5.7. Основы сетей электросвязи

Сеть связи - технологическая система, включающая в себя средства и линии связи и предназначенная для электросвязи [2].

Единая сеть электросвязи Российской Федерации состоит из расположенных на территории Российской Федерации сетей электросвязи следующих категорий

сеть связи общего пользования;

выделенные сети связи;

технологические сети связи, присоединенные к сети связи общего пользования;

сети связи специального назначения и другие сети связи для передачи информации при помощи электромагнитных систем.

Для сетей электросвязи, составляющих единую сеть электросвязи Российской Федерации, федеральный орган исполнительной власти в области связи определяет порядок их взаимодействия.

Сеть связи общего пользования предназначена для возмездного оказания услуг электросвязи любому пользователю услугами связи на территории Российской Федерации и включает в себя сети электросвязи, определяемые географически в пределах обслуживаемой территории, а также сети связи, определяемые по технологии реализации оказания услуг связи.

Сеть связи общего пользования представляет собой комплекс взаимодействующих сетей электросвязи.

Сеть связи общего пользования имеет присоединение к сетям связи общего пользования иностранных государств.

Выделенными сетями связи являются сети электросвязи, предназначенные для возмездного оказания услуг электросвязи ограниченному кругу пользователей или группам таких пользователей. Выделенные сети связи могут взаимодействовать между собой. Выделенные сети связи не имеют присоединения к сети связи общего пользования, а также к сетям связи общего пользования иностранных государств. Технологии и средства связи, применяемые для организации выделенных сетей связи, а также принципы их построения устанавливаются собственниками или иными владельцами этих сетей.

Технологические сети связи предназначены для обеспечения производственной деятельности организаций и управления технологическими процессами в производстве.

Технологии и средства связи, применяемые для создания технологических сетей связи, а также принципы их построения устанавливаются собственниками или иными владельцами этих сетей.

При наличии свободных ресурсов технологической сети связи часть этой сети может быть присоединена к сети связи общего пользования с переводом в категорию сети связи общего пользования для возмездного оказания услуг связи любому пользователю на основании соответствующей лицензии. Такое присоединение допускается, если:

часть технологической сети связи, предназначаемая для присоединения к сети связи общего пользования, может быть технически, или программно, или физически отделена собственником от технологической сети связи;

присоединяемая к сети связи общего пользования часть технологической сети связи соответствует требованиям функционирования сети связи общего пользования.

Части технологической сети связи, присоединенной к сети связи общего пользования, выделяется ресурс нумерации из ресурса нумерации сети связи общего пользования в порядке, установленном федеральным органом исполнительной власти в области связи.

Собственник или иной владелец технологической сети связи после присоединения части этой сети связи к сети связи общего пользования обязан вести раздельный учет расходов на эксплуатацию технологической сети связи и ее части, присоединенной к сети связи общего пользования.

Технологические сети связи могут быть присоединены к технологическим сетям связи иностранных организаций только для обеспечения единого технологического цикла.

Сети связи специального назначения предназначены для нужд органов государственной власти, нужд обороны страны, безопасности государства и обеспечения правопорядка.

Подготовка и использование ресурсов единой сети электросвязи Российской Федерации для обеспечения функционирования сетей связи специального назначения осуществляются в порядке, установленном Правительством Российской Федерации.

Услугами электросвязи является продукт деятельности по приёму, обработке, передаче и доставке информации по сетям электросвязи.

Юридическое лицо или индивидуальный предприниматель, оказывающие услуги связи, называется оператором связи.

Пользователями электросвязи являются физические или юридические лице получающие услуги электросвязи.⁶

Сети электросвязи подразделяются на первичные и вторичные сети.

Первичная сеть представляет собой совокупность узлов и линий связи, образующих типовые каналы и групповые тракты.

Для организации первичной сети используются проводные линии и радиолинии, построенные на основе средств различных родов связи. Отсюда следует, что первичные сети подразделяются на сети воздушных, кабельных, оптоволоконных, радиорелейных, тропосферных, спутниковых линий связи и радиосвязи.

Вторичная сеть представляет собой совокупность каналов различных видов связи, организованных на базе типовых каналов первичной сети.

Вторичные сети подразделяются

• по виду связи – на телефонные, факсимильные, телеграфные сети передачи данных и др.;

• по способу распределения информации – на коммутируемые и некоммутируемые;

• но способу коммутации – коммутация каналов, сообщений или пакетов;

• по принадлежности – сеть связи общего пользования, выделенные сети связи, технологические сети связи, присоединенные к сети связи общего пользования, сети связи специального назначения и другие сети связи.

• по характеру использования – иа специализированные (созданные на базе средств, специально для нее предназначенных) и неспециализированные (средства которых включаются в сеть общего пользования).

Для задания сети связи необходимо: описание состава, конфигурации, взаимосвязи отдельных элементов и принципов установления связи.

Многогранность такого описания сети связи обусловливает наличие целого ряда характеристик, которые можно объединить в три основные группы: характеристики функционирования, экономические и морфологические.

Характеристики функционирования сетей связи раскрывают протекающие в них процессы передачи информации, позволяют определить основные вероятностно-временные параметры сетей.

Экономические характеристики показывают затраты, необходимые на строительство и эксплуатационное обслуживание сетей связи, а также доход, который может быть получен от эксплуатации сетей.

Морфологические (структурно-топологические) характеристики дают описание состава и построения сетей связи, характера взаимосвязи между коммутационными центрами различных типов, а также способов распределения каналов по ветвям и направлениям связи. В эту группу характеристик входят структура, топология и стереология⁷.

Многочисленность факторов, определяющих специфику построения различных сетей связи, ведет к многообразию их структур.

Основой для построения сети связи любой сколь угодно сложной структуры являются так называемые элементарные структуры. Принято выделять элементарные структуры двух типов: радиальная и кольцевая элементарные структуры.

На основе радиальных элементарных структур строят радиальные, линейные, древовидные структуры.

На основе кольцевой элементарной структуры строят кольцевые, полносвязные и неполносвязные структуры.

Обозначая количество элементов (узлов) сети N и количество связывающих их ветвей (линий) М, можно установить их взаимосвязь в различных типах структур сетей связи:

- для сетей, построенных на основе радиальных элементарных структур: N ≥ 2, М = N — 1;

- для сетей, построенных на основе кольцевых элементарных структур: N ≥ 3, М = N;

- для полносвязных сетей: N ≥ 3, М = N(N – 1)/2;

- для неполносвязных сетей: N > 4, (N+1) < М < N(N – 1)/2;

Первичные и вторичные сети связи строятся на основе следующих структур (рис. 5.12 ): радиальная, линейная, кольцевая, радиально-узловая и полнодоступная.

По радиальной схеме строят, например, сети внутренней телефонной связи, сети радиосвязи.

По линейной схеме, например, организуют радиорелейную связь, связь в радионаправлении.

Кольцевая схема часто обычно используется на внутриаэропортовых кабельных сетях связи.

Рис. 5.12. Виды структур сетей: A — линейная; B — полносвязная; C — радиальная; D — кольцевая; E — шина; F — древовидная.

Полносвязная сеть находит применение при организации громкоговорящей связи (ГГС) между абонентами, которым предоставляются одинаковые возможности по оперативному обмену информацией. Коммутация линий связи в такой сети осуществляется каждым абонентом с его пульта управления, на который выводится световая сигнализация о занятости абонентов всей сети. Каждая линия жёстко закреплена за определённой парой абонентов. Количество линий связи в полносвязной сети больше по сравнению с другими схемами и резко возрастает при увеличении числа абонентов N.

Некоторое упрощение сети ГГС достигается за счёт того, что отдельным абонентам требуется связь лишь по одной линии с вышестоящим должностным лицом. Таким абонентом используется не пульт ГГС, а абонентский аппарат. В этом случае схема сети связи является неполносвязной.

Полносвязные и неполносвяэные сети с пультами и абонентскими аппаратами ГГС обеспечивают наиболее высокую оперативность связи.

Сети внешней телефонной, телеграфной связи и передачи данных строятся обычно по радиально-узловой схеме, являющейся разновидностью древовидной структуры сети (рис. 5.13 ).

Рис. 5.13. Структурная схема радиально-узловой сети связи

В структуре такой сети выделяются один или несколько главных узлов связи (ГУ). Главный узел с подчинёнными узлами (ПУ) образует радиальную схему. Подчинённые узлы связи в свою очередь образуют радиальные схемы со станциями связи (СС). К станциям по радиальным схемам подключаются оконечные абонентские установки , т.е. абонентские пункты (АП) или абонентские аппараты (АА) . Для повышения «живучести» и образования обходных путей соседние узлы связи соединяются между собой дополнительными линиями связи.

Радиально-узловая сеть связи является оптимальной по совокупности показателей: экономической эффективности, скорости передачи сообщений, надёжности, маневренности. Она используется для охвата больших территорий. По радиально-узловой схеме строятся городские телефонные сети АТС, междугородные и международные сети связи.

В элементах (узлах) сети связи, как правило, осуществляется формирование, обработка и коммутация ветвей (линий) сети связи.

Различают коммутацию каналов (КК), коммутацию сообщений (КС) и коммутацию пакетов (КП).

При КК коммутаторами узлов связи формируется цепь каналов, соединяющая вызывающего и вызываемого абонентов сети. на всё время обмена информацией, по завершении которого она разъединяется. Если какой-либо участок сети в цепи каналов оказываегся занятым, то соединение не может состояться. Поэтому с увеличением нагрузки в цепи эффективность сети с КК снижается. Достоинством сети с КК является оперативность обмена информацией после соединения абонентских установок. Эго обусловливает широкое применение КК для учрежденческой связи.

КС применяется в телеграфной связи и основывается на последовательном переприёме телеграфных сообщений в узлах связи. Передаче сообщения от одного узла к другому предшествует его запись в устройстве памяти, что позволяет организовать очерёдность передачи сообщений (с учётом их категорий срочности). Прохождение сообщений по сети с КС происходит по мере освобождения каналов между узлами связи.

КП осуществляется при передаче пакетов. Пакетом является блок сообщения фиксированной длины, содержащий адресную и управляющую информацию. При КП, в отличие от КС, на передающей стороне осуществляется разделение сообщений на пакеты. Прохождение пакетов одного сообщения по сети может осуществляться различными путями и в любой последовательности. На приёмной стороне производится их сборка. Загрузка сети ПД пакетами с одинаковым объёмом информации повышает эффективность её использования.

Рассмотренные различия связи при КК, КС и КП отражаются в организации вторичных сетей.

Основой будущей сети связи будет интегральная сеть электросвязи.

Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI

Взаимодействие подсетей в интегральной сети электросвязи основано на эталонной модели открытых систем ISO/OSI.

Архитектура протокола Международной организации по стандартизации (ISO), реализованная на базе эталонной модели открытой системы (OSI), предназначена для обеспечения взаимодействия систем с неоднородными данными, с надежным обменом сообщений не зависимо от типа подсети и физической нагрузки, через которые сообщения проходят.

Архитектура ЭМВОС имеет структуру взаимодействия систем передачи данных, где сообщения пересекают уровни, каждый из которых обеспечивается четко определенным обслуживанием к верхнему уровню (рис. 5.14).

Рис.5.14. Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI

ЭМВОС состоит из семи уровней по возрастающей иерархии:

- Физический;

- Канальный;

- Сетевой;,

- Транспортный;,

- Сеансовый,

- Представления (воспроизведение);

- Прикладной (применение).

Четыре нижних уровня: физический, канал передачи данных, сеть связи, транспортировка формируют сетевую зависимую часть из архитектуры протокола ISO.

Три верхних - сеанс связи, воспроизведение и применение обеспечивают общую поддержку функционального применения.

Преимущество иерархической модели OSI заключается в том, что, поскольку функционирование каждого уровня хорошо определено, и, услуги, требуемые для каждого уровня, обеспечиваются немедленным интерфейсом нижележащего уровня, с одновременным обменом информации между объектами в соответствии с содержанием "протокола", реализация обслуживания хорошо организована и управляема. Любые функции, которые осуществлены на данном уровне, должны быть не только четко определены, но и обеспечивать обслуживание на нижележащем уровне. Так, например, применение прогрессивной технологии по увеличению передачи данных, на одном уровне, может быть минимизировано, с экономической точки зрения, на выше лежащем уровне.