Конспект лекций по курсу цифровые сети интегрального обслуживания (цсио) Лекция 1. Цифровые сети интегрального обслуживания. Краткое изложение курса

1. Предпосылки появления цифровых сетей интегрального обслуживания

1.1. Состояние и тенденции развития современных телекоммуникационных систем

В последние несколько лет наблюдается тенденция ускоренного развития индустрии систем передачи информации. Ведущие аналитические центры мира отмечают, что наибольший экономический успех сопутствует фирмам и организациям, которые используют современные средства компьютерных телекоммуникаций:

В настоящее время в мире наблюдается переход от индустриального общества к информационному. Все большее число людей в развитых странах занимаются именно поиском и обработкой информации. Информация становится важным социально-экономическим ресурсом. Правительства многих стран рассматривают проекты создания национальных информационных инфраструктур и высокоскоростных компьютерных сетей как ключевой элемент государственной экономической стратегии на ближайшее будущее.

К основным современным телекоммуникационным системам (ТКС) относятся

• системы (сети) передачи данных - компьютерные сети

• системы передачи речи - телефонные сети

• системы передачи видеоизображения - сети эфирного и кабельного TV,

Основными недостатками (особенностями) современных ТКС являются :

1. Зависимость от вида передаваемой информации; Существующие сети передачи данных не приспособлены для передачи видеоизображений и аудио приложений. В то же время существующие сети передачи видео и речи мало пригодны для передачи данных и компьютерной графики. Даже в рамках одного типа информации традиционные сети электросвязи характеризуются узкой специализацией. Следствием этого является большое количество обособленных сетей, требующих отдельной разработки, производства и эксплуатации, даже для одного типа информации.

0. Отсутствие гибкости: Невозможность или сложность адаптации современных ТКС к изменяющимся требованиям к объемам передаваемой информации, скорости, надежности и качеству передачи. Например, в компьютерных сетях для повышения пропускной способности каналов требуется замена сетевых карт, а иногда и замена кабеля, для телевещания с повышенной четкостью требуется полная замена всех передающих ретранслирующих и принимающих устройств, и т.д.

• Низкая эффективность использования ресурсов сети

Свободные ресурсы одной сети не могут использоваться другой сетью (как правило, за счет ориентации ресурсов на определенный вид информации).

Тенденции развития телекоммуникационных систем:

1. Стремление использования одной и той же сети для передачи информации разного вида и предоставления дополнительных услуг (сервиса) .

Телефонные сети позволяют передавать не только речь, но и факсимильное изображение ,

Сети TV предоставляют дополнительный сервис-Телетекс.

Компьютерные сети начинают использоваться для телефонии (IP-телефония) и просмотра TV-программ.

.

2. Использование цифровых способов представления различных типов информации для передачи, обработки и хранения.

3. Сближение средств связи и средств вычислительной техники.

4. Возрастающая значимость компьютерных сетей.

Последнее связано с повсеместным внедрением и доступностью компьютеров, экспоненциальным ростом их производительности и объемов памяти.

В свою очередь, основными тенденциями развития современных компьютерных сетей являются

• бурное увеличение числа компьютерных сетей

• рост числа абонентов компьютерных сетей

• увеличение объемов передаваемых данных

• широкое внедрение средств мультимедиа

• развитие систем удаленной обработки данных в реальном масштабе времени;

• объединение локальных сетей в кампусные, городские, корпоративные глобальные.

Указанные тенденции свидетельствуют о возрастающей значимости обмена информацией между пользователями компьютерных сетей. Сегодня компьютеры используются в большей степени для передачи информации с одного периферийного устройства к другому, из сети на диск, с диска на экран и т.д. Если раньше производительность компьютеров оценивали по времени выполнения команды ADD, то сейчас определяющей стала команда MOVE. Это свидетельствует о том, что производительность шины становится более значимой чем производительность арифметического устройства. А пропускная способность ввода/вывода более адекватно характеризует возможности компьютера, чем производительность на смеси команд.

Ориентировочные значения требуемой пропускной способности для различных приложений C/S (в том числе реального времени) , а также широковещательной связи приведены в табл. 1.1

Табл. 1.1 Ориентировочные значения скорости передачи для некоторых видов приложений и сервиса

Приложение	Типовые объекты передачи	Типовая длина сообщения	Скорость передачи
Автоматизация офиса	Текстовых файлы	10 – 50 Кб	100 – 500 Кб/с
Графические БД (страхование, недвижимость)	Ч/б изображения Цветные изображения	50 – 100 Кб 250 – 500 Кб	1 – 10 Мб/с
Издательские и рекламные системы	Цветные фотографии	1 – 2 Мб	1 – 10 Мб/с
САПР и медицина	Рентгенограммы, Томограммы, изображения с высокой разрешением	10 Мб	10 – 40 Мб
Научные исследования		0,1 – 5 Мб	1 – 800 Мб/с
Телефония	Речь		64 Кб/с
Аудиопрограммы	HI-FI звук		1-2 Мб/с
Видеоконференция	Речь, Видео		1-10 Мб/с
TV	Видеоизображение		10 – 100 Мб/с
Системы управления РВ			1 – 1000 Мб/с

Указанные тенденции позволяют сформулировать требования, которым должны удовлетворять перспективные технологии коммуникации:

• масштабируемость и совместимость,

• высокая скорость передачи и возможность ее последующего увеличения без существенных переделок,

• поддержка качественной передачи любого вида информации (видео, речи, данных),

• поддержка приложений реального времени,

• возможность создания по единой технологии как локальных, так и глобальных сетей,

• максимально возможная преемственность в использовании существующих сетевых программно-аппаратных средств.

Учитывая приведенные выше требования к перспективным компьютерным сетям, и анализируя возможности существующих (компьютерных) сетевых технологий, можно сделать вывод, что для них характерны следующие ограничения

• снижение производительности при росте числа абонентов

• ограничения по дальности передачи.

• неприспособленность для передачи видео и звука и других приложений реального времени

• необходимость использования различных технологий при построении локальных и глобальных (составных) сетей.

Появление новых мультимедийных компьютерных приложений с одной стороны требует наличия единой сетевой технологии, позволяющей передавать как данные, так и речь и видеоинформацию, с другой стороны - при передаче информации различного вида к системе передачи предъявляются различные требования.

Данные можно передавать блоками – пакетами, при этом допустимо нарушение последовательности прихода пакетов. Для приложений реального времени (речь, видео) необходимо соблюдение последовательности передаваемых фрагментов сообщения.

С другой стороны при передаче данных недопустима ошибка даже в одном бите, что требует применения специальных мер, обеспечивающих достоверность передачи в то время, как требования к задержке передачи данных не являются чрезмерно жесткими. При передаче речи или видеоинформации, наоборот, необходимо минимизировать задержку передачи фрагментов информации , а часто и синхронизировать передачу речи и видео, в то время, как ошибка или даже потеря нескольких оцифрованных значений сигнала не приводит к заметному ухудшению качества передачи.

Все вышесказанное свидетельствует о явной необходимости усовершенствования существующих сетевых технологий. При этом возможно два пути - модернизация одной или нескольких существующих технологий или разработка принципиально новой перспективной технологии, удовлетворяющей назревшим и предполагаемым в будущем требованиям к системам передачи информации

Эти требования сформулированы в виде спецификации ISDN - Integrated Services Digital Network - цифровой сети интегрального обслуживания (ЦСИО)

В сетях ISDN на основе единых принципов построения и функционирования и ограниченного число многофункциональных интерфейсов ‘пользователь - сеть” интегрируется не только коммутационное и передающее оборудование , но и различные виды передаваемой информации (речь, данные ), методы коммутации (КК и КП), различные виды обслуживания ( сокращенный номер, переадресация вызова и др.)

Обеспечивается три вида доступа:

• По вызову,

• С предварительным резервированием на определенное время,

• Постоянная связь (аренда канала для организации вторичной ведомственной сети).

Предоставление пользователю (абоненту) возможности передачи различных видов информации (речь, данные и др.), выбора метода коммутации (КК, КП) и различных видов обслуживания его заявки при установлении связи называется сервисом или службой электросвязи.

При этом если передача разнообразной информации производится через многофункциональный интерфейс “пользователь – сеть” с одного и того же абонентского пункта, включающего различные терминалы – аналоговый и цифровой телефонный аппараты, персональный компьютер, факс и др., по одной и той же абонентской линии с применением метода КП или метода КК и с использованием различных видов обслуживания заявок пользователя, то говорят, что пользователю предоставляется интегральный сервис или, другими словами, осуществляется интегральное обслуживание пользователя (абонента) сети.

Услуги связи предоставляются пользователю с помощью определенных служб. Классификация служб может быть выполнена по разному в зависимости от признака классификации. В соответствии с рекомендациями СС МСЭ в зависимости от способов связи между терминальным оборудованием и в соответствии с возможными приложениями, все службы делятся на интерактивные и распределительные, каждая из которых, в свою очередь включает несколько классов служб (Рис.1).

Рис.1. – см. файл 011Рис1Службы.doc

Атрибуты сервиса.

Сервис электросвязи – обобщающий термин, охватывающий все услуги, предоставляемые администрацией связи пользователям сети.

Различают опорный сервис и телесервис (Рис.2)

Опорный сервис реализует функции трех нижних уровней модели ВОС/МОС .

Телесервис – реализует функции как нижних (1-3), так и верхних (4-7) уровней модели ВОС/МОС.

Различным видам сервиса присущи специфические характеристики, отличающие один вид сервиса от другого, названные атрибутами. Атрибуты подразделяют на технические, функциональные и экономические.

Каждый из атрибутов имеет несколько значений или принципов выполнения некоторых функций сети.

Основными техническими и функциональными атрибутами являются::

1. Принцип (режим) передачи информации режим коммутации каналов (КК)

режим коммутации пакетов (КП)

2. Скорость передачи (пропускная способность)

3. Ориентация на соединение

4. Принцип установления связи по запросу,

с предварительным резервированием

установление постоянной связи

5. Конфигурация связи точка – точка

многоточечная

широковещательная

6. Направленность соединения симплексное,

дуплексное,

полудуплексное

7. Симметричность (для симметричное

двунаправленных соединений) асимметричное

Немного терминологии и истории

Для обозначения цифровых сетей интегрального обслуживания в технической литературе используются следующие сокращения:

ЦСИО - цифровые сети интегрального обслуживания

ЦСИС - цифровые сети интегрального сервиса (с интеграцией служб)

У- ЦСИО – узкополосные цифровые сети интегрального обслуживания

У-ЦСИС - узкополосные цифровые сети интегрального сервиса

ISDN - Integrated Services Digital Network

N-ISDN - Narrowband Integrated Services Digital Network

Перечисленные сокращения являются равноправными и относятся к ЦСИО, в которых скорость передачи не превышает 2 Мбит/сек.

Обозначения

Ш-ЦСИО - широкополосные ЦСИО

B-ISDN - Broadband ISDN

относятся к ЦСИО, в которых используются широкополосные каналы со скоростями более 2 Мбит/сек.