3. Задание к практической работе

В приложении III приведены варианты заданий.

а) Построить таблицу, отражающую исходную информацию и условия задачи.

б) Все итерации сопровождать подсчетом числа каналов.

в) В случае невозможности построить бездефицитную сеть, преобразовать ее к виду, требующему минимум модернизации.

4. Контрольные вопросы

1. Какие сети называются вторичными?

2. Перечислите виды вторичных сетей.

3. Какие характеристики проектируемой сети телекоммуникаций можно отобразить с помощью ребер графа?

4. Что называют рангом пути?

5. Какие узлы сети называют транзитными?

Практическая работа №7 исследование принципов построения городских телефонных сетей с использованием цифрового коммутационного оборудования

1. Цель работы

1.1 Исследование структуры и принципов построения городских телефонных сетей на основе цифровых коммутационных станций.

2. Теоретическая часть

Основные понятия и определения

Сетевой узел (Network Node) – комплекс технических средств, обеспечивающий формирование и полупостоянную коммутацию каналов и трактов передачи, которые используются коммутируемыми сетями электросвязи.

Линия передачи (Transmission Line) – совокупность стандартных каналов и/или трактов передачи, соединяющих сетевые узлы между собой.

Транспортная сеть (Transport Network) – совокупность СУ и линий передачи, обеспечивающая коммутируемые сети каналами и/или трактами для обмена информацией.

Коммутационная станция (Switching Exchange) – совокупность аппаратно-программных средств, обеспечивающих установление соединений между терминалами пользователей.

Местная станция (Local Exchange) – коммутируемая станция, обеспечивающая подключение к сети абонентских терминалов.

Транзитная станция (Transit Exchange) – коммутируемая станция, предназначенная для установления соединений между другими станциями.

Комбинированная станция (Combined Local/ Transit Exchange) – коммутационная станция, выполняющая функции как местной, так и транзитной станций.

Коммутируемая сеть (Switched Network) – определенная совокупность коммутационных станций и каналов связи (часть ресурсов транспортной сети), которые предназначены для обмена информацией одного или более видов. Коммутируемые сети могут быть классифицированы по основному виду передаваемой информации (телефонная, передачи данных и другие) или по способу ее распределения (коммутация каналов или пакетов).

Телефонная сеть (Telephone Network) – коммутируемая сеть, которая предназначена, в основном, для установления соединений между телефонными аппаратами абонентов.

Цифровая сеть интегрального обслуживания (Integrated Services Digital Network) – сеть интегрального обслуживания, которая обеспечивает цифровые соединения через интерфейсы пользователь-сеть (UN) и сеть-сеть (NN).

Коммутация (Switching) – процесс организации соединения между двумя (или более) терминалами или между терминалом и рабочим местом центра обслуживания вызовов.

Коммутация каналов (Circuit Switching) – принцип организации связи между терминалами, основанный на том, что ресурс, необходимый для обмена информацией в обоих направлениях, закрепляется за установленными соединением на все время сеанса связи. Ресурс остается в безраздельном распоряжении пользователей вне зависимости от того, передают ли они информацию или «молчат».

Абонент (Subscriber) – физическое или юридическое лицо, которому предоставлена возможность использования услуг электросвязи. В последнее время чаще используется термин «Пользователь (User)».

Оператор (Operator) – эксплуатационная компания, заключающая договор с абонентами на предоставление телекоммуникационных услуг. Который может сам создавать сети электросвязи или арендовать ресурсы у других операторов.

Уровни иерархии в ТфОП

В любой крупной сети принято выделять иерархические уровни. Этот процесс можно рассматривать как классификацию по опреде­ленному признаку (таксону). На фронтальной грани куба, изобра­женного на рисунок 19, перечислены основные уровни иерархии ТфОП. На боковой грани куба показаны два компонента (коммутируемая и транспортная сети), которые с точки зрения решаемых ими функ­циональных задач имеются на всех иерархических уровнях ТфОП. Верхняя грань, при необходимости, может быть использована для введения дополнительной классификации по каким-либо другим признакам.

В качестве нижнего уровня иерархии показана сеть в помещении пользователя. Вообще говоря, ее создание и поддержка не входят в компетенцию Оператора ТфОП. Такой подход можно считать оп­равданным в тех случаях, когда-то, что названо «сетью в помещении пользователя», представляет собой телефонный аппарат или тер­минал любой сложности в совокупности с абонентской проводкой.

Многие современные предприятия используют УАТС, локальные вычислительные сети (ЛВС) и телекоммуникационные системы поддержки бизнес-процессов. В подобных случаях компонент «сеть в помещении пользователя» целесообразно включать в состав уровней иерархии ТфОП.

Следующий иерархический уровень - сеть доступа. Ее задача состоит в организации связи между оборудованием пользователя и базовой сетью.

Рисунок 19 - Иерархические уровни в ТфОП

Базовая сеть на рисунке 19 разделена на четыре иерархических уровня. Нижний из этих уровней соответствует местной (городской или сельской) телефонной сети. ГТС создается в границах города, а СТС - на территории сельского административного района. В ряде ГТС и СТС, в свою очередь, можно выделить два уровня иерархии. На рисунке 4.1 они обозначены как сети межстанционной и межузловой связи.

Зоновая телефонная сеть обычно создается в границах областей РК. Есть ряд исключений, когда на территории одной области Казахстана создается несколько зоновых сетей.

Отличительный признак зоновой те­лефонной сети - присвоение ей уникального кода для входящей междугородной связи, обозначаемого буквами ABC.

Типичная зоновая сеть состоит из нескольких местных сетей - ГТС и СТС. Между собой местные сети связаны каналами внутризо­новой связи. Эти каналы коммутируются в АМТС или в зоновом те­лефонном узле (ЗТУ).

На следующем уровне иерархии ТфОП расположена междуго­родная телефонная сеть. Она обеспечивает связь между зоновыми телефонными сетями. Кроме того, в задачи междугородной теле­фонной сети входит обеспечение доступа к международным цент­рам коммутации (МЦК). Эти центры представляют собой элементы верхнего уровня иерархии ТфОП - международной телефонной сети.

Местные телефонные сети. Городские телефонные сети

В конце XIX и в начале XX века все ГТС создавались за счет ус­тановки всего одной телефонной станции. Рост ряда сетей привел к необходимости установки второй, третьей и последующих теле­фонных станций. Тем не менее, в небольших городах часто функ­ционирует одна АТС - рисунок 20.

Рисунок 20 - Существующая нерайонированная

городская телефонная сеть

Подобные сети называют нерайонированными. При использо­вании декадно-шаговых и координатных АТС такой способ построе­ния ГТС считался рациональным, если максимальное количество обслуживаемых абонентов не превышало 8000 номеров. Применение цифровых коммутационных станций позволяет экономично стро­ить нерайонированные ГТС емкостью в несколько десятков тысяч номеров. В этом случае в составе ГТС используются выносные модули АТС - концентраторы.

Нерайонированная ГТС состоит из коммутационной станции и сети доступа. На рисунке 20 показаны четыре распределительных шкафа (ШР). Между каждым шкафом и АТС проложены магистральные кабели. Обычно применяются мно­гопарные абонентские кабели. Этот фрагмент сети доступа назы­вается магистральным участком. Обычно на магистральном участке сети доступа формируется звездообразная топология. В некоторых случаях используются линии межшкафной связи.

На рисунке 20 такая линия показана между третьим и четвертым шкафами. Наличие ли­ний межшкафной связи позволит в перспективе перейти к кольце­вой структуре сети доступа. Такая топология обеспечивает высокую надежность связи концентраторов с АТС.

На рисунке 21 изображены две структуры перспективной нерайонированной ГТС, в которой установлена цифровая АТС. Здесь и далее кружки, соответствующие цифровым АТС, будут окрашены темным цветом. Фрагмент (а) иллюстрирует принципы построения транспортной сети, которая представлена в виде совокупности трех колец. Нулевой сетевой узел (СУ) располагается в здании АТС. Номера всех остальных СУ совпадают с номерами тех концентраторов, для ко­торых они формируют транспортные ресурсы в виде стандартных цифровых трактов. Выбор числа СУ и мест их размещения - одна из классических задач проектирования телекоммуникационных сетей.

Рисунок 21- Перспективная нерайонированная

городская телефонная сеть

Структура коммутируемой сети показана в правой части рисунка 21 - фрагмент (б). Она представляет собой топологию типа «звезда». Очевидно, что между АТС и каждым концентратором бла­годаря кольцевой структуре транспортной сети существуют два не­зависимых (сточки зрения надежности) пути обмена информацией.

Построение ГТС с применением выносных концентраторов име­ет ряд преимуществ, среди которых следует назвать сокращение средней длины АЛ (что, в свою очередь, уменьшает затраты на построение сети доступа и упрощает введение ряда новых услуг) и снижение затрат на обновление версий программного обеспечения цифровой АТС. Использование одной коммутационной станции в городах со средней и большой площадью привело к заметному рос­ту средней длины АЛ. Например, для города, форма которого представлена квадратом, справедливо следующее соотношение между средней длиной АЛ l и площадью пристанционного участка S:

(8.1)

Очевидно, что для крупных городов, территория которых из­меряется сотнями квадратных километров, длина АЛ становится такой, что из-за большого остаточного затухания и сопротивления шлейфа ее использование становится принципиально невозмож­ным. Разумный выход из такого положения - установка несколь­ких АТС. Деление территории на фрагменты, в каждом из которых устанавливается АТС, называется районированием. Эти АТС стали именоваться районными. Отсюда и сокращение - РАТС.

На рисунке 22 показан пример районированной сети, в которой ус­тановлены пять РАТС. Все пять коммутационных станций связаны между собой по принципу «каждая с каждой». В период развития ГТС на базе декадно-шаговых и координатных АТС этот способ пос­троения сети использовался, если максимальное количество об­служиваемых абонентов не превышало 80000. При цифровизации ГТС такая структура межстанционной связи может применяться для создания значительной части местных телефонных сетей. Исключе­нием могут стать ГТС в мегаполисах.

Рисунок 22 -Районированная городская телефонная сеть

Естественно, что в составе каждой АТС используются выносные концентраторы. ГТС одной и той же емкости может быть построена за счет установки разного числа РАТС. При этом средняя емкость РАТС изменяется. При большом числе РАТС количество пучков СЛ становится чрезмерно большим. Их емкость невелика, что приво­дит к низкому использованию каждой СЛ. Транспортной сетью с большим количеством пучков СЛ сложнее управлять. При постро­ении ГТС на базе декадно-шаговых и координатных станций при емкости сети свыше 80000 номеров самой экономичной была при­знана структура связи РАТС через УВС. Пример сети с УВС показан на рисунке 23. Предполагается, что в составе ГТС выделено два узло­вых района. В первом узловом районе расположены три РАТС. Для станции под пятнадцатым номером показаны три типичных вариан­та включения телефонных аппаратов. Во втором узловом районе установлены две РАТС. Все РАТС одного узлового района связаны между собой по принципу «каждая с каждой».

Рисунок 23 - Городская телефонная сеть с узлами

входящего сообщения

При большом взаимном тяготении и при наличии технической возможности между некоторыми РАТС разных узловых районов могут использоваться прямые (не проходящие через УВС) пучки СЛ. Такой вариант показан штрихпунктирной линией для РАТС17 и РАТС29. Для обеспечения высокой надежности сети оборудова­ние УВС устанавливается, как минимум, на двух площадках. Эти площадки расположены в зданиях, где размещается оборудование РАТС.

В крупных городах применение УВС не обеспечивало экономич­ное построение телефонных сетей. В результате проведенных ис­следований было установлено, что при емкости ГТС свыше 800000 номеров целесообразно использовать узлы двух типов: УИС и УВС.

Оборудование УИС и УВС в каждом узловом районе для повыше­ния надежности связи разносилось, как минимум, на две площадки. Типичная структура сети с УИС и УВС приведена на рисунке 24. Пока­заны два узловых района. В первом узловом районе изображена только одна РАТС. Для нее, как и на предыдущем рисунке, иллюст­рируются три основных варианта включения терминалов. Во втором узловом районе насчитывается три РАТС. Они связаны между собой по принципу «каждая с каждой». Пучок СЛ между УИС2 и УВС22 обеспечивает также еще один маршрут установления соединения между РАТС второго узлового района.

Рисунок 24 - Городская телефонная сеть с узлами

исходящего и входящего сообщения

Выбор оптимального количества узловых районов и определе­ние их границ для территории города - сложная задача, для решения которой используются современные экономико-математические методы.