Телекоммуникационные_системы_и_сети_Т_1_Современные_технологии_620

абонента; информационные (и) или тональные, оповещающие абонентов об этапах (фазах) установления соединения.

Алгоритм установления соединения в телефонной сети. Лю-

бая станция должна уметь интерпретировать поступающие линейные

иадресные сигналы и генерировать необходимые сигналы для взаимодействия с другими элементами сети. Процесс обработки вызовов включает следующие операции:

1)обнаружение изменения состояния любой абонентской или соединительной линии. Изменение состояния может быть связано с сигналами адресной информации или линейными. Адресные сигналы могут передаваться импульсами постоянного тока, тональными сигналами набора номера или многочастотными сигналами;

2)генерирование выходных сигналов. С помощью этих сигналов абоненты оперативно оповещаются о процессе соединения или разъединения и обеспечивается взаимодействие при межстанционной связи;

3)выбор пути (маршрута) через коммутационное поле станции;

4)установление разговорного тракта в коммутационном поле

иего разъединение.

Обычная последовательность процессов на станции (независимо от типа – электромеханическая, электронная, цифровая) при успешном соединении такова:

а) обнаружение запроса ресурсов станции от абонента или соединительной линии (канала);

б) поиск требуемых ресурсов (например, приемника цифр набора номера);

в) оповещение абонента о предоставлении ресурсов (например, информационным сигналом «ответ станции»);

г) прием и накопление цифр номера, прекращение передачи сигнала «ответ станции»;

д) передача линейных и адресных сигналов в соединительную линию или канал межстанционной связи;

е) установление разговорного тракта в коммутационном поле станции;

ж) определение состояния линии вызываемого абонента; з) генерирование посылки вызова (ПВ), если линия свободна; и) генерирование сигнала «контроль посылки вызова» (КПВ);

к) обнаружение ответа вызываемого абонента, прекращение ПВ и КПВ.

Система обслуживания вызовов (заявок). Если на УК не созда-

ются очереди ожидания освобождения каналов, то имеет место система обслуживания с отказами. В таких сетях (или на участках сетей) качество предоставления услуг оценивается вероятностью отказа. На УК некоторых телефонных сетей, например междугородных и между-

народных, для отдельных категорий пользователей организуют очереди ожидания освобождения каналов. Обычно количество мест ожидания для одного направления связи невелико, а время ожидания ограничено десятками секунд. На УК, где организуются очереди, качество предоставления услуг оценивается вероятностью ожидания более заданного времени.

Место телефонной сети общего пользования РФ в международном телекоммуникационном пространстве. Положение теле-

фонной сети общего пользования (ТФ–ОП) в современном телекоммуникационном пространстве [2, 3] определяется двумя параметрами: телефонной плотностью (ТП) и количеством основных телефонных аппаратов (ОТА). Телефонная плотность в РФ составляет 22 ОТА на 100 жителей (22 %), а количество ОТА – 32 млн. Под ОТА понимается количество основных абонентских линий, соединенных с АТС. По количеству ОТА Россия занимает шестое место в мире (после США – 143 млн., Японии – 59 млн., Германии – 35 млн., Франции – 33 млн. и Англии – 32 млн.). По ТП Россия замыкает четвертый десяток стран мира. Самую низкую ТП в первой десятке имеет Испания (36 %). Телефонная плотность является интегральным показателем развития любой страны. Она отражает состояние сети связи и косвенно характеризует качественный уровень сети. С ростом ТП практически во всех странах наблюдаются следующие изменения: переход от аналоговых систем передачи и коммутации к цифровым, расширяется количество служб и предоставляемых услуг, усложняются терминалы пользователей (они становятся многофункциональными), сеть эволюционирует от аналоговой к аналого-цифровой, затем к цифровой и интеллектуальной.

Услуги, предоставляемые общегосударственной системой автоматизированной телефонной связи. Общегосударственная сис-

тема автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС) предназначена для удовлетворения населения и предприятий в передаче сообщений пользователей как в пределах страны, так и при выходе на международную телефонную сеть. ОГСТфС предоставляет два вида услуг: услуги доставки (передачи) информации и специальные. К услугам доставки информации относятся: передача сообщений – речевых, факсимильных, электронной почты, данных. Эти услуги предоставляются техническими службами, использующими физические ресурсы сети. К специальным услугам относят информационно-справоч- ные, заказные и дополнительные. Их предоставляют службы сервиса автоматически или с помощью оператора. К службам сервиса Госкомитета РФ по связи и информатизации относятся, например, такие:

–справочная местной телефонной сети (предоставляет справки

ономерах телефонов абонентов местной сети),

–справочная точного времени,

–заказная междугородной телефонной сети МТС (принимает и оформляет заказы на междугородные и международные телефонные переговоры),

–справочная междугородной и международной сети,

–заказная телеграфа (принимает по телефону тексты телеграмм),

–заказная ремонта местной телефонной сети,

–заказная ремонта таксофонов.

Дополнительные услуги (их также называют дополнительными видами обслуживания – ДВО) могут предоставляться общесетевыми службами или службой той станции, куда подключена линия абонента, программно-аппаратными средствами станции или сети. К ДВО относятся, например, такие:

–сокращенный набор номера вызываемого абонента,

–передача входящего вызова на другой аппарат (переадресация),

–предоставление возможности получить справку во время разговора с одним из пользователей (с возможностью возврата к прежнему собеседнику без повторного набора его номера),

–конференц-связь трех и более пользователей,

–прямой вызов (соединение без набора номера).

10.2.Структура городских телефонных сетей (ГТС) с низким уровнем цифровизации и перспективы развития

Телефонные сети РФ еще в недостаточной степени цифровизированы. Межстанционная связь в большей степени цифровизована с помощью цифровых СП. Подавляющее количество местных телефонных сетей РФ относится к типу аналого-цифровых. Так, коэффициент цифровизации местной телефонной сети по всем операторам в 2001 г. составил порядка 35 %. Их цифровизация – актуальная задача ближайших лет. Структура телефонной сети существенно зависит от количества абонентов и размеров территории. При проектировании сети выбирается один из четырех принципов построения: радиальный, радиально-узловой, «каждый с каждым», смешанный (сочетание ради- ально-узлового и «каждый с каждым»). Эти принципы приведены на рис. 10.2, а–г.

Структура городской телефонной сети зависит от ее емкости, формы территории и других факторов. Структура старых нецифровизованных телефонных сетей существенно зависела от их емкости. На территории России до сих пор существуют сети больших городов с очень сложной структурой. Территорию города делят на телефонные районы, совпадающие или не совпадающие с административным делением. Если количество абонентов не превышало 10 000, то обычно строили одну станцию. При емкости сети в 40–50 тыс. номеров строили районированную сеть с одной автоматической телефонной станцией (АТС) в каждом телефонном районе. Станции соединялись пучками физических линий или каналами СП по способу «каждый с каждым». На сетях большой емкости необходимо было вводить узлы входящего сообщения (УВС).

Рис. 10.2. Структура аналоговой вторичной телефонной сети

Вкаждом узловом районе УВС соединялся со всеми АТС сети радиально, объединяя информационные потоки от АТС всех других узловых районов с АТС своего района.

Впределах каждого узлового района АТС соединялись каналами по способу «каждый с каждым». При емкости сети более 400–500 тыс. номеров приходилось еще более усложнять структуру, вводя новый тип узлов исходящего сообщения (УИС). Такой узел собирал информационные потоки от всех АТС своего узлового района и распределял их к УВС всех других районов. Такая структура смешанного типа характерна, например, для городской телефонной сети Москвы, Санкт-Петербурга и других крупных промышленных центров и столиц республик РФ.

Сельские телефонные сети (СТС) строят по радиальному или по радиальноузловому способу с одним узлом первого класса УСI (центральная АТС сельского района области) и несколькими узлами второго УСII и, возможно, третьего УСIII класса.

Системы нумерации в телефонной сети ОП РФ. Различают две разновидности систем нумерации – закрытую и открытую. Если на сети используется закрытая система нумерация, то из любого пункта требуемый абонент вызывается набором одного и того же количества знаков. Для открытой системы нумерации это условие не выполняется. На междугородной сети России используется открытая система нумерации, а на городских телефонных сетях ОП – закрытая. Вся территория РФ разделена на зоны семизначной нумерации. Семизначный номер абонента внутри зоны состоит из двух составляющих:

двузначного внутризонового кода (ab) и пятизначного номера або-

нента местной сети (ххххх). Полный внутризоновый номер имеет вид – abxxxxx. Начинаться внутризоновый номер может с любой цифры, кроме 0 и 8. С нуля начинаются номера служб специального назначения внутри зоны, а цифра 8 является индексом междугородной связи. Ограничений в применении десятичных знаков для b и xxxxx не устанавливается. Такие ограничения в использовании цифр для первого знака a внутризонового номера позволяют иметь в зоне нумерации не более 8 млн. абонентов. Количество зон на территории РФ может в ближайшем будущем превысить 100. Поэтому каждой зоне присваивается трехзначный междугородный код ABC. Абонент мест-

ной сети, желающий вызвать абонента другой зоны, набирает 11 знаков: 8ABCabxxxxx. Если необходимо установить соединение между местными сетями одной зоны, то нужно набрать 9 знаков: 82abxxxxx. Для международной связи выделен индекс 810.

На местных телефонных сетях зоны применяют закрытую систему нумерации. Значность нумерации определяется структурой сети (без узлов, с УВС, с УВС и УИС) и количеством абонентов. На городской сети без узлов используется пятизначная нумерация, на сети с УВС – шестизначная, на сети с УВС и УИС – семизначная. На сельской телефонной сети обычно используется закрытая пятизначная система нумерации.

Стратегия перехода от аналоговых вторичных телефонных сетей к цифровым. Преобразование аналоговых вторичных сетей в цифровые – актуальная задача для ТФ–ОП России. Возможны разные пути перехода от аналоговых сетей к цифровым. Для крупных сетей этот переход можно реализовать в несколько этапов: замена всех аналоговых межстанционных линий цифровыми, замена электромеханических узлов и станций цифровыми системами коммутации (ЦСК), построение цифровой сети интегрального обслуживания (ЦСИО).

Рис. 10.3. Структура аналоговой вторичной сети переходного периода, развиваемой с помощью «наложенной цифровой сети»:

1 – линия ИКМ, 2 – ОКС, 3 – абонентский пункт, 4 – терминал абонента, 5 – вынос (концентратор)

Необходимые сведения об особенностях и структуре ЦСИО приводятся в гл. 18,19. Может быть предложена и другая стратегия перехода – создание так называемой наложенной цифровой сети (рис. 10.3). Такой путь позволяет минимизировать единовременные затраты, так как в момент ввода первых ЦСК возможно создание полностью цифрового участка сети, в пределах которого информация от абонента до абонента может передаваться в цифровой форме. Пользователи наложенной сети сразу получают современные услуги цифровых сетей. Кроме этого, часть услуг цифровой сети смогут получать и абоненты аналоговой сети, благодаря специально организованному доступу к ресурсам наложенной сети.

Имеется еще одно преимущество такой стратегии, состоящее в том, что рационально выбранный участок для построения наложенной сети позволяет проложить определенное число маршрутов межстанционной связи через сеть. Это сразу должно сказаться на повы-

венную вторичную сеть как одноуровневую (т.е. без узлов). Станции такой сети могут быть связаны друг с другом по способу «каждая с каждой» линиями с ИКМ (рис. 10.4). Эти станции могут использоваться как оконечные или как совмещенные (оконечные и транзитные). Для целей обмена сигнальными сообщениями при межстанционной связи в цифровой сети выделяют сигнальную подсеть с КП. Эта подсеть образована пунктами сигнализации (ПС) и связывающими их ОКС. Сигнальные сообщения в этой подсети передаются в форме пакетов переменной длины с высокой скоростью и верностью. В сигнальной подсети, являющейся эффективным транспортным средством, передаются не только сигнальные сообщения традиционных пользователей, но и команды управления сетью, а также данные для администрирования. Сеть с описанными свойствами может поддерживать множество служб – таких как телефонную, передачи данных, изображений – и ее принято называть цифровой сетью интегрального обслуживания. Станции цифровой сети, реализуя функции оконечных и транзитных, могут иметь емкость до 60 тыс. портов

иболее. В цифровой сети исключительно широко используются выносы (концентраторы) части оборудования оконечных станций, так как это позволяет снизить затраты на абонентскую сеть, называемую сетью доступа (сетью доступа пользователей к ресурсам цифровой сети).

Развитие телефонной сети общего пользования России. Мед-

ленно, но растет из года в год телефонная плотность (ТП). Напомним, что понимается сегодня под ТП. Это приходящееся на 100 жителей количество основных телефонных аппаратов, имеющих идентификационный номер в плане нумерации согласно рекомендации МСЭ-Т Е.164 и обеспечивающих передачу речи с артикуляцией не хуже 70%, с задержкой не более 200 мс, нагрузкой в ЧНН 0,03 Эрл в квартирном

и0,07 Эрл – в народнохозяйственном секторе и тарифом, доступным практически всему населению. Господствующая точка зрения на перспективу развития операторских сетей определяет предел ТП – 40%.

Согласно [6] направления развития современной телефонии определяются как внутренними факторами, так и внешними. Внутренние факторы – это системные и сетевые решения по развитию ТфОП. Системные решения включают в себя вопросы повременного учета трафика, нумерации, оперативно-розыскных мероприятий. Сетевые решения связаны с дальнейшими шагами по цифровизации ТфОП, модернизации сети доступа (гл. 21), поддержке «универсального обслуживания». Из внешних факторов упомянем только о процессах интеграции и конвергенции, которые являются предпосылкой для пе-

рехода к сетям нового поколения (Next Generation Networks, NGN)

ирассмотрению которых посвящен 3 том книги «Телекоммуникационные системы и сети».

Со временем телефония станет одним из приложений мультисервисной сети, которая будет качественно развиваться. Действительно, NGN это и новое поколение мультисервисных сетей, это и новая идеология построения сетей, обеспечивающая услуги Triple Play (го-

услуг телефонной связи требуется передавать десять видов сигналов. Для уяснения принципов коммутации в сетях с КК рассмотрим общую модель УК (рис. 10.6).

Приведенная на рис. 10.6 модель описывает большое разнообразие систем коммутации (СК). Под СК понимают совокупность средств коммутации и управления, обеспечивающих установление физических соединений входящих линий (каналов) с исходящими. Так, например, М-входами могут быть абонентские линии, а N-выходами – исходящие каналы оконечной станции к одной из станций сети; на узле или на транзитной станции М-входами могут быть входящие каналы (линии) от одной из станций сети, а N-выходами – исходящие каналы к другой станции сети.

Рассмотрим приведенную выше модель. Любой из М-входов может быть либо свободен в течение интервала времени, распределенного по экспоненциальному (показательному) закону с средним значением 1/λ, либо генерировать вызов. Этот вызов может быть обслужен в течение случайного интервала времени, который распределен по экспоненциальному закону со средним значением 1/μ. Вызов, поступивший на любой вход, занимает любой свободный выход (такая полная доступность всех выходов пучка характерна для узлов и станций с программным управлением). Если все выходы направления связи заняты, то вызов блокируется (СК отказывает ему в обслуживании) и уходит из системы массового обслуживания (СМО). Любая СК является СМО, так как предоставляет общие ресурсы (обычно ограниченные) большой массе пользователей. Если в СМО, показанной на рис. 10.6, установлено n соединений, то она перейдет в стационарный, установившийся режим [1]. Вероятностные характеристики этого режима не будут зависеть от времени. Именно этот режим работы СК интересует нас, поскольку расчеты требуемого количества каналов М выполняются для часа наибольшей нагрузки (ЧНН), когда уже установлено большое количество соединений. В этом режиме на входы СМО поступают вызовы с интенсивностью λn и уходят из системы с интенсивностью μn. Систему, находящуюся в состоянии n, описывают двумя переменными:

Стационарный режим СМО описывается уравнением равновесия (10.2). В нем устанавливается вероятностная зависимость перехода в состояние n + 1 от интенсивности поступления вызовов λn в состоянии n и от вероятности наличия в модели n установленных соединений для любого n ≥ 0: