Виды телекоммуникационных сетей

Лекция 10. Виды телекоммуникационных сетей

                   -Сети общественного пользования

                   -Частные или выделенные сети

                   -Виртуальные частные сети

                   -Интеллектуальные сети

                   -Телекоммуникационная сеть общественного пользования сегодня

Сети общественного пользования

Сети общественного пользования принадлежат и управляются операторами телекоммуникационной сети. Эти сетевые операторы имеют лицензию на предоставление телекоммуникационных услуг и это - обычно их основной бизнес. Любой клиент может быть  подключен к общественной телекоммуникационной сети, если он имеет соответствующее оборудование и соглашение с оператором сети.

Телефонная Сеть. Телефонная сеть общественного пользования  (ТФ-ОП) - сеть, которая обеспечивает речевые услуги и услуги передачи данных по коммутируемым линиям. ТФ-ОП  - главная общественная телекоммуникационная сеть. Иногда мы относим ее услуги только к телефонным услугам, если хотим отличить обычную службу неподвижных телефонов от других служб, обслуживаемых телекоммуникационными сетями сегодня. В добавление к речевым коммуникациям между неподвижными телефонами, данные могут передаваться как речевое сообщение с помощью модема, работающего в полосе частот речи. Цифровые системы с интеграцией служб (ЦСИС),  к которым перейдем позже, рассматривается как следующий эволюционный шаг после ТФ-ОП.

Рекомендуемые материалы

Сети Мобильного телефона. Системы мобильного телефона обеспечивают радио-коммуникации в сети абонентского доступа. Они представляют региональные или национальные сети абонентского доступа и связаны с ТФ-ОП  при установлении дальних и международных соединений. Мы рассмотрим   мобильные сети в лекциях  11 и 12.

 Сеть телекса. Это - сеть телеграфа, которая позволяет телетайпам быть связанными посредством

специально выделенных коммутаторов. Скорость передачи битов телекса очень низкая, 50 или 75 бит в секунду, что делает его надежным. Эта сеть когда-то широко использовалась, но важность телеграфа сегодня уменьшилась, поскольку другие системы передачи сообщений, типа электронной почты и факсимиле, уменьшают его долю на рынке услуг.

 Сети оповещения (пейджинговые). Сети оповещения используют однонаправленные передачи. Пейджеры являются дешевыми и легкими по весу устройствами  радиосвязи,  предназначенными для того, чтобы связываться с клиентами без использования голоса. Простые пейджеры только гудят, дают" звуковой сигнал", но сложные пейджеры позволяют получить большой объем текста и показывают сообщение электронной почты на экране. Важность сетей оповещения оказалась низкой в странах, где было высоким проникновение на рынок сотовых систем, обеспечивающих службу речевых сообщений.

Общественные сети передачи данных. Эти сети обеспечивают арендованные соединения типа «точка - точка», а также сети с коммутацией каналов или с коммутацией пакетов. Арендованные линии типа «точка - точка»  часто представляют экономичное решение для связей между локальными вычислительными сетями (ЛВС) корпоративных офисов в городе или области. Сети с коммутацией каналов, выделенные для передачи данных, сегодня не используются широко. Их заменяет служба передачи данных с коммутацией пакетов, которая обеспечивается сетью X.25 по всему миру. Эта сеть была развита, чтобы обеспечить передачу коммерческих данных для коммерческих служб. Она обеспечивает набор функциональных возможностей сообщения так, чтобы клиентский счет мог изменяться на базе важности переданных данных. Значимость этой сети была в свою очередь уменьшена развитием Интернет. Электронная почта Интернета  заменила электронную почту X.25.

Общественные беспроводные сети передачи данных, такие как общая служба пакетной радиосвязи (GPRS), были осуществлены, чтобы обеспечить мобильных пользователей услугами передачи данных. Беспроводная локальная вычислительная сеть (WLAN) - другая технология, которая используется, чтобы обеспечить службу передачи данных в горячих точках, типа аэропортов.

 Интернет. Интернет - международная сеть с  коммутацией пакетов. В настоящее время Интернет - главная информационная сеть в мире, и возникло много провайдеров услуг Интернета, чтобы обеспечить услуги Интернет как для  фирм, так и для квартирных клиентов. Расширение Интернета продолжается и развивающиеся коммерческие услуги (например, электронное посещение магазина), новые технологии доступа типа xDSL (обсужденные в лекции 9), интегрированная речь, видео услуги и далее будут увеличивать ее значение в будущем.

 ЦСИС – цифровая сеть с  интеграцией служб. Современная  телефонная сеть постепенно развивается в ЦСИС, в которой вся информация передается  в цифровой форме от  пункта к пункту. С помощью  некоторых аппаратных средств и обновления программного обеспечения, современные цифровые телефонные станции в состоянии обеспечить обслуживание услуг ЦСИС. Главная модификация аппаратных средств для таких станциях основана на  замене аналоговых единиц интерфейса абонента на цифровые, см. рис. 10.1.

Обычная двухпроводная линия абонента телефонной сети приспособлена к скорости передачи данных по ЦСИС с помощью размещения сетевого терминала в  помещении  абонента и интерфейса  для  передачи данных с базовой скоростью вместе с программным обеспечением ЦСИС в местной станции.

Норма скорости двунаправленной передачи данных в абонентской линии - 160 кбит/c. Она включает норму - 144 кбит/c  для передачи пользовательских данных и  норму - 16 кбит/c  в дополнительном канале для передачи информации обрамления, с помощью которой приемный пункт в состоянии отличить данные ЦСИС  в общем  потоке данных. Пользовательские данные разбиты на два независимых пользовательских потока со скоростью передачи 64- кбит/c, предназначенных для двух коммутируемых каналов в линии,  названных B- каналами. Помимо них имеется дополнительный канал сигнализации со скоростью 16- кбит/c, названный D-каналом. Абоненты  могут использовать пользовательские каналы, т.е. B-каналы со скоростью в  64- кбит/c, для обычной передачи речи, данных, факсимиле или видеоконференций. Абоненты могут использовать оба B-канала независимо в одно и то же время, например, используя один из этих каналов для телефонного звонка, а другой для связи с Интернет. Для Интернет-обслуживания B- каналы могут быть объединены так, чтобы обеспечить 128-кбит/c скорости для передачи данных каждого сообщения. ЦСИС обеспечивает надежную связь от пункта к пункту при скоростях передачи 64/128- кбит/c. Связь по ЦСИС намного надежнее, чем связь, доступная для абонентов, использующих модем по обычной аналоговой телефонной цепи.

Пользователи могут присоединить до восьми терминалов к сети и два из них могут использоваться в одно и то же  время. Преимущества ЦСИС по сравнению аналоговой телефонной службой - более высокая скорость передачи данных и возможность двух соединений в одно и то же время.

Рис. 10.1.  ЦСИС: интерфейс передачи данных с номинальной скоростью.

Использование технологии ЦСИС в прошлом было низким из-за высоких тарифов. Сегодня операторы предлагают привлекательные тарифы и повышенное качество популярных соединений с Интернет. Это, в частности, до некоторой степени  увеличило популярность ЦСИС. Но с другой стороны, более высокоскоростные технологии доступа, типа xDSL и кабельных модемов, обеспечивают лучшую работу, они то и ограничивают рост ЦСИС.

Радио и Телевизионные сети. Радио и телевизионные сети - обычные однонаправленные радиовещательные сети для массовых коммуникаций. Когда произошла отмена госконтроля за телекоммуникационным  бизнесом, операторы  сети активизировались и в обеспечении двунаправленных телекоммуникационных услуг, таких как телефонное обслуживание и доступ в Интернет с высокой скоростью передачи данных. Доступ к этим услугам в настоящее время осуществляется в городской местности через сети кабельного телевидения, построенные операторами.

Чтобы обеспечивать диалоговые услуги, сети кабельного телевидения должны базироваться на технологиях, которые позволяют абонентам не только получать теле- и радио-сигналы, но и передавать данные в сети. Большинство инвестиций в эти технологии было уже сделано тогда, когда были установлены коаксиальные широкополосные кабели. Эта сложившаяся кабельная среда особенно привлекательна для того, чтобы обеспечить услуги Интернет в каждом доме. Как правило, передача данных, сделанная через сеть кабельного телевидения разделена между многими домашними пользователями; т.е. нет отдельного кабеля к каждой квартире, как это мы имеем в случаях ЦСИС или xDSL. Такое обслуживание  имеет часто привлекательные тарифы из-за разделения общих инвестиций  на кабель между отдельными квартиросъемщиками. Но оно может и пострадать от временной перегрузки, когда много пользователей случайно становится  активными  в одно и  то же время.

10.2 Частные или выделенные сети

Частные сети были спроектированы, чтобы служить потребностям специфических организаций. Они обычно имеют собственника и самостоятельны в оказании услуг. Предоставленные услуги – это сделанные на заказ соединения для передачи речи, данных и, например, специальной  контрольной информации.

Сети общения голосом. Примеры частных выделенных сетей для передачи речи – сети, используемые милицией и другими чрезвычайными службами, а также организациями такси. Их называют частное

или профессиональное мобильное радио. Железнодорожные компании также имеют выделенные телефонные сети, которые используют кабели, которые бегут рядом с железной дорогой.

Сети передачи данных. Сети передачи данных представляют часто выделенные сети, особенно разработанные

для передачи данных между офисами организации. Они могут включать в себя ЛВС с большой универсальной ЭВМ, направляющей информацию к филиалам организации. Банки, сети гостиниц и туристические агентства, например, имеют собственные выделенные сети передачи данных для того, чтобы обновлять и распределять кредиты, а также резервировать информацию.

10.3 Виртуальные частные сети

Для любой организации слишком дорого построить и поддерживать в работе свою собственную частную сеть. Альтернативное решение - арендовать у оператора общественной сети ресурсы, которые могут быть разделены с другими пользователями. Реально операторы выделяют клиенту в полное пользование часть общественной сети. Компаний это устраивает.  Поскольку они концентрируются  больше на своем основном бизнесе, им выгодно привлекать для выполнения работ по установке, управлению и обслуживанию их телекоммуникационных служб квалифицированных профессионалов, а ими являются операторы общественной сети. Эта виртуальная частная сеть (ВЧС) обеспечивает услуги, подобные услугам обычной частной сети, но системы в сети остаются в собственности оператора.

 Принцип ВЧС  используется для речевых услуг и услуг типа корпоративной сети, содержащей частные коммутаторы и учрежденческие АТС. В этом случае сеть, которая связывает офисы  компании, использует арендованные телефонные каналы  общественной сети (скоростью 64 кбит/c).

 Важное проявление ВЧС  - использование Интранета.  Интранет – частная сеть передачи данных,  которая использует Интернет-технологию. Физически Интранет может состоять из многих ЛВС на различных своих участках. Соединяя  ЛВС между собой,  эта виртуальная частная сеть  обеспечивает передачу данных через общественную Интернет-сеть. Отметим, что Интернет использует принцип  коммутации пакетов и потому нельзя выделить один маршрут передачи, состоящий из  отдельных физических каналов. Поэтому в Интернет, в отличие от других сетей типа  арендованных линий или сетей с коммутацией каналов на основе ЦСИС, возникает риск потери информационной безопасности.  Чтобы преодолеть эту проблему в Интранет используются особые устройства-брандмауэры в интерфейсе между каждой ЛВС Интранета и общественной Интернет. Брандмауэры выполняют опознавательные функции для проходящих сообщений,  они зашифровывают и заключают в капсулу данные для передачи через общественный Интернет. Выделенная для охраны данных программа работает с помощью герметизации и шифрования, благодаря ей Интернет может использоваться вместо более дорогих сетей: арендованных линий или сетей с коммутацией каналов.

Другая сеть, связанная с Интранетом - Экстранет. Экстранет включается между избранными пользователями Интернета и Интранет. Этими внешними пользователями частного Интранета могут быть, например, завсегдатаи или поставщики материалов. Как и Интранет,  Экстранет использует Интернет-технологию, в которой из соображений безопасности используются брандмауэры или другие такие же шлюзы безопасности.

10.4 Интеллектуальные сети

Обычная телефонная сеть в состоянии установить связь только с аппаратом, который идентифицирован номером абонента B. Нет никакой "интеллигентности" в этом виде операций, вызов определенного номера делает каждый раз соединение с определенным аппаратом. Установка связи всегда делается тем же самым путём, доступен ли намеченный абонент B или нет.

В старое время телефонист - оператор выполнял процесс переключения вручную на распределительном щите. Если оператор знал, что вызываемая персона находится в гостях у соседа, он мог переключить вызов непосредственно на телефон соседа. Это и  была некоторая " интеллигентность " в сети, которая улучшала доступность. В современных телекоммуникационных сетях эта интеллигентность осуществляется с помощью интеллектуальной сети (ИС). ИС - обычная цифровая телефонная сеть с некоторыми дополнительными способностями, такими как гибкая маршрутизация вызовов и уведомление голосом. Традиционно, номер телефона был идентификатором определенного физической абонентской линии и аппарата. В ИС физический номер абонента и номер аппарата не имеют фиксированного выражения   и могут изменяться со временем. Например, экстренное обслуживание может быть доступным в дневное время во множестве мест, но в ночное времени только в одном месте.

Распределенный интеллект. Операторы сети осуществляют дополнительные услуги, типа отправления переадресованного вызова, чтобы помочь абонентам в создании успешных вызовов. Это увеличивает эффективность использования сети, и, как следствие, доход оператора сети от оплаты звонков. Можно осуществить эти услуги, дополняя традиционные функции у каждой местной телефонной станции. Примеры дополнительных услуг: Переадресация Вызова, Отложенный Звонок, Автоматический Обратный вызов, Сокращенный Вызов Номера, Просеивание Входящих и Исходящих Вызовов

   Централизованный интеллект. Основная структура ИС, показанная на рис. 10.2, базируется  на централизованном интеллекте. С помощью централизованного интеллекта  контрольная информация сохраняется в центральной памяти, базе данных БД и эта информация становится доступной для всех станций сети. Станции запрашивают информацию, когда они нуждаются в этом для обработки вызова.

Большое преимущество концепции ИС – высокая скорость нововведений. Когда вводится новая услуга или обновляется служба, то все станции сети способны немедленно перейти на новую услугу или измененное обслуживание.

Структура ИС делает предоставление новых услуг эффективным с помощью контрольных данных, которые централизованы и доступны для всех коммутаторов. Иными словами, когда изменение услуг сделано, информация по обслуживанию должна была быть обновлена во всех станциях. Рис. 10.2 показывает главные элементы сети ИС.

Центр управления услугами (ЦУУ) обеспечивает введение новых услуг и обновления старых. База данных (БД) содержит контрольную информацию, типа экстренных номеров и выделенных физических номеров, нужную для пункта контроля услуг (ПКУ). ПКУ  контролирует пункты переключения услуг (ППУ), т.е. телефонные  станции. Интеллектуальная периферия (ИП) - система, которая обеспечивает уведомления голосом, когда требуется. Пункт передачи обслуживания (ППО) представляет собой промежуточную телефонную станцию, которая маршрутизирует сообщения сигнализации между различными ППУ.

Определенный диапазон телефонных номеров сохранен только для обслуживания ИС.

Когда ППУ, который выполняет функции станции, обнаруживает в ИС номер для обслуживания, он запрашивает информацию  о  маршрутизации   от ПКУ. ПКУ  тогда передает информацию о том,  как должен быть обработан звонок от этого номера.

 

Рис. 10.2. Структура интеллектуальной сети

В принципе, можно сконцентрировать интеллект в ПКУ, а его база данных могла бы хранить всю информацию о маршрутах. Но это потребовало бы усложнения сигнализации между ППУ и ПКУ. Практически же, услуги требуют, чтобы централизованная база данных была задействована в переключениях лишь для того, чтобы уменьшить нагрузку на ПКУ  и сигнализирующие соединения между   ПКУ  и ППУ.

Некоторые примеры ИС услуг: Универсальный Номер Доступа, Премиальные Услуги, Свободный Звонок, Звонок по Кредитной Карточке.

Современные телекоммуникационные сети, использующие ИС технологии, обеспечивают много других услуг и ежегодно появляются несколько новых. Примером является  недорогой звонок из дома на мобильный телефон близкого вам человека и обратный звонок с мобильного телефона близкого вам человека к вам на дом. Эти звонки набираются по определенным номерам, которые дает оператор. Другой пример -  платное обслуживание, при  котором клиент набирает определенный номер и код службы безопасности, после чего оператор сети изменяет номер телефона, с которого звонит клиент. 

Телекоммуникационная сеть общественного пользования сегодня

Краткий обзор коммутируемой телекоммуникационной сети общественного пользования сегодня представлен на рис. 10.3. в виде  упрощенной схемы региональной или национальной коммутируемой телекоммуникационной сети общественного пользования. Эта сеть  имеет соединения с глобальным Интернетом и телефонной сетью общественного пользования (ТфОП). Сеть включает наземную сеть мобильного телефона (НСМТ), которая обеспечивает беспроводный доступ сотовых абонентов и связана с сетью ТфОП/ЦСИС на уровне транзитных станций.

Пользователи Интернета  связаны с глобальным Интернетом через свои компьютеры и провайдеров услуг Интернета. Сети национального провайдера соединены, их взаимодействие распространяется на  сети провайдеров  соседних стран, и эти сети вместе составляют глобальный Интернет. Рисунок показывает два главных метода получения доступа к Интернету. Телефонная или сеть ЦСИС  используют набор номера для соединения наверх, а ADSL обеспечивают постоянный высокоскоростной доступ к услугам Интернета.

На рисунке также показаны некоторые средства доступа к телекоммуникационным сетям. Цифровая учрежденческая АТС (УАТС) соединена с местной станцией соединительной  линией, которая имеет пропускную способность 2,048- Мбит/c или 30 одновременных звонков. Эту связь называют интерфейсом базовой скорости  в случае ЦСИС. УАТС – выделенная  маленькая станция, которая  обеспечивает телефонное обслуживание  персоналу компании. Аналоговая УАТС использует аналоговые телефонные линии, по одной для каждого из одновременных внешних звонков. Каждая аналоговая линия (скрученная пара проводов) обслуживает  один телефонный звонок с сигнализацией.

Общекорпоративное обслуживание УАТС в компании может также быть осуществлено без любых инвестиций на оборудование с её стороны, то есть, без физического оснащения УАТС. Операторы сети обеспечивают обслуживание от имени Centrex и для этого общественную телефонную станцию запрограммируют так, чтобы она вела себя как УАТС. Одна из абонентских линий будет работать как соединительная линия от распределительного щита к  ближайшей АТС, а другие обеспечат группу пользователей  сокращенным вызовом номера и другими услугами УАТС.

Для передачи данных через аналоговую сеть или цифровую сеть с аналоговым абонентским интерфейсом  абоненту потребуется модем. Если абонент имеет обслуживание ЦСИС, которое является полностью цифровым, то  модем не нужен и непрерывная двунаправленная  передача цифровых сигналов со скоростью 64-или 128- кбит/c   становится возможной  с помощью сетевого терминала, который позаботится о цифровой двунаправленной передаче по абонентской линии.

Рис. 10.3. Краткий обзор телекоммуникационной сети общественного пользования.

Для активных пользователей Интернет, которые требуют непрерывной связи или высоких скоростей передачи данных, услуги сети с коммутацией каналов  дороги, потому что стоимость коммутации основана на продолжительности соединения, а она  в случае соединения с Интернет бывает достаточно высокой. Привлекательный метод доступа к Интернет для этих типов пользователей - ADSL, которые обеспечивают скорость передачи данных до нескольких мегабитов в секунду при неизменной ежемесячной оплате. Устройство DSLAM позволит таким абонентам подключиться к цифровой АТС через волоконно-оптическую линию.

В правом верхнем углу показан участок офиса компании, который имеет через провайдера доступ к Интернет с  высокой скоростью передачи данных. Все служащие офиса имеют доступ к Интернет через частную ЛВС компании. Арендованные  линии, которые связывают два офиса на рисунке, являются часто самым экономичным решением для высокоскоростных систем передачи данных, которые необходимы, например, для взаимосвязей ЛВС.

Контрольные вопросы:

 1. Что называют сетью общественного пользования?

Вместе с этой лекцией читают "Эпизоотический процесс".

2. Укажите виды сетей общественного пользования.

3. Что называют частной или выделенной сетью?

4.  Укажите виды виртуальных частных сетей.

5. Сформулируйте определение интеллектуальной сети.

6. Каковы элементы структуры интеллектуальной сети?

7. Что входит в телекоммуникационную сеть общественного пользования сегодня?