2 Принципы построения цифровых сетей связи

2.1 Общая архитектура телекоммуникационной сети

2.2 Классификация сетей электросвязи

2.3 Сети доступа

2.3.1. Развитие абонентского доступа

2.3.2. Технические средства сети доступа

2.4 Транспортные сети.

2.4.1 Структура и технологии транспортных сетей

2.4.2 Модели транспортных сетей

2.4.3 Принципы построения транспортных сетей

2.4.4 Общие тенденции развития транспортных сетей

2.5 Сети с коммутацией каналов

2.5.1 Общие положения

2.5.2 Принципы построения телефонных сетей

2.6 Пакетные сети связи

2.6.1 Анализ технической реализации IP – телефонии

2.6.2 Виды соединений в сети IP – телефонии

2.6.3 Сети H.323

2.6.4 Технология MPLS

2.7 Общая характеристика сети NGN

2.7.1 Назначение и возможности сети NGN

2.7.2 Базовые положения концепции NGN

В разделе 2 рассмотрена общая структура телекоммуникационной сети. Отмечено,

что на данном этапе развития сеть электросвязи приобретает новые свойства, превращаясь постепенно в инфокоммуникационную сеть . Указаны преимущества цифровых сетей, что позволяет перейти от многоуровневого принципа построения сетей к более эффктивному двухуровневому принципу, включающему сеть доступа и транспортную сеть. Приведенная в разделе классификация сетей электросвязи, позволяет определить место и роль каждой сети в ЕСЭ. Рассмотрены принципы построения и технологии, используемые на сетях доступа и транспортных сетях. Отмечена роль сети каждого уровня в Единой сети электросвязи. Отмечается пере-ход на транспортных сетях к IP технологиям передачи информации. Рассмотрены принципы построения коммутируемых сетей. Важное место в разделе занимают вопросы построения Базовой телефонной сети – как доминирующей сети ЕСЭ. Уделено внимание принципам построения пакетных сетей, использующих IP технологии. Рассмотрены основы построения сети нового поколения NGN, элементы которой внедряются на ЕСЭ и которая является прообразом ЕСЭ в недалеком будущем. В разделе приведены контрольные вопросы, список рекомендуемой литературы и глоссарий.

2.1 Общая архитектура телекоммуникационной сети

Современная телекоммуникационная сеть представляет собой одну из сложнейших систем, которые когда- либо создавал человек. Эта сеть объеди-няет миллионы различных источников и потребителей информации, которыми могут быть  простейшие сигнальные устройства, отдельные лица, компьютерные сети, предприятия, а так же объекты, разбросанные на большой территории и даже находящиеся в космосе. Основное назначение телекоммуникационной сети - передача информации между  пользователями и обеспечение доступа к необходимой им информации. Архитектура телекоммуникационной сети представлена на рис.  2.1

Рис.  2.1    Архитектура телекоммуникационной сети

Элементами телекоммуникационной сети являются:

• оконечные пункты;

• узлы связи;

• каналы связи; 

• система управления сетью. 

Оконечные пункты (ОП) (в том числе абонентские), содержат оборудование ввода и вывода информации, а иногда для ее хранения и обработки, которое предназначено:

• для приема информации от пользователя  и преобразования ее в сообщение, необходимое для передачи по сети связи;

• для приема сообщения из сети и его преобразования в вид удобный для выдачи пользователю.

Узлы связи (УС) предназначены для распределения информации. Узлы связи, в свою очередь, делятся на коммутационные (УК с коммутацией каналов, сообщений или пакетов), предназначенные для распределения сообщений, и сетевые, предназначенные  для распределения каналов, пучков каналов и групповых трактов.

Каналы связи (КС) обеспечивают передачу электромагнитных сигналов, ограниченных по мощности в определенной области частот, или с определенной скоростью. Каналы объединяются в линии связи между пунктами и узлами сети и служат для переноса (передачи) информации в пространстве. 

Линия связи, соединяющая абонентский пункт с УК, называется абонентской линией. Линии связи оборудованы каналообразующей аппаратурой, с помощью которой в ЛС выделяются отдельные каналы связи (КС). Каналы связи вместе с аппаратурой передачи и приема сообщения образуют тракт передачи сообщения (ТПС). Два тракта передачи сообщений и более, с коммутированных между собой с помощью УК, образуют соединительный тракт передачи сообщений.

Внедрение ВЦ и БД, интеллектуальных платформ на телекоммуникационной сети позволяет предоставлять пользователям сети практически любые информационные услуги и сеть приобретает новые свойства, превращаясь в инфокоммуникационную сеть.

Система управления сети связи (СУСС) обеспечивает:

• нормальную работу отдельных устройств и каналов;

• доставку сообщений по адресу;

• нормальное функционирование сети, включая организацию ремонта и восстановления, перераспределение каналов и трактов, перераспределение и ограничение потоков сообщений;

• распределение задач и запросов по ВЦ и оптимального использования их мощностей;

• управление расчетом за услуги и услугами сети;

• функционирование сети в целом как отрасли народного хозяйства и ее развитие.

Современные сети связи, прежде всего, характеризуются:

• применением цифровых систем коммутации и передачи и вычислительных средств;

• интеграцией различных видов передаваемой информации (речь, изображение, данные, факсимильные и другие сообщения).

На базе таких сетей создаются различного рода частные (учережденческие) и корпоративные сети. Цифровая техника доставки и распределения  информации имеет ряд преимуществ: Во-первых, процесс совершенствования в технологии производства больших интегральных схем уменьшает стоимость цифрового оборудова­ния и его габариты, на порядок снижает интенсивность отказов его элементов. В настоящее время надежно работают цифровые схемы с сотнями тысяч элементов при общем времени простоя несколько часов за 20 лет эксплуата-ции. Современная технология позволяет сформи­ровать на кристалле, площадью в несколько квадратных миллиме­тров, до 10 тыс. элементов и более при очень небольшом расходе материалов и электроэнергии. Во-вторых, цифровые методы передачи сигналов позволяют увеличить пропускную способность каналов связи. В настоящее время разработаны такие широкополосные передающие среды, как оптические кабели. Однако для полной реализации пропускной способности оптического кабеля требуется  помехоустойчивость присущая только цифровой технике. Низкая эф­фективность использования абонентских линий может быть повышена путем их цифрового уплотнения. Данные с различными скоростями передачи гораздо эффективнее могут передаваться с помощью цифровой техники передачи, чем на базе аналоговой.  Цифровыми методами в едином потоке могут передаваться речь, данные и сигналы изображений, а также сиг­налы управления и контроля процессов установления соединений в сети. В-третьих, цифровые методы обеспечивают возможность сложной обработки сигналов. Кодирование аналоговых сигналов дает возможность реализовать их цифровую обработку и суще­ственно снизить избыточность, а использование недорогих микропроцессоров и микро - ЭВМ обеспечивает возможность более слож­ной их обработки. Цифровая информация может оперативно на­капливаться без искажений в цифровой памяти, которая сейчас становится все более дешевой и позволяет более эффективно ис­пользовать оборудование сети и обеспечить такие преимущества, как регенерацию сигналов и изменение скорости передачи.

Нако­нец, цифровые методы обеспечивают лучшие условия взаимодей­ствия с ЭВМ и терминалами пользователей. Принципы, используемые для построения сети связи в целом, зависят от многих факторов. К ним можно отнести:

• емкость национальной сети;

• площадь территории, которую охватывает сеть связи; 

• административное деление территории страны;

• структуру и организацию технической эксплуатации средств и сетей связи;  

• технические средства и технологии, которые используются для  построения сети и реализации услуг; 

• потребность в услугах связи.

В связи со сказанным, можно выделить два общих принципа построения сети связи:

• многоуровневый;

• двухуровневый.

Многоуровневый принцип был разработан для аналоговых сетей связи. Двухуровневый принцип характерен при полной цифровизации сети и внедрении современных систем коммутации (асинхронных, использующих технологии пакетной коммутации – АТМ, IP), а также мощных систем передачи, использующих технологию SDH, WDM, Ethernet, базирующихся на оптических кабелях, высокоскоростные спутниковые системы передачи.   В соответствии с многоуровневым принципом построения применительно к телефонной сети, вся территория страны делится на зоны нумерации. К зонам нумерации предъявляются следующие требования:

• размер зоны должен быть таким, чтобы в течение длительного времени (50 лет) не пришлось изменять систему нумерации в пределах зоны; 

• в пределах зоны нумерации должна  замыкаться значительная часть возникающего на сети обмена; 

• емкость зоны нумерации не должна превышать 8-ми  миллионов номеров.

Учитывая вышесказанное, границы зоны, как правило, совпадают с админи-стративными границами областей, краев, республик. Допускается, в случае необходимости,  образование нескольких зон на территории области, края, республики. В настоящее время на территории России образовано 81 зона нумерации. Большинство из них создано в границах области или республик. Но в некоторых областях создано по две зоны и даже три. Например, на территории Московской области создано четыре зоны – 495, 496, 497,499. В пределах зоны нумерации создаются местные телефонные сети (ГТС, СТС, ТС) и внутризоновая телефонная сеть (ВзТС), которая предназначена для связи различных местных телефонных сетей в пределах зоны нумерации и выхода пользователя местных сетей на междугородную телефонную сеть (МГТС). Местные сети и внутризоновые сети зоны нумерации образуют зоновую телефонную сеть (ЗТС). Зоновые телефонные сети различных зон связываются между собой с помощью междугородной телефонной сети (МГТС). Зоновые и междугородная телефонные сети образуют Националь-ную телефонную сеть России. Национальные сети различных государств связываются между собой с помощью международной телефонной сети (МНТС). Развитие информационных технологий позволяет, с учетом потребностей пользователей в широком спектре телекоммуникационных услуг, уже в настоящее время создавать полностью цифровые широкополосные сети связи. Как показывают расчеты,  для эффективного использования средств связи, решения проблем качества предоставления услуг, многоуровневый принцип построения широкополосных сетей является нецелесообразным. Поэтому для построения широкополосных сетей связи,  получивший название мультисервисных сетей, был предложен двухуровневый принцип построения. Двухуровневый принцип предполагает создание в пределах национальной сети, а также мира, сетей доступа и транспортной сети. Сеть доступа – сеть связи, обеспечивающая подключение терминальных устройств (многофункциональных) к оконечному узлу транспортной сети связи. Транспортная сеть связи – это сеть, обеспечивающая перенос разных видов информации с использованием различных протоколов передачи.