литература / Крухмалев В.В., Гордиенко В.Н. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей, 2004

1. Вызывающий абонент передает в УК сообщение вместе с ус-

ловным адресом вызываемого абонента.

2.В УК сообщение запоминается и по адресу определяется канал передачи.

3.Если канал к соседнему УК свободен, то сообщение немедленно туда передается, где повторяется та же операция.

4. Если канал к соседнему УК занят, то сообщение хранится

впамяти УК до освобождения канала.

5.Сообщения устанавливаются в очередь по направлениям передачи с учетом категории срочности.

В настоящее время метод КС применяется редко, в основном на телеграфных сетях общего пользования.

Метод КП отличается от КС тем, что сообщение передается не целиком, а разбивается на части - пакеты.

Фазы коммутации пакетов. Для коммутации пакетов присущи следующие фазы установления соединения.

1. Сообщение разбивается на пакеты длиной 1000-2000 единичных элементов. Эта операция осуществляется либо в ОП, либо

вближайшем УК.

2.Если разбиение на пакеты происходит в УК, то дальнейшая передача пакетов осуществляется по мере их формирования, не дожидаясь окончания приема в УК всего сообщения.

3.Если канал к соседнему УК свободен, то пакет немедленно передается на соседний УК, где повторяется та же операция.

4.Если канал к соседнему узлу занят, то пакет небольшое время может храниться в памяти УК до освобождения канала.

5.Пакеты устанавливаются в очередь по направлениям передачи. Длина очереди обычно не превышает 3-4 пакетов. Если длина очереди превышает допустимую, пакеты стираются из памяти УК и их передача должна быть повторена.

Вследствие небольшой длины пакетов (обычно порядка 1000 бит) и применения высокопроизводительных центров коммутации пакетов (ЦКП) принцип КП по сравнению с КС позволяет существенно снизить время доставки сообщения получателю и организовать диалоговый режим передачи. Основной особенностью сетей с КП является высокая степень использования связных ресурсов за счет временного разделения канального и коммутационного оборудования между многими пользователями и высокоскоростной передачи сравнительно коротких пакетов. В табл. 1 приведены для сравнения характеристики сетей с различными способами коммутации.

Различают два режима передачи и коммутации в сетях КП: виртуальный (КП-В) и датаграммный (КП—Д) режимы.

Виртуальный режим коммутации пакетов. В режиме КП - В пе-

ред передачей сообщения между отправителем и получателем организуется виртуальный канал, по которому передаются все пакеты данного сообщения. Термин «виртуальный канал», предложенный Международным союзом электросвязи (МСЭ), означает кажущийся, физически не существующий канал, для определения логического двухточечного соединения между отправителем и получателем сообщения. Принципиальное отличие виртуального канала от физического, устанавливаемого при КК, заключается в том, что он может предоставляться на отдельных участках одновременно многим пользователям. В одном физическом канале может быть организовано до нескольких тысяч виртуальных каналов. Для каждой пары абонентов виртуальный канал сохраняет последовательность передаваемых пакетов так же, как и физический канал при КК. При этом сохраняются преимущества КП в отношении изменения скоростей передачи, чередования пакетов от различных пар абонентов и т. д.

Следовательно, режим КП-В сочетает достоинства методов КП и КК. В режиме КП-В различают временное виртуальное соединение (ВС) и постоянный виртуальный канал (ПВК). В режиме ВС, наиболее распространенном в сетях с КП, виртуальный канал организуется только на время передачи сообщения аналогично процедуре установления соединения в сети с КК.

Постоянный виртуальный канал между двумя абонентами организуется на время, не связанное с длительностью сеанса связи. Этот канал так же, как и выделенные каналы, организуется по согласованию с администрацией сети в тех случаях, когда осуществляется постоянное обращение к этому каналу или передача больших массивов данных. Заранее организованные ПВК упрощают процедуры функционирования сетей.

Режим датаграммной передачи. В этом режиме виртуальное соединение предварительно не устанавливается и каждый пакет, называемый датаграммой, передается и обрабатывается в сети как самостоятельное сообщение. Каждая датаграмма содержит адрес, что увеличивает объем служебной информации и снижает коэффициент использования каналов. Кроме того, независимая передача пакетов приводит к нарушению порядка их выдачи пользователю. Восстановление правильного порядка следования пакетов связано с усложнением соответствующих процедур передачи.

У каждого метода коммутации своя область применения. Поэтому используют разные методы коммутации на сетях с разнородными абонентами.

Например, при небольшой средней нагрузке и передаче большими массивами в небольшое число адресов доля потери времени на установление соединения сравнительно невелика. В этом случае предпочтительнее использовать систему с КК. КС эффективнее использовать при передаче многоадресных сообщений, обеспечения приоритетности сообщениям высокой категории срочности при большой загрузке абонентских установок. При передаче коротких сообщений в интерактивном (диалоговом) режиме наиболее целесообразно использовать КП.

Гибридной коммутацией (ГК) называется такой способ, при котором в одном и том же УК часть сообщений обслуживается в режиме КК, а другая часть в режиме КС или КП. При этом усложняется узел коммутации и сеть становится дороже. Однако сочетание нескольких (обычно двух) видов коммутации в ряде случаев обеспечивает эффективное использование сетевых ресурсов.

Адаптивная коммутация предполагает выбор способа коммутации в зависимости от вида поступившего сообщения. Например, длинные сообщения обслуживаются методом КС, при необходимости диалога используется КК, при передачи данных - КП.

Структура сетей электросвязи

Понятие структуры сети раскрывает схему связей и взаимодействия ее элементов. При рассмотрении структуры сети выделяют следующие аспекты её описания: физический, определяющий состав и связи элементов и логический, отображающий взаимодействие элементов в процессе функционирования сети.

Физическая структура сети - это схема связей физических элементов сети: узлов коммутации (УК), оконечных пунктов (ОП) - станций и линий передачи в их взаимном расположении с характеристиками передачи и распределения сообщений.

Логическая структура сети определяет принципы установления связей, алгоритмы организации процессов и управления ими, логику функционирования программных средств.

Топологическая структура сети или просто топология - это обобщенная геометрическая модель физической структуры сети.

Более конкретный состав аппаратно-программных средств и схема их связей называется конфигурацией сети.

В дальнейшем, если не оговорено особо, под термином «структура» понимается топологическая структура.

Под архитектурой сети понимается совокупность физической, логической и функциональной структуры.

В качестве математической модели топологической структуры сети широко используется модель в виде графа (рис. 3).

2

Обычно вершины графа обозначаются цифрами (1, 2, 3, 4) и сопоставляются с УК и/или ОП, а ребра графа - буквами (а, Ь, с, с1, е) и соответствуют каналам связи. В символической форме графы обозначаются й (А, В), где знак в выражает логическое содержание данного понятия; А = {аь а2> ам} - множество вершин графа; В = = {Ь|]} - множество ребер между вершинами а\ и а^ Вершины графа называются смежными, если они соединены ребром. Ребра могут быть ориентированными или направленными (ребро е) и неориентированными или ненаправленными (ребра а, Ь, с, с/). Ориентированные ребра соответствуют односторонним каналам, а неориентированные - двусторонним каналам.

Различают три типа графов: 1) ориентированные графы, все ребра которых ориентированные; 2) неориентированные графы, не содержащие ориентированных ребер; 3) графы смежного типа, в которых имеются как ориентированные, так и неориентированные ребра. Каждому ребру может быть приписан некоторый «вес» - число или совокупность чисел, характеризующих какие-либо свойства данного ребра. В качестве веса принимаются, например, длина канала, пропускная способность, скорость передачи информации, число стандартных каналов, надежность, стоимость и т. д. Вершинам графа также могут быть приписаны веса.

Число входящих или исходящих (инцидентных) ребер, называют рангом узла г(Э|), где I - номер узла. На рис. 3: г(аО = 2, г(а2) = 3. Узел ранга 1 является тупиковым, так как через него не могут проходить никакие пути.

Топология реальной сети обычно строится по иерархическому принципу: крупные узлы соединяются по принципу «каждый с каждым», а на низших уровнях используются простые топологии - дерево, шина, звезда, кольцо и т. д.

Принципы построения взаимоувязанной сети связи Российской Федерации

Основой электросвязи нашей страны является Взаимоувязанная сеть связи Российской Федерации (ВСС РФ), обеспечивающая предоставление услуг электросвязи на территории РФ подавляющему числу абонентов. ВСС РФ - совокупность технологически сопряженных сетей электросвязи общего пользования, ведомственных и других сетей электросвязи на территории РФ независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности, обеспеченная общим централизованным управлением.

Сети связи общего пользования - составная часть ВСС РФ, открытая для пользования всем физическим и юридическим лицам. Эти сети отличаются широкой разветвленностью, охватывают всю территорию страны и обслуживают основной контингент населения. К ним относятся телефонная и телеграфная сети общего пользования, сети передачи данных, газет и т.д. Эти сети имеют статус национальных сетей. Для взаимосвязи сетей общего пользования с международными сетями мирового сообщества, Международный союз электросвязи (МСЭ) выделяет этим сетям международные коды страны.

Наряду с сетями общего пользования в МСЭ используется понятие «частные сети», под которыми понимаются сети частного или ограниченного пользования. Доступ к таким сетям возможен только для определенного контингента абонентов. Сетями ограниченного пользования являются ведомственные сети, а также сети связи в интересах обороны, безопасности и охраны правопорядка. Ведомственные сети связи принадлежат министерствам и ведомствам для обеспечения производственных и специальных нужд и имеют выход на сеть общего пользования. Выход на сеть общего пользования могут иметь также сети иных юридических лиц. К сетям ограниченного пользования по решению владельцев сетей могут подключаться абоненты вневедомственной принадлежности, в том числе население. Состав ВСС РФ представлен на рис. 7.

Рис. 7. Состав Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации

Сети ограниченного пользования взаимодействуют с сетями общего пользования. Под взаимодействием сетей понимается их совместное функционирование для выполнения общих задач. Такими задачами могут быть:

использование свободного канального ресурса одной сети в интересах другой (аренда каналов);

использование канального ресурса одной сети для повышения надежности другой путем создания обходных резервных путей;

использование совместного канального ресурса сетей в условиях чрезвычайных ситуаций;

организация общего или взаимосогласованного управления сетями, общей технической эксплуатации;

обеспечение связи отдельных абонентов сетей ограниченного пользования с абонентами сетей общего пользования.

Последний вид взаимодействия сетей называется взаимосвязью сетей. Взаимосвязанные сети с технологической точки зрения представляют собой единое сетевое пространство. Они объединены общими системами нумерации и системой управления, совместимыми техническими средствами передачи и коммутации, включая систему сигнализации. Общим признаком сетей ВСС РФ является охват их общим централизованным управлением. Базируется ВСС РФ на принципах организационно-технического единства:

проведение единой технической политики; применение единого комплекса максимально унифицированных

технических средств; единая номенклатура типовых каналов и сетевых трактов;

единые для первичных и вторичных сетей системы технической эксплуатации.

Сети связи имеют территориальное деление: магистральный участок, внутризоновый, местный.