1. Основы построения телекоммуникационных сетей

1.1. Понятие системы и сети связи

1.2. Этапы развития сетей и их классификация

1.3. Основные способы построения телекоммуникационных сетей связи

1.4. Эталонная модель взаимодействия открытых систем

1.5. Методы коммутации в телекоммуникационных сетях

1.6. Стандартизация в области телекоммуникаций

1.1. Понятие системы и сети связи

Основу теории и техники электросвязи составляет передача на расстояние различного рода сообщений (информации). Под информацией понимают совокупность сведений о каких-либо предметах, событиях, процессах чьей-либо деятельности и т.д. Форма представления информации называется сообщением. Это может быть речь или музыка, рукописный или машинописный текст, чертежи, рисунки, телевизионное изображение.

Для передачи по каналам связи каждое сообщение преобразуется в электрический сигнал. Сигнал – физический процесс, отображающий передаваемое сообщение (физический носитель сообщения). Физическая величина изменением, которой обеспечивается отображение сообщений, называется информационным или представляющим параметром сигнала.

Перенос сообщений из одной точки пространства в другую осуществляет система электросвязи. Система электросвязи (телекоммуникационная система) – комплекс технических средств, обеспечивающий передачу сообщений от источника к получателю на расстояние (рисунок 1.1).

Система электросвязи в целом решает две задачи:

1)  доставка сообщений – функции системы электросвязи;

2)  формирование и распознавание сообщений – функции оконечного оборудования.

Трактом передачи называют совокупность приборов и линий, обеспечивающих передачу сообщений между пользователями.

Канал передачи (связи) – часть тракта передачи между двумя любыми точками. В канал передачи не входят оконечные устройства.

Рисунок 1.1 – Структурная схема системы электросвязи (телекоммуникационной системы)

Принцип передачи сигналов электросвязи показан на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Принцип передачи сигналов электросвязи

На входе и на выходе тракта передачи сообщений включаются оконечные устройства, обеспечивающие преобразование сообщений в электрические сигналы и обратное преобразование. Данные устройства называются первичными преобразователями и сформированные ими сигналы также называются первичными. Например, при передаче речи первичным преобразователем является микрофон, при передаче изображения – электронно-лучевая трубка, при передаче телеграммы – передающая часть телеграфного аппарата.

Источник сообщения формирует сообщение a(t), которое преобразуется в электрический сигнал s(t). В системе электросвязи происходят вторичные преобразования сигналов и они транспортируются в форме, отличной от первоначальной.

Сеть электросвязи (телекоммуникационная сеть) — совокупность линий (каналов) связи коммутационных станций, оконечных устройств, на определенной территории, обеспечивающая передачу и распределение сообщений (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Обобщенная структурная схема сети электросвязи (телекоммуникационной сети)

На входе и на выходе сети связи включаются оконечные устройства, обеспечивающие преобразование сообщений в электрические сигналы и обратное преобразование. Оконечные устройства соединяются с коммутационной станцией абонентскими линиями. Коммутационные станции между собой связаны соединительными линиями. Коммутационные станции осуществляют соединение входящих линий с исходящими линиями по соответствующему адресу.

В общем виде, сообщение, передаваемое от источника к получателю состоит из двух частей: адресной и информационной. По содержимому адресной части коммутационная станция определяет направление связи и осуществляет выбор конкретного получателя сообщения. Информационная часть содержит само сообщение.

Совокупность процедур и процессов, в результате выполнения которых обеспечивается передача сообщений, называется сеансом связи, а набор правил в соответствии, с которыми организуется сеанс связи, называется протоколом.

1.2. Этапы развития сетей и их классификация

Различные виды электросвязи длительный период времени развивались независимо друг от друга. Каждый вид электросвязи ориентировался на создание своих каналов, систем передачи (СП) и сетей. Структура сети выбиралась в соответствии с особенностями распределения потоков сообщений,  характерных для конкретного виды электросвязи. Некоторые отрасли промышленности и транспорта стали создавать свои сети, предназначенные для удовлетворения потребностей отрасли в передаче сообщений. Разобщенность технических средств не только не позволяла повысить эффективность совокупности сетей в масштабах страны, но  и тормозила развитие обособленных сетей. Поэтому уже в начале 1960-х гг. стало ясно, что перспективным направлением развития сетей должно было стать объединение сетей. Было принято решение о создании ЕАСС (Единая автоматизированная сеть связи). ЕАСС базировалась на объединении разрозненных и многочисленных мелких сетей в общегосударственные сети каждого вида электросвязи, а затем в единую сеть с целью совместного использования определенных технических средств, и, в первую очередь, систем передачи и систем коммутации.

При создании ЕАСС было учтено, что определенные технические средства участвуют в процессе передачи независимо от вида сообщений, т. е. являются общими. В связи с этим вся сеть страны стала подразделяться на две взаимосвязанные составляющие:

1) первичную сеть – совокупность сетевых станций, сетевых узлов (дать определение в приложении) и соединяющих их линий передачи, которая позволяет организовывать сеть каналов передачи и групповых трактов.

Структура первичной сети учитывает административное разделение территории страны. Вся территория Росси поделена на зоны, совпадающие, как правило, с территорией областей, краев. В соответствии с этим первичная сеть также состоит из следующих частей:

·     местные первичные сети – часть сети, ограниченная территорией города или сельского района;

·     зоновые первичные сети – часть сети, охватывающая территорию зоны (область, край, республика), обеспечивающая соединение между собой каналов разных местных сетей внутри одной зоны;

·     магистральная первичная сеть – часть сети, соединяющая между собой каналы разных зоновых сетей на всей территории страны.

Структура первичной сети показана на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – Структура первичной сети

2) вторичная сеть – совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сообщений определенного вида, в состав которой входят: оконечные устройства, абонентские и соединительные линии, коммутационные станции, а также каналы, выделенные из первичной сети для образования вторичной.

Вторичные сети подразделяются на следующие виды:

·     телефонные;

·     телеграфные;

·     передачи данных;

·     факсимильные;

·     телевизионного вещания;

·     звукового вещания.

В конце ХХ века ход развития технического прогресса, а также исторические изменения политической и экономической структуры России, предопределили формирование новой концепции построения сети связи (1992 г) – ВСС РФ (Взаимоувязанная сеть связи РФ).

ВСС РФ – это комплекс технологически сопряженных сетей электросвязи на территории РФ, объединенных общим централизованным управлением.

При формировании концепции учитывалось, что ВСС РФ является составной частью Всемирной сети связи WCN (Worldwide communication network), а также  общемировая практика построения национальных сетей с использованием современных телекоммуникационных технологий, цифровая сеть связи страны стала подразделяться на две взаимоувязанных составляющих:

1)  транспортная сеть – часть сети связи, охватывающая магистральные узлы (МУ), междугородные станции (МС), а также соединяющие их каналы и узлы (междугородные, международные);

2)  сеть доступа– совокупность абонентских линий и станций местной сети (СМС), обеспечивающая доступ абонентских терминалов к транспортной сети, а также местную связь без выхода на транспортную сеть.

18 июня 2003 года принят новый Федеральный закон «О связи», в соответствии с которым с 1 января 2004 года начался новый этап  развития телекоммуникаций в России. Новый этап в развитии российских телекоммуникаций – это этап превращения российского общества на базе конвергентного объединения информатизации и телекоммуникации в электронно-информационное общество [7].

Сетевой основой российских телекоммуникаций определена Единая сеть электросвязи (ЕСЭ). ЕСЭ является составляющей частью Федеральной связи РФ (рисунок 1.5) и объединяет все сети электросвязи, расположенные на территории России. ЕСЭ предназначена для удовлетворения потребностей населения, органов государственной власти и управления, обороны, безопасности, а также хозяйствующих субъектов.

Рисунок 1.5 – Федеральная связь РФ и состав ЕСЭ РФ

ЕСЭ РФ состоит из сетей следующих категорий:

1)          сеть общего пользования (СОП) – предназначена для предоставления услуг электросвязи любому пользователю на территории Российской Федерации, которая представляет собой комплекс взаимодействующих сетей связи, включая сети связи для распространения программ телевизионного и радиовещания. СОП имеет присоединение к сетям общего пользования иностранных государств:

·        телефонные;

·        телеграфные;

·        сети передачи данных;

·        сети звукового вещания;

·        сети телевизионного вещания.

2)          сеть ограниченного пользования (СОгП) – сеть, контингент которой ограничен корпоративными клиентами. СОгП делится на три вида:

·     технологические сети связи предназначены для обеспечения производственной деятельности организаций и управления технологическими процессами (при наличии свободных ресурсов могут быть присоединены к СОП с переводом в категорию сетей общего пользования и использованы для предоставления возмездных услуг пользователям);

·     выделенные сети связи предназначены для предоставления услуг ограниченному числу пользователей (такие сети могут взаимодействовать между собой, могут быть присоединены к СОП с переводом в категорию сети общего пользования, если она соответствует ее требованиям);

·     сети связи специального назначения предназначены для обеспечения государственного управления, обороны, безопасности и охраны правопорядка).

В целях упорядочения управления сетями, мониторинга их состояния и обеспечения их взаимодействия необходима классификация сетей по разным существенным признакам, которая позволит определить место каждой сети в системе электросвязи, выявить свойства сетей с разных точек зрения на основе системного подхода. В таблице 1.1 приведена классификация сетей ЕСЭ РФ.

Таблица 1.1 – Классификация сетей ЕСЭ РФ