Система телефонной связи общего пользования и её подсистемы

Лекция 2

Коммутационные технологии

При всем многообразии существующих коммутационных технологий по принципу действия они могут быть разделены на два класса – коммутации каналов (КК) и коммутации пакетов(КП). Метод коммутации сообщений является частным случаем коммутации пакетов и в настоящее время практически не используется. Метод коммутации каналов может быть реализован в виде аналоговой пространственной коммутации и виде цифровой пространственно-временной коммутации.

Аналоговые пространственные коммутаторы обычно реализуются с помощью переключающих или коммутирующих схем, которые организуют многоступенные коммутаторы, которые позволяют существенно уменьшить число переключательных элементов по сравнению с одноступенными коммутаторами. Расчет числа коммутирующих элементов в различных коммутаторах будет нами проведен на практических занятиях.

Пространственно-временной коммутатор построен на основе буферной памяти, запись передаваемого байта в ее ячейки производится 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 том и с другом случае согласно принципу КК вначале между абонентами устанавливается прямое соединение (логическое), по которому передается сообщение. При занятости одного из участков сети вызывающий абонент получает отказ. При этом могут быть использованы различные системы сигнализации, но наиболее распространенной в настоящее время является сигнализация по общему каналу сигнализации №7 (ОКС №7). Описание полной процедуры установления соединения с помощью ОКС №7 приводилось в ранее изученных дисциплинах по курсу автоматической коммутации, поэтому в данном курсе подробно не рассматривается. Однако с точки зрения принципов построения и взаимодействия коммутируемых сетей необходимо знать ряд основных положений.

· Для обеспечения сигнализации по ОКС №7 в телефонной сети должна строиться специальная сеть ОКС №7, которая состоит из узлов двух типов: пункт сигнализации (SP) и транзитный пункт сигнализации (STP). Функции этих узлов сигнализации выполняются программным способом на цифровых телефонных станциях.

· Каждый канал сигнализации ОКС №7 или звено сигнализации (link) представляет собой канал передачи данных, работающий со скоростью 64 Кбит/с и обслуживает, как правило, несколько пучков телефонных каналов с суммарной емкостью до 1500 разговорных каналов.

· ОКС может обслуживать соединения в связанном режиме, если пути канала сигнализации совпадает с путями разговорных каналов. В несвязанном режиме маршрут канала сигнализации отличается от маршрута разговорного канала, в предельном случае они могут совпадать только в крайних точках.

· Узел SP обрабатывает сигнальную информацию для тех разговорных соединений, которые коммутируются в данной станции (узле). Для соединений, обслуживаемых ОКС в несвязанном режиме выполняются функции STP.

· Установление соединения на телефонной сети согласно принятой в нашей стране последовательной системе маршрутизации производится позвенно и сигнализация по ОКС №7 также производится между станциями позвенно (link by link).Все сигналы сигнализации между коммутационными станциями передаются по каналу ОКС №7, сигнализация от станции к абоненту передается без использования ОКС.

В сетях с коммутацией пакетов сообщения передаются между узлами сети с накоплением. Поскольку длина каждого пакета небольшая (порядка тысячи бит), а скорости передачи высокие, то в сетях с КП обеспечивается небольшая задержка передаваемых данных. В сетях КП различают два режима работы: режим виртуальных каналов (связь с установлением логического соединения) и дейтаграммный режим (связь без установления соединения). В режиме виртуальных каналов (например, в технологии MPLS) пакеты одного сообщения передаются в последовательном порядке по заранее устанавливаемому маршруту. В дейтаграммном режиме каждый пакет адресуется и передаётся независимо. При этом очередные пакеты могут разделяться пакетами других сообщений или задерживаться в буферах промежуточных узлов. Контроль правильности передачи осуществляется путем посылки от получателя к отправителю подтверждения правильного приема или положительной квитанции.

В таблице 2.1 приводится сравнение основных характеристик сетей с КК и с КП.

Таблица 2.1

КК	КП
Реализуется на базе временного прямого соединения	Отсутствует прямое электрическое соединение
Отсутствует накопление сообщений	Накапливаются небольшие части сообщений в оперативном запоминающем устройстве
Возможен обмен в реальном времени, возможен диалог	Диалог возможен
Тракт организуется на время длительности одного соединения	Тракт устанавливается для каждого пакета или на время сеанса
Сеть работает как система с отказами	Сеть работает как система с ожиданием и отказами
При перегрузке имеют место отказы	При перегрузке возникают задержки в доставке. Также возникают и отказы, но вероятность их на порядок меньше, чем в сети с КК.
Защита сообщений выполняется пользователем.	Основные функции защиты реализуются в сети.
Невозможны преобразования скоростей, кодов, форматов.	Возможны преобразования скоростей, кодов, форматов.
Экономичная сеть при низких объёмах нагрузки.	Экономичная сеть при больших объёмах нагрузки.

Рассмотрим построение самой крупной сети в РФ – телефонной сети общего пользования (ТфОП).

Сеть ТфОП состоит из трёх уровней: местной, зоновой и магистральной. Однако в настоящее время принято считать, что местная сеть – городская также входит в зону. На рис. изображены функции ТфОП и ее подсистемы.

АКТС- автоматическая коммутация телефонных сообщений

Рис. 2.1. Подсистемы ТфОП

Система нумерации в сети ТфОП

В настоящее время каждая зона имеет зоновый индекс ABC и зоновый номер abxxxxx для каждого района с индексом аб внутри зоны. Район может иметь до 80 тыс. номеров, т.к. в оставшейся пятизначной нумерации xxxxx заняты первая цифра «0» для служебной связи, а также первая цифра «8» для выхода на междугородную сеть. Таким образом, каждая комбинация ab даёт 80000 номеров. Индекс АВС описывает номер отдельной зоны. Каждая зона может иметь один и более индексов АВС. Каждому индексу соответствует зоновый узел связи ЗУС (ранее АМТС). Если в зоне имеется несколько узлов ЗУС, то они связаны по принципу «каждый с каждым». Описанный способ нумерации предполагается в ближайшем времени заменить на десятизначную нумерацию всех абонентов независимо от их расположения.

Верхний транзитный уровень междугородной и международной (МгМн) сети представлен узлами ТМгУС (транзитный междугородный узел связи- ранее УАК) и узлами ТмнУС. (транзитный международный узел связи). Согласно приказу Мининформсвязи от 08.08.2005 года транзитные узлы междугородной сети ТМгУС устанавливаются в центрах федеральных округов и связаны по принципу «каждый с каждым». Каждый ЗУС (зоновый узел связит –ранее АМТС), устанавливаемый в каждом субъекте федерации, связан с двумя ТМгУС. Если в зоне имеется более одного ЗУС, то они связаны по принципу «каждый с каждым». Каждый междугородный узел ТМгУС связан также с двумя международными узлами ТМнУС по независимым путям по первичной сети. Согласно приказу Мининформсвязи №97 от 08.08.2005 года по два. международных узла ТМнУС должны устанавливаться в европейской части территории РФ и в азиатской части.

Привязка корпоративных сетей к сети ТфОП

Привязка корпоративных сетей к сети ТфОПможет производиться в так называемых точках присоединения как на уровне местных городских сетей, так и на уровне междугородной сети. В любом случае нумерация станции привязки корпоративной сети имеет индекс АВС той зоны сети ТфОП, где она территориально расположена. Такой принцип построения сетей называется географическим. Вопросы построения телефонных сетей подробно в данном курсе рассматриваться не будут. Однако, будет проведена лабораторная работа по компьютерному проектированию городских и междугородных телефонных сетей, отображающая иерархическое построение сетей и расчеты прямых и обходных пучков со сбросом избыточной нагрузки.