Geum.ru

Лекции по предмету: МвТК

Вид материалаЛекции

Содержание


Сеть связи
1.2.4. Организация Единой сети электросвязи РФ
Оконечные устройства
Системы передачи
Коммутационные системы
Сетевые узлы
Сетевые станции
Подобный материал:
1   2   3
Часть тракта, выполняющая конкретную технологическую функцию и имеющая самостоятельные вход и выход, которая при необходимости может быть заменена в процессе эксплуатации, называется звеном тракта. Например, микрофон, телевизионная камера, корректор и т. д.

Типовым цифровым каналом, параметры которого соответствуют нормам ЕСЭ РФ, называется канал со скоростью передачи сигналов 64 кбит/с. Типовой аналоговый канал – канал тональной частоты (ТЧ) с полосой передачи частот 300–3400 Гц.

Так как организация только одного канала между узлами и пунктами нецелесообразна и неэффективна, то организуются многоканальные линии связи – физические устройства (или среда), при помощи которых электрические сигналы передаются от одного пункта (узла) связи в другой. В зависимости от того, что используется для организации линий электросвязи – провода или «эфир», различают проводные (воздушные, кабельные, волоконно-оптические) и радиолинии, организуемые с использованием различных диапазонов частот. Возможно также комплексное использование проводных и радиолиний.

Совокупность линий и систем передачи (пунктов, узлов) называется сетью связи. Сеть связи – комплекс средств связи, объединенных единством цели, едиными требованиями к качественным показателям оборудования, едиными принципами эксплуатации. Любая сеть связи – это сложная технологическая система, объединяющая сооружения, средства и линии связи, подлежащие технической эксплуатации и предназначенные для передачи электрических сигналов (трафика). Трафик – это нагрузка, которую создает поток вызовов от пользователей, поступающий на сеть связи и измеряемый временем занятия сети.

Сети делятся на следующие типы:

локальная (Local Area Network – LAN), в которой основная часть нагрузки замыкается внутри небольшой территории (предприятие, офис и т. д.);

территориальная (Metropolitan Area Network – MAN) – сеть мегаполиса, предназначенная для обслуживания крупного населенного пункта или небольшого региона;

крупномасштабная территориальная (Wide Area Network – WAN), предназначенная для объединения сетей LAN и MAN, расположенная на территории государства, континента и даже разных континентов.

При описании сетей принято использовать следующие термины и определения:

протокол – правило, определяющее безошибочную передачу данных, состав пакетов и последовательность действий по передаче служебных знаков, размера блоков данных на соответствующем уровне;

стек протоколов – упорядоченная совокупность протоколов нескольких уровней (набор правил формирования и передачи пакетов, а также последовательность их применения);

служба (service) – отличается от протокола тем, что оговаривается только результат, без подробной регламентации процесса выполнения;

технология – чаще всего используется для обозначения протоколов нижнего уровня (физического или канального);

инкапсуляция – преобразование пакета верхнего уровня одного стека в пакет нижнего уровня другого стека;

терминал – оконечное сетевое устройство ввода/вывода данных в инфокоммуникационную сеть, взаимодействующее непосредственно с пользователем и преобразующее данные в вид, пригодный для передачи по сетям электросвязи, а также обеспечивающее возможность двунаправленной коммутации в реальном времени. Самым распространенным является компьютер, мобильный телефонный аппарат, а простейшим – телефонный аппарат фиксированной сети;

архитектура инфокоммуникационной сети – совокупность физических, логических и структурных элементов сети, связей между ними и правил взаимодействия;

логическая топология – пути, по которым в сети может быть организовано взаимодействие между источниками и потребителями информации;

физическая топология – размещение пунктов и узлов сети и связывающих их линий в пространстве.

Сети организуются также по подотраслевому и территориальному принципу.

Подотраслевые сети – совокупность линий передачи (ЛП) и однотипных систем передачи (СП), осуществляющих комплекс определенных технологических процессов по обработке и передаче конкретного вида сообщений: телефонной, телеграфной, факсимильной, передачи данных, программ радиовещания и телевидения и т. д. В зависимости от статуса и уровня интеграции сети связи делятся на федеральные и региональные (т. е. комплексные сети связи для оказания всех или нескольких видов услуг связи на определенной географической или административной территории страны). Например, комплексная сеть связи Ленинградской области.

Сети объединяются в единую систему связи. Система связи в России представляет собой комплекс технических средств, включающий все виды оборудования и сооружений, необходимых для осуществления технологического процесса по передаче и приему любого вида сообщений. Действующая система связи Российской Федерации, называемая Единой сетью (системой) электросвязи (ЕСЭ), функционирует как единый производственно-хозяйственный комплекс и включает в себя, помимо сети электросвязи общего пользования (ССОП), предоставляющей услуги всем физическим и юридическим лицам, сети ограниченного пользования на территории Российской Федерации, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. ССОП присоединены к соответствующим сетям других государств, что обеспечивает возможность обслуживания международного трафика.

На рис. 3.2 приведена структура сетей связи Российской Федерации.

Сети связи специального назначения предназначены для нужд государственного управления и обеспечения безопасности, обороны и т. д. Как правило, они не могут использоваться в коммерческих целях и финансируются из бюджета. Они могут принадлежать отдельным министерствам, органам исполнительной власти и использоваться для выполнения производственных и социальных задач. Эти сети имеют выход на ССОП.

Внутрипроизводственные и технологические сети связи – сети федеральных органов управления, а также предприятий, учреждений и организаций, предназначенные для управления внутрипроизводственной деятельностью и технологическими процессами. Они не имеют выхода на ССОП.

Выделенные сети – сети физических и юридических лиц, также не имеющие выхода на ССОП.

Создание ЕСС потребовало решения вопросов, связанных с наиболее экономичным построением различных сетей связи.

Одним из важнейших является вопрос о возможности совместного использования единых систем передачи сообщений в различных сетях электросвязи. В ЕСЭ он решается с помощью единых технических средств передачи различных видов сообщений, обладающих высокой пропускной способностью и надежностью для создания типовых каналов и групповых трактов.

Рис. 3.2. Структура сетей связи РФ



1.2.3. Глобализация и персонализация в инфокоммуникационных системах


ЕСЭ РФ является частью мировой инфокоммуникационной системы и поэтому ей свойственны те же тенденции развития, основанные на единстве двух процессов – глобализации и персонализации. Глобализация – процесс слияния компонентов человеческой цивилизации, включая распространение информационных технологических продуктов и систем по всему миру, несущее за собой экономическую и культурную интеграцию. Глобальное информационное общество (Global Information Societi – GIS) базируется на Глобальной информационной инфраструктуре (Global Information Infrastructure – GI I), которая включает в себя национальные инфокоммуникационные сети. GI I представляет собой интегрированную информационную сеть массового обслуживания, обеспечивающую абоненту (пользователю) доступ к сети в любой точке Земли.

Архитектура GI I приводится на рис. 3.3.

Все сети, входящие в GI I, строятся на принципах мультисервисных сетей, абоненты которых могут пользоваться различными услугами в любом месте земного шара и в любое время. Таким образом, мультисервисная сеть – это телекоммуникационная инфраструктура, которая обеспечивает передачу всех видов (типов) информации.



Рис. 3.3. Архитектура GI I

Основными компонентами глобальной информационной инфраструктуры, согласно рекомендации МСЭ-Т, служат:

транспортная сеть в виде широкополосной цифровой сети с интеграцией служб, включающая как фиксированные, так и мобильные сети;

база данных услуг;

сети доступа;

многофункциональные высокоскоростные терминалы пользователей.

Таким образом, ядром глобальной информационной инфраструктуры следует считать глобальную информационную мультисервисную телекоммуникационную сеть, состоящую из двух крупных структурных фрагментов – транспортной сети и сетей доступа.

Под сетью доступа понимается системно-сетевая структура из абонентских линий, узлов доступа и системы передачи, служащая для подключения пользователей к ресурсам региональных сетей.

Сети доступа обеспечивают индивидуальную доставку информационных потоков на терминальное оборудование конкретных пользователей, т. е. передачу информации между интерфейсом узла, предоставляющего услуги, и сетевым интерфейсом каждого пользователя.

Транспортной средой GI I служат глобальные цифровые кольца, состоящие из цифровых каналов, созданных на основе межконтинентальных спутниковых и волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Глобальные, национальные, региональные и сети доступа предоставят пользователю любые услуги, в любом месте земного шара по его персональному номеру, что и означает персонализацию GI I.

Таким образом, персонализация и глобализация представляют собой два полюса развития инфокоммуникационных систем.

Развитие инфокоммуникационных систем (ИКС) в мире происходит по нескольким направлениям, тенденции которых приведены на рис. 3.4.



Рис. 3.4. Основные направления развития ИКС

В настоящее время разработаны концептуальные положения по построению мультисервисных сетей для ЕСЭ России.


1.2.4. Организация Единой сети электросвязи РФ


ЕСЭ РФ, являясь национальной составляющей GI I, в свою очередь состоит из элементов четырех видов: оконечных устройств, включающих передатчики и приемники; линейных сооружений; систем передачи; коммутационной системы.

Оконечные устройства могут быть индивидуальными для каждого вида сообщений (телефонный, телеграфный аппарат), но наиболее эффективными являются многофункциональные терминалы, совмещающие функции приема и передачи различных видов сообщений. Самым распространенным считается компьютер.

В качестве линейных сооружений используются космические линии – спутниковые системы связи (ССС), радиорелейные (РРЛ), волоконно-оптические (ВОЛС), кабельные линии связи (КЛС).

Системы передачи в зависимости от принципа передачи делятся на аналоговые с частотным и временным разделением каналов и более совершенные цифровые. Они используются для организации типовых каналов и групповых трактов, которые затем можно объединять и делить в зависимости от полосы частот передаваемого сигнала.

Групповой тракт (group link) – комплекс технических средств систем передачи, предназначенный для передачи сигналов, который в зависимостиот нормализованного числа каналов называют первичным, вторичным, третичным или n-ичным групповым трактом.

Коммутационные системы независимо от вида коммутации (каналов, сообщений или пакетов) бывают двух видов – электромеханические (сигналы коммутируются в аналоговом виде) и электронные (сигналы коммутируются в цифровом виде). Различают долговременную (кроссовую) и оперативную коммутацию. В соответствии с этим сети электросвязи делятся на коммутируемые (телефонные, телеграфные, факсимильные) и некоммутируемые (сети передачи данных, газетных полос, звукового и телевизионного вещания).

Системы передачи совместно с линейными сооружениями организуют типовые каналы и тракты для передачи всех видов сообщений и представляют собой транспортную сеть (первичную), которая по территориальному признаку делится на магистральную, внутризоновую и местную сети. Основная задача транспортных сетей – перенос информационных потоков между узлами сети. Внутризоновые и местные сети вместе образуют зоновые сети. Магистральная сеть объединяет все зоновые в единую первичную сеть (ПС). В технологическом аспекте ПС – это совокупность сетевых узлов (СУ), сетевых станций (СС) и линий передачи (ЛП).

Иерархическое построение первичной сети в виде нескольких независимых уровней объясняется установлением определенного взаимодействия между соседними уровнями, называемого отношением клиент–сервер, т. е. одна сторона поручает другой выполнение определенных функций в последовательном выполнении в цепи передачи информации, когда каждая сторона последовательно выступает сначала как сервер, а потом как клиент.

Сетевые узлы создаются на пересечении линий передач, в них устанавливается каналообразующая и усилительная аппаратура, а также аппаратура переключения и выделения каналов.

Сетевые станции являются оконечными точками ПС. В них устанавливается аппаратура систем передачи для организации сетевых трактов и каналов передачи, которые по соединительным линиям передаются сетям электросвязи – потребителям каналов.

Под «линией передачи» ПС понимается совокупность физических цепей, линейных трактов, однотипных или разнотипных систем передачи, имеющих общие среду распространения, линейные сооружения и устройства их обслуживания.

Порядок соединения между собой СУ и СС называется архитектурой (схемой) сети. Архитектура отображается в виде моделей, описание которых принято называть топологией. Выбор топологии сети осуществляется с учетом требований к экономичности и надежности связи. При построении сети связи используются несколько основных типов топологии. Самая простая – «точка–точка», когда непосредственно связываются два пункта. Для повышения надежности организуется резервная связь, называемая «защитой 1+1». Самая высоконадежная топология – полносвязная – обеспечивает физическое и логическое соединение пунктов по принципу «каждый с каждым». Надежность сети определяется количеством независимых обходов.

По схеме связи «каждый с каждым» (полносвязная топология) все узлы и пункты (n) связаны друг с другом непосредственно, прямыми линиями связи (ЛС), что приводит к увеличению затрат на организацию сети. Требуемое количество ЛС

N = 0,5n (n – 1).

Если количество пунктов связи n велико, то требуемое количество линий N возрастает почти в квадратичной зависимости, следовательно, резко возрастают и затраты на сеть. При этом обеспечивается высокая надежность сети: при выходе из строя одной из ЛС возможно множество независимых обходов. Такая схема реализуется на ответственных участках сети, т. е. на магистральных (главных) узлах связи для пропуска большого объема нагрузки. На рис. 3.5. приводятся наиболее часто используемые топологии организации сетей связи.

При организации сети по радиальной схеме (топология «дерево») все периферийные узлы получают связь между собой через один центральный узел.




Рис. 3.5. Топологии сетей связи:

а) схема связи «каждый с каждым»; б) радиальная; в) радиально-узловая; г) ячеистая

Требуемое количество прямых ЛС значительно меньше: N = n – 1, что приводит и к уменьшению затрат на организацию сети, т. е. схема весьма экономична и широко применяется для организации местных сетей связи, а также в спутниковых системах связи (ССС), где используется один ретранслятор на искусственном спутнике Земли (ИСЗ) – в качестве центрального узла связи.

При радиально-узловой (радиально-кустовой) схеме – разновидность «дерево» – наиболее важные узлы связи, имеющие значительное тяготение друг к другу, соединяются между собой прямыми ЛС, образуя узел (куст) связи.

Ячеистая сотовая топология – это ячейка сети, в которой каждый пункт имеет непосредственную связь с небольшим числом соседних пунктов. При большом числе пунктов n число линий , где  – среднее количество соединительных линий, приходящихся на каждый пункт. Данные сети обладают высокой надежностью и применяются при больших нагрузках (рис. 3.5).

Комбинированная схема организации связи, реализованная в ЕСЭ, использует все топологии.

На рис. 3.6 приводятся схемы организации связи в России. ЕСЭ является иерархической структурой. Магистральные (главные) узлы (МУС) связаны между собой и с зональными узлами (ЗУС) по схеме «каждый с каждым». Далее в соответствии с радиальной схемой построения ЗУС по внутризоновым ЛС соединяются с районными узлами (РУС), которые, в свою очередь, по местным ЛС связаны с населенными пунктами. Для повышения гибкости и надежности схема дополняется вспомогательными (рокадными) линиями между ЗУС и даже РУС, минуя ЗУС, если объем передаваемой информации между ними достаточно велик.

Местные сети, в которых основная часть нагрузки замыкается внутри небольшой территории, в иерархической структуре ЕСЭ принято называть локальной сетью (Local Area Network – LAN).

Региональные сети, организуемые в пределах одного или нескольких субъектов РФ, составляют второй уровень иерархии (Меtropolitan Area Network – MAN).

Магистральные сети, предназначенные для объединения сетей LAN и MAN, расположенные на территории большого региона, государства, континента, называются крупномасштабными территориальными сетями (Wide Area Network – WAN); они составляют верхний уровень иерархии. По такой схеме построены транспортные сети (первичные) ЕСЭ.

Рис. 3.6. Архитектура Единой сети электросвязи (ЕСЭ):

МУС – магистральные узлы связи; ЗУС – зональные узлы;

РУС – районные узлы; ОС – отделения связи в населенных пунктах;

магистральные ЛС; внутризоновые ЛС;

местные ЛС; - - - рокадные ЛС

Первичная сеть – совокупность технических средств, обеспечивающая организацию унифицированных каналов и трактов передачи для всех пользователей.

Для использования каналов и трактов ПС организуются вторичные сети электросвязи (ВСЭ) – это технологические системы, обеспечивающие один или несколько видов передач: телефонную, телеграфную и другие виды документальной электросвязи (ДЭС), передачу данных, звукового и телевизионного вещания.

Современная система управления как первичной, так и вторичной сетью строится с позиций Концепции TMN (Telecommunication Management Network – телекоммуникационная сеть управления).

Вторичная сеть электросвязи состоит из оконечных абонентских устройств, абонентских линий, станций и узлов, оборудованных устройствами управления и коммутации каналов, получаемых из ПС. В зависимости от вида сообщений (почтовая, телефонная, ДЭС, звуковое и телевизионное вещание), средств и способов передачи информации, технологии производства и профессионального состава кадров связь в России делится на три подотрасли: почтовую (ПС), электрическую (ЭС) и радиосвязь (РС) радиовещание (РВ), телевидение (ТВ) и спутниковую связь (СС).

Подотрасль почтовой связи обеспечивает прием, обработку, пересылку и доставку как традиционных почтовых отправлений (писем, бандеролей, посылок и др.) и периодических изданий, так и новых видов услуг – внутреннюю и международную ускоренную почту, посылочную торговлю в различных ее формах (по предоплате, по системе наложенных платежей и продаж по телевидению), рассылку рекламной продукции, предоставление финансовых услуг (распространение ценных бумаг, страховых и пенсионных полисов, прием коммунальных платежей и т. д.).

Подотрасль электрической связи объединяет в своем составе документальную электросвязь (ДЭС), междугородную телефонную связь (МТС), местную (городскую и сельскую) телефонную связь (ГТС, СТС), звуковое проводное вещание (ПВ).

Документальная электросвязь осуществляет передачу телеграмм, фототелеграмм, газетных полос, передачу данных, организует переговоры между абонентами внутри страны по абонентскому телеграфу (АТ) и абонентами зарубежных стран по системе «Телекс», предоставляет в аренду телеграфные каналы другим организациям. ДЭС включает службы: передачи телеграмм общего пользования, абонентского телеграфа, передачи данных, «Телекс», телематические службы на базе электронной почты (телетекст, телефакс, бюрофакс и датафакс).

Телефонная связь (междугородная, международная и местная) организует передачу звуковой информации (разговоров) между абонентами как внутри административного района (ГТС, СТС), так и находящихся в других регионах и странах (ММТС).

Предприятия проводного вещания (радиофикация) обеспечивают прием, усиление и передачу программ звукового вещания к абонентским пунктам – трансляционным радиоточкам и организуют их обслуживание.

Важными составляющими ЕСЭ являются сети мобильной радиотелефонной связи, которые включают радиальную систему, «Алтай», сотовые сети связи в стандартах NMT-450, GSM (в диапазонах частот 900 и 1800 МГц) и AMPS-800, транкинговые сети и сети персонального радиовызова (см. разд. 4).

Подотрасль радиосвязи, радиовещания, телевидения и спутниковой связи организует радиоканалы для передачи ДЭС, телефонных разговоров, а также широкополосных каналов для передачи телевизионных и радиовещательных программ. В совокупности они называются телерадиокомплексом.