Структура ВСС РФ

Существующая структура ВСС России была предопределена системными решениями, принятыми в руководящих документах по ЕАСС бывшего СССР. Эта структура была, вероятно, оптимальна на момент ее разработки, когда цифровая техника передачи и коммутации, а также современные направляющие системы, практически не использовались. По этой причине изложенные ниже положения следует воспринимать как констатацию существующих системно-сетевых решений.

Для описания структуры ВСС России удобно использовать введенное выше разделение сетей на первичную и вторичные.

Первичная сеть ЕАСС создавалась, преимущественно, для реализации ОГСТфС, в основу которой был положен так называемый зоновый принцип. Зона – это территория, на которой абоненты всех местных телефонных сетей охвачены единой семизначной нумерацией. Границы зоны совпадают, как правило, с границами административно‑территориальной единицы (автономная республика, край, область).

Центры зоны (например, областные центры) связаны между собой посредством стандартных линий передачи магистральной первичной сети. Первые линии передачи магистральной первичной сети создавались за счет строительства воздушных линий связи (ВЛС), уплотненных малоканальными аналоговыми системами передачи. Современные линии передачи магистральной первичной сети строятся на основе коаксиальных кабельных линий связи (КЛС) оптических кабелей (ОК), радиорелейных линий (РРЛ) и спутниковых каналов, уплотняемых цифровыми системами передачи (ЦСП) большой пропускной способности. Гипотетическая модель магистральной первичной сети приведена на верхней плоскости рис. 1.1.

Внутризоновая первичная сеть соединяет центр зоны с районными центрами и, при необходимости, районные центры между собой. К внутризоновой сети также относятся линии передачи, территориально расположенные на городских первичных сетях (ГПС), но предназначенные для организации связи через междугородную станцию. Внутризоновая первичная сеть состоит, таким образом, из двух видов линий передачи, организуемых в сельской местности и в пределах города. Эта классификация может быть полезна только с точки зрения характеристик технических средств, используемых в настоящее время на внутризоновой первичной сети. Модель внутризоновой первичной сети показана на средней плоскости рис. 1.1.

Местные первичные сети ГПС и СПС соединяют между собой местные сетевые станции (ССМ) и сетевые узлы (СУ), расположенные на территории города или сельского административного района. Существующие ГПС и СПС основаны на разных структурах и реализуются на совершенно различных типах систем передачи и направляющих средах.

Постулированный в руководящих документах по ЕАСС принцип создания единой первичной сети не удалось, в полном объеме, реализовать на практике. Сложившуюся ситуацию можно объяснить двумя основными причинами:

- некоторые сети, принадлежащие Министерству связи, имели совершенно различные структуры, были созданы на совершенно различном оборудовании (например, ГТС и сеть проводного вещания в пределах города) и рациональное решение по их реализации на базе единой первичной сети отсутствовало;

- ряд Министерств бывшего СССР (путей сообщения, нефтяной и газовой промышленности и т.п.) создавали свои первичные и, соответственно, вторичные сети, характеристики которых определялись спецификой функционирования предприятий своей отрасли.

Местные первичные сети, принадлежащие Министерству связи, были предназначены для организации телефонной связи. Незначительная часть каналов местных первичных сетей используется для организации телеграфной связи и арендованных линий, именуемых на профессиональном сленге связистов "прямыми проводами". Поэтому структура и пропускная способность местных первичных сетей определяются, в основном, требованиями соответствующих местных телефонных сетей. И даже сам термин "первичная сеть" редко употребляется специалистами по местной связи. Только внедрение ЦСП с высокой пропускной способностью и ОК узаконило выделение местных первичных сетей в качестве самостоятельного объекта исследования.

  Рисунок 1.1 – Модель первичной сети

Принципы построения местных первичных сетей определяют основные характеристики услуг, предоставляемых абонентам всех вторичных сетей. Применительно к телефонии можно выделить следующие аспекты зависимости качества услуг местных сетей от характеристик соответствующих первичных сетей:

- если число каналов, предоставляемых первичной сетью в каком-либо направлении, не соответствует числу каналов, определяемых параметрами телефонной нагрузки, то не выполняются нормированные показатели качества обслуживания вызовов (возрастает число потерянных вызовов, увеличивается длительность ожидания на отдельных этапах установления соединений и т.д.);

- если оборудование систем передачи и линейно-кабельные сооружения не обладают требуемой надежностью, а структура первичной сети не может реконфигурироваться при существенных авариях, то абоненты местной телефонной сети могут на значительный период времени оказаться без связи;

- если шумы и помехи в канале первичной сети превышают допустимые величины, то разборчивость речи может стать недопустимо низкой и неприемлемой для абонентов местных телефонных сетей.

Существующие структуры ГПС и СПС ориентированы либо на создание пучков соединительных линий (СЛ) между двумя коммутационными станциями (конфигурация типа "точка – точка"), либо на создание пучков СЛ между несколькими коммутационными станциями (конфигурация "точка – множество точек").

Гипотетические модели ГПС и СПС показаны на нижней плоскости рис. 1.1.

На базе первичной сети ВСС РФ создаются все – или, по крайней мере, основные – вторичные сети общегосударственного назначения. Так как телефонная сеть по праву считается основной из сетей электросвязи, то оставшаяся часть раздела будет посвящена именно принципам ее построения.

Вторичные сети. Если рассматривать ВСС РФ как составную часть всемирной телефонной сети, то в качестве исходной точки целесообразно рассмотреть принципы организации международной телефонной связи.

До недавнего времени доступ абонентов ВСС РФ к международной телефонной сети осуществлялся через единственную на всю страну автоматическую международную телефонную станцию (АМнТС), расположенную в Москве. Абоненты выделенных коммерческих сетей имеют специфический вид доступа к международной сети, но он, строго говоря, не имеет отношения к интерфейсам общегосударственной сети.

Качественная международная телефонная связь должна – с точки зрения экономики, политики и социальных аспектов – рассматриваться как одно из непременных условий интеграции России в мировое сообщество. Министерством связи разработана программа ввода ряда современных АМнТС в различных регионах России. Весной 1993 года новые цифровые АМнТС введены в Москве и Санкт-Петербурге. В последующим АМнТС были введены в эксплуатацию еще в нескольких городах.

Междугородная телефонная сеть России развивается за счет установки коммутационного оборудования, которое – в зависимости от выполняемых функций – можно классифицировать на узлы автоматической коммутации (УАК) и автоматические междугородные телефонные станции (АМТС). Рядом РД ранее предусматривалось использование двухступенчатой сети УАКов, которые обозначались как УАК I и УАК II. Исследования, проведенные в последние годы, показали целесообразность использования только УАК I; по этой причине индекс "I" далее опускается.

В каждой зоне устанавливается как минимум одна АМТС. Если этих станций несколько, то с функциональной точки зрения их совокупность можно рассматривать как единую АМТС. Для организации междугородной телефонной сети АМТС могут связываться между собой непосредственно или через УАК. Все УАКи должны быть связаны между собой по принципу "каждый с каждым". Они предназначены для пропускания избыточной нагрузки, а также для концентрации нагрузки от АМТС зоны, если организация непосредственных связей между АМТС не экономична.

Прямые пучки каналов между АМТС могут организовываться вне зависимости от их удаленности друг от друга, но при условии, что величина нагрузки достигает 8 -10 Эрл. В этом случае может эффективно использоваться 12-ти канальная первичная группа аналоговых систем передачи.

  Рисунок 1.2 – Модель междугородней телефонной сети

Каждая зона имеет трехзначный код АВС, а абонентам зоны присвоен семизначный номер авххххх. Для выхода на междугородную телефонную сеть используется индекс "8". Таким образом, для установления междугородного соединения абонент ВСС России после выхода на АМТС набирает 10 знаков. Связь абонентов различных местных сетей одной зоны осуществляется набором индекса внутризоновой связи "2" (после выхода на АМТС) и номера авххххх. Выход на международную телефонную сеть осуществляется набором индекса "10" после набора индекса выхода на АМТС. Гипотетическая модель междугородной телефонной сети показана на верхней плоскости рис. 1.2.

Внутризоновая телефонная сеть обеспечивает связь местных телефонных с АМТС. Обычно в состав внутризоновой телефонной сети включают АМТС, относя ее, таким образом, к двум уровням иерархии ВСС РФ. На рис. 1.2 АМТС показана только на уровне междугородной сети. Структура внутризоновой сети для СТС и ГТС имеет достаточно существенные отличия; причем внутризоновая сеть на ГТС областного центра может отличаться от аналогичной сети города областного подчинения.

По этой причине приведен – на средней плоскости рис. 1.2 – один из характерных примеров построения внутризоновой сети:

- выход с ГТС на АМТС осуществляется по прямому пучку заказно-соединительных линий (ЗСЛ);

- связь АМТС с ГТС осуществляется по пучку междугородных соединительных линий (СЛМ), проходящих через узел входящего междугородного сообщения (УВСМ);

- взаимодействие АМТС с СТС осуществляется по прямым пучкам ЗСЛ и СЛМ, включенным в центральную станцию (ЦС) сельского районного центра.

ГТС и СТС детально будут рассматриваться позднее. По этой причине на нижней плоскости рис. 1.2 показан один из возможных (для каждой сети) вариантов:

- ГТС, районные АТС (РАТС) которой связаны по принципу "каждая с каждой";

- СТС, имеющая в своем составе оконечные станции (ОС), включенные непосредственно в ЦС и через узловую станцию (УС).

Абонентскую сеть не принято изображать как один из элементов структуры первичной и телефонной сети. Структуры перспективной абонентской сети как модели нижнего уровня иерархии ВСС России будут рассмотрены ниже.

1.4. Топология сетей связи

Топологией сети называют принятую организацию связей между ее элементами на физическом уровне, или геометрию построения сети.

С позиций топологии различают следующие виды сетей: шинные (линейные), кольцевые (петлевые), радиальные (звездообразные), распределенные радиальные (сотовые), иерархические (древовидные), полносвязные (сетка), смешанные (гибридные).

Рассмотрим основные из них или, иначе говоря, базовые структуры.

Сети с топологией общей шины используют одиночный линейный канал передачи данных, к которому все узлы подсоединены посредством относительно коротких соединительных линий. Общая шина чаще всего формируется с использованием коаксиального кабеля, называемого магистральным (backbone). Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не ретранслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Для удаления сигнала из кабеля на концах шины должны использоваться специальные прерыватели (terminator). Механическое повреждение магистрали сказывается на работе всех устройств, подключенных к ней. Низкая надежность общей шины – основной недостаток рассмотренной топологии сети. Еще один недостаток сети с общей шиной – ее невысокая производительность, так как при выбранном способе подключения в каждый момент времени данные в сеть может передавать только одна станция, при этом пропускная способность канала связи делится между всеми узлами сети.

Шинная топология – одна из наиболее простых топологий. Такую сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам; она устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.

Поскольку в шинной сети используется общее звено передачи данных, требуется использовать некоторый способ управления доступом, чтобы определять, когда станции могут передавать свои данные на шину. Наиболее общий метод доступа, используемый в шинных сетях, – множественный доступ с контролем несущей.

Сеть шинной топологии применяет широко известная сеть Ethernet и организованная на ее базе Net Ware Novell, очень часто используемая в офисах. Условно такую сеть можно изобразить, как показано на рис. 1.3.

Рисунок 1.3 – Сеть с шинной топологией

При построении шинной сети допускается использовать несколько взаимосвязанных шин. Сформированную таким образом сеть называют иерархической (древовидной) сетью.

В сети с кольцевой (петлевой) топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла сети соединяется со входом другого.

Информация по кольцу передается от узла к узлу, и каждый узел ретранслирует посланное сообщение. В каждом узле для этого имеются своя интерфейсная и приемо-передающая аппаратура, позволяющая управлять прохождением данных в сети. Передача данных по кольцу с целью упрощения приемо-передающей аппаратуры выполняется только в одном направлении. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения. Кольцо представляет собой удобную конфигурацию для организации обратной связи: переданные данные, сделав оборот, возвращаются к источнику. Таким образом можно контролировать процесс доставки данных адресату, а также тестировать сеть с целью поиска некорректно работающего узла.

Ввиду своей гибкости и надежности работы сети с кольцевой топологией получили широкое распространение на практике (например, сеть Token Ring).

Структура сети с кольцевой топологией показана на рис. 1.4.

Рисунок 1.4 – Сеть с кольцевой топологией

Основу сети с радиальной топологией (звезда) составляет центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети. Центральный узел напрямую соединяется с каждым из узлов сети. В зависимости от типа центрального устройства принимаемый с одного входа сигнал может транслироваться (с усилением или без) на все выходы либо на конкретный выход, к которому подключено устройство — получатель информации.

В такой сети актуальна проблема надежности: при выходе из строя центрального узла вместе с ним выйдет из строя и вся сеть. Для предотвращения таких ситуаций нужно создать в центральном узле высокий уровень избыточности с помощью нескольких процессоров, переключателей, других устройств, чтобы обеспечить необходимое дублирование любой отказавшей части системы. Повышение надежности сказывается на стоимости системы.

Необходимость справляться с запросами всех узлов определяет сложность центрального узла и, соответственно, дороговизну системы в целом.

В качестве недостатков радиальной сети можно отметить:

- большую загруженность центральной аппаратуры;

- полную потерю работоспособности сети при отказе центральной аппаратуры;

- большую протяженность линий связи;

- отсутствие гибкости в выборе пути передачи информации.

Сети с радиальной топологией преимущественно используются в системах с явно выраженным централизованным управлением.

Структура радиальной сети показана на рис. 1.5.

Рисунок 1.5 – Сеть с радиальной топологией

Существуют радиальные сети с пассивным центром – вместо центрального узла в таких сетях устанавливается коммутирующее устройство, обычно концентратор, обеспечивающий подключение одного передающего канала сразу ко всем остальным.

Топология полносвязной (сеточной) вычислительной сети представлена на рис. 1.6.

Эта топология обладает значительной избыточностью и считается непрактичной для организации крупных сетей. Необходимость наличия большого числа коммуникационных портов для каждого из узлов и отдельных электрических линий связи делает такой вариант построения громоздким и неэффективным.

Несмотря на отмеченные недостатки, полносвязная топология обладает высокой отказоустойчивостью.

На практике находит применение частичная сеточная топология – структура, при которой некоторые звенья полносвязной топологии пропускаются, и ряд узлов может связываться с другими только через промежуточные узлы. Такая конфигурация является более практичной: узлы, которые имеют большой трафик, соединяются напрямую, а остальные узлы – через промежуточные.

Рисунок 1.6 – Полносвязная топология вычислительной сети

Одна из разновидностей сеточной топологии – сотовая (cellular), использующая беспроводные соединения между узлами сети. В ней сетевые устройства и компьютеры объединяются в зоны – ячейки (cell), взаимодействуя только с приемо-передающим устройством ячейки. Передача информации между ячейками осуществляется приемо-передающими устройствами.

Небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию. Для крупных сетей характерно наличие разнообразных связей между узлами. В таких сетях можно выделить отдельные фрагменты (подсети) с типовой топологией, а топологию сети в целом называют гибридной (смешанной).

Дата добавления: 2015-09-03