Структура и функции У-ЦСИО.

На рис. 18.4 приведена схема телефонной ИЦСС. В ИЦСС цифровой поток не доводился до абонентского пункта. Эта сеть поддерживала два вида служб: телефонную и ПД. Для каждого вида служб необходим свой интерфейс с сетью. Многофункциональный терминал на такой сети неэффективен из-за большой сложности. Абоненту не предоставлялся стандартный цифровой стык для подключения оконечных аппаратов различных служб.

Для перехода от ИЦСС к ЦСИО необходимо удовлетворить целому комплексу требований, вытекающих из особенностей каждой из служб, поддерживаемых сетью.

Рис. 18.4. Структурная схема телефонной ИЦСС.

Служба телефонной связи обслуживает речевой трафик. Особенность его состоит в том, что информация передается по каналу в одном направлении в любой момент времени. При передаче речевой информации недопустимы задержки, превышающие 25 мс. (ухо человека чувствительно к задержке сигналов в транспортной системе и к колебаниям величины задержки во времени). Поэтому использование методов коммутации пакетов при передаче речевой информации в ЦСИО требует ужесточения требований к абсолютной величине задержки и колебаниям задержки при передаче сигналов, по сравнению с соответствующими требованиями, предъявляемыми к сети при передаче данных.

Положительной чертой речевого трафика является его относительная устойчивость к потере части сообщения при передаче по сети.

Особенность трафика данных состоит в малой чувствительности к абсолютной величине задержки и в большой чувствительности к потере части сообщения из-за блокировок в сети.

Основные характеристики ЦСИО.Возможности передачи речевой информации и данных в ЦСИО могут быть определены тремя характеристиками:

– чувствительностью к задержке;

– чувствительностью к искажениям;

– чувствительностью к потере части сообщения (блокировке).

Третье задание

Вариант

Услуги У-ЦСИО

Виды информации в ЦСИО. В соответствии с рекомендациями серии МСЭ-Т в ЦСИО передаются следующие основные виды информации (И): пользовательская И (группа "V" ), сигнальная – для управления установлением и разъединением соединений (группа "С"), административного управления (группа "М").

В группу "V" входят: речевая И в аналоговой форме, речевые сообщения с хранением (пакетированная речь), факсимильные сообщения, телеграммы, телеметрическая И, данные, электронная почта, речевые сигналы в цифровой форме с любыми скоростями (8, 16, 32, 64 Кбит/с), цифровая информация, передаваемая с скоростями 2-140 Мбит/с.

В группу "С" входят: информация управления для распределения ресурсов сети (режимов коммутации и ДВО), информация сигнализации (прием, идентификация сигналов от аналогового ТА, прием и передача сигнализации "сеть-пользователь").

Информация группы "М" отражает связь пользователя с администрацией сети.

Службы и услуги.Услуги, предоставляемые пользователям ЦСИО, называются в документах МСЭ-Т сервисом электросвязи (Telecommunication Service, Service). Под сервисом понимают весь диапазон услуг, который обеспечивает администрация сети пользователям для удовлетворения их требований к электросвязи. В понятие сервис электросвязи входят такие услуги:

1) обеспечение телефонной, телеграфной, факсимильной связи, передачи данных и других;

2) обеспечение передачи информации с использованием различных методов коммутации (каналов, сообщений, пакетов, адаптивной, гибридной, );

3) предоставление каналов с различными скоростями передачи;

4) предоставление различных сред передачи (проводные, волоконные, радио, космические);

5) предоставление каналов в аренду, на время передачи сообщения или сеанса связи;

6) дополнительные виды обслуживания (рекомендации серии Х. МСЭ-Т).

Все виды услуг в У-ЦСИО делят на основные и дополнительные (дополнительные виды обслуживания – ДВО). Различают две основных разновидности услуг (сервиса) электросвязи: опорный сервис и телесервис. Для термина“опорный сервис” в отечественной литературе имеется аналог – услуги доставки информации. Под телесервисом понимают всю совокупность услуг, предоставляемых пользователям администрацией сети электросвязи. Телесервис реализует функции всех семи уровней модели взаимодействия удалённых объектов (ВУО), а услуги доставки информации реализуют функции только трёх нижних уровней (сетевого, канального и физического) модели ВУО. Каждый вид услуг описывается специфическими характеристиками (в терминологии МСЭ-Т – атрибутами). Такими характеристиками могут быть: способ коммутации, скорость передачи информации, способ установления связи, конфигурация связи, вид доступа к сетевым ресурсам. В У-ЦСИО используется два способа коммутации – КК и КП. Характеристика “скорость передачи” используется при КК, а при КП говорят о пропускной способности между двумя точками доступа (рис. 18.1). Способ установления связи характеризуется тремя атрибутами: 1) по запросу, 2) предварительное резервирование ресурсов сети на определённое время, 3) постоянная связь.

Способ установления связи по запросу в сети с КК реализуется путём посылки сигнала вызова, а в сети с КП – путём посылки пакета при установлении виртуального канала. Предварительное резервирование ресурсов на определённое время необходимо, например, метеорологическим службам, корреспондентам газет и журналов. Установление постоянной (некоммутируемой) связи по одному каналу или по пучку каналов характерно для аренды.

Конфигурация связи характеризуется тоже тремя атрибутами:

– точка – точка,

– многоточечная,

– широковещательная.

Конфигурация типа “точка-точка” характерна для обычной связи двух пользователей телефонной сети. Многоточечная конфигурация связи используется при предоставлении ДВО “конференцсвязь”, когда соединяются три и более пользовательских установки. Широковещательная конфигурация используется при одновременной трансляции сообщений от одного источника многим пользователям.

Вид доступа характеризуется тремя атрибутами:

– тип канала доступа,

– скорость передачи информации по каналу,

– тип протокола доступа.

В У-ЦСИО определены 4 типа каналов доступа:1)канал типа В со скоростью 64 Кбит/с (В1 и В2, отличающиеся по способу использования), 2) канал типа Н0 = 6В со скоростью 384 Кбит/с, 3) канал типа Н1 (Н11 со скоростью 1536 Кбит/с – при использовании ЦСП типа ИКМ-24, Н12 со скоростью 1920 Кбит/с – при использовании ЦСП типа ИКМ-30/32), 4) канал типа 2В со скоростью 128 Кбит/с (группа из двух каналов по 64 Кбит/с для связи с учрежденческими АТС, имеющими ёмкость от 8 до 32 номеров).

Протоколы доступа для услуг, реализуемых тремя нижними уровнями модели ВУО, делят на три группы: протоколы физического, канального и сетевого уровней. Характеристика этих протоколов дана в главе, посвящённой сетям ПД.

Услуги связи предоставляются пользователям с помощью определенных служб. ЦСИО обеспечивает предоставление как традиционных услуг, так и специфических, вытекающих из тех новых ресурсов, которыми она обладает. Новыми ресурсами являются:

1) передача речевой информации или данных по каналам типов В, 2В, Н0, Н11, Н12, предоставляемых пользователям в режиме коммутации каналов;

2) передача адресной информации, линейных и информационных сигналов в стыке “пользователь-сеть” по общему каналу (типа D) с использованием пакетной коммутации, обеспечивающей высокие скорость и верность;

3) высокая скорость передачи данных в пакетной форме от стандартных оконечных устройств по прозрачному каналу от абонента до абонента с использованием широкого спектра протоколов;

4) передача сигналов по ОКС при межстанционной связи с использованием системы сигнализации № 7 (СС7) МСЭ-Т, обеспечивающей передачу сообщений по сигнальной сети с устранением состязаний пакетов сигнализации (устранение состязаний за обладание каналом ПД реализуется присвоением каждому пакету уникального номера).

Службы характеризуются техническими и эксплуатационными показателями. Эти показатели ориентированы на пользователя и описывают функции и протоколы связи.

В ЦСИО реализована интеграция оборудования коммутации и передачи, видов передаваемой информации (данные, речь, изображение), методов коммутации (КК, КП), различных видов услуг, описанных выше, дополнительных видов обслуживания (ДВО). Примерами ДВО, предоставляемых абонентам ЦСИО, могут быть такие: переадресация вызова, вызов по сокращенному номеру, многоадресная связь, соединение с занятым абонентом и др. Абоненту предоставляется интегральный сервис, если он может подключить к своей абонентской линии любой терминал (цифровой или аналоговый ТА, персональную ЭВМ, факсимильный аппарат, модем для передачи данных), выбирая один из методов коммутации – КК или КП.

Реализация доступа к ресурсам ЦСИО. На рис. 18.11 приведена структурная схема узкополосной ЦСИО. Аналоговые терминалы (телефонный аппарат ТА, нецифровой терминал данных ТД) подключаются к цифровой АТС через кодек. По абонентской линии информация передаётся в цифровой форме. В абонентском пункте абонент может использовать несколько терминалов. Характерной особенностью ЦСИО является доведение цифрового потока до абонентского пункта.

Абонентская линия (АЛ) заканчивается сетевым окончанием (СО). Сетевое окончание (в терминах МСЭ-Т: Network Termination – NT) необходимо для ввода в действие протокола доступа.

Может быть использовано СО двух типов (рис. 18.12):

Рис. 18.11. Структурная схема У_ЦСИО.

– СО1 (NT1), реализующее физическое сопряжениес линией, регенерацию линейных сигналов, синхронизацию процессов в абонентском пункте с процессами в линии, упорядочение блоков данных (биты или слова), управление, дистанционное питание и другие функции первого уровня семиуровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем (ВОС) [4];

– СО2 (NT2), обеспечивающее выполнение функций коммутации, концентрации нагрузки, контроля ошибок в звене сигнализации, выбора требуемого оконечного оборудования (ОО), кадровую синхронизацию и некоторые другие функции второго и третьего уровней семиуровневой модели ВОС.

Пример СО2 – учрежденческая АТС, устройство управления оконечным оборудованием, локальная сеть.

В точке доступа абонента к сети расположен многоцелевой стык "абонент-сеть". Этот стык имеет четыре эталонные точки (ЭТ): R, S, T, U в соответствии с рекомендацией I.411 МСЭ-Т. В эталонную точку S может быть подключено оконечное оборудование первого типа (ОО1). Примеры ОО1: а) цифровое оборудование передачи данных, б) цифровой ТА (в этом ТА реализованы функции СО1).

Рис. 18.12. Схема доступа к ресурсам ЦСИО.

К ОО2 относятся типы ОО, не удовлетворяющего рекомендациям серии I. или даже рекомендациям МСЭ-Т. Для подключения такого ОО в ЭТ типа S или T необходимо использовать оконечный адаптер (ОА). В настоящее время стандартизовано несколько стыков "абонент-сеть" для ЦСИО:

– стык с наименьшей (базовой) скоростью 144 Кбит/сек (два канала B со скоростью 64 Кбит/сек и один канал D со скоростью 16 Кбит/сек – 2B+D), каждый из этих каналов может использоваться независимо для установления соединений (канал D) и передачи информации в дискретной форме (каналы типа В);

– стык с большой (первичной) скоростью – 1984 Кбит/сек (30 каналов В и один канал D со скоростью 64 Кбит/сек – 30В+D).

При доведении цифрового потока до абонента канал D используется для сигнализации "абонент-сеть" и для передачи данных. В случае базового доступа абонент может устанавливать несколько видов соединений:

– в режиме коммутации каналов – для передачи речевой информации по каналу В,

– в режиме коммутации каналов – для передачи данных по каналу В,

– в режиме коммутации пакетов – для прозрачной передачи данных по каналу В (перед передачей пакетов должно быть установлено соединение по каналу В в режиме коммутации каналов),

– в режиме коммутации пакетов – для передачи данных со скоростью 9,6 Кбит/с по каналу D.

Третье задание

Вариант

Рис. 18.16. Структурная схема цифровой сети. 1-каналы сигнализации; 2-линии магистральной сети передачи сообщений.

Виды подсетей, входящих в состав ЦСИО. Цифровая сеть состоит из трёх структурных частей: магистральной, терминальной и сигнальной (рис. 18.16). Магистральная сеть строится по одному из известных способов (“каждый с каждым”, радиально-узловой, смешанный), а терминальная – по кольцевому, петлевому. Оконечные пункты сети – это любой источник или приемник информации: цифровой ТА (ЦТА), абонентский пункт (АП), АПД, концентратор (К), ЭВМ, УК. К УК могут подключаться лишь устройства, имеющие стандартный цифровой выход и соответствующую систему сигнализации. Такими устройствами могут быть концентраторы и ЦТА. Если устройства не имеют стандартного цифрового выхода, то их подключение возможно к концентратору через АП либо непосредственно к УК, если он дооборудован средствами, аналогичными концентратору. В терминальную сеть могут быть включены кольцевые структуры. Как правило, кольцевую структуру имеют локальные сети предприятий. УК соединены цифровыми каналами и обеспечивают как коммутацию каналов, так и коммутацию пакетов. УК обеспечивают управление как процессами коммутации, маршрутизации, так и сигнализации по общему каналу сигнализации (ОКС). Сигнализация в ЦСИО реализуется в интерфейсе “пользователь-сеть” по каналу D и по ОКС при межстанционной связи.

Третье задание

Вариант

Услуги Ш-ЦСИО

Требования, предъявляемые к Ш-ЦСИО. Рассмотрим параметры различных служб электросвязи, на основе которых сформулируем требования, предъявляемые к Ш-ЦСИО. Службы электросвязи в основном характеризуются тремя параметрами:

– скоростью передачи,

– временем занятия ресурсов сети (длительностью сеанса связи),

– пачечностью – отношением среднего времени сеанса связи к среднему времени передачи информации (Т_с/Т_пи).

Величины этих параметров определяют выбор типа транспортной системы ЦСИО для данной службы. В табл. 19.1 приведены параметры известных служб электросвязи. Данные этой таблицы показывают, насколько существенно отличаются характеристики служб, поддерживаемых Ш-ЦСИО. Так, например, скорость передачи подвижных изображений отличается от скорости передачи данных телеметрии более чем в 10⁶ раз, пачечность этих же служб отличается в 10 и более раз. Все службы делятся на классы, отличающиеся по требуемой скорости передачи – низкоскоростные, среднескоростные и высокоскоростные. Решение вопроса о выборе метода коммутации для данной службы зависит прежде всего от величины ПАЧЕЧНОСТИ. Чем она выше, тем актуальнее применение метода КП для службы (телеметрия, интерактивные данные). В наименьшей степени актуальность использования метода КП относится к речевой службе, т.к. для неё величина пачечности невелика (2-3). Каждая служба создает свой трафик в ЦСИО. Характеристиками этого трафика являются: а) нагрузка в ЧНН, б) объем сообщений (количество информации в БИТАХ ).

В табл. 19.2 приведены требования различных служб к задержкам, скоростям передачи, а также величина нагрузки в ЧНН для различных типов сообщений. Наименьшая задержка допустима при передаче речевой информации в цифровой форме (30 мс. ). Более высокие значения задержки приводят к заметному для пользователей ухудшению разборчивости речи. Значительно большие значения задержки допустимы при передаче больших массивов данных (файлов). Наименьший объём сообщений характерен для телекса, а наибольший – для файлов. Наибольшую нагрузку в ЧНН создают телевизионные передатчики, а наименьшую – терминалы телекса. В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т, все службы электросвязи делят по функциональному признаку на две группы:

а) интерактивные службы,

б) службы распределения информации (трансляционного типа).

Интерактивный обмен – это взаимодействие по крайней мере двух объектов. Различают три разновидности интерактивного обмена: диалог, обмен сообщениями с хранением и поиск. Обмен типа диалога имеет место при двусторонней связи оконечных устройств пользователей без хранения информации где бы то ни было в сети. Перечислим службы, требующие интерактивного обмена: конференцсвязь, видеотелефонная связь, высокоскоростной телефакс, передача больших массивов данных (файлов). При обмене сообщениями с хранением передаваемая абонентом информация накапливается в буферных накопителях станций сети при отсутствии свободных каналов и после их освобождения передаётся адресату. Такой обмен предлагают службы передачи данных, видеопочты, электронной почты, передачи изображений высокой чёткости. Обмен типа поиска предлагают информационные службы. Выход к этим службам позволяет абоненту отыскивать и получать требуемую информацию. Интерактивные данные отличаются высокой пачечностью, т.е. низким использованием ресурсов сети (каналов, линий) в течение сеанса связи.

К службам распределения информации относятся теле-и радиовещание, трансляция документов (электронная газета). Различают две разновидности вещательных служб: управляемое абонентом вещание и неуправляемое. Вещание без управления со стороны абонента подразумевает невозможность влиять на начало и порядок представления информации (подобно традиционному телевидению или радиовещанию). Вещательные службы, предлагающие услугу “управления вещанием”, организуют передачу циклически повторяющихся блоков информации. Благодаря такой организации абонент может выбрать вид требуемой информации и начало её предъявления. К службам этого типа относятся обучение и тренинг на расстоянии.

Широкополосные службы предъявляют высокие требования к средствам передачи и коммутации Ш-ЦСИО. Так, например, для цветного телевидения необходима скорость 4-6 Мбит/с, для телевидения с высокой чёткостью – 16-24 Мбит/с, для передачи файлов – до 200 Мбит/с. В настоящее время эксплуатируются физические среды (волоконно-оптические линии связи) и системы передачи (синхронная цифровая иерархия – см. главу 6, п. 6.2), обеспечивающие передачу информации с такими высокими скоростями. Решение задач третьего этапа перехода к Ш-ЦСИО связано, прежде всего, с созданием эффективных средств коммутации пакетов с такими скоростями.

Для того, чтобы удовлетворить требованиям всех рассмотренных служб, широкополосная ЦСИО должна обладать следующими свойствами:

1) обеспечивать скорость передачи информации не ниже сотен Мбит/с,

2) задержка сообщений при передаче от одного оконечного пункта к другому не должна превышать нескольких сотен или даже десятков миллисекунд (так норма рекомендованной МСЭ-Т задержки при однонаправленной передаче через два узла сети без участков спутниковой связи составляет 80 мс),

3) задержка сообщения на коммутационных станциях сети не должна превышать единиц миллисекунд,

4) система коммутации пакетов одной коммутационной станции должна иметь производительность в несколько сотен тысяч пакетов в секунду.

Широкополосная ЦСИО рассматривается МСЭ-Т как результат эволюции узкополосной ЦСИО с основным доступом типа 2В + D. Основные отличия Ш-ЦСИО от У-ЦСИО состоят в следующем:

1) в абонентской сети используется волоконно-оптический кабель (вместо двухпроводной медной абонентской линии),

2) в транспортной системе информация передается со скоростями 140 Мбит/с и выше,

3) терминалы ШП служб подключаются в точку Sb широкополосного интерфейса (при этом сохраняется основной интерфейс 2B+D через эталонную точку S).

Рис.19.1. Конфигурация доступа в Ш-ЦСИО. B-TE-терминал широкополосных; TE-терминал узкополосных служб с основным интерфейсом; B-NT-блок согласования терминала с сетью для ШП служб, реализующий функции первого, второго и третьего уровней ВОС; ВОЛС-волконно-оптическая линия связи; ЛМП-линейный мультиплексор; As-средства перобразования скоростей передачи 144 Кбит/с в 150 Мбит/с; S,Sb,U-эталонные точки цифрового интерфейса; АП-абонентский пункт.

Интерфейс “пользователь-сеть” в Ш-ЦСИО. На рис. 19.1 приведена конфигурация доступа в Ш-ЦСИО, где используются следующие обозначения:

а) симметричный интерфейс со скоростью 150 Мбит/с,

б) асимметричный интерфейс: скорость в направлении "сеть-пользователь"-600 Мбит/с и в обратном направлении-150 Мбит/с. Сетевое окончание B-NT реализует функции подключения абонентских установок к абонентской линии и совместного использования ими общих ресурсов.