Лекции - Сети связи и системы коммутации. Сети связи и системы коммутации

• Название: Сети связи и системы коммутации
• Дата: 05.05.2022
• Размер: 5.1 Mb.
• Имя файла: Лекции - Сети связи и системы коммутации.doc
• Тип: Учебное пособие; #513034
• страница: 13 из 18

Вопросы для самоконтроля

1 Каковы достоинства беспроводных сетей?

2 На какие виды делятся системы подвижной связи?

3 На какие виды делятся ССПС по форме представления сигнала в разговорном канале?

4 На какие виды делятся ССПС по диапазону частот?

5 На какие виды делятся ССПС по виду множественного доступа?

6 Из каких подсистем состоит ССПС?

7 Какие функции выполняют подсистемы ССПС?

8 Какие базы данных используются при обслуживании вызова в ССПС?

9 Что такое аутентификация?

10 Что такое идентификация?

11 Перечислить основные этапы процесса установления соединения в ССПС.

12 Что такое множественный доступ?

13 В чем сущность множественного доступа с частотным разделениемканалов FDMA?

14 В чем сущность множественного доступа с временным разделением каналов TDMA?

15 В чем сущность множественного доступа с кодовым разделением каналов CDMA?

16 В чем сущность принципа повторного использования частот?

17 Чем вызвана необходимость применения повторного использования частот?

18 Что такое кластер?

19 Что такое защитный интервал?

20 Как определяется величина защитного интервала?

10 Основы документальной электросвязи
10.1 Сети телеграфной связи
10.1.1 Виды телеграфных сетей

Телеграфная сеть России состоит из следующих коммутируемых сетей 25:

1. 
   общего пользования ОП, по которой передаются телеграммы, принятые в городских отделениях связи, районных узлах связи или непосредственно на телеграфных узлах и доставляемые адресатам (учреждениям, предприятиям, частным лицам);
   

2) абонентского телеграфирования АТ, для передачи телеграмм или организации телеграфных переговоров между установленными у абонентов этой сети оконечными абонентскими установками;

3) международного абонентского телеграфирования «Телекс», по которой передаются телеграммы или организуются телеграфные переговоры между оконечными установками абонентов этой сети, находящихся в нашей стране и за рубежом.

Кроме перечисленных, в состав телеграфной сети страны входит сеть некоммутируемых (арендованных) каналов.

10.1.2 Сеть общего пользования

Данная сеть предусматривает организацию по всей стране отделений связи, куда отправители сдают телеграммы и которые обеспечивают доставку телеграмм непосредственно получателю. Телеграмма может быть адресована в любой населенный пункт страны, где есть отделение связи.
Телеграфная сеть на разных этапах развития базировалась на методах коммутации каналов КК и коммутации сообщений КС, а также их комбинаций. Комбинированные сети в зависимости от того, какой метод коммутации играет главную роль, называются сетями с КК+КС или КС+КК.

Построение сети с использованием на всех ее участках коммутации каналов, кроме местного, получило название прямых соединений ПС (КК+КС). Этот метод заключается в предоставлении тому или иному отделению связи временного прямого соединения через узлы коммутации каналов с другими отделениями связи. Схема телеграфной связи по системе ПС показана на рисунке 10.1

Телеграфные оконечные пункты ОП подключаются местными соединительными линиями к ближайшим коммутационным системам КС, которые соединяются друг с другом пучками магистральных каналов. Телеграфные аппараты оконечных пунктов подключаются к вызывным приборам ВП, обеспечивающих посылку в КС сигналов вызов, набора номера, отбоя, а также осуществляющих автоматическое включение и выключение телеграфного аппарата в соответствующими сигналами, поступающими от КС. Для передачи телеграммы телеграфист одного ОП набирает на вызывном приборе номер вызываемого ОП, в результате чего коммутационные приборы КС автоматически устанавливают требуемое соединение каналов между этими пунктами.

Рисунок 10.1 – Структурная схема системы ПС
Для образования прямого телеграфного канала между вызывающим и вызываемым ОП необходимо наличие свободных магистральных каналов между всеми узлами, участвующими в этом соединении, а также свободной местной линии между последней КС и вызываемым пунктом. Для уменьшения количества отказов в случае отсутствия свободных каналов в требуемом направлении система ПС по принципу построения является комбинированной: на магистральном участке она построена по принципу коммутации каналов, а на местном участке осуществляет прием, основанный на методе коммутации сообщений.

В отличие от сети, построенной по принципу коммутация каналов/коммутация сообщений, в которой КС работают по методу коммутации каналов, в сети, построенной по принципу коммутация сообщений/коммутация каналов, основные КС (транзитные и часть оконечных) работают по методу коммутации сообщений, а ОП служат в качестве концентраторов нагрузки для КС.

В перспективе на сети ОП будут использоваться только методы, основанные на коммутации с накоплением информации (коммутация сообщений и коммутации пакетов).
10.1.3 Сеть абонентского телеграфирования

Телеграфная связь ОП не в полной мере удовлетворяет запросы предприятий и учреждений, нуждающихся в оперативной связи с получением незамедлительных обратных сообщений. Телеграммы, как правило, накапливаются, прежде чем курьер предприятий получает их в отделении связи. Данный недостаток отсутствует в системе абонентского телеграфирования АТ, в основу которого положен принцип максимального приближения услуг телеграфа к предприятиям и учреждениям. Это достигается установкой оконечных телеграфных аппаратов непосредственно в предприятиях и учреждениях. Предприятие, имеющее такой аппарат, включенный через соединительную линию в КС сети АТ, становится абонентом этой сети, которому предоставляются возможности:

• 
  получения по немедленной системе соединения с любым другими абонентом этой сети и ведения с ним телеграфного переговора в режиме поочередной двухсторонней связи;
  
• 
  передача другим абонентам сети АТ независимо от присутствия обслуживающего персонала у приемного аппарата;
  
• 
  соединения со станционным аппаратом своего узла коммутации для передачи сообщения абонентам, не включенным в сеть АТ (например, абонентам сети ПС);
  
• 
  приема информации, поступившей от абонента от другой сети через местный узел коммутации.
  

Структурная схема сети абонентского телеграфирования приведена на рисунке 10..2.

Рисунок 10.2 – Структурная схема сети абонентского телеграфирования
Оборудование оконечной установки АУ сети АТ аналогично оборудованию оконечного пункта сети ПС, а качестве оконечных абонентских установок применялись рулонные аппараты, а в последнее время персональные компьютеры с адаптерами. В состав аппарата входит устройство автоответа, позволяющее принимать сообщение в случае отсутствия абонента. Вызывной прибор ВП позволяет производить вызов станции АТ и автоматическое включение аппарата по команде станции АТ. Вызов станции АТ производится нажатием кнопки «вызов» на ВП. Аппаратура абонентской панели АП регистрирует сигнал вызова, и устройство коммутации УК приводится в состояние готовности приема адресного блока (в сети АТ – импульсы набора номера). При этом на ВП посылается сигнал «разрешение набора номера». Кроме АП и УК в состав оборудования станции АТ входит переходное устройство ПУ, обеспечивающее подключение к центру междугородных каналов. После установления соединения с требуемым абонентом сообщение передается от одной абонентской установки к другой.

Разновидность АТ – международный абонентский телеграф Телекс, предназначенный для обеспечения документальной связью абонентов, передающих сообщения в другие страны.

Главными направлениями технического развития телеграфной связи являются:

• 
  сохранение традиционных телеграфных служб, спрос на услуги которых хотя и будет уменьшаться, но сохранится в обозримом будущем;
  
• 
  оптимизация структуры сети транзитных центров коммутации сообщений;
  
• 
  объединение сетей АТ и Телекс;
  
• 
  модернизация и замена коммутационного оборудования телеграфных сетей.
  

10.2 Принципы организации факсимильной связи
10.2.1 Принцип факсимильной передачи сообщений

Факсимильная связь предназначена для передачи неподвижных изображений.

Передаваемое изображение – оригинал, разбивается на элементарные площадки. Яркость этих площадок при отражении (или пропускании) падающего на них светового потока преобразуется в электрические импульсы, которые в определенной последовательности передаются по каналу связи. На приеме эти электрические сигналы в той же последовательности преобразуются в соответствующие элементы изображения на каком-либо носителе записи. В результате получается копия изображения (факсимиле). Структурная схема факсимильной связи показана на рисунке 10.3.
Рисунок 10.3 – Структурная схема факсимильной связи
Любое изображение можно рассматривать как совокупность большого числа элементов, способных в различной степени отражать падающий на них свет. Образование элементарных площадок (растр-элементов) происходит за счет перемещения по поверхности изображения светового луча, создаваемого светооптической системой. Процесс перемещения луча называется разверткой, в результате действия которой изображение разбивается на строки. Отраженный световой поток попадает на фотоэлектрический преобразователь, выходной электрический сигнал которого повторяет форму входного светового сигнала. Узлы передающей аппаратуры, обеспечивающие развертку изображения и фотоэлектрическое преобразование, объединяются в группу анализирующих устройств.

В приемном аппарате осуществляется обратное преобразование переданных электрических сигналов в той же последовательности, что и на передаче. Соответствующие электрические (или преобразованные световые) сигналы вызывают окрашивание элементарных площадок на поверхности носителя записи. В результате записанное построчно изображение - копия переданного. Совокупность устройств, осуществляющих эти преобразования, объединяется в группу синтезирующих устройств.

Какое бы изображение не передавалось по каналу связи, сигнал на выходе фотоэлектрического преобразователя является аналоговым, т.е. непрерывным по уровню и времени видеосигналом. В аналоговых аппаратах факсимильной связи этот сигнал после усиления переносится в область высоких частот и непосредственно передается в линию связи.

В цифровых факсимильных системах аналоговый сигнал подвергается квантованию, дискретизации по времени и кодированию. После этих преобразований цифровой сигнал по своей структуре ничем не отличается от аналогичных сигналов систем передачи данных. Современные факсимильные аппараты - как правило, цифровые.
10.2.2 Организация факсимильной связи

По принципам предоставления услуг организация служб факсимильной связи осуществляется по двум, традиционным для телеграфной связи - клиентские и абонентские. К клиентской службе относится служба Бюрофакс, к наиболее ярким представителям абонентской службы – Телефакс.

Традиционные абонентские установки телефаксы характеризуются следующими недостатками:

• 
  подверженность значительному механическому износу;
  
• 
  сложность отправления документов большому числу адресатов;
  

• 
  неэффективное использование термобумаги.
  

Рост объема информации, передаваемой пользователями, вызвал у многих из них заинтересованность в использовании не только простых автономных телефаксов, выполняющих ограниченное, строго определенное число функций, но и более совершенных систем, которые позволяют автоматизировать процесс приема, обработки и рассылки факсимильных сообщений и исключить отмеченные выше недостатки. Реализация таких систем возможна только на основе персональных компьютеров. Первая компьютерная факсимильная плата была создана в 1985 г. фирмой GammaLink. Это позволило подключить телефонную линию непосредственно к компьютеру и превратить его в мощный и многофункциональный телефакс. Сегодня компьютерные факсимильные платы выпускает огромное количество производителей. Их продукция, различающаяся по некоторым функциональным возможностям, служит одной цели – автоматизации процесса передачи, приема и распределения факсимильных сообщений, обмен которыми происходит по обычным телефонным линиям. Системы на базе ПК с применением таких плат обладают рядом преимуществ перед обычными факсимильными аппаратами:

• 
  удобство использования – интеграция ПК с телефонной сетью и наделение его возможностями телефакса позволяет пользователям получать, обрабатывать и отправлять факсимильные сообщения, не отрываясь от своих компьютеров;
  

• 
  эффективное применение телефонных линий – факсимильная система, строящаяся на базе ПК, обеспечивает эффективный обмен информацией по малому числу телефонных линий, заменяя собой множество автономных телефаксов, для каждого из которых требуется отдельная линия;
  

• 
  высокое качество передаваемого изображения.
  

Кроме того, применение ПК для управления работой факсимильных карт позволяет реализовать множество полезных и удобных приложений. Наиболее распространены такие приложения (службы), как факс-сервер, факс по запросу и факс-рассылка. Применение факс-сервера сводит к минимуму временные и материальные затраты при приеме и передаче факсимильных сообщений. Факс по запросу позволяет автоматизировать процесс предоставления абонентам часто запрашиваемых документов. Факс-рассылка значительно упрощает работу персонала при рассылке большого количества разных документов большому числу адресатов.
10.2.3 Клиентская служба Бюрофакс

Данная служба предназначена, в первую очередь, для предоставления услуг факсимильной связи потребителям, не имеющим собственных факсимильных аппаратов. Служба Бюрофакс обеспечивает передачу, прием и доставку сообщений с помощью факсимильного терминального оборудования, располагаемого в так называемых «бюро общего пользования». Базой для создания предприятиями телеграфной связи службы Бюрофакс являются существующая служба доставки телеграмм и разветвленная сеть отделений связи, в которых предоставляются телеграфные услуги и которые могут быть использованы для развертывания факсимильных «бюро общего пользования».

Служба Бюрофакс предоставляет для потребителей следующие услуги:

• 
  подачу документов для отправки через операционное окно передающего отделения связи;
  

• 
  подачу документа с факсимильной установки отправителя;
  

• 
  доставку факсимильного сообщения адресату (получателю) доставщиком;
  

• 
  доставку факсимильного сообщения получателя средствами электросвязи на факсимильную установку;
  

• 
  выдачу факсимильного сообщения получателю по предварительному уведомлению, переданному средствами почты или электросвязи (по телефону, на абонентскую установку АТ/Телекс).
  

Способ доставки сообщения получателю определяется отправителем.
10.3 Система Видеотекст
10.3.1 Характеристика и услуги службы Видеотекст

Интерактивная (диалоговая) служба Видеотекс относится к так называемым службам доступа к информационным ресурсам. Эти службы предоставляют услугу, с помощью которой абоненты получают доступ к различным базам данных. Используя ПК, абоненты служб могут оперативно знакомиться с новостями коммерческой, справочной информации, в том числе необходимой для использования службами документальной электросвязи. Кроме этого службы такого рода должны обеспечивать абонентам возможность распространения своей информации среди других абонентов (всех или заданной группы) посредством услуги «Доска объявления». Службы доступа к информационным ресурсам могут базироваться на технических средствах и транспортной системе службы электронной почты. Они обеспечиваются не только средствами электросвязи, но и информационными системами. Отсюда следует, что создание таких служб должно осуществляться предприятиями связи совместно с различными предприятиями - поставщиками информации.

Служба Видеотекс обладает следующими характеристиками:

• 
  информация представляется в буквенно-цифровой и/или графической форме;
  

• 
  информация хранится в базах данных в виде страниц, состоящих из одного или нескольких кадров. (Кадр - это сообщение, которое выводится на экран в виде единого целого по команде абонента в результате одной операции с оконечной установки, это сообщение может занимать всю площадь экрана или ее часть);
  

• 
  передача информации между базой данных и абонентами осуществляется через телекоммуникационные сети;
  
• 
  визуальная информация воспроизводится телевизором или другим устройством визуального отображения;
  
• 
  доступ к базам данных осуществляется абонентом в форме диалога с помощью меню;
  
• 
  простота в эксплуатации для широкой публики и доступна для потребителей;
  
• 
  дает абонентам возможность для формирования и модификации информации в базах данных;
  
• 
  дает возможность поставщикам информации создавать и управлять базами данных, а также создавать замкнутые группы абонентов;
  
• 
  время между окончанием запроса и получением кадра не превышает 30 с.
  

Основная услуга системы Видеотекс – информация: последние известия, биржевые сводки, расписание, прейскуранты и т.п. Кроме этого служба Видеотекс предоставляет следующие услуги:

• 
  Транзакция – ввод или модификация абонентами информации, хранящейся в базе данных. Для доступа к таким услугам требуется выполнение специальных процедур, в том числе процедур подтверждения права доступа (типичные транзакции – заказ товаров, оплата счетов, резервирование мест в ресторанах и билетов и т.п.).
  
• 
  Передача программ – загрузка программ и/или данных из баз данных в терминал абонента для их использования в терминале.
  
• 
  Передача сообщений – связь абонентов друг с другом путем накопления сообщений в общедоступной базе данных («почтовом ящике»). Накопленные сообщения передаются абоненту – адресату по его запросу или доставляться автоматически.
  
• 
  Обмен сообщениями между оконечными установками – передача и прием абонентами сообщений в диалоговом режиме. Это не исключает возможность непосредственного обмена сообщениями между оконечными установками с использованием существующих сетей.
  
• 
  Обработка данных – обработка и использование абонентами памяти и производительности программно-технических средств банков данных для обработки информации абонентов.
  
• 
  Организация конференции – обмен сообщениями группы пользователей в диалоговом режиме с использованием функций маршрутизации и коммутации. Эта услуга не исключает непосредственный обмен сообщениями между двумя терминалами;
  
• 
  Предоставление статистических сведений – возможность получения поставщиком информации сведений о его информации, например, о ее популярности т.п.
  
• 
  Предоставление информации о счетах – возможность оперативного получения абонентом и поставщиком информации сведений о стоимости услуг.
  
• 
  Взаимодействие с другими телематическими службами – доступ абонентов к услугам и/или абонентам других телематических служб, и наоборот.
  

10.3.2 Построение системы Видеотекст

Построение системы Видеотекс. Служба базируется на системе Видеотекс - совокупности аппаратных и программных средств, необходимых для реализации службы Видеотекс. К ним относятся:

• 
  терминалы пользователей и поставщиков информации;
  
• 
  банки данных;
  
• 
  служебный центр Видеотекс;
  
• 
  центр сопряжения;
  
• 
  телекоммуникационные сети.
  

Структурная схема системы Видеотекс представлена на рисунке 10.4.

Терминал абонента является наиболее массовым программно-техническим средством службы Видеотекс и обеспечивает выполнение следующих функций:

• 
  установление соединения по сети электросвязи со служебным центром Видеотекс;
  
• 
  отображение запрашиваемой информации на экране дисплея (телевизора);
  
• 
  диалоговое взаимодействие со служебным центром Видеотекс в процессе поиска информации;
  
• 
  сохранение принятых кадров в оперативной памяти терминала.
  

Рисунок 10.4 – Структурная схема системы Видеотекст
Терминалы пользователей системы Видеотекс подключаются к коммутируемой телефонной сети через двухпроводную абонентскую линию местной телефонной сети на правах обычного абонента.

Банк данных службы Видеотекс представляет совокупность баз данных, технических и программных средств (систем) управления ими. Банк данных обеспечивает выполнение следующих основных функций:

• 
  комплектование баз данных информацией;
  
• 
  обновление информационного состава баз данных;
  
• 
  распределение запросов абонентов по отдельным банкам;
  

Под базой данных в системе Видеотекст понимается совокупность взаимосвязанных данных, хранимых в банке данных и предназначенных для хранения информации абонентов и обеспечения средств доступа к ней по запросам, поступающих от абонентов. Информация в базе данных представлена в виде кадров, которые объединяются в иерархическую совокупность страниц.

Служебный центр Видеотекст СЦВ является ядром службы и выполняет следующие функции:

• 
  определение правомочности доступа абонентов и поставщиков к базам данных;
  
• 
  организация замкнутых групп абонентов;
  
• 
  контроль за проведением расчетов с абонентами и поставщиками информации;
  
• 
  ведение собственной базы данных;
  
• 
  осуществление функций администратора службы.
  

Служебный центрВидеотекса подключается на правах абонента к сети передачи данных с коммутацией пакетов или к коммутируемой телефонной сети пучком абонентских линий (в зависимости от нагрузки на правах обычных абонентов или абонентов с серийным выбором).

Центр сопряжения предназначен для сопряжения системы Видеотекст с внешними банками данных и другими системами Видеотекс. Он выполняет функции перекодирования синтаксиса данных, прикладных процессов и служебных функций, а также адаптации терминалов и прикладных процессов для служб Видеотекс, использующих различные протоколы.

Для передачи информации в службе Видеотекс используются технические средства телекоммуникационных сетей: линии, каналы, станции коммутации и другие. Служба Видеотекс предусматривает использование главным образом коммутируемой телефонной сети общего пользования, сети передачи данных с коммутацией пакетов, а также в меньшей степени арендованных каналов. Сеть передачи данных с коммутацией пакетов может быть эффективно использована в системе Видеотекс как для доступа удаленных терминалов к служебному центру из коммутируемой телефонной сети через сборщик-разборщик пакетов, так и для подключения внешних банков данных.
10.4 Сети передачи данных
10.4.1 Классификация компьютерных сетей

Компьютерные сети, называемые также вычислительными сетями, или сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации – компьютерных и информационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получивших развитие в различных телекоммуникационных системах 33.

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по нескольким основным признакам. Классификация компьютерных сетей представлена в таблице 10.1.

Таблица 10.1 – Классификация компьютерных сетей

Классификационный признак	Тип сети
Территориальная распространенность	локальные – сети, перекрывающие территорию не более 10 км2 региональные – сети, расположенные на территории города или области глобальные - сети, расположенные на территории государства или группы
Ведомственная принадлежность	ведомственные сети - сети, принадлежащие одной организации и находящиеся на ее территории (например, локальная сеть одного предприятия) государственные сети - сети, используемые в государственных структурах
Скорость передачи информации	низкоскоростные среднескоростные высокоскоростные
Тип среды передачи (определяет основные отличия в принципах построения сетей)	сети коаксиальные сети на витой паре оптоволоконные сети сети с передачей информации по радиоканалам и др.

Компьютеры, включаемые в компьютерные сети, выполняют функции либо серверов, либо рабочих станций. Серверы - это достаточно мощные ЭВМ, предоставляющие свои ресурсы менее мощным машинам, выполняющим роль рабочих станций. В качестве последних используются персональные компьютеры. Серверы различают по основным функциям, которые они выполняют: файловые, печати, приложений и т.д. Файловый сервер служит для хранения файлов и предоставления их для использования рабочим станциям сети. Сервер печати производит функции сетевой печати. На сервере приложений выполняются задачи, которые могут быть запущены с любой рабочей станции, имеющей доступ к данному серверу.

Если компьютеры находятся на территории одного предприятия (организации) и включены в одну локальную сеть, то рабочие станции подключаются к серверам через сетевое оборудование локальных сетей. Компьютеры, подключенные к разным локальным сетям, удаленным друг от друга на существенное расстояние, соединяются с использованием средств региональных или глобальных компьютерных сетей. Возможен доступ к серверам локальных сетей с использованием сетей связи общего пользования, например, телефонной или региональных (глобальных) сетей передачи данных.

10.4.2 Локальные сети

Локальная компьютерная сеть – это распределенная коммуникационно-информационная система, система, сосредоточенная на небольшой территории, реализованная на базе компьютеров и другого сетевого оборудования, объединенного с помощью высокоскоростной кабельной магистрали или беспроводных радиоканалов 35.

К локальной компьютерной сети могут подключаться следующие устройства: ЭВМ (персональные компьютеры), терминалы, сетевые устройства внешней памяти, сетевые печатающие устройства, графопостроители, фотокопировальные устройства, контрольное и управляющее оборудование, телефоны, телекамеры и мониторы, шлюзы и мосты (переходные устройства к другим сетям).

Локальная сеть предназначена обеспечить пользователям:

• 
  совместное использование ресурсов всех компьютеров;
  
• 
  возможности распределенных вычислений и обработку данных, что значительно повышает производительность всей системы;
  
• 
  эффективный доступ к сетевой информации;
  
• 
  быстрое и качественное решение производственных вопросов (поддержку систем принятия решений, документооборота, электронной почты и т. п.).
  

Классификация локальных компьютерных сетей представлена в таблице 10.2.
Таблица 10.2 – Классификация локальных компьютерных сетей

Классификационный признак	Тип сети
Назначение	сетитерминального обслуживания, в которые включаются ЭВМ и периферийное оборудование, используемое в монопольном режиме компьютером, к которому оно подключается сети, на базе которых построены системы управления производством и учрежденческой деятельностью сети, которые объединяют системы автоматизации проектирования сети, на базе которых построены распределенные вычислительные системы
Структура	кольцевые шинные звездообразные древовидные
Метод доступа	случайные пропорциональные гибридные

Продолжение таблицы 10.2

Тип физической среды

витая пара коаксиальный кабель оптический кабель радиоканал

Для соединения компьютеров в сети определяют конфигурацию физических связей, или топологии. Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам – электрические и информационные связи между ними 32.

Число возможных конфигураций резко возрастает при увеличении числа связываемых устройств.

Структура основных топологий локальных сетей показана на рисунке 10.5.
Рисунок 10.5 – Основные топологии локальных сетей
Структура типа «шина» (рисунок 10.5, а) проще и экономичнее, так как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить.

Структура типа «звезда» (рисунок 10.5, б) более устойчива к неисправностям. Поврежденный кабель – проблема для одного конкретного компьютера, на работе сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности. Недостаток данной структуры – более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения специализированного центрального устройства. Структура, образованная путем иерархического соединения нескольких центральных устройств структур типа «звезда», получила название древовидной структуры (рисунок 10.5, в).

В сети, имеющей структуру типа «кольцо», (рисунок 10.5, г) информация передается по кольцу от одного компьютера к другому по кольцу. Главным достоинством кольца является то, что оно по своей природе обладает свойством резервирования связей: любая пара узлов соединена здесь двумя путями – по часовой стрелке и против нее. Кольцо представляет собой удобную конфигурацию и для организации обратной связи – данные, сделав полные оборот, возвращаются к узлу-источнику.

10.4.3 Телефонная связь в локальной сети

Телефонную связь, реализованную на базе протокола TCP/IP (Transmission Control Protocol/internet Protocol), называют IP-телефонией, а реализацию IP-телефонии в локальной компьютерной сети - LAN-телефонией.

Цель LAN (Local Area Network) – телефонии заключается в организации телефонной связи внутри предприятия, оснащенного такой сетью. Эта технология позволяет осуществлять передачу речи с помощью IP-протокола, не нуждаясь в традиционной телефонной инфраструктуре. Благодаря этому корпоративная сеть, которая ранее строилась на базе ведомственных АТС, может передать свои функции локальной компьютерной сети предприятия.

В качестве терминального оборудования LAN-телефонии могут использоваться Ethernet-телефоны, телефонные шлюзы и обычные ПК с подключенными звуковой картой, наушниками и микрофоном LAN-телефонии. Ethernet-телефон по внешнему виду напоминает обычный телефонный аппарат, у которого вместо разъема, предназначенного для подключения стандартного телефонного кабеля, имеется разъем для подключения к LAN на базе коаксиального кабеля при разъеме для подключения к сети на базе витой пары. В Ethernet-телефоне, как и в обычном телефонном аппарате, выполняется преобразование звукового колебания в электрические сигналы, а затем аналого-цифровое преобразование, разбитие оцифрованной речевой информации на пакеты и их передача. Если ПК выступает в роли абонентского терминала, он должен иметь соответствующее аппаратное и программное обеспечение. Аппаратная часть – это сетевая и звуковая платы, наушники и микрофон. Программная часть – программа, поддерживающая телефонную связь посредством IP-сети и протокол Н.323. Структурная схема LAN-телефонии показана на рисунке 10.6.

Рисунок 10.6 – Структурная схема LAN-телефонии
Телефонный шлюз – это устройство, осуществляющее обмен речевыми сообщениями между LAN и стандартной телефонной сетью. В шлюзе речевая информация, передающаяся по LAN, извлекается из пакетов, декодируется и приводится к виду, используемого в телефонной сети. Подключаемое к шлюзу оборудование может быть аналоговым или цифровым. При подключении к шлюзу стандартных аналоговых телефонных аппаратов шлюз эмулирует для этих аппаратов стандартные сигналы АТС. При подключении аналоговой телефонной станции шлюз выполняет работу обычного абонентского терминала. К шлюзу может быть подключена АТС через цифровую линию связи, поддерживающую до 30 телефонных соединений одновременно.

Главным управляющим устройством LAN-телефонии является компьютер с серверной программой, называемой гейткипером или администратором вызовов. В его задачи входит сопоставление телефонного номера абонента с текущим IP-адресом его терминала, а также предоставлении возможных услуг - переадресации, определение номера вызывающего абонента, удержание соединения и т. д.

Важной компонентой сети LAN-телефонии является сервер. В его функции входит автоматическая конфигурация протокола TCP/IP для новых устройств, подключенных к локальной сети, т.е. присвоение им IP-адресов, адреса шлюза и остальных параметров, необходимых для функционирования сети. Это позволяет подключить Ethernet-телефон в любое свободное гнездо в произвольном месте локальной сети и тут же вызывать с него или принимать вызовы. Для каждого телефона существует идентификатор, по которому гейткипер находит его в сети, несмотря на возможные изменения IP-адреса. Это удобно для служащих, меняющих свое рабочее место в течение рабочего дня.

Процесс установления соединения происходит следующим образом. Когда на терминале (телефоне или компьютере) набирается номер вызываемого абонента, терминал обращается по сети к гейткиперу. Тот в свою очередь идентифицирует вызывающего абонента по его IP-адресу и паролю в своей базе данных. Если доступ к требуемому номеру разрешен с этого терминала, то гейткипер определяет IP-адрес вызываемого абонента и направляет ему вызов. Если же вызов адресован абоненту стандартной телефонной сети, то он направляется на соответствующий телефонный шлюз. После установления связи с терминалом или шлюзом, гейткипер не участвует в обмене речевой информацией между терминалами, но в это время он ведет журнал учета вызовов и прочих событий. При разрыве соединения фиксируется длительность разговора.

Если сеть предприятия подключена к Интернету, то появляется возможность использовать ее для соединений на дальнее расстояние через глобальную IP-сеть. Для этого собеседник должен быть подключен к IP-телефонии. Он может быть и с обычным телефоном, если поблизости от него функционирует шлюз, совместимость со стандартом Н.323, который имеет выход на городскую телефонную сеть.


10.4.4 Глобальная связь в глобальной сети Интернет

Региональные и глобальные компьютерные сети, предназначенные в основном для передачи данных, уже начинают использоваться для передачи речи. Наиболее привлекательна с этой точки зрения глобальная компьютерная сеть Интернет, представляющая собой совокупность локальных сетей и хост-компьютеров (серверы), связанных между собой спутниковыми и радиоканалами, обычными телефонными сетями и ISDN. Их объединяет то, что все они используют стандартный комплекс протоколов Интернет TCP/IP.

В компьютерной сети Интернет, для того чтобы осуществить связь. пользователи двух компьютеров должны соединиться со своим провайдером, запустить программное обеспечение, например Internet Phone (Интернет-Телефон), и найти необходимого абонента в списке активных пользователей, также использующих эту программу. Оба компьютера должны быть включены и на них загружено одинаковое ПО. Конечно, такую передачу речи нельзя назвать в полной мере телефонной связью. Это связь между абонентами Интернета, обладающими компьютерами. Распространению технологии телефонной связи по компьютерным сетям может способствовать возможность разговаривать пользователям, имеющим в своем распоряжении не только компьютеры, но и обычные телефоны. Для этого принимаются специальные шлюзы, реализующие связь Интернета и телефонных сетей

Функция шлюза – это компрессия (сжатие), аналого-цифровое преобразование сигнала и разбиение его на IP-пакеты, а также выполнение обратного процесса. Шлюзы подключаются с одной стороны к телефонной сети, а с другой – к Интернету. При вызове с телефона на компьютер вызов передается через телефонную сеть на шлюз. Затем шлюз посылает вызов компьютеру, сжимая и упаковывая телефонный сигнал в пакеты для передачи по IP-сети. Если на обоих концах линии установлены телефоны, то речевой сигнал первого абонента посылается по телефонной сети на ближайший шлюз, где разбивается на IP-пакеты, а затем передается по Интернету на второй шлюз, ближайший ко второму абоненту. Этот шлюз принимает пакеты, восстанавливает из них исходный сигнал и посылает его по телефонной сети вызываемому абоненту.
10.5 Интеграция услуг документальной электросвязи
10.5.1 Единая система документальной электросвязи (ЕСДЭС)

Наличие многочисленных служб документальной электросвязи (ПД, телеграфные, факсимильные, телетекст, видеотекст, голосовая почта и др.) делает весьма актуальной задачу обмена сообщениями между потребителями различных служб.

Интеграция услуг позволит предприятиям электросвязи сохранить в сфере своего обслуживания абонентов сети АТ/Телекс, которых не удовлетворяет уровень традиционных телеграфных услуг, и обеспечит возможность постепенного перевода такой услуги, как «Телеграмма», на современную техническую базу, например на основе использования служб Бюрофакс или Электронная почта.

Интеграция услуг предполагает:

• 
  передачу сообщений с абонентских телеграфных установок абонентской сети АТ/Телекс на абонентские установки служб электронной почты и факсимильной связи, а также в службу Бюрофакс для последующей доставки адресату;
  

• 
  доступ с абонентских установок сети АТ/Телекс информационным ресурсам различных баз данных;
  

• 
  передачу сообщений с абонентских установок службы электронной почты на абонентские телеграфные установки сети АТ/Телекс, в службы Телеграмма и Бюрофакс для последующей доставки адресату, а также на факсимильные службы абонентов факсимильной службы.
  

Интеграция услуг позволит расширить номенклатуру и обеспечить комплексное представление в отделениях электросвязи клиентских услуг документальной электросвязи. При этом кроме приема телеграмм будут обеспечиваться услуги службы Бюрофакс, доступ к услугам электронной почты и службы Телекс. Доставка принятых сообщений будет осуществляться доставщиками по телефону, почтой или на терминал адресата.

Создание и развитие новых служб документальной электросвязи и интеграция услуг - основа создания на базе предприятий электросвязи, являющихся операторами телеграфной связи, единой системы документальной электросвязи (ЕСДЭС) общего пользования.

ЕСДЭС должна быть организована как совокупность существующих телеграфных и вновь создаваемых телематических служб, объединенных на основе интеграции услуг.

Телематическая служба – телеслужба, обеспечивающая дополнение к услугам основных телекоммуникационных служб, предоставление услуг по подготовке, хранению и передачи сообщений с использованием программных средств оконечных устройств (телфакс, бюрофакс, телетекст, видеотекст, обработка сообщений) 16.

Интеграция телеграфных и телематических служб позволит постепенно перевести услуги, связанные с передачей кратких текстовых сообщений с телеграфных технологий, на более современные технологии телематических служб и в первую очередь на технологию службы обработки сообщений.

Основой для обеспечения совместимости технологически отли­чающихся однотипных служб, интеграции услуг и объединения различных служб ДЭС в единую систему должна стать система обработки сообщений, стандартизованная в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т.

ЕСДЭС – совокупность нескольких центров обработки сообщений (ЦОС), региональных подсистем телематических служб (региональных фрагментов ЕСДЭС) и телеграфных сетей, связанных общей транспортной системой на базе сетей передачи данных. На рисунке 10.7 представлена структура ЕСДЭС 26.


Рисунок 10.7 – Структура ЕСДЭС
Центры обработки сообщений образуют верхний уровень системы, обеспечивающий в масштабах всей системы функции интеграции услуг, управления ресурсами системы, архивирования процессов передачи сообщений, а также взаиморасчетов между взаимодействующими региональными операторами ЕСДЭС. Центры обработки сообщений должны быть связаны между собой по принципу «каждый с каждым» через сети передачи данных (либо с использованием высокоскоростных каналов связи). В целях повышения надежности каждый из центров обработки сообщений должен иметь выход не менее чем на две сети передачи данных, используемых в ЕСДЭС.

Количество центров обработки сообщений и их размещение зависит от общего трафика и его концентрации на направлениях между группами географически близких регионов и должно определяться на основании технико-экономического анализа с учетом требований по надежности и живучести системы, оптимизации процессов передачи сообщений и управления. На начальном этапе создания ЕСДЭС количество центров телематических служб будет составлять 2-4 и может в дальнейшем наращиваться по мере развития ЕСДЭС. За каждым центром обработки сообщений закрепляется определенная зона, в которую входит соответствующая группа регионов. При этом все центры обработки сообщений должны дублировать друг друга и обеспечивать возможность взаимодействия с любым региональным фрагментом системы.

Ядро каждого регионального фрагмента ЕСДЭС – региональный центр телематических служб, обеспечивающий функционирование в регионе всех телематических служб, а также функции управления на региональном уровне. При необходимости в одном регионе может быть организовано несколько центров телематических служб. Терминальное оборудование абонентов включается в соответствующие центры телематических служб, как правило, через телефонную сеть или через сети передачи данных (региональные или общероссийские). Подключение центров телематических служб к сетям передачи данных должно осуществляться по протоколу Х.25, причем не менее чем к двум сетям в целях повышения надежности.

Транспортной основой для взаимодействия центров телематических служб, центров обработки сообщений, коммутационного оборудования телеграфных сетей является система передачи данных, представляющая собой совокупность взаимосвязанных общероссийских и региональных сетей передачи с коммутацией пакетов. Служба передачи данных – общая и главная связующая основа обеспечения единства телематических и телеграфных служб по всей территории страны и определяющий фактор их надежного функционирования.
10.5.2 Многофункциональные терминалы ЕСДЭС

Основой для интеграции услуг документальной электросвязи станет электронный почтамт, являющийся основой центра телематических служб. При этом технической основой отделений электросвязи предоставляющих комплекс услуг документальной электросвязи, будет являться многофункциональный терминал (МФТ) на базе персонального компьютера, оборудованный устройством качественной печати, устройством считывания текстовых и графических изображений, средствами коммуникации и соответствующими технологическими программами.

Многофункциональный терминал должен выполнять следующие функции:

• 
  обмен документальной информацией с абонентами сетей передача данных и телеграфных сетей (AT/ТЕЛЕКС) как в интерактивном, так и в неинтерактивном режимах;
  

• 
  обеспечение возможности взаимодействия с телеграфной сетью об­щего пользования;
  

• 
  обеспечение передачи-приема факсимильных сообщений;
  
• 
  обеспечение взаимодействия с кассовым аппаратом.
  

Структурная схема многофункционального терминала ЕСДЭС показана на рисунке 10.8.



Рисунок 10.8 – Структурная схема многофункционального терминала ЕСДЭС показана
Ядром многофункционального терминала является персональный компьютер. Основой ПК является системный блок, к которому подключен монитор, клавиатура, манипуляторы (например, «мышь», джойстик), модемы, принтер и другие внешние устройства. Структурная схема системного блока ПК показана на рисунке 10.9. 30.

Основой персонального компьютера является системный блок, к которому подключен дисплей, клавиатура, манипуляторы (например, джойстик, "мышь"), модемы, принтеры и другие внешние устройства.

Внутри системного блока находится системная плата, на которой размещены основные микросхемы, а также системная шина, через которые они общаются между собой.
Рисунок 10.9 – Структурная схема системного блока ПК
На системной плате размещаются разъемы (слоты расширения), в которые вставляются платы адаптеров для связи с внешними устройствами.

Кроме системной платы в системном блоке находится динамик, нако­питель на жестком диске (НЖМД), накопитель на оптическом диске (НОД), накопитель на гибком магнитном диске НГМД) и блок питания.