Пропускная способность сети

Связность и разветвлённость

Протяжённость сети

Перечень параметров

Поскольку понятие "сеть связи" многообразно, затруднительно составить в общем виде такой перечень параметров, который, с одной стороны, достаточно бы полно характеризовал любую конкретную сеть, а с другой – не содержал бы дублирующих или избыточных именно для данной сети параметров.

Ниже предлагается перечень сетевых параметров, по которому на основании выбранных критериев можно произвести интегральную оценку состояния сети:

· Протяжённость

· Связность и разветвлённость

· Пропускная способность

· Живучесть

· Надёжность

· Уровень оснащённости

· Возможность развития

· Управляемость

Под протяжённостью сети в данном контексте подразумевается суммарная длина всех линий, образующих рассматриваемую сеть

Под связностью сети связи (network connectivity) в данном контексте подразумевается свойство сети, заключающееся в возможности установления связи (соединения) между любыми парами узлов этой сети. Если между хотя бы одной парой узлов соединение невозможно, то сеть является несвязной. Сеть является односвязной, если между всеми узлами возможно соединение и двусвязной, если между узлами возможно соединение по двум независимым путям и т.д. На практике сети имеют неоднородную связность, т.е. имеются, например, фрагменты двусвязные и трехсвязные.

Связность сети является важным параметром, во многом определяющим живучесть сети. Однако рассчитать указанные выше параметры связности реальной сети большим количеством узлов довольно сложно.

Разветвлённость сети – это параметр, близкий по своей сути к связности. Он характеризуется количеством линий (рёбер) сходящимся к узлам сети. Этот параметр иногда называют доступностью узлов. Формально сеть считается хорошо разветвлённой, если каждому узлу соответствует не менее трёх-четырёх линий. Этот параметр определить гораздо легче.

Термин "пропускная способность" применительно к сети является в значительной степени условным, хотя в литературе встречается достаточно часто. Условность этого термина связана с тем, что информация в разветвлённой сети не передаётся в каком-то определённом направлении, а вводится и принимается одновременно во многих точках и циркулирует по сложной системе линий. Обычно параметр пропускная способность используется для отдельной линии.

Анализ общих характеристик сетей

Произведем анализ общих характеристик сетей. Прежде всего, все сети могут быть разделены на два функциональных класса в зависимости от объекта информации, обрабатываемого в данной сети. Если сеть обрабатывает (коммутирует) отдельное сообщение пользователя или его часть, то такая сеть по отечественной терминологии является вторичной сетью, а по зарубежной терминологии называется сервисной или мельтисервисной сетью. В первичной сети информация обрабатывается не на уровне отдельного сообщения пользователя, а только на агрегированном уровне, не анализируя адреса и признаков начала и конца сообщения, например, кадр SDH, который может состоять из передаваемых элементов (байтов) многих сообщений или быть заполнен частью одного сообщения передается без анализа содержимой в кадре информации. Кроме того, первичная сеть является физической сетью линий и узлов, а все вторичные сети, например, вторичная телефонная сеть, являются логическими сетями, которые строятся на базе первичной сети.. Логические сети обычно имеют структуру отличную от физической сети линий и узлов. Например, пусть телефонная сеть, изображенная на рис1.2 а, состоит из телефонных станций АТС1, АТС2,АТС3 и АТС4, связанных прямыми пучками телефонных каналов по типу «каждая с каждой». На рис1.2 б отображены совпадающие с АТС сетевые узлы и линии первичной или транспортной сети, на которой строится приведенная на рис1.2 а телефонная сеть.

	б) Физическая (первичная) сеть

Рис. 1.2. Физическая и логическая сети

з этого рисунка можно понять, что для пучков между станциями АТС1 и АТС3, а также между АТС2 и АТС4 не имеется соответствующей линии на первичной сети. На первичной сети эти пучки должны быть организованы в сетевых узлах транспортной сети путем постоянного переключения или кроссировки соответствующих каналов из одной линии в другую. Например, пучок между АТС1 и АТС3 организуется путем переключения в узле 2 каналов из линии 1-2 в линию 2-3. Функция кроссировки не является коммутацией отдельных сообщений, а выполняется целиком для линий или трактов, из которых состоит линия.

Далее будет показано, что вторичные сети работают на сетевом и канальном уровне, а первичные на физическом уровне.

Первичные сети в свою очередь делятся на сети доступа и транспортные сети.

Сети доступа предназначены для сбора и распределения информации, поступающей от оконечных устройств к устройствам сети верхнего уровня. Сети доступа, прежде всего, характеризуются тем, что в них жестко производится привязка оконечного (терминального) оборудования к направлению передачи и к конкретным узлам обработки. В этом случае направление передачи строго соответствует топологии сети доступа, т.е. для всей информации другое направление передачи невозможно.

В узлах транспортной сети производится передача определенной порции информации по тем или иным линиям передачи в зависимости от установленного маршрута, который может быть постоянным или может изменяться.

Топология сетей связи

Выбор той или иной топологии сети обычно производится при построении транспортных сетей или сетей доступа, т.е. относится к физическим сетям. Рассмотрим элементарные базовые топологии или сетевые шаблоны и особенности их выбора при разработке топологии реальных сетей. Топологии могут быть

а) Полносвязная

С учетом того, что стоимость сети пропорциональна ее протяженности, полносвязная топология является наиболее дорогостоящей, так как число линий в ней равно n*(n-1)/2, где n - число узлов. Однако такая топология обычно используется при построении сетей верхнего уровня, к которым предъявляются высокие требования по надежности. Например, полносвязной является сеть, связывающая все узлы автоматической коммутации (УАК) междугородной телефонной сети.

б) топология «точка-точка» и «линейная цепь»

Топология «точка-точка» является простейшим сетевым шаблоном, она отображает непосредственную связь двух оконечных узлов. Эта топология является составной частью более сложных топологий, например, радиальной. Топология «линейная цепь» отличается от топологии «точка-точка» тем, что два оконечных узла связаны не непосредственно, а с помощью промежуточных узлов. Эта топология может быть реализована в виде простой линейной цепи без резевирования, либо более сложной цепи с резервированием (так называемое плоское кольцо).

в) древовидная

Древовидная структура не содержит циклов и является наименее избыточной топологией, число линий в ней равно n-1. В силу этого древовидные сети являются самыми дешевыми, особенно если строится кратчайшее дерево (дерево Прима, которое будем строить на практических занятиях). Древовидной сетью, например, является распределительная сеть абонентского кабеля.

в) радиальная (звезда)

Сеть типа «звезда» является частным случаем древовидной сети и используется в сетях с концентрацией нагрузки, при этом центральный узел выполняет роль концентратора (или хаба).

г) радиально-узловая

Радиально-узловой структурой обычно называют сети произвольной структуры, содержащие циклы, но включающие также узлы, связанные с остальной сетью одной линией. Радиально-узловые сети отличаются неравномерной связностью.

д) решетчатая

Решетчатые структуры составлены из замкнутых контуров, ячеек или колец, т.е. каждый узел имеет не менее двух выходов. Решетчатые сети позволяют использовать экономически наиболее эффективные способы резервирования с динамической перемаршрутизацией трактов.

е) кольцо

Кольцевые структуры широко используются при построении транспортных сетей SDH. В стандартах технологии SDH предусмотрено несколько типов самовосстанавливающихся или отказоустойчивых кольцевых структур, обеспечивающих автоматическое резервирование всего проходящего трафика при повреждении аппаратуры или линии. Наиболее часто первичные местные сети строятся как структура нескольких взаимосвязанных колец.

ж) шина

Топология типа “шина” используется в основном в сетях доступа с широковещательным типом передачи, например, в технологии Ethernet.

На практике наиболее часто используют комбинацию базовых топологий, например, радиально-кольцевая, когда в центре расположено кольцо, а к входящим в кольцо узлам подключаются цепочка узлов. Большое распространение получила топология вида «ромашки», когда в центральные узлы объединены в кольцо, к двум узлам которого подключены «лепестки», организующие цепочки из периферийных узлов. Такая структура позволяет между любой парой узлов найти два независимых пути.

Технологии передачи в сетях

Для инфокоммуникационных и корпоративных сетей будем рассматривать только способы организации цифровых каналов передачи. В большинстве сетей цифровые каналы строятся на основе систем плезиохронной цифровой иерархии (PDH) и синхронной цифровой иерархии (SDH). Те и другие системы используют принцип временного мультиплексирования или TDM (Time Division Multiplexing). В системах PDH используется импульсно-кодовая модуляция – ИКМ. Она была разработана для передачи аналоговых сигналов по цифровым каналам связи.,Этот вид модуляции основан на измерении амплитуды аналогового сигнала с периодом, определяемым по теореме Котельникова - не менее двух отсчетов на период колебаний, для высшей составляющей в частотном спектре сигнала. В цифровых каналах ОЦК за основу принята передача голоса с частотным диапазоном от 300 гц до 4 кГц, а кодирование производится байтом или восьмью битами (семь информационных и один проверочный). Отсюда получаем, что частота отсчетов (передача байтов) р авна 8 кГц ( 4 кГц ,х2), что соответствует периоду отсчета равному 125 мкс. Такой период имеют все плезиохронные и синхронные системы передачи TDM. Это означает, что очередной байт конкретного канала должен быть передан через 125 мкс. Место расположения байта каждого канала во временном спекте системы называют временным слотом канала.

Плезиохронные системы имеют уровни иерархии кратные 4. Это системы передачи, имеющие 30, 120, 480 и 1920 рабочих каналов. С точки зрения интерфейса с системами синхронной цифровой иерархии эти системы имеют наименование Е1,Е2,Е3 и Е4. В рекомендации МСЭ G.703 определена структура физического интерфейса для сопряжения систем PDH и SDH. Более подробно технология SDH будет рассмотрена в следующих лекциях.

В настоящее время для передачи цифровой информации используются также аналоговые методы. Это серия протоколов xDSL. В этих методах используются сложные способы модуляции и организации связи. Например, в протоколе HDSL производится установление соединение в асинхронном байт-ориентированном режиме, после образования соединения осуществляется переход в синхронный бит-ориентированный режим. Существует серия протоколов для модемов, устанавливаемых на двухпроводных абонентских линиях типа RS-232C, которые имеют спецификации V.21, V.22bis и др. Существуют протоколы для четырехпроводных линий- V.23, V.26 и др.

Вопросы к лекции1

1.К каким типам сетей по терминологии Закона о связи относятся корпоративные сети?

2. Какое основное отличие корпоративной сети от сети общего пользования?

3. Какой информационный объект обрабатывается во вторичных сетях?

4. каким образом реализуется распределительная функция в первичной сети?

5. Чем отличаются логические сети от физических сетей?

6. В чем основное отличие асинхронных систем передачи от систем TDM?

7. Почему цикл синхронных систем равен 125 мкс?