Телефонных сетей

Процесс доставки сообщения от источника информации к потребителю разбивается на следующие этапы:

1) формирование сообщения, доставка его в ОП и ожидание предоставления устройств ввода в сеть;

2) вхождение в связь и передача сообщения от пункта ввода к пункту вывода непосредственно или с запоминанием или даже обработкой на отдельных узлах;

3) вывод из сети в виде, удобном для использования.

В сетях с коммутацией (каналов, сообщений или пакетов) каналы и средства распределения сообщений (коммутации), как правило, используются лучше, однако при этом увеличивается время доставки t_Д, причем это время растет при увеличении загрузки сети. Если сообщение имеет приоритет, то оно может быть доставлено быстрее. В настоящее время имеется три основных способа прохождения сообщения в сетях с коммутацией. Дано распределение времени доставки по отдельным этапам для этих способов. Во всех случаях затрачивается время на доставку сообщений в ОП и из ОП, на вхождение в связь - t_В.С. (получения разрешения начать передачу), а в ОП коллективного пользования еще и на ожидание освобождения устройств ввода другими пользователями - t _ОЖ:

1. В сети с коммутацией каналов (КК) пользователям на время передачи сообщения предоставляется симплексный или дуплексный тракт передачи сообщения (разговорный тракт), составленный в соответствии с адресом из свободных в данный момент каналов на отдельных участках. После установления соединения сообщение поступает непосредственно из одного оконечного пункта в другой. В процессе установления соединения может произойти отказ (потеря вызова) из-за занятости путей, канала вызываемого пункта или не ответа, что приводит к появлению повторных вызовов. Коммутация каналов применяется, прежде всего, на сетях, где требуются передача информации в реальном масштабе времени и проведение диалога телефонных, абонентского телеграфа, некоторых телеграфных и некоторых сетях передачи данных.

2. В сети с накоплением и передачей сообщений оконечные пункты имеют постоянную прямую связь с ближайшим узлом (узлами), а каждый узел (иногда называемый центром коммутации сообщений ЦКС) соединен прямыми каналами (обычно одним с достаточно высокой пропускной способностью) с несколькими соседними узлами. Коммутация сообщений (КС) применяется при передаче дискретной информации в телеграфных сетях и сетях передачи данных, когда не требуется работа в реальном масштабе времени. Принцип накопления применяется иногда и в вещании, когда на приемном пункте передача записывается и в назначенное время передается в эфир или по проводной сети вещания, что особенно важно для сети РФ с большим числом временных поясов.

3. Сеть с передачей и коммутацией пакетов (КП) является разновидностью сети с накоплением на узлах, но передача сообщения между отдельными узлами ведется пакетами (сегментами) сравнительно небольшого объема (порядка 1000-8000 бит), на которые разбивается сообщение. Сначала на основании адреса выбирается путь, а затем каждому пакету приписывается сокращенный адрес.

Назначение информации, форма ее использования и требования к виду и времени ее доставки определяют выбор вида связи и способа доставки сообщений. Эффективность доставляемой информации определяется соотношениями между функциями ценности (старения) информации Q (t) и возможностями сети связи по доставке этой информации, выраженной в виде плотности вероятности времени доставки w(t_Д). Сопоставляя эти зависимости, можно выбрать способ доставки. Так, для информации, функция ценности можно воспользоваться только прямыми каналами. Передавать же по прямым каналам информациюнеэкономично; для нее вполне подойдет сеть. Математическое ожидание эффективности W от информации, содержащейся в сообщении, имеющем объем V_t, и функцию ценности Q_i(t), доставленного сетью с ω₁(t), будет , где g_i - стоимость доставки единицы объема сообщения (обычно тем большая, чем меньше t_Д для заданного расстояния); g_a_б - затраты пользователей (включая потерю времени на различные ожидания при передаче и приеме). Если сеть не обеспечивает заданной верности передачи, потребуется принятие ряда мер по поению верности или истинности, что, связано с увеличением объема сообщения на ΔV_i, удорожанием передачи единицы объема на Δg_i и увеличением времени доставки на Δt_i. В результате ожидаемый эффект может снизиться до величины

Вероятность того что время доставки данного сообщения не превысит критического, может быть определена по формуле: .

Одной из важнейших характеристик сети связи является степень использования каналов и другого оборудования, которая зависит как от построения сети и ее исправной работы, так и от загрузки каналов передаваемыми сообщениями. В настоящее время существует несколько подходов к оценке полезного использования канала, под которым понимают время: t₁ - в течение которого канал предоставлен пользователю (занят абонентом или сдан в аренду) независимо от того, загружен он или нет; t₂ - то же, но оплачиваемое пользователем; t₃ - в течение которого канал «активен», т.е. по нему передаются сообщения; t₄ - в течение которого передается полезная для пользователя информация (исключаются адресная и служебная информация, избыточная информация для повышения верности, переспросы и т. п.).

При этом t₄ < t₃ < t₂ ≤ t₁ < t_И, где t_И - время исправного состояния канала. Под коэффициентом использования канала понимают отношение η = t₁/t_И или η = t₁\T, где Т - полное время эксплуатации канала. Иногда степень использования канала определяют отношением объема переданного сообщения (общего, оплачиваемого) к пропускной способности канала.

Другими важными характеристиками сети являются время доставки сообщения от источника информации до потребителя и его составляющая - время прохождения (доведения) сообщения в сети от момента поступления сообщения в оконечный пункт ввода информации в сеть до момента вывода его из сети. Способность сети доставлять сообщения характеризуется показателем, который можно назвать мощностью сети по пропускной способности: , где с_ij - номинальная пропускная способность ребра (линии, пучка каналов) в бит/с или Эрл при заданном качестве; l_ij - длина ребра в км. Если пропускная способность ребра определена его емкостью V_ij, то мощность сети в канало - км равна общей длине каналов: . Реальная мощность сети , где η_ij - коэффициент использования каналов ребра. Производительность сети где V_ij - объем переданных за время Т сообщений (в битах или часо-занятиях) между пунктами a_s и a_t; l_st - длина кратчайшего пути между этими пунктами (в километрах).

Качество обслуживания кроме таких показателей, как качество передачи (наличие искажений, разборчивость, четкость), потери вызовов и различные задержки в установлении соединения и при доставке может быть охарактеризовано коэффициентом полезного использования времени пользователей (абонентов) , где t_Э1 и t_Э2 - эффективное время (при телефонном разговоре t_Э1 = t_Э2 = t_Э), затрачиваемое пользователями на передачу и прием полезной информации; а_Э - коэффициент, учитывающий потери времени на паузы, повышение верности, переспросы и т. п.; Т₁ и Т₂ - полное время, затрачиваемое передающим и принимающим пользователями; Т₃ - время, затрачиваемое третьим человеком, принимающим участие в установлении связи (например, ответившим и вызвавшим адресата). Наконец, одной из важных характеристик сети, еще недостаточно исследованных, следует считать доступность средств связи для пользователя: расстояние или время подхода к средствам связи, ожидание предоставления средств связи пользователю, возможность пользоваться средствами связи в любое время и т.п.

4. СИСТЕМЫ НУМЕРАЦИИ НА ТЕЛЕФОНЫХ СЕТЯХ

Телефонные сети отличаются необычайной сложностью. Процесс установления соединения на коммутируемой телефонной сети между вызывающим и вызываемым абонентами возможен только, если каждой абонентской линии (АЛ) присвоен цифровой адрес. Система цифровых адресов абонентских линий называется системой нумерации телефонной сети. Система нумерации - это система знаков (цифр или букв), используемых вызывающими абонентами при автоматической телефонной связи. К единой системе нумерации предъявляются следующие основные требования:

отсутствие одинаковых (совпадающих) номеров абонентских линий на единой сети; минимальная значность номера; неизменяемость системы нумерации в течение длительного времени; достаточные запасы емкости нумерации с учетом развития местных, зоновых и междугородной сетей; простота структуры номера, облегчающая его запоминание в пользование связью абонентами. В соответствии с рекомендациями МККГТ во всех странах, в том числе и в России, должна использоваться определенная терминология для обозначения номеров и отдельных элементов этих номеров. Поскольку коммутируемая сеть страны является частью всемирной сети, система нумерации внутри страны должна быть подчинена рекомендации МККГТ о создании всемирной нумерации.

Устанавливая единые принципы системы всемирной автоматической телефонной связи, МККТТ рекомендует разрабатывать национальные системы нумерации на 50 лет, не внося в них в течение этого периода каких-либо существенных изменений. С учетом рекомендации МККСГТ для системы нумерации России установлены следующие понятия: код внутризоновый, междугородный и международный, индекс (внутризоновый, международный и междугородный).

5. СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ, СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ НА ТЕЛЕФОННЫХ СЕТЯХ

Типовая структура городской телефонной сети (ГТС) характеризуется наличием 7-значной закрытой нумерации и обеспечивает включение до 8 миллионов абонентских линий. В рамках ГТС каждая местная АТС имеет связи, как минимум, с одной междугородной станцией и с несколькими местными АТС, а также, возможно, с транзитными узлами входящих и/или исходящих сообщений. Телефонные сети очень сложны как с точки зрения организации обслуживания вызовов, так и с точки зрения других технологий, необходимых для предоставления разнообразных услуг абонентам. Для выполнения всех этих функций требуется наличие сигнализации между коммутационными узлами и станциями сети электросвязи. Сигнализация обеспечивает возможность передачи информации внутри сети, а также между абонентами и сетью электросвязи. Межстанционная сигнальная информация передается различными способами, которые можно разделить на три основных класса:

Первый класс - способы передачи сигналов непосредственно по телефонному каналу (разговорному тракту), называемые иногда «внутриполосными» системами сигнализации. По телефонным каналам (физическим цепям) сигналы могут передаваться постоянным током, токами тональной частоты, индуктивными импульсами и др.

Второй класс - сигнализация по индивидуальному выделенному сигнальному каналу (ВСК). Как правило, в таких системах обеспечиваются выделенные средства передачи сигнальной информации (выделенная емкость канала) для каждого разговорного канала в тракте передачи информации. Это может быть 16-й временной канал в ИКМ тракте, выделенный частотный канал вне разговорного спектра канала ТЧ на частоте 3825 Гц и др.

Третий класс - системы общеканальной сигнализации (ОКС). В протоколах этого класса тракт передачи данных сигнализации предоставляется для целого пучка телефонных каналов по принципу адресно-группового использования, т.е. сигналы передаются в соответствии со своими адресами и размещаются в общем буфере для использования каждым телефонным каналом.

Системы сигнализации первых двух классов разработаны для применения в сетях со старыми технологиями, в которых коммутационные узлы и станции являются в основном аналоговыми и используют принцип замонтированной программы. Не только российские телефонные сети, но и большинство национальных сетей электросвязи во всем мире до сих пор включают значительную часть оборудования, использующего эти системы сигнализации. Одним из основных факторов, оказывающих влияние на существование описанных выше трех классов систем сигнализации, является обусловленность взаимосвязью систем сигнализации, поддерживаемых той или иной АТС. Передача сигналов по телефонным каналам (физическим цепям) постоянным током может осуществляться гальваническим, шлейфным или батарейным способом.

Существующие специфические протоколы сигнализации российских телефонных сетей разработаны с учетом требований координатных и декадно-шаговых АТС и, в основном, сводятся к описанному выше методу сигнализации из конца в конец, который весьма удобен в условиях аналоговой сети, обеспечивающей соединение между абонентами по физическим цепям. Совсем не так обстоит дело в случае цифровых АТС. Здесь метод сигнализации от звена к звену представляется более предпочтительным. Это иногда приводит к парадоксальным ситуациям, состоящим в том, что ранее эксплуатируемые электромеханические АТС могли обеспечивать более высокое качество обслуживания вызовов, нежели заменяющие их цифровые АТС. Причина в том, что существующие протоколы часто не позволяют использовать все преимущества современной технологии, хотя они были весьма удобны для сетей связи с электромеханическими АТС.

Одним из таких факторов является наличие двух видов соединительных линий (СЛ) для коммутационных узлов и станций ГТС: местные СЛ и входящие междугородные СЛ, что обусловлено различием в обработке местных и междугородных входящих вызовов и приводит к организации различных пучков соединительных линий на ГТС

Другим существенным фактором при рассмотрении систем сигнализации является сохраняемая до настоящего времени практически на всех местных сетях оплата только междугородных вызовов (вызовов, поступающих через междугородную станцию), а также приоритет в обслуживании междугородных вызовов. Системы сигнализации обуславливают необходимость единой технической политики развития телефонной связи, единых стандартов систем сигнализации и научно-обоснованного плана введения новых протоколов в процессе развития телефонных сетей. Для разработки интерфейсов систем сигнализации, реализации процедур АОН, стыковки с центром технической эксплуатации и т.п. необходимы более детальные и форматизированные спецификации, выполненные с привлечением соответствующих средств - алгоритмических языков, правил построения электрических схем, протокольных сценариев.

Существует сигнализация в системах передачи с ИКМ, где импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) - это метод преобразования информации из аналоговой формы в цифровую для коммутации и передачи, запатентованный А.Х. Ривесом в 1938г. Метод включает в себя стробирование аналоговых сигналов в полосе 0,3 – 3,4 кГц, квантование и кодирование результатов в цифровой форме. Стробирование заключается в замене аналогового сигнала последовательностью его мгновенных значений, отсчитываемых с определенной частотой. Согласно вышеизложенному, значение сигнала будет точно воспроизведено, если частота стробирования, по крайней мере, в 2 раза выше, чем частота самого сигнала. Для речевого сигнала, ограниченного при телефонной передаче частотой 3400 Гц, частота стробирования принята равной 8000 имп/с, и следовательно, период стробирования, т.е. интервал между соседними сканированиями, равняется 125 мкс (1с/8000=125 мкс). Точность восстановления сигнала не зависит от ширины строба. Следовательно, по одному тракту можно передавать стробы нескольких независимых друг от друга сигналов. Это и есть амплитудно-импульсная модуляция (АИМ).

ITU-T определил стандарты ИКМ сигнализации для 30-канальных и 24-канальных систем. На телефонных сетях Российской Федерации и стран СНГ используются также 15-канальные и 12-канальные системы. Организация передачи сигнализации в этих четырех стандартах различна. В 30-канальных системах ИКМ 8-битовые коды, относящиеся к 30 речевым каналам, составляют «циклы». В 24-канальных системах ИКМ применяется другой метод - метод захвата бита.

Первоначально была разработаны системы сигнализации по общему каналу №6 (ОКС6), которые полностью удаляет сигнализацию из разговорного тракта, используя отдельное общее звено сигнализации, по которому передаются все сигналы для нескольких трактов. Однако работающая по относительно медленным звеньям сигнализации с модемной связью на скорости 2400 или 4800 бит/с система ОКС6 не могла решить в достаточной степени поставленные задачи. Со временем появились другие, более актуальные требования к протоколу общеканальной сигнализации и разработанная по этим требованиям система общеканальной сигнализации №7 стала применяемым во всем мире стандартом для международной и национальных телефонных сетей. Протокол ОКС7 обеспечивает все преимущества ОКС6 по обслуживанию вызовов и предоставляет также новые возможности по созданию телекоммуникационных услуг. Это осуществляется, в частности, с помощью подсистемы обеспечения возможностей транзакций (ТСАР) и организуемых на ее базе прикладной подсистемы подвижной связи стандарта GSM (MAP), прикладной подсистемы интеллектуальной сети (INAP) и др.

Целью разработки протокола ОКС7 также является высокая надежность передачи информации с минимальной задержкой, без потерь и без дублирования сигнальных сообщений. Помимо архитектуры самого протокола это достигается оптимизацией построения национальных сетей сигнализации ОКС7. Соответствие протокола ОКС7 эталонной модели взаимодействия открытых систем (ВОС или OSI в английской аббревиатуре). Нижние уровни протокола ОКС7 состоят из трех уровней подсистемы передачи сообщения МТР и подсистемы управления соединениями сигнализации SCCP. Эти три уровня МТР представляют собой: уровень 1 звена передачи данных сигнализации, уровень 2 звена сигнализации, уровень 3 сети сигнализации. Первые два уровня МТР обеспечивают функции звена сигнализации между двумя непосредственно связанными пунктами сигнализации. Возможности, которые содержатся на сетевом уровне модели OSI, распределены в ОКС7 между третьим уровнем МТР и SCCP.

Верхние уровни в протоколе ОКС7 включают ТСАР и пользовательские подсистемы, а также сервисные элементы прикладного уровня (ASE), подсистему эксплуатации, технического обслуживания и административного управления (ОМАР) и другие прикладные подсистемы. Эти уровни используют услуги передачи, предоставляемые уровнями МТР и SCCP.

ТСАР обеспечивает набор возможностей для обслуживания вызова без установления соединения. Эти возможности можно использовать в одном узле для того, чтобы вызвать выполнение процедуры в другом узле.

Для ОКС7 предусмотрены два метода исправления ошибок. Основной метод исправления ошибок применяется для звеньев сигнализации, в которых время распространения в одном направлении не превышает 15 мс. В противном случае используется метод превентивного циклического повторения. Основной метод исправления ошибок - метод с положительным или отрицательным подтверждением и повторной передачей сообщений, принятых с искажениями.

Главная задача МТР - передавать сообщения без потерь и дублирования и доставлять их в намеченный пункт назначения в той последовательности, в которой они были переданы.

Рассмотренная выше подсистема передачи сообщений МТР представляет собой механизм передачи сообщений, который был специфицирован до того, как была разработана семиуровневая модель взаимосвязи открытых систем (OSI). Подсистема МТР полностью обеспечивает функции, соответствующие уровням 1 и 2 модели OSI, но для обеспечения услуг сетевого уровня модели OSI необходим ряд дополнительных функций. Эти дополнительные функции реализуются подсистемой управления соединениями сигнализации SCCP. Комбинация МТР и SCCP называется подсистемой службы сети NSP.

Цель SCCP - обеспечить логические соединения для передачи блоков данных сигнализации, ориентированных на соединение или не ориентированных на соединение. Т.е, SCCP предоставляет возможность осуществлять по сети связи передачу данных, непосредственно не связанную с конкретным соединением разговорных каналов. Все услуги SCCP подразделяются на услуги, ориентированные на соединение, и услуги, не ориентированные на соединение.

Хотя рассмотренные выше подсистемы МТР и SCCP обеспечивают весьма мощный механизм передачи, включая возможность динамической маршрутизации, они не могут интерпретировать значения передаваемых сообщений уровня 4. Определяет значение передаваемых сообщений и назначает порядок их передачи, а также взаимодействует с программным обеспечением обслуживания вызовов на станции одна из подсистем пользователя. Для управления установлением соединения и освобождением разговорного тракта, в частности, специфицированы несколько подсистем пользователя ОКС7, в частности, подсистема пользователя телефонной связи (TUP), подсистема пользователя ISDN(ISUP).

Подсистема телефонного пользователя TUP была разработана для управления установлением и разъединением телефонных соединений и являлась европейской версией ОКС7, в то время как на североамериканском континенте гораздо раньше начала внедряться другая подсистема -ISUP В дополнение к управлению основными телефонными услугами TUP определяет процедуры и форматы для дополнительных услуг. Однако, в силу самой природы ISDN, дополнительные услуги, определенные в ISUP, являются более мощными и используют более современные решения, чем те, которые определены для TUP. Поскольку сети электросвязи развиваются в направлении ISDN, ISUP устранит необходимость в подсистемах TUP. ISUP содержит все функции TUP, но эти функции реализуются более гибко. Подсистема ISUP поддерживает два класса услуг, базовый и дополнительные виды обслуживания. Базовый класс услуг обеспечивает установление соединений для передачи речи и/или данных.

Для ISUP специфицированы ряд типов сообщений и параметров. Примерами таких типов сообщений являются: начальное адресное сообщение (IAM), запрос информации (INR), сообщение о принятии полного адреса (АСМ), сообщение ответа (ANM), подтверждение выполнения модификации соединения (CMC), отказ модифицировать соединение (RCM), блокировка (BLO), подтверждение блокировки (BLA), сообщение ответа от абонентского устройства с автоматическим ответом (например, терминал передачи данных) (CON), сообщение ответа (ANM), освобождение (REL), завершение освобождения (RLC) и др.

Для российской версии протокола ISUP введены некоторые дополнительные сообщения. Это дополнительное сообщение об отбое вызывающего абонента (CCL) для поддержки процедуры двустороннего отбоя. Введены также сообщение об оплате (CRG), которое передается в обратном направлении после сообщения ANM или CON с целью тарификации вызова, и сообщение посылки вызова (RNG).

Имеется подсистема возможностей транзакции TCAP, которая представляет собой - это протокол, который вместе с соответствующими услугами сетевого уровня (SCCP и МГР) обеспечивает передачу через сеть информации, не относящейся к каналу. Одно из применений ТСАР заключается, в предоставлении механизма доступа удаленной АТС для инициализации услуги внутри другой АТС В общем виде вариантами применения ТСАР являются ситуации, когда установление основного соединения наряду с сигнальным соединением невозможно или не требуется. Используется ТСАР и для развития инфраструктуры эксплуатации, техобслуживания и управления сетью. Эти функции, как правило, требуют передачи большого объема не относящейся к каналу информации между узлами. Применения ТСАР могут разделяться на те, которые требуют ответов в реальном масштабе времени, и те, которые не требуют оперативных ответов. Во всех известных сегодня вариантах применения ТСАР непосредственно пользуется услугами SCCP; а транспортный, сеансовый и представительский уровни модели OSI отсутствуют. Протокол ТСАР состоит из двух подуровней, нижнего - подуровня транзакции (TSL) и верхнего - компонентного подуровня (CSL).

Подсистема интеллектуальной сети INAP представляющая собой, революционную концепцию конструирования телекоммуникационных услуг, созданная в 1984 г. в Bell Laboratory и получившая наименование интеллектуальной сети (IN), строится также исключительно на базе системы общеканальной сигнализации ОКС7. Согласно концепции IN для ввода новой телекоммуникационной услуги нужно не вносить изменения в уже существующие коммутационные узлы и станции, а построить новый узел, поддерживающий функции этой новой услуги, которая с помощью ОКС7 будет доступна всем абонентам этого нового и ранее установленных узлов.

Сетевые функции IN могут находиться в различных узлах: функции коммутации услуги SSF (Service Switching Hinction) будут сосредоточены в узле коммутации услуги SSP (Service Switching Point), функции управления услугой SCF (Service Control Function) сосредотачиваются в узле управления услугой SCP (Service Control Point); функции данных услуги SDF (Service Data Function) будут сосредоточены в узле данных уедут и SDP (Service Data Point). Так как все эти функции и узлы могут быть разделены между собой как логически, так и физически, их взаимодействие осуществляется по специальному протоколу INAP.

При использовании INAP в качестве интерфейса между географически разделенными функциональным элементом управления услугами SCI и функциональным элементом базы данных SDF протокол INАР использует прикладную подсистему возможностей транзакций ТCAP которая, в свою очередь использует услуги подсистемы управления соединениями сигнализации SCCР не ориентированные на соединение, и подсистему.

Подсистемы мобильной cвязи MAP стандарта GSM используется для пользователей сотовых сетей связи подсистема ТСАР обеспечивает в частности поддержку роуминга. Одним из протоколов поддержки функционирования мобильных абонентов сотовой телефонной сети является прикладная подсистема Mobile Application Pait (MAP). Эта подсистема, базирующаяся, на протоколе ТСАР используется для передачи информации роуминга и другой сигнальной информации из одной сотовой сети в другую. Функции протоколa MAP обеспечивают передачу информации между сотовыми системами, нo и организует активацию тех или иных операций с удаленного конца, то есть активирует услуги в сотовой сети которой принадлежит абонент А с помощью определенных сообщении поступающих из другой сотовой сети, а также сообщает в обратом направлении результат активации тех или иных услуг.

6. АППАРАТУРА АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОМЕРА

Одной из наиболее специфических характеристик процедуры обработки вызова является возможность несанкционированного вмешательства телефонистки междугородной АТС в разговор вызываемого абонента. Та же техническая возможность может использоваться операторами других служб. Данная операция поддерживается передачей состояния вызываемого абонента посредством соответствующих линейных сигналов по междугородным соединительным линиям (СЛМ). Некоторые налагаемые ограничения для процесса вмешательства телефонистки и их особенности состоят в следующем: Вмешательство недопустимо, если вызываемый абонент вовлечен в другой междугородный разговор. Однако электромеханические АТС не различают исходящий местный и исходящий междугородный разговоры. Сомнительным представляется поддержка возможности вмешательства телефонистки для современных учрежденческих АТС обладающих целым рядом дополнительных услуг конференцсвязи, переадресации, передачи данных и др. Эффективной заменой процедуры вмешательства телефонистки при занятости вызываемого абонента может служить соединение с оператором УАТС.

Одной из двух компонент запроса АОН являлся линейный сигнал «Ответ» Основное соображение в принятии такого решения состояло в том, что разговорный тракт в электромеханических станциях коммутируется именно по этому сигналу. Второй компонентой запроса номера вызывающего абонента является частотный сигнал 500 Гц. Использование более низкой (менее 500 Гц) частоты тонального спектра довольно опасно, т.к. сигналы могут легко имитироваться гласными звуками человеческой речи. После появления линейного сигнала «Ответ» оборудование исходящей станции должно перекоммутировать разговорный тракт от телефонного аппарата абонента к входу приемника 500 Гц. Если сигнал 500 Гц не распознан за 400 мс, разговорный тракт восстанавливается. Частотный запрос АОН должен обнаруживаться в широком динамическом диапазоне с разбросом частот 5ОО±15 Гц и уровнем от -32 дБ до - 4 дБ. Короткие частотные сигналы 500 Гц длительностью менее 60 мс (даже высокого уровня) не принимаются. Не принимаются также и сигналы с перерывами от 5 мс или с уровнем ниже -40 дБ

7. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Коммуникационная сеть - система, состоящая из объектов, осуществляющих функции генерации, преобразования, хранения и потребления продукта, называемых пунктами (узлами) сети, и линий передачи (связей, коммуникаций, соединений), осуществляющих передачу продукта между пунктами. В качестве продукта могут фигурировать информация, энергия, масса, и соответственно различают группы сетей информационных, энергетических, вещественных. В группах сетей возможно разделение на подгруппы. Так, среди вещественных сетей могут быть выделены сети транспортные, водопроводные, производственные и др. При функциональном проектировании сетей решаются задачи синтеза топологии, распределения продукта по узлам сети, а при конструкторском проектировании выполняются размещение пунктов в пространстве и проведение (трассировка) соединений. Информационная сеть - коммуникационная сеть, в которой продуктом генерирования, переработки, хранения и использования является информация. Вычислительная сеть - информационная сеть, в состав которой входит вычислительное оборудование. Компонентами вычислительной сети могут быть ЭВМ и периферийные устройства и другое вычислительное, измерительное и исполнительное оборудование автоматических и автоматизированных систем, являющиеся источниками и приемниками данных, передаваемых по сети. Эти компоненты составляют оконечное оборудование данных (ООД, или DTE - Data Terminal Equipment). Собственно пересылка данных происходит с помощью сред и средств, объединяемых под названием среда передачи данных.

Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков. В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети:

1. территориальные - охватывающие значительное географическое пространство; среди территориальных сетей можно выделить сети региональные MAN (Metropolitan Area Network) и глобальные WAN (Wide Area Network);

2. локальные (ЛВС) - охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на 1...2 км); локальные сети обозначают LAN (Local Area Network);

3. корпоративные (масштаба предприятия) - совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях. Локальные и корпоративные вычислительные сети - основной вид вычислительных сетей, используемых в системах автоматизированного проектирования (САПР).

Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet (реализованная в ней информационная служба World Wide Web (WWW) переводится как всемирная паутина); это сеть сетей со своей технологией. В Internet существует понятие интрасетей (Intranet) — корпоративных сетей в рамках Internet. Различают интегрированные сети, не интегрированные сети и подсети. Интегрированная вычислительная сеть (интерсеть) представляет собой взаимосвязанную совокупность многих вычислительных сетей.

В зависимости от топологии соединений узлов различают сети: шинной (магистральной), кольцевой, звездной, иерархической, произвольной структуры. В зависимости от способа управления различают сети:

«клиент/сервер» - в них выделяется один или несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети, управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи.

одноранговые - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.

В соответствии с сетецентрической концепцией, которой пользователь имеет лишь дешевое оборудование для обращения к удаленным компьютерам, а сеть обслуживает заказы на выполнение вычислений и получение информации, т.е. пользователю не нужно приобретать программное обеспечение для решения прикладных задач, ему нужно лишь платить за выполненные заказы. Подобные компьютеры называют тонкими клиентами (сетевыми компьютерами). В зависимости от того, одинаковые или неодинаковые ЭВМ применяют в сети, различают сети однотипных ЭВМ, называемые однородными, и разнотипных ЭВМ - неоднородные (гетерогенные). В крупных автоматизированных системах, как правило, сети оказываются неоднородными. В зависимости от прав собственности сети могут быть: сетями общего пользования (public) или частными (private). Среди сетей общего пользования выделяют телефонные сети ТфОП (PSTN - Public Switched Telephone Network) и сети передачи данных (PSDN — Public Switched Data Network). Сети также различают в зависимости от используемых в них протоколов и по способам коммутации.

Под коммутацией данных понимается их передача, при которой канал передачи данных, может использоваться попеременно для обмена информацией между различными пунктами информационной сети в отличие от связи через некоммутируемые каналы, обычно закрепленные за определенными абонентами. Различают следующие способы коммутации данных:

коммутация каналов - осуществляется соединение ООД двух или более станций данных и обеспечивается монопольное использование канала передачи данных до тех пор, пока соединение не будет разомкнуто;

коммутация сообщений - характеризуется тем, что создание физического канала между оконечными узлами необязательно и пересылка сообщений происходит без нарушения их целостности; вместо физического канала имеется виртуальный канал, состоящий из физических участков, и между участками возможна буферизация сообщения;

коммутация пакетов - сообщение передается по виртуальному каналу, но оно разделяется на пакеты, при этом канал передачи данных занят только во время передачи пакета (без нарушения его целостности) и по ее завершении освобождается для передачи других пакетов. В сетях коммутации пакетов различают два режима работы: режим виртуальных каналов (другое название - связь с установлением соединения) и дейтаграммный режим (связь без установления соединения).

Пространственный коммутатор размера N×M представляет собой сетку (матрицу), в которой N входов подключены к горизонтальным шинам, а М выходов - к вертикальным. Временной коммутатор построен на основе буферной памяти, запись производится в ее ячейки последовательным опросом входов, а коммутация осуществляется благодаря считыванию данных на выходы из нужных ячеек памяти. При этом происходит задержка на время одного цикла "запись-чтение". В настоящее время преимущественно используется временная или смешанная коммутация.

8. СИНХРОНИЗАЦИЯ НА ЦИФРОВЫХ СЕТЯХ СВЯЗИ

При построении цифровых телефонных сетей очень существенным является вопрос синхронизации и синфазирования.

Возможность регенерации сигналов в цифровых трактах передачи с ИКМ позволяет заметно снизить эффект накопления помех и повысить дальность связи при сохранении заданного качества, однако сопровождается возникновением двух видов искажений, существенно влияющих на качество передачи. Это цифровые ошибки и джиттер (блуждание фазы).

Цифровые ошибки, т.е. взаимная трансформация единиц и нулей сказывается на качестве связи по-разному, в зависимости от местоположения разряда в кодовой комбинации сигнала ИКМ. Второй вид искажений – джиттер, представляет собой случайное отклонение временных положений регенерированных импульсов, т.е. выходная последовательность импульсов испытывает дрожание по фазе. Различают быстрый и медленный джиттер: Быстрым считается джиттер с изменением фазы сигнала с частотой более 20 Гц. Для быстрого джиттера считается допустимым t = 0.1 – 0.2t (где t= 488 нс). Быстрый джиттер зависит от количества регенераторов. Медленный джиттер (блуждание фазы) может достигать 2-х – 3-х канальных интервалов и обусловлен изменением группового времени задержки сигнала при прохождении линии связи.

Методы синхронизации делятся на синхронные и асинхронные.

К синхронным относятся:

1. Изохронный;

2. Квазисинхронный.

К асинхронным относятся:

1. Плезиохронный;

2. Автосинхронный.

ЦСК должны иметь гибкую систему синхронизации, поскольку предназначены для использования различных уровней иерархии.

Из этого следует:

1. Проблема синхронизации ТЛФ сети сводится к ограничению до пренебрежимо малых значений числа проскальзываний.

2. Применение в генераторном оборудовании на высоких уровнях иерархии атомных генераторов с высокой стабильностью частоты позволяет считать плезиохронный режим полноценной заменой синхронному режиму.

3. Для узлов, оснащенных кварцевыми генераторами, плезиохронный режим допустим лишь в течение ограниченного времени.

9. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА СЕТЕЙ СВЯЗИ

При построении сети встречаются следующие ситуации: построение новой сети; развитие сети с введением новых пунктов и (или) линий; построение вторичной сети на базе каналов и пунктов заданной первичной сети. Во всех этих случаях бывает необходимо выбрать число и местоположение узлов, а также число каналов или тип линий, соединяющих отдельные пункты сети, с соблюдением заданных ограничений и технических требований к качеству связи при минимальных затратах (или по другому критерию). В условия задачи могут входить различные ограничения на искомую структуру. Целевой критерий задачи оптимального синтеза структуры сети непосредственно связан с целевым критерием оптимального синтеза сети в целом - общесетевыми затратами, которые определяются соотношением

где ц_i и ц_ij - приведенные затраты соответственно на пункт а_i и линию b_ij. В первом приближении можно считать, что суммарные затраты на пункты Ц_А не зависят от сетки линий, их емкостей и плана распределения каналов. Если все затраты на сооружения и оборудование пунктов, зависящие от числа и параметров оканчивающихся в них линий, в частности затраты на размещаемую в пунктах оконечную аппаратуру линий, относить к затратам линии, это допущение, как правило, не приводит к существенным ошибкам. Тогда минимизация затрат на линии Ц_Л обеспечивает минимум общесетевых затрат (при данном наборе узлов), т.е. затраты Ц_Л можно принять в качестве минимизируемого целевого критерия затрат при экономически оптимальном синтезе структуры сети.

Представим приведенные затраты на линию b_ij в виде формул (1), (2)

(1)

(2)

где u_ij и l_ij - емкость и протяженность линии b_ij; a_ij и b_ij - коэффициенты приведенных затрат на единицу длины линии, причем b_ij может быть функцией u_ij a b_iju_ij - неотрицательная, неубывающая функция u_ij при любых

u_ij >0. В отдельных частных случаях могут быть приняты другие упрощенные аппроксимации зависимости затрат на линию от ее емкости и длины с соответствующим изменением вида целевого критерия Ц_Л.

При построении вторичных сетей (выделения для них каналов из первичной сети) возникают различные задачи анализа сетей - выяснение возможности образования пучков каналов (путей) с общей заданной емкостью, обеспечение заданной связности или надежности и т.п. Для определения структурных свойств сети могут быть использованы методы и приемы. В случае развития существующей сети или построения вторичной сети на базе существующих линий целочисленные линейные программы в задачах синтеза в путевой форме при критерии затрат не могут быть решены некоторым способом из-за ограничений. Это вынуждает прибегать к специальным методам решения линейных программ. На современных ЭВМ стандартными методами решаются линейные программы при числе ограничений и числе переменных, не превосходящих соответственно 1500 и 2000. Поэтому линейная программа синтеза сети в путевой форме практически разрешима для сетей с числами тяготеющих пар пунктов и допустимых трасс, не превосходящими 300, если, конечно, число допустимых путей не слишком велико. Для сетей больших размеров неизбежно обращение к приближенным методам решения линейных программ, а иногда даже к приближенным (зачастую эвристическим) методам синтеза с использованием критерия оптимизации.

10. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПОДВИЖНЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ

Современные системы мобильной радиосвязи (СМР) весьма разнообразны по спектру применений, используемым информационным технологиям и принципам организации. Поэтому их содержательный обзор был бы затруднен без предварительной систематизации. Существуют цифровые системы сотовой подвижной связи представляющие собой системы второго поколения. По сравнению с аналоговыми системами они предоставляют абонентам больший набор услуг и обеспечивают повышенное качество связи, а также взаимодействие с цифровыми сетями с интеграцией служб (ISDN) и пакетной передачи данных (PDN). Среди этих систем широкое распространение получили те, которые базируются на стандартах GSM (DCS 1800), D-AMPS (ADC), JDC, CDMA. Подвижная станция имеет свой международный идентификационный номер (IMSI), записанный в ее памяти. В настоящее время транковые модули разработаны для большинства моделей радиостанций практически всех основных производителей радиооборудования. Правильный выбор системы и состава оборудования позволяет оптимальным образом (с технической и финансовой точек зрения) решить практически любые задачи по организации радиосвязи. Термин «Транкинговая» или транковая связь происходит от английского слова trunk (ствол) и отражает то обстоятельство, что «ствол связи» содержит несколько каналов, причем жесткое закрепление каналов за абонентами отсутствует. В частности, к данному классу относят:

• радиально - зоновые системы наземной мобильной радиосвязи, использующие автоматическое распределение ограниченного частотного ресурса ретранслятора среди большого числа абонентов;

• системы массового применения, позволяющие при ограниченном частотном ресурсе обслуживать максимальное число абонентов.

По большей части транкинговые системы используются как средства оперативной связи с жестко лимитированным и постоянно контролируемым контингентом абонентов и пределах ограниченной территориальной зоны. Учитывая специфику применения транкинговых систем, их иногда называют профессиональными системами мобильной радиосвязи (PMR -Professional Mobile Radio), либо частными системами мобильной радиосвязи - Private Mobile Radio. Системы PMR, обеспечивающие соединение мобильных объектов с абонентами ТФОП, часто выделяются особо как Public Access Mobile Radio (PAMR). По способу организации канала управления различают ТСС с выделенным и распределенным каналом управления. Подключение транкинговых систем к телефонным сетям может выполняться различными способами. Другим способом подключения, лишенным этого недостатка, является использование соединительных линий, которое позволяет включать радиоабонентов в план нумерации подключаемой АТС.