2. Архитектура узкополосных цифровых сетей с интеграцией служб

2.1. Принципы построения узкополосных ЦСИС

2.2. Топологическая структура узкополосных ЦСИС

2.3. Характеристика каналов, применяемых в узкополосных ЦСИС

2.4. Характеристика типовых схем организации абонентского доступа и основных функциональных узлов узкополосных ЦСИС

В основе У-ЦСИС заложена идея стандартной и четко определенной структуры процесса обмена информацией и процедур взаимодействия пользователей независимо от их типа, удаленности и запрашиваемого сервиса связи.

2.1. Принципы построения узкополосных ЦСИС

В проблеме интеграции существующих сетей связи на основе технологии У-ЦСИС, как правило, выделяются три следующих аспекта, не зависящих от национальных особенностей реализации рассматриваемой концепции [3, 5, 7].

1. Информационный аспект, заключающийся в представлении различных видов информационного обмена в унифицированной цифровой форме и обеспечении одной сетью нескольких видов (или служб) электросвязи (рис. 2.1).

2. Технический аспект, состоящий в объединении в одном интегральном устройстве (комплексе) функций обработки, распределения, передачи, а иногда и защиты информации.

3. Организационный аспект, заключающийся в стандартизации и унификации методов доступа к ресурсам сети, а также едином управлении сетью от абонента до абонента в условиях передачи различных видов информации.

Применение в У-ЦСИС разнообразных методов обработки информации, а также учет того обстоятельства, что сама информация (в отношении природы ее возникновения, свойств и объема) является разнородной, требуют при создании такой сети системного подхода, который, с одной стороны, обеспечивал бы возможность предоставления пользователям различных современных средств связи и информационного обеспечения, а с другой, допускал бы ее гибкое развитие в будущем и возможность экономичной адаптации к возникающим новым требованиям к видам обслуживания и новой технике.

Дальнейшая детализация информационного, технического и организационного аспектов проблемы интеграции, с точки зрения системного подхода, позволила разработчикам сформулировать принципы построения У-ЦСИС, основными из которых являются [10]:

• использование оптимальной (квазиоптимальной) транспортной сети связи (например, ИЦСС), которая за счет наличия избыточных ресурсов могла бы адаптироваться к конкретным условиям функционирования;
• предоставление пользователю стандартного интерфейса, с помощью которого он может запрашивать у сети разнообразные услуги;
• использование основного цифрового канала (ОЦК) 64 кбит/с, характерного для ИЦСС, в качестве базового канала;
• обеспечение возможности использования цифровых каналов на более высоких и низких скоростях передачи;
• организация максимально возможного числа цифровых АЛ для обеспечения эффективного доступа к ресурсам цифровой сети;
• использование имеющихся двухпроводных АЛ для обеспечения доступа пользователя к ресурсам сети, что позволит максимально задействовать уже существующую абонентскую инфраструктуру;
• внедрение синхронной цифровой коммутации каналов, характерной для ИЦСС, в качестве основного режима коммутации;
• обеспечение возможности использования многоскоростной коммутации каналов и режима коммутации пакетов;
• объединение на базе одной АЛ всех основных типов оконечного оборудования, позволяющего пользователю иметь доступ к широкой номенклатуре услуг (служб) связи;
• использование адаптивной системы управления для обеспечения необходимой гибкости функционирования сети;
• организация специализированной сети цифровой сигнализации, обеспечивающей передачу сигнальной информации между абонентскими терминалами («из конца в конец») и использующей для этого процесса унифицированные цифровые каналы;
• обеспечение функционального взаимодействия (рис. 2.1) с существующими специализированными сетями связи, например аналоговой телефонной сетью общего пользования (СТфОП) или коммутируемой сетью передачи данных (СПД).

Далее, при рассмотрении различных архитектурных решений и оборудования особое внимание будет уделено тому, насколько выделенные выше принципы нашли свое отражение в конкретных реализациях У-ЦСИС (интерфейсах, протоколах и устройствах).

2.2. Топологическая структура узкополосных ЦСИС

Под топологической структурой У-ЦСИС понимается пространственное расположение ее элементов, в том числе абонентских терминалов, оконечных и транзитных коммутационных станций, линий связи и информационно-вычислительных ресурсов, обеспечивающих в полном объеме все потребности пользователей [5].

Существенные различия в принципах распределения информации системами коммутации и сетью связи предполагают необходимость разделения топологической структуры У-ЦСИС на магистральную и абонентскую сети. Каждая из названных сетей может иметь свою иерархическую структуру, в целом образуя многоуровневую архитектуру У-ЦСИС (рис. 2.2).

Здесь следует заметить, что магистральная и абонентская сети имеют различное целевое предназначение и функционируют достаточно независимо, что позволяет на этапе построения У-ЦСИС по отдельности подходить к задачам их анализа или синтеза.

Для реализаций магистральных сетей У-ЦСИС в настоящее время используются топологические структуры, характерные для ИЦСС: решетчатые, радиально-узловые, кольцевые и др. В топологической структуре У-ЦСИС, как в топологической структуре любой другой сети связи, можно выделить узловую основу и сетку линий. В состав узловой основы входят транзитные (1) и оконечные (2) коммутационные системы (КС).

При значительных расстояниях между всеми оконечными КС может строиться транспортная сеть У-ЦСИС (5). Сетка линий транспортной сети образуется на основе применения современных многоканальных систем передачи разных родов связи, например проводных (в том числе, волоконно-оптических), спутниковых, радиорелейных систем передачи.

Наибольшее распространение в транспортной сети У-ЦСИС получили цифровые системы передачи (ЦСП) плезиохронной (ПЦИ) и синхронной цифровых иерархий (СЦИ). В российских У-ЦСИС широко используются системы передачи ПЦИ типа ИКМ-30 и ИКМ-480 или системы передачи СЦИ типа STM1, STM4, организованные на основе проводных направляющих систем.

При незначительных расстояниях между оконечными КС магистральная сеть У-ЦСИС может не строиться, а транспортные функции берет на себя сеть межстанционных соединительных линий (6).

На практике может использоваться промежуточный вариант построения магистральной сети У-ЦСИС. При этом присутствуют фрагменты транспортной сети (5), реализуется сеть соединительных линий, в которой линии высокой протяженности строятся с использованием каналообразующей аппаратуры (3) проводных или радиорелейных ЦСП (7).

Сеть абонентских линий (8) соединяет оконечные устройства абонентов (4) с оконечными КС (2). Абонентские линии могут быть индивидуальными на каждого абонента, как это преимущественно сделано в телефонной сети, или коллективными, общими для нескольких абонентов при использовании каналообразующей аппаратуры (3). Последние часто применяются на абонентских участках сетей текста и данных, так как из-за малой плотности абонентов этих сетей необходимо перекрывать большие расстояния между абонентом и АТС.

В соответствии с принципами построения У-ЦСИС, ее топологическая структура должна содержать как структурную, так и функциональную избыточность [5, 8–10]. В противном случае выход из строя (отказ) соединительной линии, оконечной или транзитной КС, других элементов У-ЦСИС приведет к нарушению обслуживания пользователей. Кроме того, наличие избыточности в топологической структуре значительно упрощает решение вопросов адресации, маршрутизации и управления нагрузкой в У-ЦСИС. С другой стороны, любого рода избыточность приводит к снижению эффективности использования ресурса У-ЦСИС, поэтому на этапе проектирования должна быть решена задача оптимизации ее топологической структуры. Для упрощения дальнейшего описания У-ЦСИС будем считать, что задача оптимизации ее топологической структуры решена.

2.3. Характеристика каналов, применяемых в узкополосных ЦСИС

Одним из основных принципов построения У-ЦСИС является принцип унификации используемых цифровых каналов: канала передачи пользовательских данных и канала сигнализации.

Согласно рекомендаций МСЭ [6], в У-ЦСИС принято различать следующие типы используемых каналов.

1. Базовый (основной, Bearer, В-канал).

2. Первичный (пользовательский, Human, Н-канал).

3. Вспомогательный (служебный, Data, D—канал).

Базовым каналом (B-каналом) в У-ЦСИС является основной цифровой канал 64 кбит/с (см. табл. 2.1). Он обеспечивает передачу пользовательских данных в цифровом виде. Следовательно, под узкополосной справедливо понимается такая ЦСИС, в которой вне зависимости от запрашиваемых услуг связи в качестве канала передачи данных используется цифровой канал 64 кбит/с (или комбинация нескольких таких каналов). Из более низких скоростей передачи в абонентских установках У-ЦСИС могут применяться цифровые каналы 8, 16 и 32 кбит/с, которые с помощью мультиплексоров объединяются в ОЦК и только после этого коммутируются в У-ЦСИС [11].

Таблица 2.1

Характеристики типовых каналов ЦСИС