Структура систем телекоммуникаций.

Основные характеристики телекоммуникационных сетей.

Задержка (время передачи и обработки) информации должна соответствовать норме и быть минимальной.

Ресурсы сети (ширина полосы) должны использоваться эффективно, сеть или любая ее часть не должны простаивать.

Стоимость сети (капитальные затраты и эксплуатационные расходы) должны быть минимальны.

Сетевые конфигурации

Самая простая сеть представляет собой соединенные через некую передающую среду (например, медные провода, радиоканал, оптическое волокно) между собой напрямую два коммуникационных устройства (звено).

Одиночное двухточечное звено (звено "точка-точка")

Передающая среда:

медная пара, коаксиальный кабель,

оптическое волокно (ВОЛС), радиоканал...

Звено

соединение по стандарту (например, RS-232)

В качестве терминального оборудования, например локальной компьютерной сети -LAN, используются:

-компьютеры;

-принтеры;

-сканеры;

-электронные дверные замки;

-охранное и противопожарное оборудование и т.д.

Обычно в системе имеется больше двух устройств, которые используют общую среду передачи.

Существуют две конфигурации телекоммуникационных сетей:

а) широковещательные сети б) коммутируемые сети

Коммутационный узел

Разделяемое звено Звено Звено

Звено

В широковещательной сети каждый В коммутируемой сети каждый

терминал совместно используют терминал имеет выделенное звено

общую среду передачи в тот момент к узлу коммутации, который и

времени, когда другие ее не используют. соединяет его с терминалом, с

Термин "широковещательный" означает которым он поддерживает связь или

совместное использование среды всеми напрямую, или через другие узлы.

терминалами совместно. В отличие от широковещательной

Отправляемые сообщения принимаются сети, сообщения от узла коммутации

всеми терминалами и каждый из них коммутируемой сети принимаются

исследует полученные сообщения и только коммутационным узлом на

проверяет кому они предназначены. приемной части канала, а не всеми

Это подводит к концепции: остальными узлами.

"Управление доступом к среде передачи" В такой сети коммутационные узлы

(MAC - Media Access Control) являются посредниками и обеспечивают

ретрансляцию или коммутацию речи и данных от других узлов, в целях нахождения адресата.

Сетевые топологи.

Сеточная топология (mesh-топология)

Сеточная топология - это такая топология, в которой коммутационные узлы напрямую соединены друг с другом.

Сети с полной сеточной топологией Сети с частичной сеточной топологией

.

Сравнительные характеристики сеточных сетевых топологий

В сети с полной сеточной топологией все узлы соединены друг с другом	В сети с частичной сеточной топологией не все узлы соединены друг с другом, некоторые из них должны связываться через промежуточные узлы
В полной сеточной топологии никакие переключения не используются, поскольку каждый узел имеет выделенные связи со всеми остальными. Такая сеть очень непрактична с точки зрения стоимости, поскольку с добавлением новых узлов в сети резко возрастают затраты на дооборудование остальных и строительство новых узлов.	Частичная сеточная топология является практичной и наиболее общей сетевой конфигурацией. Узлы, имеющие большой трафик соединяются напрямую, а остальные - через промежуточные узлы.
Центральная базовая сеть некоторых крупных сетей строится по принципу полной сеточной топологии.

Звездообразная топология (топология "звезда" - в локальных компьютерных сетях), или топология "радиально-узловая" - в телекоммуникационных сетях.

Это самая простая топология, в которой все коммутационные узлы соединяются напрямую с общим центральным узлом, который осуществляет связь между узлами.

Центральный узел должен

обслуживать большой

трафик, поэтому он довольно

сложный и дорогой.

Схема ненадежна, т.к. выход из строя центрального узла выводит из строя всю сеть.

Кольцевая топология

В кольцевой топологии все

коммутационные узлы соединены

друг с другом двухточечными звеньями

таким образом, формируя замкнутый

контур.

Информация передается от узла к узлу,

пока не достигнет адресата.

Недостаток: выход из строя одного

узла приводит к нарушению работы

всей сети.

На практике за счет усложнения оборудования эта проблема успешно решена - передача может осуществляться в обоих направлениях. Эта схема применяется, как правило, в телекоммуникационных сетях на транспортном (4-м) уровне

ЭМ ВОС.

.

.

Шинная топология УК УК

Шины Повторители

Эта топология - пример -

полностью распределенной сети. УК

Каждый узел напрямую

подсоединяется к кабелю или шине, используя

соответствующие интерфейсы и

оборудование. УК

Схема позволяет расширение

за счет использования

взаимоувязанных шин, формируя УК УК

древовидную структуру (древовидную сеть).

В отличие от кольцевой топологии, в шинной и древовидной сети не требуется замкнутая среда передачи. Как и в кольцевой сети, все узлы совместно используют общее звено передачи данных - шину. В каждый момент времени только одно устройство может передавать данные. При этом требуется управление доступом: когда узлы могут передавать свои данные на шину.

Наиболее распространенный способ доступа в шинной топологии - множественный доступ с контролем несущей (CSMA - Carrier Sense Multiple Access), который используется в сетях типа Ethernet.

Типы (размеры телекоммуникационных сетей):

Глобальные сети (WAN -Wide-Area Networks, Area - зона, набор сетевых сегментов и присоединенных к ним устройств) - это сети передачи данных, которые охватывают очень большую географическую территорию (более 100кв.км.). Такие сети, как правило, организуются на каналах (арендуемых) ТфОП (телефонных сетей общего пользования), однако в последнее время крупные коммерческие компании строят высокоскоростные (порядка 10,0гбит/с) сети передачи данных общенациональных и даже глобальных масштабов.

Глобальные сети принадлежат сетевому провайдеру (или арендуются) и обслуживают пользователей в платном режиме. Провайдеры несут ответственность за использование своих (арендуемых) сетей.

Для глобальных и региональных сетей предпочтение отдается иерархическому принципу построения их структуры.

Региональные сети (MAN – Metropolitan Area Networks) -

это сети передачи данных, обслуживающих так называемую "зону метро" (десятки кв. км.), т.е. обслуживают густонаселенные регионы типа городов.

Скорости передачи данных в региональных сетях электросвязи (MAN-стандарт) аналогичны скоростям, допускаемым в WAN-сетях.

Локальные сети (LAN – Local Area Network) - как правило, это высокоскоростные компьютерные сети передачи данных или УАТС, действие которых ограничивается географическим размером (до нескольких км.), обычно LAN располагаются в одном здании или на небольшой территории.

Владельцы локальных сетей не несут никакой ответственности за их использование.

Локальные и региональные сети похожи друг на друга, но в региональных сетях могут использоваться арендуемые каналы на основе несущих частот.

Требования к телекоммуникационным сетям.

-прозрачный физический канал от источника информации до получателя (адресата) информации на все время связи;

-последовательное объединение нескольких звеньев в узлах коммутации (УК);

-образование звеньев каналами тональной частоты (КТЧ) систем передачи (СП) в коммутационных системах с частотным разделением каналов (ЧРК) или каналами СП в коммутационных системах с временным разделением каналов (ВРК);

-каналы сетей с коммутацией каналов (КК) общего пользования являются общим ресурсом для всех пользователей;

-длительность обмена информацией должна зависеть исключительно от пользователей;

-сеть должна обеспечивать целостность физического канала от источника информации до получателя (адресата) на все время связи;

-сеть должна обеспечить обмен сигнализацией (абонентской, внутристанционной, межстанционной) по принципу "от звена к звену" (в состав сигналов системы сигнализации входят линейные, адресные, или регистровые, информационные);

-сеть должна обеспечить качество предоставляемых пользователям сетевых ресурсов, т.е. обеспечить норматив на количество внешних и внутренних блокировок, а также норматив на допустимое время ожидания обслуживания вызова.

Каналы связи предоставляются сетями не только для речевых сообщений, но и для передачи данных - массивов больших объемов (файлов), факсимильных сообщений, цифровых видеосигналов. При этом время задержки передачи информации не должно превышать 10,0-25,0с, которое определяется временем набора номера и установления соединения к вызываемому абонентскому устройству.

Пользователи взаимодействуют с системой связи (коммуникаций) не напрямую, а через приложения, которые в свою очередь взаимодействуют друг с другом, используя коммуникационные системы.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Аналоговые телефонные сети

Иерархия аналоговой телефонной сети, как и других телефонных

сетей России, Европы и США, имеет несколько уровней коммутации

(в каждой стране количество уровней коммутации различно):

•1-ый уровень – региональные узлы (центры) коммутации;

•2-ой уровень – междугородные узлы (центры) коммутации (АМТС);

•3-ий уровень – оконечная АТС (районная АТС – РАТС).

Иерархическая (древовидная) структура аналоговой телефонной сети с тремя уровнями коммутации

3-й уровень

АТС

АМТС

АТС

АТС 3-й уровень

АТС

2-ой уровень

1-й уровень АТС

АТС АМТС

2-ой уровень

АТС

АМТС

АТС

АТС

3-й уровень

В приведенной иерархии изображен один региональный центр коммутации (ЦК). Однако на практике таких центров может быть несколько (в США – 12).

Главный недостаток иерархической (древовидной) структуры сети, по которой строились аналоговые телефонные сети - высокая чувствительность сети к повреждениям на соединительных линиях и в центрах коммутации (АТС, узлах), что приводит к отсутствию связи в конкретных направлениях. Для устранения этого недостатка приходится между парами коммутационных центров (АТС, узлах) прокладывать избыточное число соединительных линий, в том числе в обходных направлениях.

Иерархическая древовидная структура сети связи используется только в аналоговых телефонных коммутируемых сетях общего пользования.

Нагрузка, или трафик (поток вызовов, поток сообщений, речевой поток и т.п.), всегда направляется через ближайший узел коммутации, АТС нижнего уровня из имеющихся в иерархии. Это позволяет сэкономить на оборудовании сети, а также повысить качество связи за счет использования более короткого пути и наименьшего числа точек коммутации. Таким образом, узлы коммутации, обслуживающие местные вызовы (междугородные и международные вызовы не обслуживаются) между двумя АТС, выполняют функцию транзитного узла коммутации.

.

.

Часть телефонной сети, в состав которой входят транзитные узлы коммутации (узлы коммутации исходящего, входящего сообщений или смешанные), называется узловым телефонным районом, в пределах которого все вызовы рассматриваются как местные.

Функции коммутации местной и междугородной (международной) связи

Разделение функций коммутации в случае местной и междугородной связи объясняется, главным образом, удобствами расчетов за телефонные переговоры, передачу данных, а также различными требованиями к технической эксплуатации сооружений связи. Местные соединения, как правило, короткие и осуществляются лишь через несколько центров коммутации (АТС, узлов). Междугородные соединения проходят через большое число коммутационных центров (АТС, узлов) при использовании довольно длинных междугородных соединительных линий между ними.

Характеристики аналоговой телефонной сети

Одним из самых трудных моментов при проектировании аналоговой телефонной сети является установление норм на качество передачи по отдельным системам сети. Эти нормы уточняются с учетом экономических оценок и зависят от разновидности, а также типов оборудования и линий связи.

При установлении норм качества передачи на аналоговой телефонной сети учитываются следующие основные факторы:

- Затухание сигнала (норматив на потерю мощности звукового сигнала при установлении телефонного соединения: 8,0 дБ, который никогда не выдерживается на практике);

- Шум (стандартный эталон шума: – 90,0 дБ.).

Качество аналоговых каналов при передаче сообщений не оценивается классическим соотношением "сигнал-шум", т.к. уровни шума в них сравнительно низкие, шум ощущается только в паузах, когда нет сигнала. Норматив на уровень шума на местных сетях: – 28,0 дБ, а на зоновых: – 34,0 дБ.

-Помехи:

Помехи называются переходными, если сигнал помехи воспринимается как информационный сигнал.

В аналоговых сетях переходные помехи регулировать очень трудно. Они проявляются в паузах, когда нет сигнала, т.е. уровень мощности полезного сигнала равен нулю;

- Искажения:

• нелинейные искажения вызываются нелинейными элементами: угольными микрофонами, усилителями сигналов в том числе - усилителями тональной частоты;

• линейные искажения бывают следующих типов:

• амплитудные искажения возникают при передаче сигнала на длинные расстояния через катушки пупинизации, фильтры, которые должны пропускать частоты разговорного диапазона 0,3 – 3,4 кГц, но на практике отсекаются частоты свыше 3,0 кГц.

• фазовые искажения при передаче речи практически не ощутимы и обусловлены задержками, зависящими от конкретных частот, составляющих спектр сигнала. Для каждой частоты - своя задержка.

.

- Эхо и самовозбуждение возникают в результате того, что передаваемые сигналы из-за несогласованности полных сопротивлений дифференциальных систем на стыке двухпроводных цепей с четырехпроводными цепями. Сигнал эха, затухает в два раза сильнее полезного сигнала.

Если информационный (полезный) сигнал отражается многократно, особенно на коротких линиях, возникает явление самовозбуждения, или генерации, т.е. усиление сигнала в цепи обратной связи значительно больше единицы.

Для устранения явления "местного эффекта", или эха, устанавливают приборы -

эхокомпенсаторы.

- Мощность речевых сигналов Уровень мощности речевого сигнала в период активного разговора составляет в среднем: 16,0 дБ.

- Полоса разговорных частот: 0,3 – 3,4 кГц.