Назначение сетей связи. Состав и классификация сетей связи.

Воронежский институт МВД России

Кафедра телекоммуникационных систем

Тезисы лекции

по дисциплине «Сети электросвязи»

Тематический модуль №2 «Назначение, состав и классификация

сетей связи».

Лекция №1 «Назначение, состав и классификация сетей связи»

Обсуждены и одобрены

на заседании кафедры ТКС

Протокол №__ от «___» ________2011г.

Разработал:

Ст. преподаватель кафедры ТКС майор милиции ______________ А.Н. Глушков

Воронеж 2011 г.

Лекция №1 «Назначение, состав и классификация сетей связи»

Учебные цели:

1. Ознакомить слушателей с сетью электросвязи и её системы.

2. Вооружить слушателей основной терминологией и определениями, используемой при изучении данного курса.

3. Дать представление слушателям о системном подходе к организации системы связи.

Время: 2 часа.

Учебные вопросы и расчет времени:

№	Учебные вопросы	Время, мин
	Организационная часть
	Введение
1.	Назначение сетей связи. Состав и классификация сетей связи.
2.	Структурные схемы сельских, городских, внутризоновых, междугородной и международной телефонных сетей.
3.	Нормы качества обслуживания вызовов на телефонных сетях.
	Подведение итогов
	Ответы на вопросы
	Выдача задания на самоподготовку

Литература

1. Защищённые системы связи ОВД: учебное пособие / А.Н. Бабкин, С.Н. Хаустов, В.С. Зарубин. – Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2009. – 91 с.

2. Федеральный закон «О связи», ФЗ №15 от 16.02.95. – Ст.2.

3. Сети и системы радиосвязи ОВД и средства их информационной защиты: В 2ч -Т.1. : Сети и системы радиосвязи органов внутренних дел: учебное пособие/ под ред. А.В.Заряева, С.В.Скрыль, Н.С.Хохлова. – Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2005.- 120 с.

4. Сети м системы радиосвязи ОВД и средства информационной защиты: В 2ч.-Т.2.: Обеспечение информационной безопасности в системах радиосвязи органов внутренних дел: учебное пособие/ под ред. А.В.Заряева, С.В.Скрыль, Н.С.Хохлова. – Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2005.- 102 с.

Тезисы лекции.

Назначение сетей связи. Состав и классификация сетей связи.

Основой сети связи является ее структура - пункты и линии (каналы) связи. Поэтому, не останавливаясь подробно на устройствах отдельных элементов, отметим лишь их функциональную роль в сети и определим некоторые показатели.

Сеть с N пунктами характеризуется прежде всего их расположением - географией сети, что определяется либо перечнем координат всех пунктов а₁, ..., а_п, либо расстояниями между ними:

кратчайшими (по прямой) l_ij_кр или по линиям сети l_ij. Расстояния могут быть записаны в виде матриц L_кр = ||l_ij_кр|| или L = ||l_ij||. Передвижные пункты (узлы) могут характеризоваться областью и характером их передвижений или привязкой к стационарным узлам. Например, ИСЗ связи может характеризоваться областями охвата в заданные периоды времени.

Все пункты сети по своей роли в доставке информации можно разделить на два основных класса:

1. Оконечные пункты ОП, содержащие аппаратуру ввода, вывода, а иногда и обработки информации. Оконечный пункт обеспечивает взаимодействие пользователей с сетью по вводу, выводу и обработке сообщений, но не осуществляет функций транзита. Он характеризуется аппаратурой ввода и вывода, наличием дополнительных устройств, наличием персонала, а также стоимостью и областью обслуживания (индивидуальный абонент, квартира, предприятие или учреждение, район, город и т. п.). Оконечный пункт, расположенный непосредственно у определенного пользователя-абонента, называется абонентским пунктом (АП).

В некоторых случаях в качестве оконечного пункта сети может рассматриваться узел другой сети. По отношению к сети оконечные пункты являются источниками и потребителями нагрузки, и с этой точки зрения они могут характеризоваться матрицей тяготений.

2. Узлы связи УС, осуществляющие распределение информации на сети: а) коммутационные узлы КУ, обеспечивающие коммутацию каналов КК, сообщений КС или пакетов КП между сходящимися в узле каналами или линиями от оконечных пунктов и других узлов; б) сетевые (не коммутационные) узлы, в которых осуществляется кроссировка (долговременная коммутация), сходящихся в узле линий для организации пучков прямых каналов. В общем случае узлы всегда выполняют несколько функций, т. е. в коммутационном узле часть каналов может быть с кроссирована и имеются каналы, которые не могут быть использованы для транзита. Всякий узел содержит каналообразующую аппаратуру и системы, обеспечивающие распределение сообщений: кросс, системы коммутации каналов, сообщений или пакетов, - а также устройства управления УУ и может содержать ЭВМ или другие устройства для хранения и обработки информации.

Отдельные пункты сети соединяются между собой линиями связи, содержащими каналы для передачи сообщений. Пункты, соединенные непосредственно линиями связи или пучками прямых каналов, будем называть смежными. Под каналом связи или просто каналом в сети будем понимать комплекс устройств и среду распространения, обеспечивающие передачу сообщений (перенос сигналов) из одной точки пространства в другую, причем полюсами (концами) канала будем считать либо точки подключения устройств ввода или вывода информации, либо входы или выходы коммутационных систем. Канал может соединять либо смежные узлы, либо с помощью устройств кроссировки проходить через несколько узлов и соединять несмежные пункты сети. Такие каналы или их пучки будем называть прямыми. Для передачи сообщений между пунктами, не соединенными прямыми каналами, используются коммутационные узлы.

Каналы передачи независимо от их технической реализации, и среды, в которой происходит распространение (проводные, радио, волноводные, радиорелейные, спутниковые, световодные и т. п.), различаются по методам передачи электрических сигналов, несущих информацию, пропускной способности, основному виду информации, для которой они предназначены, направлению передачи информации и их роли в сети связи.

По методам передачи сигналов каналы разделяются на аналоговые и дискретные. Аналоговые каналы, предназначенные для передачи непрерывных (аналоговых) сигналов, характеризуются частотной и динамической полосами пропускания, временем распространения и помехами (интенсивностью и характером). Дискретные каналы характеризуются скоростью передачи в битах в секунду (бодах) и верностью (вероятностью и характером ошибок).

По видам передаваемой информации каналы подразделяются на телеграфные низкоскоростные и высокоскоростные, телефонные (каналы ТЧ), звукового вещания, телевидения, сигнальные и т. п.

По направлению передачи информации различают:

а) симплексные каналы, по которым сообщения могут передаваться только в одном направлении (например, каналы вещания);

б) дуплексные, по которым сообщения могут передаваться одновременно в обоих направлениях (например, некоторые телефонные каналы; такой канал может быть получен из двух симплексных);

в) полудуплексные (реверсируемые), обеспечивающие в каждый момент времени передачу сообщений в одну сторону и поворот (реверс) для передачи в, обратную сторону;

г) ограниченно дуплексные, обеспечивающие передачу сообщений в одном (основном) направлении с одной пропускной способностью, а в обратном - с меньшей.

По числу полюсов каналы могут быть двухполюсными (с одним входом и одним выходом при симплексной передаче и двумя равноправными полюсами при дуплексной) или многополюсными - групповыми (с одним входом и несколькими выходами или, наоборот, при симплексной передаче или обеспечивающими передачу от любого из полюсов к остальным при дуплексной или полудуплексной).

Рис.1 Зависимость относительной стоимости линии Ц от её ёмкости u (а) и длинны l(б)

Каналы одной линии могут разделяться по различным параметрам сигнала, но в настоящее время чаще всего используется пространственное (например, физические пары в кабеле), частотное (в системах связи с частотной модуляцией) или временное (чаще всего в системах с импульсной модуляцией) деление. При создании и эксплуатации сети связи одной из наиболее сложных проблем является проблема наиболее эффективного использование канала – обеспечение его загрузки, т. к. канал связи дает эффект только тогда, когда по нему передается информация пользователей. Этот эффект определяется рациональным построением сети и системами коммутации и управления.

Не останавливаясь на свойствах и типах каналов связи, отметим следующие особенности, которые будут важны при рассмотрении проблем сети связи.

При увеличении пропускной способности линии связи (увеличении количества образуемых на ней типовых каналов, например каналов ТЧ) уменьшаются приведенные затраты, приходящиеся на единицу передаваемой информации (при полной загрузке линии). На рис. 1а показан общий вид зависимости затрат на один километр для многоканальной линии от числа типовых каналов ТЧ. В общем случае аппроксимирующую функцию можно представить в виде

где - составляющая, не зависящая от емкости линии (числа каналов), и - зависящая от емкости v_ij . На практике чаще всего принимают линейную аппроксимацию (прямая 1 на рис. 1а)

где a и b могут быть либо постоянными, не зависящими от l и v (при v>0), либо незначительно зависеть от них. В дальнейшем будем считать a и b зависящими только от типа линии и условий строительства. Другой применяемой аппроксимацией является степенная (кривая 3):

где a и d - коэффициенты, зависящие от типа линии и условий строительства, причем 0<d<1. Для современных кабельных линий d = 1/3 - 1/2.

Зависимость стоимости каналов (линий) от длины в большинстве случаев также нелинейная и имеет вид, показанный на рис. 1б.

Кроме пропускной способности и стоимости, линия или канал могут характеризоваться помехами - вероятностью появления ошибок при передаче сообщений или уровнем шумов и надежностными показателями: надежностью, коэффициентом готовности и т. п.