Основы построения телекоммуникационных систем и сетей

1 Основы построения телекоммуникационных систем и сетей

В данном разделе предлагается ознакомиться с принципами построения взаимоувязанной сети связи РФ, с основными определениями и понятиями; также представлены основные тенденции развития телекоммуникационных систем.

1.1 Принципы построения и структура взаимоувязанной сети связи РФ

В историческом плане все виды электросвязи длительный период развивались независимо друг от друга, в результате чего сформировались несколько независимых сетей. Вместе с тем, ряд министерств и ведомств создавали свои сети для удовлетворения собственных нужд. Такая техническая политика привела к разобщению технических средств, а эффективность совокупности сетей в масштабах страны оставалась низкой.

Возрастающие потребности в различных видах связи, обеспечивающих нужды различных секторов экономики нашей страны, непрерывно расширяющиеся производственные и общественные взаимодействия людей ставят задачу постоянного совершенствования сети связи. За последние 20 лет в области телекоммуникаций произошли колоссальные технологические, организационно-технические, структурные и институциональные перемены. Они отразили мировую технологическую революцию в сфере инфокоммуникаций, изменение социально-экономической формации России, завершение индустриального этапа развития мирового общества и переход к глобальному информационному. Этот период был связан с созданием и развитием Взаимоувязанной сети связи (ВСС), которая является преемницей Единой автоматизированной сети связи (ЕАСС), существовавшей в СССР с 1963 г. по 1992 г.

Принятый в 2003 году Государственной думой новый Федеральный закон «О связи» определил начало нового этапа – это этап превращения российского общества на базе конвергентного объединения информатизации и телекоммуникации в электронно-информационное общество. Новый закон «О связи» создаёт правовую и юридическую основу для успешного функционирования связи в новом периоде. Сетевой основой телекоммуникаций определена Единая сеть электросвязи (ЕСЭ).

ЕСЭ входит в Федеральную связь Российской Федерации, объединяет все сети электросвязи, расположенные на территории России. ЕСЭ предназначена для удовлетворения потребностей населения, органов государственной власти и управления, обороны, безопасности, охраны правопорядка, а также хозяйствующих субъектов в услугах электросвязи. Устойчивая и качественная работа связи является важнейшим условием деятельности государства и общества.

Генеральной целью развития ЕСЭ является способствование преобразованию российского общества в высокоразвитое постиндустриальное «электронное» общество.

Основными задачами развития ЕСЭ являются достижения количественных показателей развития сети в соответствии с параметрами «электронного» общества и обеспечение предоставления постоянно возрастающего объёма услуг связи с нормированным качеством. Основным видом телекоммуникационной сети, отвечающей поставленным задачам, является мультисервисная сеть связи с использованием преимущественно пакетных методов передачи. Теоретической посылкой является концепция сетей нового поколения (NGN). Она позволяет сформировать общие системные решения, обеспечивающие совместимость и взаимодействие существующих и будущих сетей. Особенностью сетей нового поколения является то, что передача и маршрутизация пакетов и элементы оборудования передачи (каналы, маршрутизаторы, коммутаторы, шлюзы) физически и логически отделены от устройства и логики управления вызовами и услугами. Использующаяся в сети логика поддерживает все типы услуг в сети с коммутацией пакетов, начиная от базовой телефонной связи и заканчивая передачей данных, изображений, мультимедийной информации, широкополосными приложениями и приложениями управления.

Рекомендуемые материалы

Концепцией ЕСЭ выделены три группы принципов, которые лежат в основе построения функционирования всех сетей электросвязи и одновременно учитывают особенности ЕСЭ: базовые и структурные принципы и принципы организации служб и систем связи.

Базовые принципы определяют общие основы построения сетей связи. К ним относятся, например:

¾ Принцип организации сети как совокупности узлов распределения потоков сообщений и линий передачи между ними;

¾ Принцип взаимоувязки и взаимодействия сетей различных типов и назначений;

¾ Принцип иерархического построения сетей;

¾ Принцип организации транспортных сетей и сетей доступа.

Структурные принципы определяют основы построения структурных элементов сетей. К ним, в частности, относятся:

¾ Территориальное разделение сетей на магистральные, внутризоновые и местные;

¾ Разделение узлов сети в зависимости от назначения, класса и типа;

¾ Построение трёхсвязной топологии магистральной первичной сети;

¾ Взаимоувязка сетей, принадлежащих различным операторам;

¾ Охват сетей системами управления и мониторинга.

К принципам организации служб и систем связи относятся:

¾ Организация служб персонала (без функций оконечных абонентских устройств) и телеслужб (с функциями оконечных абонентских устройств);

¾ Организация служб доступа к сетевым информационным ресурсам;

¾ Организация системы нумерации;

¾ Организация систем управления соединениями, маршрутизации вызовов, сигнализации.

Классификация сетей.

На ЕСЭ имеется множество сетей, различающихся по назначению, типам, характеристикам и размерам.

Сеть связи (или телекоммуникационная сеть) – это технологическая система, которая состоит из линий и каналов связи, узлов оконечных станций и предназначена для обеспечения пользователей электрической связью с помощью абонентских терминалов. Подключаемых к оконечным станциям. Следует отличать сети электросвязи от инфокоммуникационных сетей.

Инфокоммуникационная сеть – это технологическая система, которая включает в себя кроме сети связи также средства хранения, обработки и поиска информации и предназначена для обеспечения пользователей электрической связью и доступом к необходимой им информации.

ЕСЭ состоит из сетей следующих категорий:

Сеть связи общего пользования (ОП) – предназначена для предоставления услуг электросвязи любому пользователю на территории Российской Федерации. Она включает сети с географической (ABC) и негеографической (DEF) системой нумерации, и представляет собой комплекс взаимодействующих сетей связи, включая сети связи для распространения программ телевизионного и радиовещания.

Выделенные технологические, а также сети связи специального назначения образуют группу сетей ограниченного пользования (ОгП), так как контингент их пользователей ограничен корпоративными клиентами.

Выделенные сети связи – это сети, предназначенные для предоставления услуг ограниченному кругу пользователей. Такие сети могут взаимодействовать между собой, но не имеют присоединения к сетям общего пользования ЕСЭ, а также к сетям общего пользования иностранных государств. Выделенная сеть может быть присоединена к сети общего пользования ЕСЭ с переводом в категорию сети общего пользования, если она соответствует требованиям.

Технологические сети связи предназначены для обеспечения производственной деятельности организации и управления технологическими процессами. При наличии свободных ресурсов эти сетевые ресурсы могут быть присоединены к сети общего пользования ЕСЭ с переводом в категорию сетей общего пользования и использованы для предоставления возмездных услуг любому пользователю.

Сети специального назначения предназначены для обеспечения нужд государственного управления, обороны, безопасности и охраны правопорядка в Российской Федерации. Такие сети не могут использоваться для возмездного оказания услуг связи, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.

Транспортной является та часть сети связи, которая выполняет функции переноса (транспортирования) потоков сообщений от их источников из одной сети доступа к получателям сообщений другой сети доступа путём распределения этих потоков между сетями доступа.

Сетью доступа сети связи является та её часть, которая связывает источник (приёмник) сообщений с узлом доступа, являющимся граничным между сетью доступа и транспортной сетью. По типу присоединяемых абонентских терминалов сети ЕСЭ разделяются на:

¾ Сети фиксированной связи, обеспечивающие присоединения стационарных абонентских терминалов;

¾ Сети подвижной связи, обеспечивающие присоединение подвижных (перевозимых или переносимых) абонентских терминалов.

Сети связи разделяются на первичные и вторичные.

Первичная сеть представляет собой совокупность каналов и трактов передачи, образованных оборудованием узлов и линий передачи (или физических цепей), соединяющих эти узлы. Первичная сеть предоставляет каналы передачи (физические цепи) во вторичные сети для образования каналов связи.

Вторичная сеть представляет собой совокупность каналов связи, образуемых на базе первичной сети путём коммутации (маршрутизации) в узлах коммутации и организации связи между абонентскими устройствами пользователей.

По территориальному делению сети разделяются на:

Магистральную сеть – это сеть, связывающая между собой узлы центров субъектов Российской Федерации и узлы центра Российской Федерации. Магистральная сеть обеспечивает транзит сообщений между зоновыми сетями и связность ЕСЭ. По организационно-техническому построению магистральные сети разделяются на два класса:

¾ Магистральные сети I класса – сети, удовлетворяющие всем организационно-техническим требованиям ЕСЭ, в частности обеспечения устойчивости и живучести сети, защищённости от информационных угроз и воздействия дестабилизирующих факторов;

¾ Магистральные сети II класса – сети, не полностью удовлетворяющие этим требованиям.

Зоновые (или региональные) сети – сети связи, образуемые в пределах территории одного или нескольких субъектов Российской Федерации (регионов);

Местные сети – сети связи, образуемые в пределах административной или определённой по иному принципу территории и не относящиеся к региональным сетям. Местные сети подразделяются на городские и сельские.

Международная сеть – сеть общего пользования, присоединённая к сетям иностранных государств.

По кодам сети разделяются на два класса:

¾ Сети кода ABC – это сети стационарной связи, охватывающие территорию 8-миллионной зоны нумерации ABC.

¾ Сети кода DEF – это сети мобильной связи, которым выделен код DEF.

По числу служб электросвязи сети бывают:

¾ Моносервисные – предназначенные для организации одной службы электросвязи (например, радиовещания);

¾ Мультисервисные – предназначенные для организации двух и более служб электросвязи (например, телефонной, факсимильной и нескольких мультимедийных служб). Под мультисервисной сетью понимается совокупность телекоммуникационных и информационных ресурсов, совместная эксплуатация которых направлена на удовлетворение потребностей пользователей в традиционных и перспективных инфокоммуникационных услугах. При преобразовании сетей связи общего пользования в мультисервисные основными функциями остаются передача и распределение информации.

Мультисервисные сети должны позволять переносить все существующие виды информации (видео, неподвижные изображения, аудио, речь, графику, тексты, данные) с различными категориями качества, обеспечивать прозрачное взаимодействие всех существующих линий связи, как в части систем передачи и коммутации, так и в части подсистем сигнализации, нумерации и управления, позволять создавать новые услуги, используя программные средства, и управлять услугами и конфигурацией соединения со стороны пользователя или поставщика услуг.

В соответствии с этими основными требованиями к функциям мультисервисной сети, её архитектура должна состоять из трёх функциональных подсистем:

а) Транспортная подсистема, которая отвечает за прозрачную передачу информации через системы передачи и аппаратно-программные средства традиционных сетей связи и создаваемой новой транспортной инфраструктуры;

б) Подсистема управления коммутацией и передача, которая отвечает за сигнализацию, управление и маршрутизацию вызовов;

в) Подсистема услуг, которая отвечает за предоставление услуг и за создание новых.

По видам коммутации вторичные сети разделяются на некоммутируемые и коммутируемые – с коммутацией каналов сообщений, пакетов.

По характеру среды распространения сети разделяются на проводные, радио и смешанные. В свою очередь, радиосети разделяются на спутниковые и наземные.

Сеть связи первичная – совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи.

Узел сетевой – комплекс технических средств, обеспечивающих соединение сетевых станций первичной сети, образование и перераспределение сетевых трактов, типовых каналов передачи и типовых физических цепей, а также представление их вторичным сетям и спецпотребителям.

Станция сетевая – комплекс технических средств, обеспечивающий образование и предоставление вторичным сетям типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов, а также их транзит. Для организации взаимодействия между магистральными узлами и станциями строятся транспортные сети.

Канал передачи – комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающий передачу сигнала электросвязи в определённой полосе частот или с определённой скоростью передачи между сетевыми станциями, сетевыми узлами и между сетевой станцией и сетевым узлом, а также между сетевой станцией или сетевым узлом и оконечным устройством первичной сети. Каналы подразделяются на аналоговые, цифровые и смешанные (аналогово-цифровые). Канал передачи, параметры которого соответствуют принятым нормам, называют типовым. Например, это каналы: тональной частоты с полосой 300÷3400 Гц или основной цифровой канал (ОЦК) со скоростью передачи 64 Кбит/с.

Канал передачи, групповые тракты организуются с помощью соответствующих систем передачи.

Система передачи – комплекс технических средств, обеспечивающих образование линейного тракта, типовых групповых трактов и каналов передачи первичной сети. Системы передачи разделяют на аналоговые и цифровые, проводные (электрические и оптические), радиорелейные и спутниковые.

Групповой тракт – комплекс технических средств, предназначенный для организации нормализованного числа каналов тональной частоты или ОЦК в полосе частот или со скоростью передачи, соответствующей данному групповому тракту.

Групповой тракт, параметры и структура которого соответствуют принятым нормам, называют типовым. Например, это первичный аналоговый тракт с полосой частот 60÷108 кГц или первичный цифровой тракт со скоростью передачи 2048 Кбит/с.

Линейный тракт системы передачи – комплекс технических средств, обеспечивающий передачу сигналов электросвязи в полосе частот или со скоростью, соответствующей данной системе передачи. Линейный тракт может быть радиорелейным, кабельным (оптическим или электрическим), по типу системы передачи – аналоговым или цифровым.

В состав вторичной сети входят: оконечные абонентские устройства, абонентские линии (АЛ), коммутационные устройства и каналы, выделенные из первичной сети для организации данной вторичной сети (рисунок 1.1.2).

Устройство оконечное абонентское (абонентский терминал) – оконечное устройство, устанавливаемое в помещении абонента и находящееся в его пользовании. В абонентский терминал могут включаться элементы сети (сетевые окончания) и операционные системы. В зависимости от вида электросвязи, вторичная сеть ЕСЭ имеет название: телефонная, телеграфная, передача данных, факсимильная, передачи газет, звукового вещания, телевизионного вещания.

Первым важным моментом является появление услуг модемной связи, используемой для передачи данных по аналоговой телефонной сети. Её основным недостатком является низкая скорость передачи. Далее возникла потребность в тарификации объёмов передаваемых данных, а не времени их передачи. Такая услуга была предоставлена в сетях пакетной коммутации. Затем, почти одновременно с ISDN (цифровая сеть интегрального обслуживания), ITU-T разработал и стандартизировал цифровую систему сигнализации по общему каналу SS7.

Система общеканальной сигнализации – система передачи межстанционной сигнализации по специальному каналу сигнализации, общему для пучка каналов коммутации (система сигнализации №7, ОКС 7/SS7). Внедрение ОКС освобождает типовые каналы (например, канал ТЧ, ОЦК) от передачи по ним узкополосных или низкоскоростных сигналов управления и взаимодействия – СУВ (сигналы «готовности», «набора номера», «посылки вызова» и др.), что повышает эффективность использования типовых каналов. кроме того, каналы ОКС могут быть организованы с более высоким качеством, большей надёжностью, что позволяет повысить эффективность работы сети в целом. Считается, например, что без SS7 невозможно построение сетей ISDN, GSM, IN и др.. По каналам ОКС может передаваться информация от систем управления (СУ) для управления элементами сети и сетью связи в целом. Одной из таких СУ является сеть управления электросвязью.

Сеть управления электросвязью (TMN) – специальная сеть, обеспечивающая управление сетями электросвязи и их услугами путём организации взаимосвязи с компонентами различных сетей электросвязи на основе единых интерфейсов и протоколов, стандартизированных Международным Союзом Электросвязи.

Следующий принципиальный момент – это появление в 1992 году технологии асинхронного режима переноса информации ATM (Asynchronous Transfer Mode), благодаря которому получили дальнейшее развитие такие сетевые концепции, как B-ISDN (широкополосная ISDN), UMTS, B-IN и некоторые другие. Инфраструктура широкополосных коммуникаций делает возможным создание новых услуг, таких как услуги универсальной подвижной связи и услуги мультимедиа на сетях связи.

1 – система передачи (транспортная система); 2 – сетевой узел первичной (транспортной) сети; 3 – сетевая станция; 4 – интерфейсы – граница между двумя взаимодействующими системами (устройствами), определяемая общими функциональными и конструктивными характеристиками, требованиями к протоколам обмена и т. д.; 5 – узел вторичной сети А – комплекс технических средств, осуществляющих соединение вторичной сети между собой; 6 – узел вторичной сети Б; 7 – станция вторичной сети А – комплекс технических средств, обеспечивающий соединение линий и каналов вторичной сети; 8 – станция вторичной сети Б; 9 – абонентский терминал сети А; 10 – абонентский терминал сети Б; 11 – линия передачи абонентская.

В заключении можно сказать, что человечество движется по пути создания глобального информационного общества, основой которого станет глобальная информационная инфраструктура, составляющей которой будут мощные транспортные сети связи и распределённые сети доступа, предоставляющие информацию пользователям. Глобализация связи и её персонализация (доведение услуг до каждого пользователя) – вот две взаимосвязанные проблемы, успешно решаемые на данном этапе развития. И, конечно же, дальнейшая эволюция телекоммуникационных технологий будет идти в направлении увеличения скорости передачи информации, интеллектуализации сетей и обеспечения мобильности пользователей.

"61 Мозаика культур" - тут тоже много полезного для Вас.

Вопросы для самоконтроля

1. Что является основной целью развития ЕСЭ?

2. Охарактеризуйте основные тенденции развития телекоммуникационных систем. Какова основная особенность сетей связи нового поколения?

3. Какие виды сетей на ЕСЭ вам известны? Дайте определение понятиям «первичная сеть связи», «вторичная сеть связи».

4. Каким образом можно передавать данные по аналоговой телефонной сети? Каковы недостатки такой передачи?

5. Поясните назначение сетей TMN.