединение с одним, например ближайшим, ЦКУ своего уровня и т.п.

Выбор оптимальных структур вторичных сетей представляет собой известную для специалистов проблему. Существенное отличие анализируемой концепции состоит в том, что ошибки специалистов, проектирующих первичную сеть, можно, как правило, устранить за счет реконфигурации установленных в коммутационных полях ЦКУ полупостоянных соединений. Более того, подобными процедурами можно не только перераспределять пропускную способность отдельных линий передачи, но, при необходимости, и менять структуры вторичных сетей. Данная функциональная возможность перспективной первичной сети может сглаживать детерминированные (периодические) и случайные изменения трафика [23, 46].

На нижней плоскости рассматриваемой модели ГПС также изображены шесть СУ – четыре ЦКУ, пронумерованные от I1 до I4, и два МВК (I5 и I6). Эти ЦКУ и МВК соединены с одним узлом второго уровня иерархии; в данном примере – это ЦКУ II4. Все ЦКУ и МВК соединены между собой по кольцевой схеме.

В помещениях, где расположены ЦКУ I, будут, в основном, размещаться технические средства, реализующие абонентские сети:

- концентраторы и мультиплексоры, подключаемые к своей (опорной) РАТС;

- УПАТС малой (в англоязычной технической литературе они обычно называются Key-System) и средней емкости, включаемые в РАТС по абонентским и соединительным линиям соответственно;

- технические средства реализации абонентского доступа различных вторичных сетей;

- центры по предоставлению различных услуг электросвязи, которые включаются во вторичные сети на правах одиночной или малочисленной группы абонентских линий.

Для всех уровней иерархии ГПС, построенных в соответствии с рассматриваемой моделью, справедлив (судя по графику, приведенному на рисунке 2.8) вывод об экономии суммарной длины линий передачи. Реальная конфигурация каждого фрагмента первичной сети будет значительно отличаться от правильного многоугольника. Можно показать [47], что и для произвольной структуры первичной сети использование кольцевой топологии также обуславливает существенную экономию суммарной длины линий передачи.



2.5.3. Дополнительный вариант построения ГПС

Рассмотренная модель основана на кольцевом принципе соединения всех СУ (ЦКУ и/или МВК), принадлежащих одному уровню иерархии ГПС. В разделе 2.4 была упомянута другая модель ГПС, изложенная в [40]. Гипотетическая модель ГПС, соответствующая подобной модели, представлена на рисунке 2.10. Для дальнейшего сравнения двух моделей ГПС рисунок 2.10 также содержит три плоскости с одинаковым числом ЦКУ или МВК на каждом уровне иерархии первичной сети.


С точки зрения реализации требований вторичных сетей обе модели ГПС идентичны в том смысле, что они обеспечивают необходимую пропускную способность, заданные показатели надежности линий передачи и т.п. Отличие этих моделей заключаются в характеристиках собственно ГПС. Анализ этих характеристик может быть сведен к решению трех основных вопросов.

Первый и, вероятно, наиболее существенный вопрос заключается в величине затрат, необходимых на реализацию каждого из возможных вариантов построения ГПС. Эта проблема имеет, в свою очередь, два аспекта.

Во-первых, затраты можно и, в любом случае, нужно оценить по хорошо известной схеме: стоимость какого варианта меньше. Для такой чисто арифметической задачи необходимо знать стоимостные характеристики ЦКУ, МВК и линий передачи ГПС (ЦСП и направляющие системы). Для модели, представленной на рисунке 2.9, свойственна минимальная длина линейно-кабельных сооружений, что хорошо иллюстрирует рисунок 2.8, и, соответственно, минимальные затраты на этот элемент ГПС. Число необходимых ЦКУ и МВК будет всегда максимальным по сравнению с другими моделями ГПС. По этой причине и затраты на данный элемент ГПС будут всегда больше, чем аналогичные инвестиции, необходимые для реализации иной структуры первичной сети. Если упомянутые выше стоимостные характеристики известны, то несложно определить численные значения емкости ГПС, длин и емкостей линий передачи, при которых каждый из вариантов имеет предпочтения с точки зрения минимизации капитальных затрат.

Во-вторых, необходимо оценить те временные рамки, в пределах которых осуществляются инвестиции на формирование ГПС. Для реализации кольцевой топологии необходимо создавать перспективную ГПС за один этап. Можно, в принципе, разработать сценарий поэтапного формирования кольцевой сети. Но такой сценарий будет всегда предусматривать длительное функционирование ГПС со структурой типа "дерево" [48], что, естественно, не допустимо с точки зрения надежности первичной сети. Практическая реализация второго варианта ГПС требует одновременной установки только двух ЦКУ. По этой причине вторая модель ГПС всегда имеет одно преимущество – ее создание не требует больших одномоментных капитальных вложений.

Второй вопрос имеет отношение к характеристикам надежности первичной сети. И эта проблема также распадается на две взаимосвязанные задачи.

Первую задачу целесообразно сформулировать как исследование структурной надежности ГПС, которую, в свою очередь, можно трансформировать в достаточно простой расчет вероятностей связности СУ первичной сети. Моделируя структуру ГПС неориентированным графом [49], можно ввести классическое допущение для расчета надежности сетей [48], заключающееся в том, что коэффициент готовности узла всегда существенно выше коэффициента готовности ветви. При таком допущении вторая модель предпочтительнее первой, так как надежность мостиковой структуры выше кольцевой [48]. Если отказаться от использованного выше допущения, то вывод может быть противоположным. Действительно, для второй модели ГПС выход из строя двух ЦКУ означает полный отказ первичной сети. Для первой модели отказ двух любых ЦКУ приводит только к разделению ГПС на две несвязанные между собой первичные сети. Причем целостность ГПС может быть поддержана за счет установления новых соединений через первичную сеть более высокого уровня иерархии.

Вторая задача – определение пропускной способности ГПС как в нормальных условиях эксплуатации, так и при различных отказах ее элементов. Если пропускная способность ГПС рассчитана на время безотказной работы ее элементов, то в течение периода восстановления неисправности [48] качество обслуживания вызовов будет очень низким. Применительно к телефонии в течение периода восстановления линий передачи можно использовать различные процедуры ограничения трафика [50]. Но если поврежденные линии передачи были предназначены для распределения программ телевидения, то никакие процедуры ограничения трафика не применимы. Этот пример приведен с единственной целью – подчеркнуть актуальность разработки метода расчета пропускной способности перспективных первичных сетей при различных условиях их функционирования.

Третий вопрос – поддержка перспективных требований вторичных сетей – относится, скорее, к дальнейшей эволюции ГПС. Но возможность или, по крайней мере, эффективность предоставления новых услуг электросвязи зависит от системно-сетевых решений, принимаемых в настоящее время. Прогнозировать новые услуги электросвязи достаточно сложно. Еще пять-десять лет назад такие, казалось бы очевидные, тенденции развития связи как Интеллектуальные Сети [51, 52], Универсальная Персональная Связь [53, 54], услуги Мультимедиа (Multimedia) [55] и т.п. не рассматривались как основные факторы, определяющие главные направления эволюции сетей электросвязи. Именно по этой причине первая модель ГПС представляется более перспективной, так как размещение ЦКУ на всех СУ первичной сети обеспечивает хорошую адаптируемость первичной сети к новым требованиям, формируемым логикой развития вторичных сетей электросвязи.

Обе модели вторичной сети имеют свои преимущества и недостатки. Выбор структуры ГПС должен осуществляться на этапе проектирования первичной сети конкретного города. Такое положение может рассматриваться как характерный пример изменения задачи проектировщика сети. Новое поколение техники электро- и радиосвязи трансформирует задачу проектировщика сети из формализованного процесса расчета объема оборудования по таблицам и номограммам в исследовательскую работу.

Принципы реализации различных структур ГТС на основе предложенных моделей ГПС изложены в следующей главе. Для ближайшей перспективы очень важным свойством предлагаемой ГПС может считаться эффективность ее применения для организации арендованных линий различной пропускной способности. Спрос на арендованные каналы непрерывно повышается независимо от интенсивно протекающих процессов модернизации существующих и создания новых сетей электросвязи [56].



2.6. Сельские первичные сети



2.6.1. Преамбула

Существующие СПС значительного числа районов представляют собой сети соединительных линий между сельскими телефонными станциями, построенные в соответствии с принятыми для СТС принципами. В настоящее время техническую основу СПС составляют в основном аналоговые воздушные и кабельные малоканальные системы передачи и нестандартные (по отношению к рекомендациям МСЭ и ETSI) ЦСП.

Необходимость существенной реконструкции СПС определяется, в основном, следующими факторами:

- требованиями, которые предъявляют сельских вторичные сети электросвязи;

- особенностью эксплуатационного процесса, заключающегося в поддержке высокой живучести сети, расположенной на значительно территории, при ограниченной численности обслуживающего персонала.

Качественно новый технический уровень перспективных систем передачи, обеспечивающих возможность создания различных вариантов СПС, позволяет осуществлять проектирование и реализацию оптимальной структуры первичной сети для каждого сельского административного района.

В основу реконструкции СПС каждого района должно быть положено определение оптимальной структуры сети или ее фрагментов на базе технико-экономического анализа различных вариантов их построения.

Структура перспективной СПС должна удовлетворять следующим требованиям:

- предоставления необходимого числа соответствующих каналов передачи всем вторичным сетям и потребителям;

- обеспечения эффективности капитальных вложений, которые, с учетом географических особенностей России, могут составлять значительную долю в общих затратах на сеть электросвязи;

- обеспечения необходимой надежности связи и снижение затрат на техническую эксплуатацию;

- возможности поэтапной реализации новых услуг, формируемых в процессе эволюции вторичных сетей электросвязи.

Структуры СПС и ее фрагментов определяются следующими факторами:

- количеством и географическим расположением оконечных пунктов СПС и построением сельской телефонной сети, являющейся основным потребителем каналов СПС;

- емкостью линий передачи, которая определяется трафиком СТС и числом каналов ТЧ, используемых другими вторичными сетями сельской связи;

- климатическими и геологическими особенностями конкретного региона, которые в значительной степени определяют выбор технических средств построения СПС.

В ближайшее время СПС будут развиваться, в основном, за счет внедрения ОК и РРЛ. Подобные средства построения первичной сети эффективны при создании пучков каналов большой пропускной способности. Это обстоятельство определяет необходимость поиска новых структур первичных сетей. Как и для городских условий, использование ЦКУ на СПС позволяет снизить суммарную длину линий передачи первичной сети, повысить ее надежность, использовать эффективные процедуры управления сетью при авариях и перегрузках на отдельных направлениях связи [47, 57].



2.6.2. Вероятные структуры СПС

Для перспективной СПС будут характерны три основные структуры: звезда, дерево и кольцо . Звездообразная структура не требует применения ЦКУ, но приводит к значительному увеличению длины линий передачи (L1). Древовидная и кольцевая топологии основаны на применении ЦКУ, что обеспечивает сокращения суммарной длины линий передачи (L2 и L3 соответственно). Примеры этих структур показаны на рисунке 2.11.

Стоимостные показатели каждой из возможных структур СПС могут быть оценены двумя величинами:

- суммарной длиной линий передачи (Li), необходимой для реализации i-го варианта построения СПС;

- стоимостью ЦКУ.

С учетом особенностей СПС можно с большой долей достоверности утверждать, что стоимость СПС будет определяться суммарной длиной линий передачи. Максимальный расход кабельной продукции соответствует принятому на сегодняшний день подходу к реализации СПС, когда реализуется сеть со структурой "звезда". Суммарная длина линий передачи на создание такой структуры СПС (L1) может быть принята за базовую величину.

Экономия длины линий передачи при использовании ЦКУ может быть определена через отношения L1 : L2 и L1: L3. Соответствующие кривые как функции числа узлов сети (N) показаны на рисунке 2.12.


Данные кривые справедливы для модели СПС, основанной на допущениях, принятых в [47, 57]:

- СУ первичной сети лежат на окружностях, являющихся концентрическими;

- число СУ на каждой окружности одинаково и равно (для выбранной модели вычислений) шести.

Формулы, полученные для вычисления величин Li, очень просты и могут, при необходимости, быть найдены в [47, 57]. Простота упомянутых выражений обусловлена упрощением моделей СПС. Тем не менее, ряд более сложных вычислений, основанных, например, на геометрических вероятностях [58], подтверждает устойчивый характер кривых, приведенных на графике 2.12. Следует отметить, что кольцевая структура, проигрывая древовидной по показателю суммарной длины линий передачи, обеспечивает существенное повышение надежности СПС.

Идея реализации кольцевой структуры СПС сформировалась в самом начале применения ЦСП типа ИКМ-15 на межстанционных сетях СТС [59,60]. Но на практике кольцевые СПС не нашли широкого применения. Среди причин, препятствовавших созданию кольцевых структур СПС, можно выделить одну, весьма существенную, по мнению автора, тенденцию развития сельской связи – организацию пучков СЛ малой емкости. Это положение заслуживает детального анализа, который можно провести только после изложения принципов построения СТС.

Как и в предыдущем разделе однозначный вывод о преимуществах той или иной структуры СПС сделать практически невозможно. Эту задачу можно рассматривать только как проблему конкретного проектирования. Отличительная особенность рассмотренных структур СПС заключается в том, что от топологии типа "дерево" можно постепенно перейти к кольцевой сети. Подобный переход заключается в поэтапном соединении СУ, лежащих на внешней окружности анализируемой модели СПС (рисунок 2.11).

Переход от существующей структуры СПС к перспективной является длительным процессом, который, естественно, должен быть увязан с программой цифровизации данной СТС как с точки зрения технических решений, так и с точки зрения временных этапов. В следующих главах по аналогии с проблемами модернизации ГПС некоторые аспекты эволюции СПС будут конкретизированы.

Список литературы

 1. P. Cochrane. An Introduction to Transmission. – Issue 4.4/92.

 2. А.М. Зингиренко, Н.Н. Баева, М.С. Тверецкий. Системы многоканальной связи. – М.: Связь, 1980, 440 с.

3. Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. – М.: Радио и связь, 1982, 215 с.

4. Аппаратура ИКМ-120 / А.Н. Голубев, Ю.П. Иванов, Л.С. Левин и др.; Под ред. Л.С. Левина. – М.: Радио и связь, 1989, 256 с.

5. Engineering and Operations in the Bell System / Prepared by Member of the Technical Staff and the Technical Publication Department AT&T Bell Laboratories; R.F. Rey, Technical Editor. – AT&T Bell Laboratories, Murray Hill, N.J., 1983, 884 p.

6. Коршунов В.Н. Повышать эффективность использования оптических кабелей на ГТС. – Вестник связи, N 9, 1989, с. 45 – 48.

7. Дмитриева С.А., Соколов Н.А. Структурные характеристики сельских телефонных сетей. Сборник научных трудов ЦНИИС "Сети с интеграцией служб", 1990, с. 18 – 24.

8. G. Tenzer. New Challnges in Telecommunication Markets: Standards – Networks – Benefits. – Deutsche Bundespost Telecom/Printed by Koeblin Druck + Verlag, D-757- Baden-Baden, 1991, 52 p.

9. D. Longland, B. Ring, J. Lewin, K. Radke. The Research for a Modern Efficient MDF. – The Telecommunication Journal of Australia, V.40, N 1, 1990, pp. 45-66.

10. CCITT. COM XVIII-R 105-E. "Recommendation of the G.700-series submitted for approval at X-th CCITT Plenary Assembly" – Geneva, 1992, 77 p.

11. Давыдов Г.Б., Рогинской В.Н., Толчан А.Я. Сети электросвязи. – М.: Связь, 1977, 360 с.

12. CCITT. Draft Recommendations G.707 – G.709. – Temporary Document N 72, 1992, 48 p.

13. R.L. Gillan. Advanced Network Architectures Exploiting the Synchronous Digital Hierarchy. – The Telecommunication Journal of Australia, V.39, N 3, 1989, pp. 39-42.

14. H. Ahmed, P. Bregi, J. Haag, B. Wiest. Synchronous Transmission System and Cross Connect for Broadband Network. – Electrical Communications, 1990, V. 64, N 2-3, pp. 194-204.

15. P. Key, A. Elvidge. Design and analysis of a highly reliable transmission network. – 13th International Teletraffic Congress, Copenhagen, 1991, Vol. 13, pp. 323 – 328.

16. Л.Т. Ким. Синхронная цифровая иерархия. – Электросвязь, 1991, N 3, с. 2 – 6.

17. Л.Т. Ким. Линейные тракты синхронной цифровой иерархии. – Электросвязь, 1991, N 6, с. 5 – 8.

18. Telephony's Digital Cross Connect Special. – Supplement to Telephony, March 23, 1992, 15 p.

19. J-O. Andersson. Digital Cross Connect Systems – a System Family for the Transport Network. – Ericsson Review, No. 2, 1990, pp. 72 – 83.

20. A. Jost, D. Wild. Flexible Networking with the Digital Cross-Connect DKVt2. – Telcom Report International, Vol. 13, No. 3, pp. 100 – 103.

21. K. Delker. The heart of the 155-Mbit/s digital cross-connect. – Telcom Report, Vol. 14, N 6, 1991, p. 27.

22. N. Sokolov. B-ISDN Network Structure Control. – Proceedings of the 7th ITC Seminar, USA, 1990.

23. Соколов Н.А., Рерле Р.Д. Управление емкостью пучка в цифровых кроссовых узлах. – Четвертый международный семинар по теории телетрафика и компьютерному моделированию (МСТТКМ – 4). Труды семинара, 1992, с. 148 – 154.

24. Городские телефонные кабели: Справочник, 3-е изд., перераб. и доп./ А.С. Брискер, А.Д. Руга, Д.Л. Шарлье; Под ред. А.С. Брискера. – М.: Радио и связь, 1991, 208 с.

25. Городская телефонная связь: Справочник/ Б.З. Берлин, А.С. Брискер, Л.С. Васильева и др.; Под ред. А.С. Брискера и К.П. Мельникова – М.: Радио и связи, 1987, 280 с.

26. Сельская телефонная связь: Справочник/ Ю.А. Алексеев, В.А. Бирюков, А.С. Брискер и др.; Под ред. К.П. Мельникова и Ю.А. Парфенова – М.: Радио и связи, 1987, 280 с.

27. I. Toda. Research and Development Activities at NTT. – NTT Review, Vol.3, N 2, 1991., pp. 8 – 19.

28. G. Braga, G. Caraffini, V. Liserre. Telecommunications Today and Tomorrow: Trends and Opportunities. – British Telecommunications Engineering, Vol. 9, August 1990, pp. 12 – 19.

29. P. Tarjanne. Global Cooperation, with New Overtones. – Tele, N1, 1990, pp. 7 – 9.

30. Y. Inoue, M. Kawarasaki. Networking toward B-ISDN. – NTT Review, Vol. 3, No. 3, May 1991, pp. 34 -43.

31. France Telecom 1992. – ONS Communication, January 1993, 12 p.

32. Макконнелл К.Р., Брю С.Л. Экономикс: Принципы, проблемы и политика в 2 т. Пер. с англ. 11-го изд. Т. 1 – М.: Республика, 1992, 399 с.

33. Квазиэлектронные и электронные АТС / М.Ф. Лутов, М.А. Жарков, П.А. Юнаков – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1988, 264 с.

34. CCITT. COM XVIII-R 89-E. "Report of Party XVIII/8 (General B-ISDN Aspects)" – Geneva, 1992, 64 p.

35. CCITT. Draft Recommendation F.850 "Principles of Universal Personal Telecommunication (UPT)". – Temporary Document N14 (XVIII/4), Geneva, 1992, 79 p.

36. М.А. Шнепс. Системы распределения информации. Методы расчета: Справ. пособие. – М.: Связь, 1979, 344 с.

37. H.-J. Breuer, B. Hellstrom. Synchronous Transmission Network. – Ericsson Review, N 2, 1990, pp. 60 – 71.

38. J.A. McEachern. Gigabit Networking on the Public Transmission Network. – IEEE Communications Magazine, April 1992, pp. 70 – 78.

39. H. Ishikawa. New Concept in Telecommunications Network Architecture. – NTT Review, Vol. 1, May 1989, pp. 79 – 86.

40. Соколов Н.А. Выбор структуры городской первичной сети. – Электросвязь, 1990, N 8, с. 38 – 40.

41. U.Schmid. Network Node of the Future. – Telcom Report International, N2, 1991, pp. 32 – 35.

42. T. Schieffert. Real-World DSC Deployment. – TE&M, October 15, 1991, pp. 58 – 64.

43. B. Weaterton. Developments in Digital Crosspoint Switching – Electronic Engineering, August, 1990, pp. 25 – 31.

44. G. Essing, N. Sokolov. Development of the PSTN in Russia (to be published).

45. CCITT. Integrated Services Digital Network. – Blue Book, Vol. III – Fascicle III.8, Geneva, 1989, 282 p.

46. N. Sokolov. Digital Cross Connects Application for the Future Subscriber Network. – ITC Specialists Seminar/Cracow, Poland, 1991, April 22 – 27, Vol. 2, pp. 215 – 218.

47. N. Sokolov, "Geometric Models of the Transmission Networks", Vol. "B", Proc. of Symp. TELECOMMUNICATIONS-92, Poland, 1992, pp. 91 – 99.

48. В.К. Попков. Математические модели живучести сетей связи. – Изд. СО АН СССР, Новосибирск, 1990, 235 с.

49. Н. Кристофидес. Теория графов: Алгоритмический подход. – М.: Мир, 1978, 432 с.

50. ITU. Telecommunication Standardization Sector: Draft Recommendation Q.542 "Digital Exchange Design Objectives – Operation and Maintenance". – Geneva, 1993, 33 p.

51. CCITT. COM XI-R 108-E/ COM XVIII-R 72E. "New Draft Recommendations on Intelligent Network Architecture". – Geneva, 1991, 55 p.

52. Варакин Л.Е., Кучерявый А.Е., Соколов Н.А., Филюшин Ю.И. Интеллектуальная сеть: концепция и архитектура. – Электросвязь, 1992, N 1, с. 7 – 10.

53. CCITT. Draft Recommendation I.37X "Network Capabilities to support Universal Personal Telecommunication (UPT)". – Temporary Document N54 (XVIII), Geneva, 1992, 34 p.

54. Варакин Л.Е., Соколов Н.А. Универсальная Персональная Связь. – Электросвязь, 1993, N 7, с. 4 – 6.

55. N. Lippis. Multimedia Networking. – Data Communications, February 1993, pp. 60 -69.

56. M. Sakamoto, N. Tamaki. New Speed Digital Leased Circuit System. – NTT Review, Vol. 2, N 5, 1990, pp. 42-51.

57. N. Sokolov. Transmission Networks Structure for the B-ISDN. – St. Petersburg Regional International Teletraffic Seminar "Digital Communication Network Management", 1993, Proceedings, pp. 63 – 69.

58. М. Кендалл, П. Моран. Геометрические вероятности. – М.: Наука, 1972, 192 с.

59. Баев А.П., Перлин В.М. Комплекс аппаратуры "ЗОНА-15" для сельских первичных сетей. – Электросвязь, 1985, N 11, с. 24 – 29.

60. Никифоров Н.П. Первичные цифровые сети сельской электросвязи / Модели систем информатики. М.: Наука, 1987, с. 166 – 181.

61. Gita Gopal, Chong-kwon Kim, Abel Weinrib. Algorithms for Reconfigurable Networks. – 13th International Teletraffic Congress, Copenhagen, 1991, Vol. 13, pp. 341 – 347.

62. J.D. Ash, P. von Schau. Introduction Strategies for SDH. – Telecommunications, August 1993, pp. 64 – 70.

63. I. Pita, M. de Miguel, A. Bartolome. Planning National Telecommunication Networks. – Electrical Communication, 2nd Quarter 1993, pp. 172 – 180.

64. H.H. Grusdt, H. Sailer. Subscriber line technology for the nineties. – Telcom Report International, 1992, Vol. 15, No 5, pp. 35 – 38.

65. P.H. Lisle, P.F. Adams. Exploiting the Copper Network. – British Telecommunications Engineering, Vol. 10, April 1991, pp. 26 – 33.

66. Ковалева В.Д., Харкевич А.Д. Некоторые соображения о трехслойном построении сети связи. – В кн. "Системы распределения информации". – М.: Наука, 1972, с. 54 – 61.

67. Ковалева В.Д., Мелик-Гайказова Э.И. О построении автоматических систем кроссовой коммутации. – В кн. "Системы распределения информации". – М.: Наука, 1972, с. 154 – 160.

68. Чабаненко Н.М. Комплекс аппаратуры ИКМ-120-4/5, ИКМ-30-4 и "ЭРИКОМ" для местных телефонных сетей. – Вестник связи, N 3, 1993, с. 29 – 31.

69. Толмачев Ю.А. Спутниковые системы связи и вещания. – Вестник связи, N 11, 1993, с. 17 – 23.

70. Толмачев Ю.А. Спутниковые системы связи и вещания. – Вестник связи, N 12, 1993, с. 23 – 27.

Структура городской телефонной сети





Добавить страницу в закладки ->
© Банк лекций Siblec.ru
Электронная техника, радиотехника и связь. Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные и гуманитарные науки.

Новосибирск, Екатеринбург, Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Чебоксары.

E-mail: formyneeds@yandex.ru