лекция. Лекция 2 русс. Лекция Общие принципы построения телекоммуникационных сетей. Основные понятия и определения
 Скачать 39.92 Kb.
|
|
Лекция 2. Общие принципы построения телекоммуникационных сетей. Основные понятия и определения. Передача и распределение информационных сообщений между миллионами и сотнями миллионов источников и потребителей информации (условно абонентами) возможны на основе сетей связи. Сети связи, построенные на основе средств электросвязи, называются телекоммуникационными сетями. Передача сообщений и их распределение возможны при наличии систем передачи и распределения сообщений (СПРС), т.е. систем связи в широком смысле. Такие системы называются сетями электросвязи. На рис. 2.1 изображена сеть, в которой оконечные пункты (ОП) соединены между собой одним каналом (моноканалом), образуя многоточечное соединение, а на рис. 2.2 - полносвязная сеть, в которой ОП соединяются по принципу «каждый с каждым».  Рис.2.1. Многоточечное соединение  Рис. 2.2. Полносвязная сеть Рассмотренные виды сетей являются некоммутируемыми, так как связь между оконечными устройствами или терминалами (абонентами) осуществляется по постоянно закрепленным (некоммутируемым) или выделенным каналам. Распределение сообщений в таких сетях обеспечивается специальными методами доступа или процедурами управления передачей сообщений. Они служат для уведомления о том, какие абоненты будут осуществлять обмен сообщениями. При увеличении числа абонентов в многоточечной сети значительно возрастают задержки при передаче сообщений, а в полносвязных сетях существенно возрастает число каналов связи. Устранение этих недостатков связано с использованием коммутируемых сетей СПРС, в которых абоненты связаны между собой не непосредственно, а через один или несколько узлов (центров) коммутации (УК иди ЦК). Следовательно, коммутируемая СПРС представляет собой совокупность ОП, УК и соединяющих их линий передачи. Такая сеть позволяет более полно использовать пропускную способность каналов связи, которые являются самой дорогостоящей частью любой сети. Поэтому коммутируемые сети получили более широкое распространение. Сеть электросвязи представляет собой сложную совокупность линий передачи, сетевых узлов и сетевых станций, обеспечивающую доставку сообщений по заданному адресу с выполнением требований по времени доставки, верности инадежности. Состав сетей электросвязи. Основными компонентами сети электросвязи являются: сетевые узлы и сетевые станции, в которых устанавливается каналообразующая аппаратура и осуществляется переключение каналов или групп каналов и сетевых трактов; линии передачи, соединяющие между собой сетевые станции или сетевые узлы и оконечные устройства; узлы (центры) коммутации (УК), распределяющие сообщения в соответствии с адресом; УК могут быть транзитными, оконечными (если к ним подключаются ОП) и смешанного типа; оконечные пункты (ОП), обеспечивающие ввод/вывод сообщений абонента. ОП, расположенный непосредственно у абонента, называется абонентским пунктом (АП). АП может быть индивидуального пользования, часто называемый терминалом, или коллективного пользования; концентраторы и мультиплексоры, обеспечивающие улучшение использования пропускной способности каналов связи путем их, уплотнения. Каналы могут быть магистральными (между УК) и абонентскими (между ОП и УК); многоуровневая система управления, обеспечивающая эффективное использование сетевых ресурсов. Классификация сетей электросвязи. Данная классификация основана на следующих признаках. По типу передаваемых сообщений: телефонные сети, телеграфные сети, сети передачи данных, факсимильные сети и передачи газет, сети звукового вещания, цифровые сети интегрального обслуживания. По категории пользователей: сети общего назначения, ведомственные (корпоративные) сети. По скорости передачи сообщений: низкоскоростные сети, среднескоростные сети, высокоскоростные сети. По размеру (степени охвата): глобальные сети, региональные (зональные) сети; локальные сети. По способу коммутации: сети с долговременной (кроссовой) коммутацией, сети с оперативной коммутацией, сети с коммутацией каналов (КК), сети с коммутацией сообщений (КС), сети с коммутацией пакетов (КП), сети с гибридной коммутацией (ГК), сети с адаптивной коммутацией (АК). По типам используемых каналов связи: проводные сети, радиосети, волоконно- оптические сети, спутниковые сети. По способу управления сетью: централизованное управление, децентрализованное управление, смешанное управление, статическое управление, квазистатическое управление, динамическое управление. Система управления сетью предназначена для наиболее эффективного использования сетевых ресурсов в изменяющихся условиях эксплуатации. По принципу размещения системы управления различают централизованное управление, когда основные функции управления сетью выполняет специально выделенный центр управления. Децентрализованное управление имеет распределенную структуру. Смешанное (зоновое) управление предлагает централизованное управление внутри определенных зон, а зоны управляются централизованно (возможно и наоборот). По степени приспособления (адаптации) системы управления к ситуации сложившейся на сети, различают: статическое управление, когда возможные изменения заранее предусмотрены, а если происходят непредусмотренные изменения, то сеть выходит из строя; квазистатическое управление, когда система управления может противостоять некоторым нарушениям, не предусмотренным основной программой работы сети; динамическое управление, когда система управления обеспечивает эффективную работу сети, отслеживая ее текущее состояние. Современная телекоммуникационная сеть состоит из самостоятельных сегментов, которые классифицируются по их масштабности: локальная сеть (Local Area Network, LAN), в которой основная часть нагрузки замыкается внутри небольшой территории, учреждения, промышленного предприятия и т.п.; территориальная сеть (Metropolitan Area Network, MAN), прдназначенная для обслуживания территории крупного населенного пункта или небольшого региона; крупномасштабная территориальная сеть (Wide Area Network, WAN), предназначенная для объединения сетей типа LAN, MAN, расположенных на территории большого региона, государства, континента, а также на разных континентах. Это магистральная сеть преимущественно с использованием оптического волокна в качестве среды передачи. Любая из сетей LAN, MAN, WAN в свою очередь может быть разбита на ряд сегментов меньшего масштаба, отражающих логическую структуризацию сети, в которой каждый из сегментов выполняет конкретную функциональную задачу в формировании общесетевого обмена. Технологически отличающиеся сегменты разных размеров появились из-за эволюционного развития информационных сетей при бурном развитии сетевых технологий. Классифицируя их по функционально-технологическому признаку, употребляют понятия: аналоговая сеть, сеть ISDN, IP-сеть, сеть SDH, сеть FR (Frame Relay), сеть АТМ и т.д. Методы коммутации в сетях электросвязи. Для доставки сообщений в сетях электросвязи могут быть установлены соединения двух видов - долговременные и оперативные. Долговременной, или кроссовой, коммутацией называется способ, при котором между двумя точками сети устанавливается постоянное прямое соединение, длительность которого измеряется часами, сутками и т.д. Каналы связи, участвующие в таких соединениях, называются выделенными. Более распространенной является оперативная коммутация, когда между двумя точками сети организуется временное соединение. Известны два основных принципа оперативной коммутации: непосредственное соединение; соединение с накоплением информации. При непосредственном соединении осуществляется физическое соединение входящих в УК каналов с соответствующими адресу исходящими каналами. При соединении с накоплением сигналы из входящих в УК каналов сначала записываются в запоминающее устройство (ЗУ), а затем поступают в исходящие каналы по мере их освобождения. Системы, реализующие непосредственное соединение, называются системами с отказами, а соединение с накоплением информации - системами с ожиданием. Различие в месте и способе хранения существенно влияет на услуги, оказываемые абонентам сети. Принцип непосредственного соединения реализуется в системе коммутации каналов (КК). Коммутация каналов - это совокупность операций по соединению каналов для получения сквозного физического канала между ОП через УК. При коммутации каналов сначала организуется сквозной канал между абонентами через УК, а затем происходит передача сообщений. Установленное соединение ликвидируется после соответствующего решения абонентов. Достоинства коммутации каналов состоят в следующем: после организации соединения абоненты могут вести передачу в любое время, независимо от нагрузки других абонентов; передача осуществляется с фиксированной задержкой, т.е. в реальном масштабе времени (режим диалога). Недостатки этого способа установления соединений заключаются в плохом использовании ресурсов сети, в частности каналов, если взаимодействующие абоненты недостаточно активны и между передачами получаются длительные паузы. Например, при передаче данных полезная нагрузка составляет единицы процентов от выделенной пропускной способности. При коммутации с накоплением ОП постоянно связан со своим УК (или несколькими УК) и передает ему сообщения, которые затем через другие УК передаются соответствующим абонентам. Существуют две разновидности систем с накоплением: система коммутации сообщений (КС) и система коммутации пакетов (КП). Фазы коммутации каналов. Установление соединения путем коммутации каналов проходит следующие фазы. Направление заявки на соединение. Для этого вызывающий абонент с помощью вызывного устройства посылает по абонентской линии в УК заявку на соединение, содержащую условный адрес вызываемого абонента. Организация сквозного физического канала. Оборудование УК по полученной заявке осуществляет соединение соответствующих абонентских линий, если абоненты принадлежат одному УК, или магистральных линий между УК, к которым принадлежат участвующие в сеансе связи абоненты. После организации сквозного канала вызывающий абонент получает из УК сигнал установления соединения, а вызываемый абонент- сигнал вызова. Передача сообщений между абонентами. Обмен может быть одно- и двусторонним, если коммутируются двусторонние каналы связи. Разрушение соединения. После завершения сеанса передачи и получения от абонента сигнала отбоя аппаратура УК разрушает установленное соединение. Фазы коммутации сообщений. Для коммутации сообщений характерны следующие фазы установления соединения. Вызывающий абонент передает в УК сообщение вместе с условным адресом вызываемого абонента. В УК сообщение запоминается и по адресу определяется канал передачи. Если канал к соседнему УК свободен, то сообщение немедленно туда передается, где повторяется та же операция. Если канал к соседнему УК занят, то сообщение хранится в памяти УК до освобождения канала. Сообщения устанавливаются в очередь по направлениям передачи с учетом категории срочности. В настоящее время метод КС применяется редко, в основном на телеграфных сетях общего пользования. Метод КП отличается от КС тем, что сообщение передается не целиком, а разбивается на части - пакеты. Фазы коммутации пакетов. Для коммутации пакетов присущи следующие фазы установления соединения. Сообщение разбивается на пакеты длиной 1000-2000 единичных элементов. Эта операция осуществляется либо в ОП, либо в ближайшем УК. Если разбиение на пакеты происходит в УК, то дальнейшая передача пакетов осуществляется по мере их формирования, не дожидаясь окончания приема в УК всего сообщения. Если канал к соседнему УК свободен, то пакет немедленно передается на соседний УК, где повторяется та же операция. Если канал к соседнему узлу занят, то пакет небольшое время может храниться в памяти УК до освобождения канала. Пакеты устанавливаются в очередь по направлениям передачи. Длина очереди обычно не превышает 3-4 пакетов. Если длина очереди превышает допустимую, пакеты стираются из памяти УК и их передача должна быть повторена. Вследствие небольшой длины пакетов (обычно порядка 1000 бит) и применения высокопроизводительных центров коммутации пакетов (ЦКП) принцип КП по сравнению с КС позволяет существенно снизить время доставки сообщения получателю и организовать диалоговый режим передачи. Основной особенностью сетей с КП является высокая степень использования связных ресурсов за счет временного разделения канального и коммутационного оборудования между многими пользователями и высокоскоростной передачи сравнительно коротких пакетов. Основная литература: 5 [11-45], 7 [14-40] Дополнительная литература: 11 [41-54] Контрольные вопросы: Назначение и состав сетей электросвязи? Методы коммутации в сетях электросвязи? Достоинства коммутации каналов? Основные фазы коммутации каналов? Что такое долговременная коммутация? Основные фазы коммутации пакетов? |