Некоммерческое акционерное общества
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра автоматической электросвязи
ОСНОВЫ СИСТЕМ СВЯЗИ
Конспект лекций
для студентов специальности
5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Алматы 2014

Составители: Мирзакулова Ш.А., Калиева С.А. Основы систем связи. Конспект лекций для студентов специальности 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. - Алматы: АУЭС, 2014.- 68 с.

В конспекте лекций приведен краткий курс лекций по дисциплине «Основы систем связи» для специальности «Радиотехника, электроника и телекоммуникации». Конспект лекций преследует цель краткого изложения теоретических основ дисциплины для освоения студентами современной технологии пакетной коммутации.

Ил.  22 , табл.  3 , библиогр.-11  назв.

Рецензент: доц. Башкиров М.В.

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2014 г.

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2014 г.

Введение

Целью преподавания дисциплины является изучение принципов построения и основ функционирования систем и сетей связи различного назначения.

Сети связи для предоставления услуг телефонии появились в начале XX века и за последующее время претерпели ряд изменений с точки зрения емкости, скорости обмена, используемых технологий и функций узлов коммутации. В настоящее время принято выделять три основных этапа развития телефонных сетей общего пользования, оборудование которых продолжает активно использоваться.

Сети первого поколения – это традиционные телефонные сети, или POTS (Plain Old Telephone Service), которые включают в себя совокупность технологических и структурно-сетевых решений, использовавшихся для построения сетей до появления концепции цифровых сетей с интеграцией служб (Integrated Service Digital Network – ISDN). К POTS относят сети, использующие аналоговые системы передачи и узлы коммутации декадно-шаговых, координатных, квазиэлектронных и ранних версий цифровых систем коммутации. С появлением цифровых систем передачи с середины 1980-х годов начала развиваться сетевая концепция ISDN. При этом основным приложением оставалась услуга телефонии.

В конце 90-х годов с появлением Интернета основными пользователями стали физические лица, что привело к увеличению разветвленности и повышению емкости сети. В результате возникла потребность в сетевой структуре, не уступающей по своим масштабным характеристикам телефонной сети общего пользования. Однако использование двух параллельных сетевых структур по экономическим и эксплуатационным показателям было не эффективным. Это потребовало разработки решений, обеспечивающих передачу различных видов информации в рамках единой сетевой структуры, что привело к появлению сетей третьего поколения – сетей NGN (Next Generation Network).

Учебным планом для данной дисциплины отводится 5 кредитов, всего- 225 часов, из них для аудиторных занятий – 90, для самостоятельной работы – 150 часов.

Курс

Семестр

Аудит.

занятия

Лекции

РГР

Курсов.

раб.

Экзамен

1

1

90

45

7,7

30

7


Лекция 1. История развития сетей связи

Цель лекции: ознакомление с историей развития сетей электросвязи.

С древнейших времен звук и свет служили людям средством для обмена информацией. Звук – основа нашего речевого общения. При этом были использованы вспомогательные средства (костры, факелы, барабаны, гонги, ракеты и т.д.). В те далекие годы гонцы переносили и передавали сообщения. Приобретенный веками опыт показал, что наиболее эффективным носителем информации является свет, с помощью которого можно было передавать короткие сообщения на значительные расстояния.

Открытие электричества позволило найти новое средство, обеспечивающее доставку сообщений сначала с помощью физических (проводных), а затем и беспроводных линий связи. Развитие теории электричества и магнетизма в XIX веке привело к появлению сначала проводной (телефонной и телеграфной), а затем и беспроводной связи, что создало технологическую базу для всех средств массовой информации -радиовещание, телевидение, Интернет, мобильная связь, которые вначале XX века активно вошли в повседневную жизнь [1].

Первая воздушная линия большой протяженности была построена в 1854 г. между Петербургом и Варшавой. В начале 70-х годов прошлого столетия была построена воздушная телеграфная линия от Петербурга до Владивостока длиной около 10 тыс. км. В 1939 г. была пущена в эксплуатацию величайшая в мире по протяженности высокочастотная телефонная магистраль Москва—Хабаровск длиной 8300 км.

В 1876 г. американский изобретатель А.Г. Белл запатентовал устройство для передачи речи по проводам – телефон. Для улучшения качества связи потребовалось строительство специальных двухпроводных телефонных линий, построенной в 1898 г. профессором П.Д. Войнаровским. Вклад в усовершенствование телефона внес русский физик П.М. Голубицкий, который в 1886 г. разработал новую схему телефонной связи, согласно которой микрофоны ТА получали питание от одной (центральной) батареи, расположенной на телефонной станции. Эта система была внедрена во всем мире под названием системы ЦБ [2]. Первая демонстрация устройства А.С. Попова для приема электромагнитных волн состоялась 7 мая 1895 г. А в марте 1896 г. А.С. Попов передал электрическими сигналами без проводов текст, состоящий из двух слов на расстояние 250 м. В 1922 г. в Москве была построена первая в мире радиовещательная станция мощностью 12 кВт. В 1935 г. – вступила в строй радиолиния на ультракоротких волнах, протяженностью 150 км. Чтобы перекрыть это расстояние, через 50 и 100 км были построены две промежуточные «релейные» станции, которые принимали ослабленные радиоволны, «заменяли» их новыми и посылали дальше. В 1947 г. появилось упоминание о разработанной фирмой «Белл» системе с ИКМ. В 1962 г. была внедрена в эксплуатацию первая коммерческая система передачи ИКМ – 24. В 1960 г. в Америке был создан первый в мире лазер. Это стало возможным после появления работ советских ученых В.А. Фабриканта, Н.Г. Басова и А.М. Прохорова и американского ученого Ч. Таунса, получивших Нобелевскую премию. В 1970 г. в американской фирме «Corning Glass Company» было получено сверхчистое стекло. Это дало возможность создать и внедрить повсеместно оптические кабели связи.

Современные тенденции развития электросвязи. Интенсивное развитие цифровых систем передачи объясняется достоинствами этих систем по сравнению с налоговыми системами передачи: высокой помехоустойчивостью, слабой зависимостью качества передачи от длины линии связи; стабильностью электрических параметров каналов связи, эффективностью использования пропускной способности при передаче дискретных сообщений и др. В основе развития современных сетей связи лежат процессы интеграции. Основные направления развития интеграционных процессов заключаются в следующем:

- электронизация, т.е. переход всей техники и технологии электросвязи на электронную базу;

- компьютеризация – насыщение техники и технологии электросвязи компьютерами, что позволяет реализовать интеграцию на различных уровнях сетевого взаимодействия;

- цифровизация, которая благодаря своим преимуществам проникла во все структурные компоненты электросвязи: каналы, передающие и приемные устройства, оборудование коммутации и управления;

- интеллектуализация, которая, будучи естественным проявлением интеграционных процессов, способствует появлению и развитию новых услуг электросвязи;

- унификация;

- персонализация, проявляющаяся, прежде всего в переходе от адресации терминалов к единой системе адресации пользователей, когда каждый пользователь будет иметь единый адрес независимо от того, в какую сеть он включен, какой вид связи использует и где находится в данный момент времени;

- глобализация, вытекающая из идеи создания глобальной информационной инфраструктуры (ГИИ - составляющей которой будут мощные транспортные сети связи и распределенные сети доступа, предоставляющие информацию пользователям);

- стандартизация, базовыми документами которой являются стандарты. Поскольку система электросвязи должна гармонично объединиться с мировой, то и казахстанские стандарты в области связи должны быть как можно ближе к мировым.

Дальнейшая эволюция телекоммуникационных технологий будет идти в направлениях увеличения скорости передачи информации, интеллектуализации сетей и обеспечения мобильности пользователей. Высокие скорости - необходимы для передачи изображений, в том числе телевизионных, интеграции различных видов информации в мультимедийных приложениях, организации связи локальных, городских и территориальных сетей. Интеллектуальность - позволит увеличить гибкость и надежность сети, сделает более легким управление глобальными сетями. Успехи в области миниатюризации электронных устройств, снижение их стоимости создают предпосылки к глобальному распространению мобильных оконечных устройств.

Общие принципы построения телекоммуникационных сетей. Основой казахстанских телекоммуникаций является Единая сеть телекоммуникаций РК (ЕСТ РК), которая объединяет все сети электросвязи, расположенные на территории Казахстана. ЕСТ РК связана с сетями электросвязи других стран и занимает важное место в мировом информационном пространстве, в развивающейся ГИИ. В состав ЕСТ РК входит сеть телекоммуникаций общего пользования (СТОП) и сети связи ограниченного пользования, которые включают в себя: ведомственные и выделенные сети, сети телекоммуникаций специального назначения, корпоративные и другие сети передачи информации посредством электромагнитных сигналов (см. рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Единая сеть телекоммуникаций Республики Казахстан

СТОП – составная часть ЕСТ РК, охватывает всю территорию страны, обслуживает основной контингент населения, органы управления народным хозяйством, обороной, а также любых потребителей без ограничений. СТОП строится по территориальному принципу и включает в себя магистральный, внутризоновый и местный участки. Ведомственные сети связи создаются и функционируют для обеспечения реализации управленческих и организационных целей соответствующих государственных органов, и органов местного самоуправления в соответствии с их полномочиями, а также для обеспечения реализации производственных и управленческих целей государственных предприятий, находятся в их ведении и эксплуатируются ими [3]. Сопряжение ведомственных сетей связи с СТОП производится на договорной основе. Ведомственные сети могут использоваться для предоставления услуг связи населению и другим пользователям при получении их владельцами лицензий на осуществление предпринимательской деятельности. Выделенные сети связи – это сети телекоммуникаций физических и юридических лиц, не имеющие выхода на СТОП. При сопряжении выделенных сетей связи с СТОП эти сети переходят в категорию СТОП. Сети специального назначения создаются на базе каналов СТОП и предназначены для обеспечения нужд обороны, безопасности и охраны правопорядка, а также для обеспечения правительственной связи. Корпоративные сети объединяют сети отдельных предприятий и предназначены для обеспечения реализации управленческих и внутрипроизводственных целей юридических лиц. Под сетью связи понимается технологическая система, включающая в себя средства и линии связи и предназначенная для электросвязи. Средства связи – это технические и программные средства, используемые для формирования, приема, обработки, хранения, передачи, доставки сообщений электросвязи, а также иные технические и программные средства, используемые при оказании услуг связи или обеспечении функционирования сетей связи. Линии связи – линии передачи, физические цепи и ЛКС связи, то есть сооружения электросвязи и иные объекты инженерной инфраструктуры, созданные или приспособленные для размещения кабелей связи. Требования к перспективным сетям связи. Требованиями к перспективным сетям связи являются:

- мультисервисность, под которой понимается независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий;

- широкополосность, под которой понимается возможность гибкого и динамического изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в зависимости от текущих потребностей пользователя;

- мультимедийность, под которой понимается способность сети передавать многокомпонентную информацию (речь, данные видео, аудио);

- инвариантность доступа, под которой понимается возможность организации доступа к услугам независимо от используемой технологии;

- многооператорность, под которой понимается возможность участия нескольких операторов в процессе предоставления услуги и разделение их ответственности в соответствии с областью деятельности.


Лекция 2.  Термины и определения

Цель лекции: для понимания сетей связи и систем коммутации необходимо вначале изучить основные понятия телекоммуникаций, структуру и назначение телекоммуникационных систем.

Понятие «информация» (от лат. informatio – разъяснение, изложение) и «сообщение» в настоящее время неразрывно связаны между собой. Информация – это сведения, являющиеся объектом передачи, распределения, преобразования, хранения или непосредственного использования. Сообщение является формой представления информации. Известно, что 80...90% информации человек получает через органы зрения и 10...20% - через органы слуха. Другие органы чувств дают в сумме 1...2 % информации.

Информацию передают в виде сообщений. Сообщениеформа выражения (представления) информации, удобная для передачи на расстояние. Примерами сообщений служат тексты телеграмм, речь, музыка, телевизионное изображение, данные на выходе компьютера, команды в системе автоматического управления объектами и т.п. Сообщения передают с помощью сигналов, которые являются носителями информации. Основным видом сигналов являются электрические сигналы. В последнее время всё большее распространение получают оптические сигналы, например, в волоконно-оптических линиях передачи информации.

Сигнал – физический процесс, отображающий передаваемое сообщение. Отображение сообщения обеспечивается изменением какой-либо физической величины, характеризующей процесс. Сигнал передаёт (развёртывает) сообщение во времени, то есть всегда является функцией времени. Сигналы формируются путём изменения тех или иных параметров физического носителя в соответствии с передаваемым сообщением. Эта величина является информационным параметром сигнала. Информационный параметр сообщенияпараметр, в изменении которого «заложена» информация. Для звуковых сообщений информационным параметром является мгновенное значение звукового давления, для неподвижных изображений – коэффициент отражения, для подвижныхяркость свечения участков экрана. При этом важное значение имеют понятия качества и скорости передачи информации. Качество передачи информации тем выше, чем меньше искажения информации на приёмной стороне. С увеличением скорости передачи информации требуется принимать специальные меры, препятствующие потерям информации и снижению качества передачи информации.

Передача сообщений на расстояние осуществляется с помощью какого-либо материального носителя, например, бумаги или магнитной ленты или физического процесса (звуковых или электромагнитных волн, тока и т.д.). Передача и хранение информации осуществляется с помощью различных знаков (символов), которые позволяют представить её в некоторой форме.

Сообщения могут быть функциями времени, например речь при передаче телефонных разговоров, температура или давление при передаче телеметрических данных, спектакль при передаче по телевидению и т.п. В других случаях сообщение не является функцией времени (например, текст телеграммы, неподвижное изображение и т.д.). Сигнал передаёт сообщение во времени. Следовательно, сигнал всегда является функцией времени, даже если сообщение (неподвижное изображение) таковым не является. Различают четыре вида сигналов: непрерывный сигнал непрерывного времени, непрерывный дискретного времени, дискретный непрерывного времени и дискретный дискретного времени (см.рисунок 2.1 а, б, в и г соответственно).

http://siblec.ru/mod/html/content/4sem/course161/img/lec/Image3.GIF

Непрерывный сигнал непрерывного времени (а), непрерывный сигнал дискретного времени (б), дискретный сигнал непрерывного времени (в), дискретный сигнал дискретного времени (г).

Рисунок 2.1 – Сигналы

Непрерывные сигналы непрерывного времени называют сокращенно непрерывными (аналоговыми) сигналами. Они могут изменяться в произвольные моменты, принимая любые значения из непрерывного множества возможных значений (синусоида).

Непрерывные сигналы дискретного времени могут принимать произвольные значения, но изменяться только в определенные, наперед заданные (дискретные) моменты t1 , t2 , t3,,.

Дискретные сигналы непрерывного времени отличаются тем, что они могут изменяться в произвольные моменты, но их величины принимают только разрешенные (дискретные) значения. Дискретные сигналы дискретного времени (сокращенно дискретные) в дискретные моменты времени могут принимать только разрешенные (дискретные) значения.

По характеру изменения информационных параметров различают непрерывные и дискретные сообщения.

Электрическая связь (телекоммуникация) – передача или прием знаков, сигналов, голосовой информации, письменного текста, изображений, звуков по проводной, радио, оптической и другим электромагнитным системам [4].

Электросвязь (Telecommunication) – это любое излучение, передача и/или прием электрических сигналов, которые представляют знаки, голосовую информацию, письменный текст, изображения, звуки или сообщения любого рода по радиосистеме, проводной, оптической и другим электромагнитным системам.

Принцип передачи сообщений.  Источник сообщений – это физический объект, система или явление, формирующее передаваемое сообщение (первичные сообщения – речь, музыка, изображения, текстовые файлы, массивы чисел, измерения параметров окружающей среды и т.д.).

Первичные сообщения плохо приспособлены для их эффективной передачи по системам электросвязи, поэтому здесь выполняется модуляция, кодирование, сжатие, обработка, скремблирование и т.д.).

Система электросвязи – совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающая передачу сообщений [5]. Обобщенная структурная схема систем электросвязи показана на рисунке 2.2.

http://siblec.ru/mod/html/content/4sem/course161/img/lec/Image1112.gif

Рисунок 2.2 – Принцип передачи сообщений

Источник сообщений формирует непрерывное или дискретное сооб­щение. Чтобы передать это сообщение средствами электросвязи, необходимо с помощью специального устройства преобразовать его в первичный электрический сигнал. Далее первичные сигналы при помощи передатчика преобразуются во вторичные сигналы, характеристики которых хорошо согласуются с характеристиками линии связи. Перенос сигнала из одной точки пространства в другую осуществляет система электросвязи. Доставленный в пункт приема сигнал должен быть преобразован снова в сообщение и затем передан получателю сообщения (см.рисунок 2.3).

http://rudocs.exdat.com/pars_docs/tw_refs/32/31710/31710_html_m79e36814.png

Рисунок 2.3 – Обобщенная схема канала связи

Канал связи - совокупность технических устройств (преобразователей) и среды распространения, обеспечивающих передачу сигналов на расстояние. Каналы и системы связи, использующие искусственную среду распространения (металлические провода, оптическое волокно), называются проводными, а каналы и системы связи, в которых сигналы передаются через открытое пространство – радиоканалами и радиосистемами. К линиям связи (ЛС) предъявляются следующие основные требования:

- осуществление связи на практически требуемые расстояния;

- широкополосность и пригодность для передачи различных видов сообщений;

- защищенность цепей от взаимных влияний и внешних помех, а также от физических воздействий (атмосферных явлений, коррозии и пр.);

- стабильность параметров линии, устойчивость и надежность связи;

- экономичность системы связи в целом.

В простейшем случае проводная ЛС – физическая цепь, образуемая парой металлических проводников. Кабельные ЛС образованы проводами с изоляционными покрытиями, помещенными в защитные оболочки. По конструкции и взаимному расположению проводников различают симметричные (СК) и коаксиальные (КК) кабели связи.

Симметричная цепь состоит из двух одинаковых в электрическом и конструктивном отношениях изолированных проводников.

Коаксиальная цепь представляет собой два цилиндра с совмещенной осью, причем один цилиндр – сплошной внутренний проводник, концентрически расположен внутри другого полого цилиндра (внешнего проводника). Проводники изолированы друг от друга диэлектрическим материалом.

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) имеют ряд преимуществ по сравнению с ЛС на основе металлических кабелей. К ним относятся: большая пропускная способность, малое затухание, малые масса и габариты, высокая помехозащищенность, надежная техника безопасности, практически отсутствующие взаимные влияния, малая стоимость из-за отсутствия в конструкции цветных металлов. В ВОЛС применяют электромагнитные волны оптического диапазона.

Лекция 3. Телефонные тракты и аппараты

Цель лекции: ознакомление с телефонными трактами и аппаратами.

Процесс преобразования речевых сигналов в электрические, передача их на расстояние и преобразование обратно в речевые сигналы называется телефонной передачей речи. Для осуществления телефонной передачи создаются телефонные тракты, содержащие акустико-электрические (микрофон) и электроакустические (телефон) преобразователи (АЭП и ЭАП соответственно), являющимися составными частями телефонного аппарата, а также соединительные тракты, состоящие из линейных и станционных устройств. Телефонные тракты могут быть двух-, четырехпроводными, а также составленными из двух-, четырехпроводных участков.

Этот четырехпроводный тракт состоит из двух двухпроводных трактов одностороннего действия и обеспечивает двухстороннюю передачу речи. Четырехпроводный тракт может быть организован с помощью двух двухпроводных физических кабельных или воздушных линий, а также каналов многоканальных СП с частотным или временными способами разделения каналов. Этот тракт устойчив, т.к. влияние между двумя цепями незначительное. Применение на ГТС четырехпроводных трактов с использованием четыре жил кабеля нецелесообразно, поэтому в ТА вводится двух- или трехобмоточный трансформатор с балансным контуром, с помощью которого преобразователи ТА подключаются к АЛ. Трехобмоточный трансформатор с балансным контуром образует ДС, уменьшающую электрическую обратную связь между микрофоном и телефоном ТА. Для эффективного использования ЛС осуществляют уплотнение, требующее перехода с двухпроводной линии на четырехпроводный телефонный канал и наоборот (см. рисунок 3.1).

Однако таким трактам свойственна электрическая обратная связь между передающим и принимающим участком тракта, включаемыми в ДС. Для повышения устойчивости тракта необходимо создавать КС, позволяющие коммутировать 4х-проводные участки тракта, что сокращает число ДС, последовательно включенных в телефонный тракт. Речь человека представляет собой совокупность звуковых колебаний.

Рисунок 3.1 - Телефонный тракт с 2х- и 4х- проводными участками

Звуки речи образуются в результате работы голосового аппарата человека. В процессе разговора легкие через бронхи и трахею создают поток воздуха, поступающей через вибрирующие голосовые связки. Голосовые связки то сжимая, то открывая голосовую щель пропускают воздух импульсами, частота следования которых постоянна для данного человека и равна частоте свободных колебаний голосовых связок. Частотный спектр получающийся при этом звуковом давлении содержит большое число гармонических составляющих, амплитуда которых уменьшается с ростом частоты. Эта частота характеризует тон голоса говорящего: бас – 80..320 Гц; сопрано – 250..1200 Гц; баритон – 100…400 Гц. Основной этот тон не играет роли для распознавания речи. При этом 65% мощности приходится на звуковые колебания с частотой до 500 Гц [6].

Воздушная струя проходит через систему резонаторов, которые образуются воздушными объемами полости рта носоглотки. Наличие этой системы резонаторов обуславливает изменение гармонических составляющих, амплитуда одних усиливается, других ослабевает. И вот характерные для разных звуков речи усиленные области частот называются формантами. Звуки речи различаются друг от друга по числу формант и их расположению в частотном спектре. Отдельным звукам речи может соответствовать до 6 формантов, из которых только один или два являются основными. Если исключить из передачи любую из основных формант, то передаваемый звук исказится.

Спектральная характеристика русской речи: диапазон частот звуков занимает полосу частот 80..12000 Гц; диапазон основных тонов занимает полосу частот 80..300 Гц причем частота основного тона при разговоре для мужчин 150 Гц, для женщин 250 Гц; диапазон формант занимает полосу частот 200…8600 Гц, однако подавляющее большинство формант находится в диапазоне частот 300..3400 Гц. МККТ рекомендовал передавать по телефонному тракту этот диапазон частот. Звуковые колебания речи обладают незначительной мощностью, который при нормальной громкости в среднем равна 10 мкВт (без учета пауз 15 мкВт). Эта мощность соответствует звуковому давлению приблизительно 0,5 Па на расстоянии около 5 см от рта говорящего. Средняя мощность слабых звуков речи при шепоте – 0,01 мкВт, при крике - 1000-5000 мкВт. Величина, характеризующая пределы изменений мощности речевого сигнала в логарифмическом масштабе, называется динамическим диапазоном речи, измеряется в дицебеллах. Подсчитано, что для неискаженной передачи звуков различной возможной интенсивности необходимо обеспечить динамический диапазон 57 дБ. По телефонным трактам обеспечивается передача более узкого динамического диапазона речи, составляющего 30..40 дБ.

При телефонной передаче звуковые колебания говорящего человека через акустическую среду, воздействуя на АЭП (микрофон) ТА, который преобразует их в соответствующие колебания электрического тока. Энергия этих колебаний через ТА и соединительный тракт направляется в тракт приема на ЭАП (телефон, громкоговоритель). В ЭАП электрическая энергия преобразуется в звуковую и приемником звука воспринимается ухом слушающего абонента. Человек слышит от 16-16000Гц. Для двухсторонней телефонной передачи АЭП и ЭАП должны устанавливаться в ТА обоих абонентов.

По назначению ТА делятся на аппараты общего (аппараты общего пользования и таксофоны) и специального назначения (корабельные - влагонепроницаемые, шахтные (взрывобезопасные), военно-полевые, ТА для группового включения, ТА с ЗУ для возможности сокращенного набора номера, ТА с громкоговорителем и др.). К ТА общего назначения предъявляются требования: высокое качество приема и передачи информационных адресных и речевых сигналов, прочность, надежность, удобство пользования, невысокая стоимость. По способу электропитания микрофона ТА – ТА МБ (UMB=3В размещается либо внутри корпуса ТА, либо поблизости от него) и ТА ЦБ, в которых микрофон получает питание по проводам АЛ от ЦБ, размещаемой на телефонной станции (UЦБ=48, 60В). По конструкции – стационарные и переносные. По способу включения разговорных приборов с постоянной схемой (микрофон и телефон постоянно включены в линию во время разговора) и ТА с переменной схемой (микрофон включается в линию только при передаче, а телефон – только при приеме речи). ТА с постоянными схемами делятся на ТА с местным эффектом и без. Местным эффектом называется явление прослушивания своего разговора и шумов помещения в телефоне своего ТА. ТА состоит (см. рисунок 3.2) из: РГП, ПВ, РП и ввода адресной информации номеронабирателя (НН). РГП состоят: из преобразователей, использующих угольный микрофон и электромагнитный телефон капсюльного типа; 3,4 жильным шнуром, соединяющим со схемой РГП; трансформатора; резисторов и диодов.

Рисунок 3.2 – Схема телефонного аппарата

Схема ПВ состоит из поляризованного звонка переменного тока, преобразующего электрический ток с частотой 25 Гц в акустический сигнал вызова и последовательно соединенный с ним конденсатора Сзв, который преграждает путь постоянному току ЦБ АТС. Ток чувствительности звонка лежит в пределах 2..3 мА. Устройство коммутации РП переключает контакты при поднятии микротелефонной трубки. При наборе номера (завод диска) контакт 1-2 замыкается и шунтирует РГП. При возвратном движении диска номеронабирателя контакт 1-2 остается замкнутым, а контакт 3-4, называемый импульсным, периодически размыкается так, что число размыканий цепи соответствует набираемой цифре номера.

Таким образом, информация о цифре номера передается на АТС в виде серии импульсов постоянного тока. Между соседними сериями должен быть достаточно большой промежуток времени, который позволяет приборам АТС отделять одну набираемую цифру от другой. При разговоре уровень собственной речи, слышимой говорящим человеком, приблизительно на 20 дБ меньше уровня речи у его губ. Такое ослабление является привычным для абонента, делает возможным в ходе разговора контролировать громкость своей речи и обеспечивает восприятие реплик собеседника. При телефонном разговоре человек, говорящий в микрофон, слышит свою речь в телефоне своего же аппарата. Это объясняется тем, что ток от микрофона говорящего абонента через элементы схемы ТА попадает не только в линию и аппарат собеседника, но и в телефон этого же аппарата. По этой причине абонент через свой телефон слышит окружающие шумы. Прослушивание абонентом через телефон своего аппарата местных шумов и собственной речи при разговоре называется местным эффектом. Уровень собственной речи, слышимой разговаривающим абонентом, из-за усилительных свойств микрофона приблизительно на 20-25 дБ выше, чем при разговоре без телефона. В результате абонент слышит себя непривычно громко и непроизвольно снижает уровень речи, что ухудшает слышимость на приемном конце. Т.о., вредное влияние местного эффекта сказывается в снижении качества передачи речи и соответственно уменьшает дальность передачи. Существуют противоместные схемы: мостовая и компенсационная. Полного подавления местного эффекта не удается, так как длина АЛ бывает разной.

В 80-х стали использоваться многофункциональные ТА, выполненные на современной элементной базе. Эти ТА подразделяются на 4 группы:

- «классический» (электронный) ТА, имеющий связь с городской или УАТС по 2-х проводной линии;

- бесшнуровой ТА, отличающийся от «классического» тем, что микротелефонная трубка связана со стационарной частью не шнуром, а радиоканалом;

- системный или локальный ТА (ЛТА) в составе мини-АТС, отличающейся от «классического» наличием промежуточного изолирующего звена между аппаратом и городской АТС – (УПАТС);

- радиотелефоном мобильной связи (сотовый, телефон спутниковый, транкинговой и др.), отличающиеся от других видов полным отсутствием проводной линии связи с АТС.

Лекция 4. Первичные сигналы электросвязи и каналы передачи

Цель лекции: ознакомление с первичными сигналами электросвязи, каналами связи  и их физическими характеристиками.

Электрический сигнал, получаемый на выходе преобразователя сообщений, называется первичным сигналом электросвязи. Параметр первичного сигнала , изменение величины которого однозначно отображает передаваемое сообщение, называется представляющим или информационным параметром (амплитуда, частота или фаза гармонического электрического сигнала; амплитуда, длительность или фаза импульсов периодической последовательности; структура и разрядность кодовых комбинации и др.). Первичный сигнал в структуре телекоммуникационных систем и сетей (ТКСС) есть объект транспортировки, так как он должен быть передан по каналу от передатчика к приемнику [7]. Основными характеристиками первичного сигнала являются:

- длительность первичного сигнала Tc (определенный интервал времени, в пределах которого существует сигнал);

- динамический диапазон Dс (характеризует возможный разброс);

- спектр реального сигнала (частотный диапазон,  в пределах которого сосредоточена основная энергия сигнала).

Первичные сигналы можно классифицировать по виду передаваемых сигналов. При этом предусмотрены аналоговые, дискретные, цифровые, узкополосные и широкополосные сигналы. Аналоговыми (непрерывными) называются сигналы электросвязи, у которых величина представляющих параметров может принимать непрерывное множество различных значений (телефонные сигналы). Дискретными называются сигналы электросвязи, у которых величина одного из представляющих параметров принимает счетное (возможно даже бесконечное) множество значений. Цифровыми называются сигналы электросвязи, у которых счетное множество значений одного из представляющих параметров описывается ограниченным набором кодовых комбинаций (телеграфные сигналы, сигналы передачи данных). Если отношение граничных частот эффективно-передаваемой полосой частот первичного сигнала , то такие сигналы называются узкополосными, а если , то сигналы называются широкополосными. Классификация первичных сигналов по виду передаваемых сообщений охватывает:

- телефонные (речевые) сигналы и сигналы звукового вещания;

- сигналы передачи данных и телеграфии;

- телевизионные сигналы и факсимильные сигналы;

- сигналы телемеханики, телеуправления и телеконтроля.

В таблице 4.1 представлены полосы частот, занимаемые первичным сигналом.

Т а б л и ц а 4.1 – Полоса частот, занимаемая первичным сигналом

Вид сигнала

Ширина сигнала, Гц

Телеграфный

0…100

Телефонный

300…3400

Звукового вещания

50…10000

Факсимильный, передача газет

0…180000

Телевизионный

50…6000000

Пропускная способность каналов различной физической природы передачи информации:

- кабельные каналы используются обычно внутри зданий и обеспечивают скорость передачи от 10 Мбит/с до 140 Мбит/с;

- беспроводные каналы (типа Wi-Fi) могут обеспечивать пропускную способность до 54 Мбит/с;

- радиоканалы (в пределах прямой видимости) могут обеспечивать скорость передачи до 2 Мбит/с;

- оптоволоконные каналы могут иметь протяженность сотни и тысячи километров и обеспечивать пропускную способность в широком диапазоне: от 1 Мбит/с до 20 Гбит/с.

Практически все электрические сигналы, отображающие реальные сообщения содержат бесконечный спектр частот. Для неискажённой передачи таких сигналов потребовался бы канал с бесконечной полосой пропускания. С другой стороны, потеря на приёме хотя бы одной составляющей спектра приводит к искажению временной формы сигнала. Поэтому ставится задача передавать сигнал в ограниченной полосе пропускания канала таким образом, чтобы искажения сигнала удовлетворяли требованиям и качеству передачи информации.

Канал передачи – это комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающий передачу сигнала электросвязи в определенной полосе частот или с определенной скоростью передачи между сетевыми станциями, сетевыми узлами или между сетевой станцией и сетевым узлом, а также между сетевой станцией или сетевым узлом и оконечным устройством первичной сети. Каналы подразделяются на аналоговые, цифровые и смешанные (аналого-цифровые). Канал передачи, параметры которого соответствуют принятым нормам, называют типовым.

Стандартный канал тональной частоты (ТЧ) является единицей измерения емкости аналоговых систем передачи и используется для передачи телефонных сигналов, а также сигналов данных, факсимильной и телеграфной связи, в нормализованной эффективно передаваемой полосе частот 300…3400 Гц. В цифровых системах передачи аналоговым является основной цифровой канал (ОЦК) со скоростью передачи 64 кбит/с.

Чтобы передать сигнал в системе электросвязи, нужно воспользоваться каким-либо переносчиком. В качестве переносчика используют материальные объекты, которые имеют свойство перемещаться в пространстве, например, электромагнитное поле в проводах (проводная связь), в открытом пространстве (радиосвязь), световой луч (оптическая связь). Таким образом, в пункте передачи первичный сигнал s(t) необходимо преобразовать в сигнал v(t), удобный для его передачи по соответствующей среде распространения. В пункте приема выполняется обратное преобразование. В отдельных случаях (н/р, когда средой распространения является пара физических проводов, как в ГТС) указанное преобразование сигнала может отсутствовать. Для решения проблемы амплитуду высокочастотного несущего сигнала изменяют (модулируют) в соответствии с изменением низкочастотного голосового сигнала. При этом спектр результирующего сигнала попадает в нужный высокочастотный диапазон. Такой тип модуляции называется амплитудной модуляцией (Amplitude Modulation, AM). При этом, огибающая амплитуд несущего колебания изменяется по закону, совпадающему с законом передаваемого сообщения. Частота и фаза несущего колебания при этом не меняется. В качестве информационного параметра используют не только амплитуду несущего синусоидального сигнала, но частоту (см.рисунок 4.1). В этих случаях имеем дело с частотной модуляцией (Frequency Modulation, FM).

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Amfm3.gif

Рисунок 4.1 – Амплитудная и частотная модуляции

При передаче дискретной информации посредством модуляции единицы и нули кодируются изменением амплитуды, частоты или фазы несущего синусоидального сигнала. В случае, когда модулированные сигналы передают дискретную информацию, вместо термина «модуляция» иногда используется термин «манипуляция»: амплитудная манипуляция (Amplitude Shift Keying, ASK), частотная манипуляция (Frequency Shift Keying, FSK), фазовая манипуляция (Phase Shift Keying, PSK).

Самый известный пример применения модуляции при передаче дискретной информации – это передача компьютерных данных по телефонным каналам, полоса пропускания, которых равна 3100 Гц. Такая узкая полоса пропускания вполне достаточна для качественной передачи голоса, однако она недостаточно широка для передачи компьютерных данных в виде прямоугольных импульсов. Решение проблемы было найдено благодаря аналоговой модуляции. Устройство, которое выполняет функцию модуляции несущей синусоиды на передающей стороне и обратную функцию демодуляции на приемной стороне, носит название модема (модулятор-демодулятор). На рисунке 4.2 показаны различные типы модуляции, применяемые при передаче дискретной информации.

http://iptcp.net/sites/default/files/8/3.JPG

Рисунок 4.2 – Различные типы модуляции

На рисунке 4.2а показана исходная последовательность битов передаваемой информации. При АМ для логической единицы выбирается один уровень амплитуды синусоиды несущей частоты, а для логического нуля – другой (см.рисунок 4.2б). Этот способ редко используется в чистом виде на практике из-за низкой помехоустойчивости, но часто применяется в сочетании с другим видом модуляции – фазовой модуляцией. При ЧМ значения нуля и единицы исходных данных передаются синусоидами с различной частотой - f0 и f1 (см.рисунок 4.2 в). Этот способ модуляции не требует сложных схем и обычно применяется в низкоскоростных модемах, работающих на скоростях 300 и 1200 бит/с. При использовании только двух частот за один такт передается один бит информации, поэтому такой способ называется двоичной частотной манипуляцией (Binary FSK, BFSK). Могут также использоваться четыре различные частоты для кодирования двух битов информации в одном такте, такой способ носит название четырех уровневой частотной манипуляции (four-level FSK). Применяется также название многоуровневая частотная манипуляция (Multilevel FSK, MFSK). При ФМ значениям данных 0 и 1 соответствуют сигналы одинаковой частоты, но различной фазы, например 0 и 180° или 0, 90, 180 и 270° (см.рисунок 4.2 г). В первом случае такая модуляция носит название двоичной фазовой манипуляции (Binary PSK, BPSK), а во втором - квадратурной фазовой манипуляции (Quadrature PSK, QPSK).

Лекция 5. Архитектура сети связи

Цель лекции: ознакомление с архитектурой сети связи и принципами построения сети.

Сеть связи представляет собой совокупность сетей и служб электросвязи. Архитектура сети связи представлена на рисунке 5.1.

Первичная сеть – совокупность сетевых узлов, сетевых станций и линий передачи, образующая сеть стандартных каналов передачи и групповых трактов. Термин «первичная сеть» соответствует англоязычному термину «Transmission Network» – сеть передачи, а также русскоязычному термину «транспортная сеть». Вторичные сети связи обеспечивают транспортировку, коммутацию и распределение сигналов в службах электросвязи. Сеть или сети электросвязи (network, telecommunication network) – это совокупность узлов и линий, обеспечивающих соединение между двумя или более определенными пунктами с целью обеспечения электросвязи между ними. Служба электросвязи (service, telecommunication service) – это то, что обеспечивается администрацией электросвязи и ее абонентом с целью удовлетворения определенной потребности в услугах электросвязи, например служба телефонной связи, служба ПД, служба передачи данных с КК, служба ПД с КП и др.

Рисунок 5.1 – Архитектура сети связи

Под службой понимают совокупность услуг, предоставляющих потребителям, а под сетью – совокупность технических средств, обеспечивающих возможность предоставления этих услуг. Служба передачи данных начала успешно развиваться, не имея своей собственной сети, используя телефонную сеть, сеть Телекс, а также некоммутируемые каналы. Позже стали создавать специализированные сети для обеспечения более качественной передачи данных (сети с КС, сети с КК и сети с КП).

Основные принципы построения сети. Базовые принципы определяют общие основы построения сетей связи: принцип взаимосвязанности взаимодействия сетей различных типов и назначений; принцип иерархического построения сетей; принцип разделения сетей на сети общего и ограниченного пользования; принцип устойчивого и надежного функционирования сетей; принцип соответствия международным и национальным стандартам и рекомендациям. Структурные принципы: разделение узлов и станций сетей в зависимости от назначений на классы и типы; комплексное использование различных линий и средств связи (кабельных, радио, в том числе спутниковых); построение связанной топологии первичной сети, при которой между любой парой узлов обеспечиваются три пути, проходящих по трем географически разнесенным трассам; организация кольцевых структур; соединение сетей, принадлежащих различным операторам, путем организации общих узлов и линий связи; охват сетей системами управления и мониторинга.

Структура первичной сети. Часть первичной сети, ограниченная территорией сельского района или города, называется местной первичной сетью. Часть первичной сети, охватывающая территорию зоны и обеспечивающая соединение между собой разных местных сетей внутри этой зоны, образует внутризоновую первичную сеть. Т.о., организуется связь между местными сетями в пределах зоны. Границы зоны, совпадают с границами административно-территориальной единицы. К внутризоновой сети также относятся линии передачи, территориально расположенные в пределах города, но предназначенные для организации связи через АМТС. Часть первичной сети, соединяющая между собой с помощью магистральных линий передачи различные внутризоновые сети на всей территории страны, составляет магистральную первичную сеть (см. рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Структура первичной сети

Сетевой узел – это комплекс технических средств, предназначенных для организации стандартных каналов передачи и групповых трактов, а также для их транзита.

Сетевая станция – это комплекс технических средств, предназначенных для организации стандартных каналов передачи и групповых трактов, а также для предоставления этих каналов и трактов вторичным сетям. Магистральная, внутризоновые и местные первичные сети имеют свои сетевые узлы и станции [3]. Магистральные сетевые узлы создаются на пересечениях магистральных линий передачи. Магистральные сетевые станции размещаются в пунктах окончания линии передачи магистральной первичной сети. Внутризоновые сетевые узлы находятся на пересечении внутризоновых линий передачи, а внутризоновые сетевые станции – в пунктах окончания этих линий. Местные сетевые узлы находятся на пересечении местных линий передачи. Местные сетевые станции размещаются в пунктах окончания линии передачи местной первичной сети.

Классификация сетей. По наименованию: сеть электросвязи и инфокоммуникационная сеть. Сеть связи (или телекоммуникационная сеть) – это технологическая система, которая состоит из линий и каналов связи, узлов, оконечных станций и предназначена для обеспечения пользователей электрической связью с помощью абонентских терминалов, подключаемых к оконечным станциям. Инфокоммуникационная сеть – это технологическая система, которая включает в себя, кроме сети связи, средства хранения, обработки и поиска информации и предназначена для обеспечения пользователей электрической связью и доступом к необходимой им информации. Процессы интеграции и конвергенции связи и средств информатизации будут способствовать преобразованию телекоммуникационных сетей в инфокоммуникационные сети. СТОП подразделяются на сети телекоммуникаций, определяемые:

- географически в рамках обслуживаемой территории и ресурса нумерации;

- негеографически, не связанные с определенной географически территорией в пределах РК и ресурса нумерации;

- по способу реализации предоставляемых пользователю услуг связи;

- по типу присоединяемых абонентских терминалов (фиксированные и подвижные).

Задача модернизации изменилась, основной ее целью стала пакетизация сообщений. Все это отразилось и на структурных особенностях построения СК, в которых стали появляться интегрированные точки присутствия Интернета (IРОР), в том числе и с реализацией функций VoIP. По функциональному признаку сети ЕСТ – это сети доступа и транспортные сети. Транспортной является та часть сети связи, которая выполняет функции переноса потоков сообщений от их источников из одной сети доступа к получателям сообщений другой сети доступа путем распределения этих потоков между сетями доступа. Сетью доступа сети связи является та ее часть, которая связывает источник (приемник) сообщений с узлом доступа, являющимся граничным между сетью доступа и транспортной сетью. По территориальному делению сети разделяются на:

- магистральную сеть (сеть, связывающая между собой узлы областных центров связи и центральные узлы связи РК). Эта сеть обеспечивает транзит потоков сообщений между зоновыми сетями и связанность ЕСТРК, зоновые (или региональные) сети (сеть связи, образуемые в пределах территории одного или нескольких регионов РК);

- местные сети (сеть связи, образуемые в пределах административной или определенной по иному принципу территории и не относящиеся к региональным сетям связи);

- международную сеть – сеть общего пользования, присоединенную к сетям связи иностранных государств.

По кодам нумерации сети разделяются на два класса:

- сети кода ABC – это фиксированные сети связи, охватывающие территорию 8-миллионной зоны нумерации ABC географически определенной территории;

- сети кода DEF – это сети подвижной связи, территориально разнесенные сети, которые объединяются кодом DEF.

По организационно-техническому построению магистральные сети ЕСТРК разделяются на два класса:

- магистральные сети I класса – сети, которые удовлетворяют всем организационно-техническим требованиям ЕСТРК в части обеспечения устойчивости и живучести сети, защищенности от информационных угроз;

- магистральные сети II класса – сети, не полностью удовлетворяющие этим требованиям.

По числу служб электросвязи сети бывают:

- моносервисные, предназначенные для организации одной службы электросвязи (например, радиовещания);

- мультисервисные, предназначенные для организации двух и более служб электросвязи (например, телефонной, факсимильной и мультимедийных служб).

По видам коммутации вторичные сети разделяются на:

- некоммутируемые;

- коммутируемые – с КК, КС, КП.

По характеру среды распространения сети разделяются на проводные, радиосети и смешанные.

Радиосети разделяются на спутниковые и наземные. СТОП различаются по доле участия оператора в обслуживании абонентов на определенной территории:

- сеть оператора связи, занимающего существенное положение (имеет более 25 % монтированной емкости коммутации или пропускает более 25 % трафика);

- сети других операторов.

Лекция 6. Принципы построения ГТС и СТС

Цель лекции: ознакомление с принципами построения ГТС и СТС.

С учетом имеющихся технических средств коммутации предусматриваются следующие разновидности структуры ГТС:

- нерайонированные телефонные сети, имеющие одну АТС;

- районированные телефонные сети (без узлообразования), в которых имеется несколько районных АТС (РАТС), связанных между собой пучками соединительных линий по принципу «каждая с каждой»;

- районированные телефонные сети с узлами входящего сообщения, содержащие несколько узловых районов;

- РАТС одного узлового района могут быть соединены между собой по принципу «каждая с каждой» (узловой район 1) или связываться через УВС своего узлового района (узловой район 2).

Причем станции координатной, квазиэлектронной и электронной систем допускают наличие одновременно двух названных вариантов внутриузловой межстанционной связи; РАТС одного узлового района связываются с РАТС других узловых районов через УВС этих других узловых районов; возможна организация путей от координатных, квазиэлектронных и электронных к РАТС других узловых районов, минуя УВС.

Связь между двумя любыми станциями ГТС может осуществляться разными путями: прямой путь, который проходят по одному пучку межстанционных линий, непосредственно связывающих одну АТС со второй; один или несколько транзитных путей, каждый из которых проходит последовательно по двум или более пучкам соединительных линий с использованием узлового коммутационного оборудования ГТС. При наличии между двумя АТС двух и более возможных путей один из этих путей является основным, а остальные – обходными. Вызовы, возникшие на одной АТС и требующие связи с другой АТС, направляются, в первую очередь, по основному пути. Вызовы, не получившие связи по основному пути из-за отсутствия в нем свободных и доступных линий, образуют избыточную нагрузку этого пути, которая направляется к станции назначения по обходному пути. Возможности организации прямых путей и выбор схемы организаций основных и обходных путей определяется структурой сети, техническими характеристиками применяемого КО.

При построении ГТС необходимо учитывать:

- большую емкость вновь устанавливаемых станций;

- возможность организации любого количества направлений;

- возможность организации в сети развитой системы обходных путей;

- возможность организации полнодоступных пучков линий любой емкости.

Принципы построения сельских телефонных сетей. На СТС предусматривается радиальное построение (одноступенчатая схема) и радиально-узловое построение (одно- и двухступенчатая схема) с возможностью использования прямых и обходных путей. В соответствии с указанными принципами построения СТС на ней используются: центральная станция (ЦС), расположенная в районном центре, выполняющая  одновременно функции телефонной станции райцентра и транзитного узла СТС. В ЦС включаются соединительные линии (СЛ) от оконечных станций (ОС) при радиальном построении или от ОС и узловых станций (УС) при радиально-узловом построении; через ЦС осуществляется связь с АМТС. Одноступенчатая схема построения СТС по сравнению с двухступенчатой упрощает станционное оборудование, повышает надежность. Применение одноступенчатой схемы зависит от плотности населения и расстояниями между населенными пунктами. Двухступенчатое построение СТС допускается применять только при условии технико-экономической целесообразности. УС и ЦС должны обеспечивать четырехпроводный транзит. Емкость ЦС может быть в пределах от нескольких сотен до нескольких тысяч номеров. Емкость ОС и УС может быть от пятидесяти до нескольких тысяч номеров. С целью повышения надежности и живучести связи, увеличения пропускной способности СЛ, лучшего использования КО и борьбы с перегрузками следует применять прямые и обходные пути. При организации автоматической междугородной и внутризоновой связи допускается сохранение на ЦС, УС и ОС действующих координатных станций при условии установки на них аппаратуры АОН. На СТС в отличие от ГТС возможно несколько переходов аналог-цифра-аналог и допустимы случаи, когда между цифровыми станциями нет «сквозного» стандартного тракта ИКМ или они подключаются к СТС с использованием аналоговых интерфейсов. Допускается построение СТС по радиально-узловому принципу с использованием станций в качестве УС и ЦС. В этом случае возможна организация прямых путей высокого использования между разными УС с обходным путем через ЦС. На СТС могут применяться СЛ двухстороннего и одностороннего использования, как правило, одна и та же для местной и для междугородной связи. Выбор типа пучка линий (одностороннего или двухстороннего использования), а также решение вопроса о применении раздельных пучков линий для местной и междугородной связи определяется технико-экономическими соображениями. На СТС должна предусматриваться возможность связи абонентов со справочными, заказными и экстренными службами. В райцентре с нерайонированной телефонной сетью узел спецсвязи (УСС) организуется непосредственно на ЦС. Связь с экстренными службами, включенными в ЦС, УС или ОС, должна обеспечиваться для всех абонентов СТС, включая внутрипроизводственных абонентов УС и ОС, не имеющих права выхода на сеть ЕСТ.

Принцип построения местных комбинированных сетей. В случае, когда райцентр или крупный город (областной или республиканский центр), дающий районированную ГТС, является одновременно центром сельского административного района, ГТС и СТС образуют единую комбинированную телефонную сеть (КТС).

При этом на ГТС должна предусматриваться организация транзитного узла исходящего и входящего сообщения сельско-пригородной связи (УСП) или ЦС, через которые может осуществляться связь между станциями СТС, станций СТС со станциями ГТС, а также исходящая и входящая связь абонентов СТС. В зависимости от емкости и структуры ГТС, а также от типов используемых АТС, возможны различные способы построения КТС. Если город имеет районированную сеть без узлообразования, и суммарная емкость комбинированной сети не превышает 80 000 номеров, то на этой сети могут быть организованы УСП или ЦС, в которые включатся сельские станции. РАТС к УСП (ЦС) связываются друг с другом по принципу «каждая с каждой» АТС пригородов и в зависимости от местных условий могут включаться в ГТС либо непосредственно на правах РАТС или учрежденческих станций, либо через УСП (ЦС).

Выбор типа оборудования должен производиться с расчетом, чтобы его пропускная способность была достаточной для обслуживания транзитной нагрузки [2].

Принципы построения внутризоновой сети. Внутризоновая сеть должна обеспечивать соединения станций и узлов между собой различных местных сетей одной зоны и выход их на междугородную и международную сети. На внутризоновой сети на основании технико-экономических расчетов или других соображений может быть установлена одна или несколько АМТС (из-за предполагаемого роста населенных пунктов в быстрорастущих регионах). АМТС должна устанавливаться в зоновом центре.

При наличии на внутризоновой сети АМТС и ЗТУ каждая местная сеть зоны включается по ЗСЛ и СЛМ высокого качества обслуживания или в АМТС, или в ЗТУ. Выход абонентов местных сетей, включенных в ЗТУ на междугородную или международную сети, будет осуществляться через АМТС, которая является опорной (ближайшей) для данного ЗТУ. Все соединения между станциями и узлами различных местных сетей зоны устанавливаются через АМТС по обходным путям: промежуточным (ОПП) и путям последнего выбора (ППВ).

Наиболее распространенным вариантом организации внутризоновой сети является вариант с одной АМТС в зоне. В этом случае телефонные сети строятся по радиальному принципу. При наличии в зоне нескольких АМТС, внутризоновая сеть может строиться с обходами. При этом в разных городах зоны рекомендуется вариант построения сети, в которой местные сети разделены по АМТС, т.е. каждая местная сеть связана пучками ЗСЛ и СЛМ высокого качества обслуживания с опорной АМТС. Все АМТС зоны должны связываться между собой по принципу «каждая с каждой» пучками каналов высокого качества обслуживания. При размещении нескольких АМТС зоны в одном городе рекомендуется вариант построения внутризоновой сети, при котором все местные сети должны быть соединены с одной АМТС пучками СЛМ высокого качества. Каждая местная сеть включается пучками ЗСЛ, как правило, в одну АМТС. Все АМТС города должны быть связаны между собой пучками каналов высокого качества обслуживания, по которым также может осуществляться связь между служебными АТС.

При организации в области двух и более зон нумерации определяющими факторами деления являются: теоретическая телефонная емкость (8 млн. номеров с учетом перспективы); экономические факторы (большая территория, особенности административного делания, конфигурация первичной сети и др.). Связь внутри городской зоны организуется по принципам местной сети, а внутри областной зоны – по принципу внутризоновой сети. Связь между городской и областной зонами организуется: из городской зоны в областную – через АМТС городской зоны и далее по СЛМ к ЦС местных сетей областной зоны; из областной зоны в городскую – от ЦС местных сетей областной зоны по выделенному пучку ЗСЛ к АМТС городской зоны.

Для организации связи этих двух зон в городской зоне может быть установлена специальная областная АМТС (ОАМТС). В этом случае в ОАМТС включаются ЗСЛ местных сетей областной зоны для выхода к абонентам городской зоны. Выход абонентов городской зоны к местным сетям областной может быть организован через городскую АМТС или по ППВ через городскую и областную АМТС-ОАМТС. На местных сетях, где отсутствует АМТС, для связи всех РАТС с АМТС зоны организуется общий пучок ЗСЛ, включаемый на ГТС (КТС) в УЗСЛ или в УСЛ.

Станции сельских сетей связываются с АМТС зоны по общему ЗСЛ, включаемому в ЦС или в УСП. Для связи с абонентами районированной ГТС (КТС) с узлообразованием в ГТС (КТС) организуются УВСМ, каждая из которых связывается с АМТС пучком СЛМ.

Если УВСМ обслуживает более одной группы из ста тысяч абонентов, то связь от АМТС к УВСМ может организовываться либо по одному общему пучку СЛМ, либо по отдельным пучкам СЛМ для разных стотысячных групп. Для связи с абонентами города с районированной сетью без узлообразования, на территории которого размещена АМТС, каждая РАТС связывает пучком СЛМ непосредственно с АМТС, а при отсутствии АМТС – по общему пучку СЛМ через специально организуемый в городе УВСМ.

Для связи с абонентами СТС предусматривается пучок СЛМ, соединяющий АМТС с УСП ЦС). Пригородные АТС включаются в АМТС на правах РАТС или через РАТС. В тех зонах, где внедряются АТСЭ, должна предусматриваться установка АМТС, с которой АТСЭ связываются по цифровым каналам системы передачи. Для связи АТСЭ с АМТС также используются каналы цифровых систем с установкой оборудования аналого-цифрового преобразования на АМТС.

Лекция 7. Импульсная модуляция и цифровые сигналы

Цель лекции: ознакомление с импульсной модуляцией и цифровыми сигналами.

Часто в качестве переносчика используют периодическую последовательность сравнительно узких импульсов [8]. Последовательность прямоугольных импульсов одного знака v0(t) характеризуется параметрами (см.рисунок 7.1):

- амплитудой импульсов V;

- длительностью (шириной) импульсов ;

- частотой следования (или тактовой частотой) ;

- положением (фазой) импульсов относительно тактовых точек.

Рисунок 7.1 – Периодическая последовательность узких импульсов

Отношение  называется скважностью импульса. По закону передаваемого первичного сигнала можно изменять (модулировать) любой из перечисленных параметров импульсной последовательности. При этом модуляция называется импульсной (см.рисунок 7.2).

В зависимости от того, какой параметр модулируется первичным сигналом s(t), различают: амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), когда по закону передаваемого сигнала изменяется амплитуда импульсов; широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), когда изменяется ширина импульсов; частотно-импульсную модуляцию (ЧИМ) – изменяется частота следования импульсов; фазо-импульсную модуляцию (ФИМ) – изменяется фаза импульсов, т.е. временное положение относительно тактовых точек.

Аналоговые телефонные системы связи достаточно просты в реализации и получили широкое распространение. Однако передача речи в аналоговом виде обладает низкой помехоустойчивостью и энергетической эффективностью. Рост потребности абонентов в новых дополнительных услугах, в том числе и передачи данных, дали толчок к появлению первых цифровых систем телефонии.

Рисунок 7.2 – Виды импульсной модуляции

Во всем мире активно развивается цифровая телефония. Цифровыми сигналами являются телеграфные сигналы и сигналы передачи данных, вырабатываемыми компьютерами. Для передачи речевого сигнала по цифровому каналу связи необходима процедура аналого-цифрового преобразования (АЦП), которая состоит из трех этапов: дискретизация, квантование и кодирование. Дискретизация представляет собой процедуру взятия отдельных значений сигнала через равные промежутки времени. Согласно теоремы Котельникова (отсчетов Найквиста) частота дискретизации должна быть как минимум в два раза выше, чем верхняя частота сигнала [9]. Исходя из этого для речевого сигнала частота дискретизации должна быть 8 кГц (см.рисунок 7.3).

Далее значения сигнала округляются до ближайшего из заранее заданного набора, т.е. проводится процедура квантования. При этом, чем больше будет использоваться уровней, тем более точно можно будет восстановить сигнал к исходной форме на приемном конце. После этого значения сигнала кодируются двоичным кодом. Далее кодированные значения передаются по всем правилам передачи цифровых сигналов.  Следовательно, за секунду ток микрофона изменяется 8000 раз. В 8-разрядном кодере каждое измеренное значение тока представляется двоичным словом из 8 бит. Значит, каждую секунду в линию отправляется 8000х8=64000 бит, то есть скорость цифрового потока равна 64 кбит/с.

Этапы АЦП

Рисунок 7.3 – Преобразователь АЦП

Кодовая комбинация из 8 бит, образующая двоичное слово, называется байтом. Символы в каждой кодовой комбинации отделены друг от друга временным интервалом fT, т.е. следует с частотой fT=1/tT. Эта частота называется тактовой. Преобразование отсчетов непрерывного сигнала в двоичный код называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). В настоящее время этот способ получения цифровых сигналов из аналоговых сигналов наиболее распространен. Системы передачи, использующие данное преобразование сигналов, называются ИКМ системами. Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (ДИКМ) специально разработана для реализации преимуществ, которые дает использование корреляции между дискретами в типовом речевом сигнале. Адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (АДИКМ) – форма дифференциальной импульсно-кодовой модуляции. В АДИКМ на основе нескольких предшествующих значений величины сигнала прогнозируется следующий дискретный сигнал и по каналу связи передается только разница между действительной и предсказанной величинами. Основные преимущества систем передачи с ИКМ заключаются в следующем:

- высокая помехоустойчивость за счет передачи сообщения двоичными сигналами;

- цифровые методы передачи позволяют значительно повысить помехоустойчивость и уменьшить накопление помех вдоль тракта передачи путем восстановления (регенерации) сигнала;

- удобство настройки и эксплуатации цифровых систем, меньшая чувствительность к искажениям, что обеспечивает более высокие технико-экономические показатели цифровых систем передачи по сравнению с аналоговыми (системы с разделением каналов по частоте).

Преимущества цифровых методов передачи. По сравнению с аналоговыми, цифровые методы передачи имеют ряд преимуществ среди которых:

- высокая помехоустойчивость. Представление информации в цифровой форме позволяет осуществлять регенерацию (восстановление) этих символов при передаче их по линии связи, что резко снижает влияние помех и искажений на качество передачи информации;

- слабая зависимость качества передачи от длины линии связи, так как искажения передаваемых сигналов при регенерации оказываются ничтожными (стабильность электрических параметров каналов связи). Так, при увеличении длины линии в 100 раз для сохранения неизменным качества передачи информации достаточно уменьшить длину регенерационного участка лишь на несколько процентов;

- стабильность параметров каналов цифровых систем передачи. Стабильность и идентичность параметров каналов (остаточного затухания, частотной и амплитудной характеристик и др.) определяются в основном устройствами обработки сигналов в аналоговой форме. Поскольку такие устройства составляют незначительную часть оборудования цифровых систем передачи, стабильность параметров каналов в таких системах значительно выше, чем в аналоговых.;

- эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов. При вводе дискретных сигналов непосредственно в групповой тракт цифровых систем передачи скорость их передачи может приближаться к скорости передачи группового сигнала. Если, например, при этом будут использоваться временные позиции, соответствующие только одному каналу тональной частоты, то скорость передачи будет близка к 64 кбит/с, в то время как в аналоговых системах она обычно не превышает 33,6 кбит/с;

- возможность построения цифровой сети связи. Цифровые системы передачи в сочетании с цифровыми системами коммутации являются основой цифровой сети связи, в которой передача, транзит и коммутация сигналов осуществляются в цифровой форме. При этом параметры каналов практически не зависят от структуры сети, что обеспечивает возможность построения гибкой разветвленной сети, обладающей высокими надежностными и качественными показателями;

- высокие технико-экономические показатели. Передача и коммутация сигналов в цифровой форме позволяют реализовывать оборудование на единых аппаратных платформах.

Лекция 8. Принципы многоканальной передачи

Цель лекции: ознакомление с принципами многоканальной передачи

Линия передачи большой протяженности представляет собой дорогое и громоздкое сооружение, требующее больших затрат средств и времени не только на строительство, но и в процессе эксплуатации для содержания линий в исправном состоянии. Подавляющая часть капитальных затрат приходится на линейные сооружения, поэтому возникает проблема наиболее эффективного их использования. Современные системы передачи позволяют кроме стандартных каналов ТЧ организовать каналы с более высокой пропускной способностью. Увеличение пропускной способности достигается расширением эффективно передаваемой полосы частот, причем широкополосные каналы образуются объединением нескольких каналов ТЧ [10]. Многоканальная связь представляет отрасль связи, которая занимается организацией по общей линии передачи нескольких каналов, действующих одновременно и независимо друг от друга, с использованием систем передачи организуются каналы тональной частоты (ТЧ).  Каналы ТЧ на входе и выходе систем передачи имеют диапазон 0,3-3,4 кГц. Существуют два основных метода образования каналов ТЧ:

- с частотным разделением каналов (ЧРК). Каналы (см.рисунок 8.1) различаются частотой передаваемых сигналов (каждый канал передается только на определенной своей частоте);

http://edu.dvgups.ru/METDOC/GDTRAN/YAT/AT/AV_TEL/METOD/KOLODEZNAYA/frame/3_1.files/image001.gif

Рисунок 8.1 – Метод частотного разделения каналов

- с временным разделением каналов (ВРК), рисунок 3.11. Каналы (см.рисунок 8.2) различаются интервалом времени (каждый канал передается в строго определенный момент времени).

http://edu.dvgups.ru/METDOC/GDTRAN/YAT/AT/AV_TEL/METOD/KOLODEZNAYA/frame/3_1.files/image003.gif

Рисунок 8.2 – Метод временного разделения каналов

При ЧРК используется два метода модуляции:

- амплитудная модуляция (АМ), используется в системах проводной связи;

- частотная модуляция (ЧМ), используется при работе по радиолиниям.

В цифровых системах передачи для преобразования непрерывного (аналогового) сигнала в цифровой код применяется импульсно-кодовая модуляция. При ЧРК каналы связи образуются преобразованием спектров сигналов так, чтобы получаемые диапазоны частот этих каналов не совпали. Каждому каналу, на вход которого подается передаваемый сигнал, выделяется собственная высокая частота (в десятки раз больше разговорной), которая называется несущей частотой. В процессе модуляции около несущей частоты появляются две боковые полосы частот, каждая из которых полностью несет информацию о сигнале, сохраняя соотношения амплитуд, частот и фаз составляющих сигнала. Для передачи в линию достаточно одной боковой полосы частот. На рисунке 8.3 приведена функциональная схема с ЧРК, где применены сокращения: ИС/ПС – источник/приемник сообщений; М/Д – модулятор/демодулятор; ГМ/ГД – групповой модулятор/демодулятор; Ф – фильтр; ЛС – линия связи.

http://sernam.ru/htm/book_tec/tec_130.files/image001.gif

Рисунок 8.3 - Функциональная схема с ЧРК

Группообразование в системах передачи для организации широкополосных каналов с ЧРК приведено в таблице 8.1.

Т а б л и ц а - 8.1

Название группы

Количество каналов

Полоса передаваемых частот, кГц

Субпервичная

3

12-24

Первичная

12

60-108

Вторичная

60

312-552

Третичная

300

812-2044

Кроме перечисленных каналов в системах передачи формируются каналы вещания и телевидения (со звуковым вещанием).

Первичные сигналы перед передачей по каналу должны быть преобразованы. Цель этих преобразований состоит в согласовании их параметров с характеристиками каналов. Так как каналы представляют собой четырехполюсники с полосовыми фильтрами, необходимо производить согласование спектров сигналов с полосой пропускания каналов. Многоканальные системы с ВРК широко используются для передачи аналоговой и дискретной информации. Принцип временного объединения каналов удобно пояснить с помощью синхронно вращающихся распределителей на передающей и приемной стороне (см.рисунок 8.4).

http://sernam.ru/htm/book_tec/tec_133.files/image001.gif

Рисунок 8.4 – Упрощенная блок-схема с ВРК

Информация от N источников аналоговых сигналов поступает на входы соответствующих индивидуальных импульсных модуляторов АИМ (ШИМ, ФИМ). Формируемые отсчеты сигналов на выходе первого импульсного модулятора (ИМ), на выходе второго импульсного модулятора берутся через одинаковый интервал, но с таким сдвигом во времени, чтобы они не перекрывались. В действительности аппаратура временного уплотнения обходится без механических распределителей, которые заменены электронными распределителями, выполняющими те же функции         (см.рисунок 8.5).

Выходы всех импульсных модуляторов подключены к «своим» электронным ключам, работой которых управляет распределитель коммутирующих импульсов. В свою очередь, распределитель запускается от генератора тактовых импульсов. Принятый групповой радиосигнал в групповом демодуляторе преобразуется в групповую импульсную видеопоследовательность и поступает одновременно на входы выделителя синхросигнала и канальные электронные коммутаторы.  Процесс временного разделения производится в два этапа. На первом – этапе вхождения системы в синхронизм происходят поиск, обнаружение и выделение сигналов синхронизации, после чего запускается распределитель канальных коммутирующих импульсов. Распределитель формирует на своих выходах импульсы требуемой длительности и такой очередности, при которой в каждый канальный интервал открывается лишь один электронный коммутатор соответствующего канала. На втором этапе производится демодуляция каждого канального импульса, после чего сигналы принимаемых каналов подаются к получателям аналоговой информации.  При временном разделении каналов важнейшую роль играет система синхронизации, алгоритм работы которой каждый раз выбирается индивидуально для принятого способа импульсной модуляции, способа временного объединения каналов, структуры сигналов синхронизации и т.д.

Обеспечение дальности связи. МСП с ЧРК и ВРК – это сложный комплекс технических средств, включающий в себя оконечную аппаратуру, устанавливаемую на оконечных пунктах (ОП), промежуточную аппаратуру, размещаемую в обслуживаемых (ОУП) или необслуживаемых (НУП) усилительных пунктах, а также линий связи (см.рисунок 8.6).

http://kunegin.narod.ru/ref/lec/images/image527.gif

Рисунок 8.6 - Структурная схема построения систем передачи

В отличие от аналоговых систем во временных (цифровых) системах на обслуживаемых и необслуживаемых пунктах устанавливается аппаратура для восстановления (регенерации) импульсных сигналов линейного тракта. Цифровые системы передачи позволяют организовать следующие стандартные широкополосные каналы:

- основной цифровой канал (ОЦК), 1 канал со скоростью 64 кбит/с;

- субпервичный цифровой канал (СЦК), 7 каналов – 480 кбит/с;

- первичный цифровой канал (ПЦК), 30 каналов – 2048 кбит/с;

- вторичный цифровой канал (ВЦК), 120 каналов – 8448 кбит/с;

- третичный цифровой канал (ТЦК), 480 каналов – 34368 кбит/с;

- четвертичный цифровой канал (ЧЦК), 1920 каналов со скоростью 139264 кбит/с.

Лекция 9. Построение цифровых сетей связи

Цель лекции: ознакомление с построением цифровых сетей связи.

Под модернизацией (цифровизацией) телекоммуникационной сети понимается введение в существующую сеть цифровых компонентов передачи и коммутации. Переход от аналоговой сети к цифровой позволяет добиться более эффективного функционирования и обслуживания технических средств, повышения качества передачи информации, а также расширения спектра услуг, предоставляемых абонентам. Наилучшие технические и экономические показатели достигаются в том случае, если цифровыми являются как передача, так и коммутация. В этом случае имеет место интеграция цифровой аппаратуры и необходимость в аналогово-цифровых преобразователях отпадает [11]. Два типа интеграции различают в телекоммуникационной сети:

- интеграция коммутационной аппаратуры и аппаратуры передачи, на основе которой строится интегральная цифровая сеть IDN (Integrated Digital Network);

- интеграция видов связи (услуг), на основе которой строится цифровая сеть с интеграцией служб ISDN (Integrated Services Digital Network).

Процесс перехода от аналоговой сети к цифровой можно разделить на две основные фазы:

- абонентские линии остаются аналоговыми, в то время как остальные части сети переводятся на цифровую основу (создается сеть IDN);

- создание полностью цифровой сети.

Этот процесс организуется в два этапа (см.рисунок 9.1).

http://siblec.ru/mod/html/content/8sem/098/098.files/image003.png

Рисунок 9.1 – Основные характеристики этапов построения ЦСИС

На первом этапе каждый абонент ЦСИС через автоматическую телефонную станцию (АТС) может иметь доступ к сети коммутации цифровых каналов (узкополосной ЦСИС), сети пакетной коммутации, а также выделенным ведомственным сетям. В узкополосной ЦСИС не закладывается возможность предоставления таких услуг, как высокоскоростная передача данных, качественная передача подвижных изображений и т.д. Эти услуги предполагается реализовать на втором этапе построения ЦСИС – широкополосной ЦСИС. В сети Ш-ЦСИС наряду с системной интеграцией (оборудования сетей связи) осуществляется информационная интеграция (видов услуг (сервиса) электросвязи).

Предпосылки создания ЦСИС. Архитектура и протоколы современных телекоммуникационных сетей формировались в результате взаимообусловленного развития двух исходно-независимых сетей – сетей связи и вычислительных сетей. Логика развития систем связи потребовала применения дискретных (цифровых) систем передачи и вычислительных средств для решения задач маршрутизации, коммутации, управления. Построение распределенных компьютерных сетей, прогресс в области вычислительной техники и информационных приложений способствовали все большему применению технологий связи для передачи данных между вычислительными устройствами.

Внедрение цифровых методов доставки, обработки и хранения информации в системы и комплексы связи составляют сущность процесса цифровизации сетей связи. В конце семидесятых годов стало ясно, что сеть связи должна предоставлять своим абонентам не только возможность речевого обмена, но и обеспечивать передачу данных. Созданию сетей с интеграцией служб способствовало появление и развитие различных типов специализированных сетей (передачи данных, компьютерных, информационно-вычислительных). При этом был налажен выпуск широкой номенклатуры соответствующего оконечного оборудования различных видов связи (цифровые телефонные аппараты, ПЭВМ, факсы, модемы и др.), построенного на одной и той же элементной базе и часто на одних и тех же принципах функционирования узлов и блоков. К этому времени в достаточной степени была разработана методология внедрения цифровых методов передачи и коммутации в телекоммуникационные системы. Были обоснованы и сформулированы методы цифровизации сетей связи общего пользования, такие как метод наложения, метод замещения и метод "цифровых островов". Метод наложения подразумевает размещение и эксплуатацию элементов цифровой сети связи совместно с аналоговыми с последующим "демонтажом" последних. Метод замещения состоит в замене аналогового коммутационного и линейного оборудования на цифровое.  Третий метод является промежуточным между первыми двумя. Он предполагает фрагментарное внедрение цифровых средств связи (взамен аналоговых или вместе с ними) в зависимости от потребностей соответствующих информационных систем.

В странах с развитыми телекоммуникациями цифровизация осуществлялась либо методом наложения, либо методом цифровых "островов". Это обусловлено тем, что в распоряжении операторов связи имелась достаточно разветвленная линейно-кабельная инфраструктура, особое место в которой занимали двухпроводные абонентские линии. Необходимость дальнейшего использования существующих абонентских линий как наиболее массовых элементов сети связи во многом предопределила принципы построения систем абонентского доступа цифровых сетей связи.

Принципы построения узкополосных ЦСИС. В проблеме интеграции существующих сетей связи на основе технологии У-ЦСИС, как правило, выделяются три следующих аспекта, не зависящих от национальных особенностей реализации рассматриваемой концепции:

- информационный аспект, заключающийся в представлении различных видов информационного обмена в унифицированной цифровой форме и обеспечении одной сетью нескольких видов (или служб) электросвязи (см.рисунок 9.2);

http://siblec.ru/mod/html/content/8sem/098/098.files/image005.png

Рисунок 9.2 – Интеграция видов и услуг связи в У-ЦСИС

- технический аспект, состоящий в объединении в одном интегральном устройстве (комплексе) функций обработки, распределения, передачи, а иногда и защиты информации;

- организационный аспект, заключающийся в стандартизации и унификации методов доступа к ресурсам сети, а также едином управлении сетью от абонента до абонента в условиях передачи различных видов информации.

Применение в У-ЦСИС разнообразных методов обработки информации, а также учет того обстоятельства, что сама информация (в отношении природы ее возникновения, свойств и объема) является разнородной, требуют при создании такой сети системного подхода, который, с одной стороны, обеспечивал бы возможность предоставления пользователям различных современных средств связи и информационного обеспечения, а с другой, допускал бы ее гибкое развитие в будущем и возможность экономичной адаптации к возникающим новым требованиям к видам обслуживания и новой технике [12]. Дальнейшая детализация информационного, технического и организационного аспектов проблемы интеграции, с точки зрения системного подхода, позволила разработчикам сформулировать принципы построения У-ЦСИС, основными из которых являются:

- использование оптимальной (квазиоптимальной) транспортной сети связи (например, ИЦСС), которая за счет наличия избыточных ресурсов могла бы адаптироваться к конкретным условиям функционирования;

- предоставление пользователю стандартного интерфейса, с помощью которого он может запрашивать у сети разнообразные услуги;

- использование основного цифрового канала (ОЦК) 64 кбит/с, характерного для ИЦСС, в качестве базового канала;

- обеспечение возможности использования цифровых каналов на более высоких и низких скоростях передачи;

- организация максимально возможного числа цифровых абонентских линий для обеспечения эффективного доступа к ресурсам цифровой сети;

- использование имеющихся двухпроводных абонентских линий для обеспечения доступа пользователя к ресурсам сети, что позволит максимально задействовать уже существующую абонентскую инфраструктуру;

- внедрение синхронной цифровой коммутации каналов, характерной для ИЦСС, в качестве основного режима коммутации;

- обеспечение возможности использования многоскоростной коммутации каналов и режима коммутации пакетов;

- объединение на базе одной абонентской линии всех основных типов оконечного оборудования, позволяющего пользователю иметь доступ к широкой номенклатуре услуг (служб) связи;

- использование адаптивной системы управления для обеспечения необходимой гибкости функционирования сети;

- организация специализированной сети цифровой сигнализации, обеспечивающей передачу сигнальной информации между абонентскими терминалами ("из конца в конец") и использующей для этого процесса унифицированные цифровые каналы;

- обеспечение функционального взаимодействия с существующими специализированными сетями связи, например аналоговой телефонной сетью общего пользования или коммутируемой сетью передачи данных (СПД).

Лекция 10. Характеристика современных реализаций концепции ЦСИС

Цель лекции: ознакомление с современной реализацией концепции ЦСИС.

В документах МСЭ под ЦСИС понимается такая сеть связи, в которой одни и те же устройства цифровой коммутации и цифровые тракты передачи используются для установления соединений более чем одного вида связи [13]. ЦСИС определяется как совокупность архитектурно-технологических методов и аппаратно-программных средств доставки информации территориально удаленным пользователям, позволяющая на единой цифровой основе предоставлять различные виды услуг связи [14].

ЦСИС предоставляет пользователям следующие виды обслуживания [15]: телеграфное, телексное, высокоскоростная передача данных, цифровая телефонная связь, связь на основе коммутации каналов, связь на основе пакетной коммутации, связь на основе коммутации сообщений, передача телеметрической информации, передача текстовых сообщений, передача факсимиле (текстовых, цветных, речевых), электронная почта, передача телегазет, видеотекст, телефонная конференция, видеоконференция, видеотелефония, передача стерео и квадрофонических программ, телевидение (в том числе высокой четкости), связь с подвижными объектами (телеграфная, телефонная, видеотелефонная, факсимильная, передача данных) и поиск информации на основе интерактивного обмена.

Службы организованные в ЦСИС представлены на рисунке 10.1.

http://siblec.ru/mod/html/content/8sem/098/098.files/image002.png

Рисунок 10.1 – Службы ЦСИС

В этот список не включены услуги, реализуемые в рамках ЦСИС цифровыми АТС, так называемые дополнительные виды обслуживания (ДВО), такие как, например, сокращенный набор номера, циркулярный вызов, будильник, переадресация абонента, разграничение доступа, автосекретарь, контроль входящего вызова и многое другое.

Достоинства ЦСИС:

- более высокая производительность и экономическая эффективность по сравнению с существующими сетями;

- обеспечение абоненту значительно более широкого спектра услуг связи, обслуживание многофункциональных абонентских установок одной абонентской линией (АЛ), наличие для всего спектра услуг и оконечных средств одного сетевого абонентского номера;

- высокая скорость передачи информации;

- мощная пакетная система сигнализации, обеспечивающая эффективное использование оборудования связи;

- совместимость ЦСИС с существующими сетями и адаптируемость терминалов.

Существенные различия в принципах распределения информации системами коммутации и сетью связи предполагают необходимость разделения топологической структуры У-ЦСИС (N-ISDN) на магистральную и абонентскую сети, каждая из которых может иметь свою иерархическую структуру, в целом образуя многоуровневую архитектуру У-ЦСИС (рисунок 10.2) [16].

http://siblec.ru/mod/html/content/8sem/098/098.files/image006.png

Рисунок 10.2 – Топологическая структура У-ЦСИС

Топологическая структура У-ЦСИС – пространственное расположение ее элементов, в том числе абонентских терминалов, оконечных и транзитных коммутационных станций, линий связи и информационно-вычислительных ресурсов, обеспечивающих в полном объеме все потребности пользователей. Для реализаций магистральных сетей У-ЦСИС используются топологические структуры: решетчатые, радиально-узловые, кольцевые и др. Как и в топологической структуре любой другой сети связи, можно выделить узловую основу и сетку линий. В состав узловой основы входят транзитные (1) и оконечные (2) коммутационные системы (КС). При значительных расстояниях между всеми оконечными КС может строиться транспортная сеть У-ЦСИС (5). Сетка линий транспортной сети образуется на основе применения современных многоканальных систем передачи разных родов связи, например проводных (в том числе, волоконно-оптических), спутниковых, радиорелейных систем передачи. Наибольшее распространение в транспортной сети У-ЦСИС получили цифровые системы передачи (ЦСП) плезиохронной (ПЦИ) и синхронной цифровых иерархий (СЦИ). При этом используются системы передачи ПЦИ типа ИКМ-30 и ИКМ-480 или системы передачи СЦИ типа STM1, STM4, организованные на основе проводных направляющих систем. При незначительных расстояниях между оконечными КС магистральная сеть У-ЦСИС может не строиться, а транспортные функции берет на себя сеть межстанционных соединительных линий (6).

На практике может использоваться промежуточный вариант построения магистральной сети У-ЦСИС. При этом присутствуют фрагменты транспортной сети (5), реализуется сеть соединительных линий, в которой линии высокой протяженности строятся с использованием каналообразующей аппаратуры (3) проводных или радиорелейных ЦСП (7).

Сеть абонентских линий (8) соединяет оконечные устройства абонентов (4) с оконечными КС (2). Абонентские линии могут быть индивидуальными на каждого абонента, как это преимущественно сделано в телефонной сети, или коллективными, общими для нескольких абонентов при использовании каналообразующей аппаратуры (3). Последние часто применяются на абонентских участках сетей текста и данных, так как из-за малой плотности абонентов этих сетей необходимо перекрывать большие расстояния между абонентом и АТС. В соответствии с принципами построения У-ЦСИС, ее топологическая структура должна содержать как структурную, так и функциональную избыточность [17]. В противном случае выход из строя (отказ) соединительной линии, оконечной или транзитной КС, других элементов У-ЦСИС приведет к нарушению обслуживания пользователей. Кроме того, наличие избыточности в топологической структуре значительно упрощает решение вопросов адресации, маршрутизации и управления нагрузкой в У-ЦСИС.

Характеристика каналов, применяемых в узкополосных ЦСИС. Одним из основных принципов построения У-ЦСИС является принцип унификации используемых цифровых каналов: канала передачи пользовательских данных и канала сигнализации. В У-ЦСИС принято различать следующие типы используемых каналов:

- базовый (основной, Bearer, В-канал);

- первичный (пользовательский, Human, Н-канал);

- вспомогательный (служебный, Data, D-канал).

Базовым каналом (B-каналом) в У-ЦСИС является основной цифровой канал 64 кбит/с (см.таблицу 10.1). Он обеспечивает передачу пользовательских данных в цифровом виде. Узкополосная ЦСИС вне зависимости от запрашиваемых услуг связи в качестве канала передачи данных используется цифровой канал 64 кбит/с (или их комбинация). Из более низких скоростей передачи в абонентских установках У-ЦСИС могут применяться цифровые каналы 8, 16 и 32 кбит/с, которые с помощью мультиплексоров объединяются в ОЦК и только после этого коммутируются в У-ЦСИС [18].

Т а б л и ц а 10.1 – Характеристики типовых каналов ЦСИС

Тип

канала

Скорость

пер.,кбит/с

Технология

коммутации

Назначение

B

64

Синхронная коммутация каналов

Оцифрованный голос, факс, электронная почта, графика, массивы данных, интерактивный обмен данными, видео низкого разрешения

H0

384

Многоскоростная коммутация

каналов

Высококачественное аудио, высокоскоростная передача цифровых данных

H11

1536

Многоскоростная коммутация

каналов

Видео/телеконференции, высокоскоростная передача цифровых данных (США)

H12

1920

Многоскоростная коммутация

каналов

Видео/телеконференции, высокоскоростная передача цифровых данных (Европа)

D

16 (BRI),

64 (PRI)

Коммутация

пакетов

(LAP-D)

Телеметрия, сигнализация, управление энергопитанием, электронная почта, интерактивный обмен данными, активизация /деактивизация оконечного оборудования

Первичные каналы (типа Н) обеспечивают пользователям доступ к службам высокоскоростной передачи данных и мультимедиа услугам. Такие каналы могут быть сформированы на выходе учрежденческой АТС (УАТС), концентратора нагрузки или мультимедиа оконечного устройства. Скорость передачи первичного канала получается умножением скорости 64 кбит/с на число, отражающие либо степень концентрации нагрузки, либо принятый национальный стандарт У-ЦСИС. К настоящему времени наиболее широко используемыми являются каналы Н0 (6×64=384 кбит/с), Н11 (24×64=1536 кбит/с) и Н12 (30×64=1920 кбит/с). Канал типа D со скоростью передачи данных 16 или 64 кбит/с используется в интересах специализированной системы сигнализации У-ЦСИС, получившей название цифровая система сигнализации №1 (Digital Subscriber Signaling 1, DSS1).

Главное назначение вспомогательных каналов – это обеспечение передачи адресной информации, канал типа В.

Лекция 11. Широкополосная ЦСИС

Цель лекции: ознакомление с широкополосной ЦСИС и этапами развития телекоммуникационных технологий.

С ростом объемов передаваемой информации и появлением новых широкополосных каналов связи, в первую очередь волоконно-оптических линий, в середине 80-х гг. начала развиваться новая технология телекоммуникаций – широкополосная ISDN (B-ISDN). Предоставляя пользователям возможность работать на гораздо больших скоростях (десятки и сотни мегабит в секунду), B-ISDN позволяет организовать совершенно новые службы электросвязи, не обеспечиваемые другими сетями, в том числе узкополосной N-ISDN. К таким новым службам относятся высокоскоростная передача данных, мультимедийных сообщений, телевизионных изображений высокого качества, получение видеосигналов по запросу, интерактивное телевидение и т. п. Рекомендация I.211 описывает услуги, обеспечиваемые B-ISDN (см.рисунок 11.1).

Рисунок 11.1 – Классификация услуг

Все услуги B-ISDN подразделяются интерактивные и дистрибутивные. Интерактивные услуги в соответствии с их названием участвуют во входящем диалоге между пользователем услуг и поставщиком услуг. Дистрибутивные услуги также участвуют в диалоге между пользователем и поставщиком услуг, но этот диалог ориентирован на пакетный или удаленный ввод заданий – RJE (remote job entry).

Диалоговые услуги – это интерактивный диалог с операциями реального времени. В данном контексте «реальное время» означает отсутствие операций «запоминания с последующей передачей» (store-and-forward) между пользователем и поставщиком услуг. Например, интерактивная дистанционная торговля (teleshopping), обмен входящими сообщениями между двумя лицами, взаимосвязи ЛВС–ЛВС подпадают под эту категорию услуг. К услугам передачи сообщений относятся взаимосвязи «пользователь-пользователь» типа службы видео почты или пересылки документов, которая может быть выполнена либо на диалоговой основе, либо по требованию. Услуги получения информации подпадают под категорию «запоминание с последующей передачей», где пользователь может получить информацию, хранимую для общего пользования. Эта информация может быть получена на индивидуальной основе от поставщика услуг к пользовате­лю услуг. Хорошим примером этих услуг является архивная информация.

Дистрибутивные услуги подразделяются на услуги с индивидуальным управлением пользователя и услуги без индивидуального управления пользователя. Дистрибутивные услуги без индивидуального управления пользователя включают обычные широковещательные службы типа телевидения или радио. Эти услуги обеспечивают непрерывный поток информации, где пользователи услуг могут получать неограниченный доступ к информации. В отличие от них дистрибутивные услуги с индивидуальным управлением пользователя позволяют центральному источнику распределять информацию среди широкого или узкого круга пользователей, основываясь на некоторых типах циклического повторения.

Переход к Ш-ЦСИО планировался провести в три этапа [8].

Этап 1 – перевод части служб, использовавших в У-ЦСИО метод коммутации каналов (КК) на метод коммутации пакетов (КП). Особенностью транспортной системы, У-ЦСИО является разделенность служб КК и КП из-за различных требований к верности и задержкам со стороны служб ПД и передачи речевой информации. Увеличение количества служб в Ш-ЦСИО, использующих метод КП, возможен благодаря использованию высокоскоростных СП. Использование высоких скоростей передачи позволяет уменьшить задержку пакетов. В Ш-ЦСИО применяются ВОЛС, отличающиеся высокой степенью защищенности от влияния внешних источников помех, благодаря этому уменьшается коэффициент ошибок. Это позволяет упростить протоколы сетевого и канального уровней. На этом этапе метод КК используют только широкополосные службы передачи изображений (подвижные изображения, видеоконференции, цветной телефакс), так как скорости передачи пакетов в сети недостаточны для использования метода КП. Широкополосными считаются службы, для которых требуется предоставлять средства передачи и коммутации со скоростями не менее чем 30В (1920 кбит/с).

Этап 2 – все службы У-ЦСИО поддерживаются транспортной системой на базе КП. На этом этапе задержка доставки сообщений от одного пользователя до другого через сеть должна быть снижена до такой величины, чтобы речевая служба могла использовать способ КП. Лишь службы широкополосной (высокоскоростной) связи продолжают на этом этапе базироваться на средствах широкополосной сети с КК.

Этап 3 – объединение широкополосной сети с КК и высокоскоростной сети с КП. Такая сеть будет строиться на базе АМП (асинхронный метод передачи) и БКП (быстрой коммутации пакетов). Использование АМП и БКП позволит достигнуть существенно более высокой скорости передачи по линиям и производительности цифровых систем коммутации.

ITU-T рекомендует два (см.рисунок 11.2) типа широкополосных интерфейсов: симметричный интерфейс со скоростью 150 Мбит/с; – асимметричный интерфейс (скорость в направлении «сеть-пользователь» - 600 Мбит/с, в обратном направлении – 150 Мбит/с).

Рисунок 10.2 – Конфигурация доступа в Ш-ЦСИО

Сетевое окончание B-NT реализует функции подключения абонентских установок к абонентским линиям и совместного использования ими общих ресурсов. В рекомендации G.703 ITU-T установил типы каналов, которые формируют ЦСП: В (64 кбит/с), НО (384 кбит/с), Н11 (1536 кбит/с), Н12 (1920 кбит/с), Н21 (32,768 Мбит/с), Н22 (43-45 Мбит/с), Н4 (135 Мбит/с). Эти каналы используются для ПД, речи, документальной электросвязи, телевизионных программ, видеоконференции и других служб (см.рисунок 11.3).

Рисунок 11.3 – Распределение каналов в широкополосном интерфейсе

Этапы развития телекоммуникационных технологий. В историческом развитии сетей и услуг связи можно выделить пять этапов: PSTN, IDN, ISDN, IN, NGN. Первый этап – построение телефонной сети общего пользования PSTN (предоставляется одна услуга – передачу речевых сообщений). В дальнейшем по телефонным сетям с помощью модемов стала осуществляться ПД. Второй этап – цифровизация телефонной сети были созданы ИЦС (IDN), предоставляющие также в основном услуги телефонной связи на базе цифровых систем коммутации и передачи. Третий этап – интеграция услуг. Цифровизация сетей связи позволила не только повысить качество услуг, но и перейти к увеличению их числа на основе интеграции. Так появилась концепция цифровой сети с интеграцией служб ISDN (широкого распространения в мире не получила по причинам дороговизны оборудования ISDN, пользователи оплачивает за три цифровых канала и перечень услуг ISDN превышает потребности массового пользователя). Четвертый этап – интеллектуальная сеть (IN), которая предназначена для быстрого, эффективного и экономичного представления информационных услуг пользователю. Услуга предоставляется пользователю тогда, когда она ему требуется и в тот момент времени, когда она ему нужна. В этом заключается принципиальное отличие ИС от предшествующих сетей – в гибкости и экономичности предоставления услуг. При предоставлении современных услуг требуется сложная обработка запросов, пересылка больших объемов данных с высокой скоростью. Если ресурсы, используемые для предоставления услуг, рассредоточены на многих объектах сети, то это приводит к недопустимым задержкам и искажениям информации при ее многократной пересылке от одной станции к другой. Работы по стандартизации концепция ИС в рамках ITU-T и ETSI была разделена на несколько направлений. Эти направления реализованы в виде концепций набор возможностей 1 (CS1) - CS1, CS2, CS3 и т.д. CS может быть построен с использованием так называемых независимых от услуг конструктивных блоков (SIB) содержащихся в каждой концепции [8].

Основные услуги связаны с процессами установления соединений (КК), тарификации, организации виртуальных соединений (КП), передаче пакетов между элементами сети. Основные услуги, редко изменяются и реализуются сетью при обслуживании каждого вызова. Дополнительные услуги разнообразны: универсальный номер доступа (УНД); персональный номер (ПН); «зеленый телефон» (ЗТ). Услуга УНД предоставляет возможность по единому номеру, закрепленному, например, за предприятием, фирмой, баком получить связь с требуемым пользователем. Услуга ПН – после регистрации в ИС абонент получает логический номер, по которому его можно отыскать независимо от того, где он находится. При переезде в другой населенный пункт мира он сообщает ИС номер телефона, куда нужно переадресовать все входящие вызовы. Услуга ЗТ, относится к «службе 800», обеспечивает местных и междугородных соединений с поставщиками информации (рекламными фирмами) и передачу информации за их счет. Услуги, относящиеся к ДВО, реализуются только по специальному запросу пользователя. Сеть NGN – это открытая, стандартная пакетная инфраструктура, которая способна эффективно поддерживать всю гамму существующих приложений и услуг, обеспечивая необходимую масштабируемость и гибкость, позволяя реагировать на новые требования по функциональности и пропускной способности.

Лекция 12. Сети абонентского доступа

Цель лекции: изучение принципов построения сетей абонентского доступа.

Научно-технический прогресс способствовал революционным изменениям в области сетей электросвязи. Современные телекоммуникации прошли длительный эволюционный путь [19] от специализированных сетей (телефонных, телеграфных, передачи данных (ПД) и др.), построенных на основе аналоговых средств передачи и коммутации, до цифровых мультисервисных телекоммуникационных сетей, в которых наряду с системной интеграцией (вычислительных средств и коммуникационного оборудования) осуществляется информационная интеграция (видов услуг связи). Эксперты утверждают, что в настоящее время до 30 % стоимости информационной инфраструктуры составляют именно средства абонентского доступа. По этой причине разработчики телекоммуникационных технологий стараются всесторонне проработать вопросы организации абонентского доступа. Способами повышения эффективности использования АЛ является:

- спаренное включение двух телефонных аппаратов (подключение двух близко расположенных абонентских терминалов с разными телефонными номерами к одной АЛ АТС) [11];

- абонентское высокочастотное уплотнение (организация двух каналов, разделенных по частоте – основного немодулированного и высокочастотного);

- использование подстанций аналоговых АТС.

К способам цифрового абонентского доступа относятся:

- применение цифрового каналообразующего оборудования;

- применение цифровых концентраторов.

Структура классической аналоговой абонентской сети показана на рисунке 12.1. САД состоит из АЛ имеющей разный диаметр жил по участкам, распределительного шкафа, распределительной коробки. Недостатки: высокие расходы на содержание.

Рисунок 12.1 – Классический доступ

Перспективные абонентские сети создаются на этапе цифровизации местной телефонной сети и строятся с учетом перспектив дальнейшего развития электросвязи на основе следующего:

- применяются системы радиодоступа (в частном секторе ГТС и СТС);

- применение технологий xDSL;

- волоконно-оптические системы и сети на абонентском участке.

Применение систем абонентского радиодостyпа (WLL – wireless lосаl lоор) для обслуживания стационарных абонентов, не подключенных к телефонной сети общего пользования, позволит операторам расширить их потенциальные возможности и улушить качество услyг сетей достyпа и способов их предоставления.

К преимуществам этих систем относятся:

- короткие сроки развертывания;

- стоимость канала связи из расчета на одного абонента значительно ниже стоимости канала проводных систем;

- возможность повторной установки и переустановки, которые обусловлены гибкой модульной конфигурацией системы;

- эффективное использование коммутационных и других ресурсов сети благодаря применению многократного достyпа, что концентрирует нагрузку на стыке радиопортов и абонентских терминалов;

- снижение эксплуатационных расходов, обусловленное высокой надежностью и отказоустойчивостью системы.

На рисунке 12.2 показан абонентский доступ на основе модема для обеспечения передачи данных по коммутируемым или выделенным типовым аналоговым телефонным каналам с эффективно передаваемой полосой частот 0,3–3,4 кГц путем преобразования цифровых сигналов в модулированный сигнал.

http://bib.convdocs.org/docs/29/28725/conv_1/file1_html_m7b4f8883.gif

Рисунок 12.2 – Общая схема организации модемной связи

Технологии проводного абонентского доступа классифицируются по пяти основным группам по критерию среды передачи и категориям пользователей (см.рисунок 12.3) [20]:

- LAN (Local Area Network) – группа технологий, предназначенных для предоставления корпоративным пользователям услуг доступа к ресурсам локальных вычислительных сетей и использующих в качестве среды передачи структурированные кабельные системы категорий 3, 4 и 5, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель;

- DSL (Digital Subscriber Line) – группа технологий, предназначенных для предоставления пользователям СТОП услуг мультимедиа и использующих в качестве среды передачи существующую СТОП;

- КТВ (кабельное телевидение) – группа технологий, предназначенных для предоставления пользователям сетей КТВ мультимедийных услуг (за счет организации обратного канала) и использующих в качестве среды передачи оптоволоконный и коаксиальный кабели;

- OAN (Optical Access Networks) – группа технологий, предназначенных для предоставления пользователям широкополосных услуг, линии доступа к мультимедийным услугам и использующих в качестве среды передачи оптоволоконный кабель;

- СКД (сети коллективного доступа) – группа гибридных технологий для организации сетей доступа в многоквартирных домах; в качестве среды передачи используется существующая в домах инфраструктура СТОП, радиотрансляционных сетей и сетей электропитания.

http://www.tssonline.ru/archive/p7/images/08sa1801.jpg

Рисунок 12.2 – Классификация технологий проводного доступа

Внедрение ADSL на практике показало, что установка разветвителей связана с большими затратами, поэтому были начаты поиски технологий ADSL без разветвителя. Одним из самых популярных в последнее время является термин – VoDSL (Voice over DSL), что буквально означает передачу речевых сигналов по цифровым линиям сети абонентского доступа. Отдельно выделяют VoSDSL и VoADSL, особенностью которых является сочетание сжатия речевых сигналов и применение технологии АТМ.

Группа технологий FTTx (Fiber To The x, где x может быть заменен на B (Building) или Cab (Cabinet, распределительный шкаф сети абонентских линий) предназначена для совместного использования с технологиями ADSL и VDSL и позволяет более эффективно использовать пропускную способность этих технологий благодаря сокращению длины медно-кабельных линий связи. Эти технологии позволяют предоставлять индивидуальному пользователю каналы с пропускной способностью выше 1 Гбит/с. Для предоставления пользователям широкополосных услуг используются обычно смешанные медно-оптические сети доступа. Существует несколько концепций разворачивания сети доступа смешанного типа. Одна из них называется HFC (Hybrid Fiber Coaxial) и предполагает доведение оптики до точки концентрации, при этом распределительная абонентская сеть строится на основе коаксиальных кабелей, которая не получила широкого распространения и используется обычно лишь операторами кабельного телевидения. Другая концепция FTTB (Fiber To The Building – "волокно к зданию", то есть доведение ВОЛС до офисного здания). В технологии FTTB распределение сигналов по абонентам внутри здания осуществляется по витым медным парам с использованием технологии VDSL.

Подгруппа технологий PON – это семейство быстроразвивающихся, наиболее перспективных технологий широкополосного мультисервисного множественного доступа по оптическому волокну. Суть технологии состоит в том, что ее распределительная сеть строится без каких-либо активных компонентов: разветвление оптического сигнала осуществляется с помощью пассивных делителей оптической мощности – сплиттеров. Из технологий подгруппы PON на сегодняшний день известны 4 вида APON (ATM PON), BPON (Broadband PON), GPON (Gigabit PON) и EPON (Ethernet PON).

Технология PON имеет ряд преимуществ:

- невысокая стоимость построения сети;

- низкие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание сети;

- возможность постепенного наращивания сети;

- перспективность создания распределительной инфраструктуры, обеспечивающей в будущем развитие любых мультимедийных услуг с практически неограниченной полосой пропускания;

- высокая надежность за счет использования пассивного оборудования.

Лекция 13. Технологии коммутации. Эталонная модель взаимодействия открытых систем

Цель лекции: изучение технологий коммутации и эталонной модели взаимодействия открытых систем.

В телекоммуникационных сетях используют методы коммутации: коммутация каналов (КК), коммутация сообщений (КС) и коммутация пакетов (КП). При КК (circuit switching) устанавливается физическое соединение между передающим и принимающим устройствами. Примером является соединение в телефонной сети ТСОП или сети ISDN. Соединение, установленное в сети с КК каналов, сохраняется до конца сеанса связи, независимо от того, ведется передача информации или нет, и разрушается по инициативе одного из оконечных устройств. Достоинствами метода КК является его простота и отсутствие задержек при передаче информации после установления соединения. К недостаткам можно отнести неэффективное использование пропускной способности канала из-за наличия временных пауз в информационном потоке между оконечными устройствами и возможные отказы сети на запрос установления соединения. При строительстве современных высокоскоростных сетей такая коммутация практически не применяется (см.рисунок 13.1).

http://siblec.ru/mod/html/content/6sem/course95/img/img2/image275.gif

Рисунок 13.1 – Методы коммутации

КС (message switching) называется совокупность операций по приему узлом сети от оконечного устройства или другого узла целого сообщения (файла, блока данных), хранению принятого сообщения в памяти узла и последующей передачи в соответствии с содержащимся в нем адресом. Сообщение поэтапно, с переприемом в каждом узле, передается через ряд узлов в пункт назначения. Передающая станция (источник) снабжает сообщение адресом получателя (Destination Address, DA) и собственным адресом (Source Address, SA). Разные сообщения между отправителем и получателем могут проходить в сети разными путями. Примером реализации данного метода коммутации - телеграфная сеть. В компьютерных сетях в чистом виде этот вид коммутации не применяется.

КП (packet switching) – этот метод коммутации является основным в компьютерных сетях, и внедрен при реализации сети ARPANET. Передаваемое сообщение разбивается на относительно короткие части (пакеты), каждый из которых снабжается заголовком (служебная информация). Предполагается, что такой пакет имеет адрес источника и адрес отправителя (SA и DA). Так как пакет имеет фиксированную максимальную длину, то не требуется дисковой памяти для его хранения, достаточно оперативной памяти. Существуют два метода пакетной коммутации: передача дейтаграмм (datagram) и передача по виртуальным каналам (virtual circuit). При передаче в дейтаграммном режиме каждый пакет содержит адреса отправителя и получателя, служебную информацию и последовательный номер пакета в сообщении. Дейтаграммы, принадлежащие одному сообщению, движутся в сети независимо друг от друга. Принимающее устройство собирает сообщение из пакетов согласно их номерам. Длина пакета достаточно существенна. Можно осуществлять передачу длинными пакетами (применяется в сетях Ethernet) или короткими пакетами (сети ATM). Слишком длинные пакеты приближают сеть к сети с коммутацией сообщений. Время задержки в сети увеличивается, эффективность сети падает. Слишком короткие пакеты заметно увеличивают долю служебной информации (накладные расходы), так как каждый пакет имеет заголовок. При передаче по виртуальным каналам создаётся логическое соединение между устройствами, то есть в сети организуется маршрут для передачи пакетов определенного информационного потока (сообщения). Соединение устанавливается до начала передачи данных путем обмена служебными пакетами между отправителем и получателем. В них содержатся параметры передачи (максимальный размер пакета с данными, путь передачи, скорость передачи, необходимость подтверждения о доставке (acknowledgement), согласование процедуры контроля над ошибками и процедуры управления соединением). Логическое соединение может быть временным (SVC, устанавливается на один сеанс связи) или постоянным (PVC, сохраняется длительное время, обычно до нескольких месяцев).

Эталонная модель взаимодействия открытых систем. Решение задачи передачи сообщений по системам электрической связи предъявляет к ним определенные требования. Эти требования условно можно разделить на две группы: требования к процессу передачи сообщений и требования к техническим средствам, осуществляющим этот процесс. В числе требований к техническим средствам систем электрической связи выделяют следующие:

- система связи должна обладать способностью наращивания своих возможностей и исключения не использующихся возможностей. Системы, обладающие такой способностью, называют открытыми;

- различные системы связи должны иметь стандартизованные и унифицированные технические устройства, что удешевляет их стоимость и эксплуатацию;

- системы связи различного назначения должны обладать возможностью взаимного обмена сообщениями.

Эти требования породили необходимость единой идеологии проектирования систем связи. Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии в начале 80-х годов предложил такую идеологию, разработав эталонную модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС).

Эталонная модель OSI (Open System Interconnect) стала основной архитектурной моделью для систем передачи сообщений. При рассмотрении конкретных прикладных телекоммуникационных систем производится сравнение их архитектуры с моделью OSI/ISO. Эта модель является наилучшим средством для изучения современной технологии связи.

В соответствии с этой моделью процесс передачи сообщений в системах связи последовательно разбивается на принципиально различающиеся операции. Каждую ив этих операций относят к своему уровню. Уровни строятся по принципу строгой иерархии: на высшем уровне находятся источник и получатель информации – пользователи системы связи, на нижнем – среда распространения электромагнитных волн. Высший уровень управляет работой низшего. Каждому уровню соответствует свое техническое устройство или организационная единица системы связи пользователь или должностное лицо, обеспечивающее функционирование системы связи. В некоторых системах связи часть этих устройств может отсутствовать либо выполнять не все функции некоторого уровня.

В ЭМВОС выделяют семь уровней: пользовательский, представительский, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный, физический (см.рисунок 13.2). Полную совокупность средств у одного пользователя, выполняющих операции различных уровней, называют станцией [21].

На пользовательском уровне происходят процессы обработки информации, передаваемой системой связи. Исполнителем функций этого уровня может быть как техническое устройство (ЭВМ), так и человек.

Устройства представительского уровня преобразуют сообщения из формы представления, удобной пользователю, к форме представления, удобной системе связи, и обратно. В частности, на этом уровне происходит сжатие информации, поскольку системе связи всегда удобно, что бы сообщение занимало наименьший объем.

Устройства сеансового уровня обрамляют передаваемое сообщение служебной информацией с тем, чтобы количество топологических вариантов передачи было возможно большим.

http://sernam.ru/htm/book_tec/tec_7.files/image001.gif

Рисунок 13.2 – Эталонная модель взаимодействия открытых систем

Выбор наилучшего варианта осуществляется устройствами нижних уровней. Таким образом, этот уровень отвечает за организацию сеанса связи. На транспортном уровне принимается решение о перемещении данного сообщения к пользователю на уровне выбора необходимых сетей связи. Для этого решается задача межсетевой адресации сообщений и задача передачи сообщений между сетями различного рода, называемая задачей шлюзования. На сетевом уровне решается задача наилучшей доставки сообщения к пользователю в рамках одной сети связи. Для этого выбирается маршрут движений сообщения подсети, решается задача внутрисетевой адресации пользователей. Устройства канального уровня обеспечивают защиту передаваемых сообщений от искажений, которые возникают вследствие изменения параметров сигналов в процессе распространения. Устройства физического уровня обеспечивают преобразование передаваемого сообщения, в сигналы и восстановление сообщения по принятому сигналу. Правила, по которым взаимодействуют устройства соседних уровней одной станции, называют интерфейсом. Правила, по которым взаимодействуют устройства одинаковых уровней у различных станций, называют протоколом. Она определяет взаимодействие открытых систем, обеспечивающее работу в одной сети систем, выпускаемых различными производителями, и координирует: взаимодействие прикладных процессов, формы представления данных, единообразное хранение данных, управление сетевыми ресурсами, безопасность данных и защиту информации, диагностику программ и технических средств.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые ОС, системными утилитами, системными аппаратными средствами.

Лекция 14. Сети документальной электросвязи

Цель лекции: изучение сетей документальной электросвязи.

Сети документальной электросвязи (ДЭ) предназначены для передачи документальных сообщений и данных, электронной почты по сетям электросвязи. В состав служб документальной электросвязи входят следующие службы: телеграфные, передачи данных, передачи газет, службы передачи факсимильных сообщений, телематические службы, службы доступа к информационным ресурсам.

При передаче документальных сообщений используются следующие способы организации связи:

- коммутация каналов;

- коммутация сообщений;

- коммутация пакетов.

При использовании КК необходимо наличие выделенного канала между взаимодействующими устройствами. Соединение с КК состоит в том, что на время передачи в сети создается канал, обеспечивающий скорость передачи данных, на которой приемное и передающее устройства поддерживают связь. Характерным примером является телефонные сети с множеством АТС. Установление канала осуществляется следующим образом: до начала обмен информацией между абонентами устанавливается тракт передачи, соединяющий оконечные станции через цепь.

Сеть, обеспечивающая КС, называется сетью с коммутацией сообщений.

При КП все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на блоки (пакеты) фиксированной длины. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения и номер пакета для сборки сообщения. Существует два режима передачи пакетов:

- дейтаграммный – каждый из пакетов передается как независимый информационный блок, причем пакеты могут проходить через сеть по разным маршрутам. Каждый узел на основании контрольной информации заголовка пакета и собственных данных об окружающих узлах сети выбирает следующий узел, на который перенаправляется пакет. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации, передают их друг другу, а конечный узел маршрута восстанавливает правильную последовательность пакетов в этой последовательности передает их станции назначения;

- передача пакетов по виртуальному каналу (virtual circuit или virt channel). В этом случае перед тем, как начать передачу данных между двумя оконечными узлами, создается определенный (оптимальный) марш следования и все пакеты передаются строго по этому маршруту, т.е., общениями и обеспечения документальной связью абонентов, передающих сообщения в другие страны.

Службы ДЭ [22]:

- телеграфная служба (сеть общего пользования, абонентский телеграф, передача газет и международный телекс) – служба доставки сообщений в буквенно-цифровом виде, а также комплекс услуг, предоставляемых населению и предприятиям при использовании системы телеграфной связи;

- служба передачи данных (локальные сети ЭВМ, региональные сети ЭВМ, корпоративные сети и Интернет) – служба, выполняющая доставку разнородных массивов данных (сообщений) для ЭВМ;

- факсимильные службы (факс-службы, электронная почта, АВ-конференции, службы доступа к информации и справочные службы) – службы, предназначенные для предоставления услуг передачи документов (сообщений) между факсимильными терминалами:

- телематические службы (ТМ) – службы электросвязи, за исключением телефонной, телеграфной служб и службы передачи данных, предназначенные для передачи информации через сети электросвязи.

Телеграфная сеть общего пользования предоставляет населению и предприятиям комплекс услуг по приему, передаче и доставке адресатам сообщений, поступающих в отделение связи.

Абонентское телеграфирование предоставляет возможность передавать телеграфные сообщенияи проводить телеграфные переговоры абонентам этой службы. Абонентам данной службы выделяется номер и устанавливается телеграфный аппарат, подключенный к сети абонентского телеграфирования. Абонентами службы являются юридические лица.

Возможность передачи телеграфных сообщений за рубеж обеспечивает служба ТЕЛЕКС, – в этом её основное отличие от службы абонентского телеграфирования.

Вычислительные сети, охватывающие ограниченную территорию обычно в пределах удалённости станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на 1... 2км, называют локальными вычислительными сетями (ЛВС).

Совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях, называется корпоративной сетью.

Сети, охватывающие значительное географическое пространство, называются глобальными. Глобальная сеть, объединяющая разнородные глобальные, региональные, локальные и корпоративные сети, предоставляя им, определённый набор услуг по единой технологии, получила название Интернет.

Телематические (от «телекоммуникации» и «информатика») службы предназначены для обмена информацией между различными объектами, машинами и людьми.

Факсимильная связь – это ТМ служба передачи и воспроизведения любого неподвижного графического изображения.

Электронная почта – ТМ служба, предназначенная для обмена электронными сообщениями с промежуточным накоплением между абонентскими терминалами.

Службы телеконференций предназначены для проведения сеансов связи между территориально разобщёнными пользователями либо группами пользователей в режиме реального времени с возможностью передачи текстовых, звуковых и видео сообщений. Если между пользователями происходит обмен звуковой информацией, то конференция называется аудио конференцией, если одновременно со звуком передаётся изображение, то конференция называется видеоконференцией. Одновременно со звуком также может передаваться текстовая информация (аудио графическая конференция). Службы передачи голоса предназначены для обеспечения территориально разобщённым пользователям возможности обмена речевой информацией в режиме реального времени с использованием ресурсов сетей пакетной передачи данных.

Служба доступа к информационным ресурсам – вид ТМ службы, предназначенной для получения информационного ресурса пользователем по его инициативе, выраженной в форме запроса, а также предоставления услуг размещения и хранения информационного ресурса, полученного от поставщика (например, службы WWW).

Поскольку сеть ПД является основой, ядром для создания информационно-вычислительных сетей (ИВС), она иногда называется базовой сетью ПД. Действующие и разрабатываемые сети ПД существенно различаются по структуре, принципам функционирования, техническим средствам и ряду других признаков [23]. Классификация сетей ПД приведена на рисунке 14.1. На начальном этапе для передачи данных использовались традиционные сети. Это, прежде всего, организация сети ПД с использованием телефонной сети общего пользования. Основным достоинством этой сети является ее широкая разветвленность. Однако ТСОП не в полной мере отвечает требованиям ПД по следующим причинам:

- аналоговый способ передачи сообщений;

- невысокая скорость передачи (меньше 2400 бит/с);

- значительное время установления соединения;

- частые отказы в установлении соединения;

- специфические помехи, в основном импульсные, при невысоком допустимом уровне полезного сигнала.

Использование сетей АТ и «Телекс» для ПД, также сопряжено с рядом недостатков:

- низкая скорость передачи (меньше 200 бит/с);

- низкая верность – вероятность ошибки на знак 10-3;

- строго фиксированный первичный код - МТК-2 и режим работы (стартстопный).

Рисунок 14.1 – Классификация сетей передачи данных

Цифровые сети ПД по сравнению с традиционными сетями характеризуются высокой верностью, большими скоростями передачи, малым временем установления соединения и высокой надежностью. Вероятность ошибки на знак в этих сетях меньше или равно 10-6…10-7, скорость передачи по высокоскоростным каналам ПД – десятки, сотни кбит/с и десятки Мбит/с. Благодаря цифровым системам коммутации сокращается время установления соединения до нескольких с. Надежность в цифровых сетях обеспечивается за счет более высокой надежности ее элементов: реализации ЦСП на БИС, резервирования оборудования систем коммутации, а также благодаря гибкой системе управления сетью на базе ЭВМ. Эта система позволяет оперативно управлять сетью ПД, эффективно контролировать ее состояние, а в случае выхода из строя отдельных участков - находить обходные пути. Сети ПД с КК можно разделить на два класса: асинхронные и синхронные. В асинхронных сетях отсутствует единая синхронизация, отдельные системы передачи и коммутационные станции имеют самостоятельные тактовые генераторы. В синхронных сетях прохождение всех процессов (передачи и коммутации) во времени определяется единым тактовым синхросигналом от единого источника.

Лекция 15. Мультисервисные сети

Цель лекции: изучение мультисервисной сети.

Цифровизация, интенсивно проводимая на протяжении последнего десятилетия, разработка и усовершенствование новых сетевых технологий (транспортных и коммутационных) создают предпосылки для построения универсальной сетевой инфраструктуры – мультисервистной сети, которая во всем мире рассматривается как основа сетей следующего поколения. Ее основу составит универсальная транспортно-ориентированная сеть, основанная на технологии распределенной коммутации пакетов. Кроме традиционных узлов (мультиплексоров, маршрутизаторов, коммутаторов) в состав элементов этой сети входят контроллеры сигнализации и шлюзы разнообразного назначения. Доступ к услугам, предоставляемым конечным пользователям, производится с использованием серверов разного назначения (политики обслуживания, защиты, услуг, банков приложений и пр.). При этом стратегия построения новой инфокоммуникационной инфраструктуры состоит в:

- создании инфраструктуры пакетной широкополосной мультисервисной сети;

- разгрузке существующей телефонной сети общего пользования. То есть, продолжая предоставлять на ее базе традиционные голосовые услуги, минимизируются инвестиции в данную сеть, при этом обеспечивается дальнейшее развитие спектра услуг и объемов трафика за счет новой мультисервисной сети;

- обеспечении полномасштабного доступа абонентов существующей телефонной сети общего пользования к новой мультисервисной сети и предоставлении им на ее базе новых услуг.

Для достижения поставленных целей была разработана концепция NGN (Next Generation Network).

NGN – это, прежде всего сети с коммутацией пакетов, в которых функции коммутации отделены от функции предоставления услуг, они позволяют предоставлять широкий перечень услуг и добавлять новые по мере их разработки. Также сеть NGN обеспечивает широкополосный доступ и поддерживает механизмы качества обслуживания QoS [24]. Основные характеристики NGN:

- сеть на базе коммутации пакетов с разделением функций управления и переноса информации, в которой функции услуг и приложений отделены от функций сети;

- сеть компонентного построения, где связь между компонентами осуществляется по открытым интерфейсам;

- сеть, поддерживающая широкий спектр услуг, включая услуги в реальном времени и мультимедийные услуги;

- сеть, обладающая общей мобильностью услуг, независимо от технологии доступа и типа используемого терминала и предоставляющая абоненту возможность свободного выбора провайдера услуг.

Архитектура сетей NGN состоит из IP-ядра и нескольких сетей доступа, использующих разные технологии. Основу сети NGN составляет универсальная транспортная сеть, реализующая функции транспортного уровня и уровня управления коммутацией и передачей. Назначением транспортной сети является предоставление услуг переноса. В состав транспортной сети NGN могут входить следующие компоненты: транзитные узлы, выполняющие функции переноса и коммутации; оконечные (граничные) узлы, обеспечивающие доступ абонентов к мультисервисной сети; контроллеры сигнализации, выполняющие функции обработки информации сигнализации, управления вызовами и соединениями; шлюзы, позволяющие осуществить подключение традиционных сетей связи. Контроллеры сигнализации могут быть вынесены в отдельные устройства, предназначенные для обслуживания нескольких узлов коммутации. Использование общих контроллеров позволяет рассматривать их как единую систему коммутации, распределенную по сети. Такое решение не только упрощает алгоритмы установления соединений, но и является наиболее экономичным для операторов и поставщиков услуг, так как позволяет заменить дорогостоящие системы коммутации большой емкости небольшими, гибкими и доступными по стоимости даже мелким поставщикам услуг. Реализация инфокоммуникационных услуг осуществляется на базе узлов служб (Services Node – SN) и/или узлов управления услугами (SCP). SN является оборудованием поставщиков услуг и может рассматриваться в качестве сервера приложений для инфокоммуникационных услуг, клиентская часть которых реализуется оконечным оборудованием пользователя. SCP является элементом распределенной интеллектуальной платформы и выполняет функции управления логикой и атрибутами услуг.

Оконечные/оконечно-транзитные узлы транспортной сети могут выполнять функции узлов служб, т.е. состав функций граничных узлов может быть расширен за счет добавления функций предоставления услуг. Для построения таких узлов может использоваться технология гибкой коммутации (Softswitch), как показано на рисунке 15.2. Сети нового поколения должны предоставлять ресурсы (инфраструктура, протоколы и т.п.) для создания, внедрения и управления всеми видами услуг (существующих и будущих). В рамках NGN основной упор делается на возможность адаптации услуги сервис-провайдерами, многие из которых также обеспечат своим пользователям возможность приспособить свои собственные услуги. Сети нового поколения будут включать в себя API (Application Programming Interfaces), обеспечивающие поддержку разработки, предоставления и управления услугами.

Рисунок 15.2 – Архитектура сети связи NGN

Оборудование Softswitch взаимодействует со многими компонентами в телекоммуникационной системе. В верхней части рисунка 15.3 показаны такие функциональные блоки: система тарификации, платформа услуг и приложений, а также сеть общеканальной сигнализации (ОКС).

Следует только отметить возможность выхода через сеть ОКС на узел управления услугами (Services Control Point – SCP), входящий в состав интеллектуальной сети, что позволяет дополнить услуги и приложения, доступные абонентам непосредственно через Softswitch, интеллектуальными услугами. Логика обработки вызовов реализуется в контроллере шлюзов (Media Gateway Controller – MGC). Взаимодействие Softswitch с коммутационными станциями других сетей осуществляется через оборудование Media Gateway (MG). Для этих целей используется протокол MGCP (Megaco), разработка которого была выполнена в IETF (Инженерная группа по проблемам Интернет) подгруппой Megaco (Media Gateway Control). Протокол MGCP в силу того, что он был разработан в IETF, ориентирован, в основном, на IP-технологии. В результате работы МСЭ появился проект рекомендации H.248, который ориентирован скорее на передачу мультимедийной информации, чем передачу неструктурированного трафика данных. Пунктирной линией на рисунке «Вариант модели сети NGN» показана связь Softswitch с пакетной сетью, которая, как правило, базируется на технологиях IP и ATM. Пакетная сеть обрабатывает основную часть трафика телекоммуникационной системы. Переход к сети с коммутацией пакетов целесообразно осуществлять путем постепенной эволюции телекоммуникационной системы. Функциональная модель сетей NGN, в общем случае, может быть представлена тремя уровнями: транспортным, уровнем управления коммутацией и передачей информации, уровнем управления услугами. Уровень управления услугами содержит функции управления логикой услуг и приложений и представляет собой распределенную вычислительную среду, обеспечивающую следующие потребности: предоставление инфокоммуникационных услуг; управление услугами; взаимодействие различных услуг. Задачей уровня управления коммутацией и передачей является также обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление потоками. Задачей транспортного уровня является коммутация и прозрачная передача информации пользователя. Уровень управления услугами позволяет реализовать специфику услуг, и применять одну и ту же программу логики услуги вне зависимости от типа транспортной сети (IP, АТМ, FR и т.п.) и способа доступа. Наличие этого уровня позволяет также вводить на сети любые новые услуги без вмешательства в функционирование других уровней. Данный уровень может включать множество независимых подсистем («сетей услуг»), базирующихся на различных технологиях, имеющих своих абонентов и использующих свои, внутренние системы адресации. Если представить топологию сети NGN в виде набора плоскостей, то внизу окажется плоскость абонентского доступа (базирующаяся, например, на трех средах передачи: металлическом кабеле, оптоволокне и радиоканалах), далее идет плоскость коммутации (КК и/или КП). В указанной плоскости находится и структура мультисервисных узлов доступа. Над ними располагаются программные коммутаторы SoftSwitch, составляющие плоскость ПУ, выше которой находится плоскость интеллектуальных услуг и эксплуатационного управления услугами (см. рисунок 12.4). Сеть NGN соединяет в себе лучшие качества телефонных сетей и Интернет. Основные преимущества NGN:

- надежность (при выходе из строя одного из Softswitch резервный коммутатор сможет его полностью заменить);

- масштабируемость и модульность (возможно быстрое увеличение числа элементов сети);

- удобство (благодаря использованию единой инфраструктуры передачи трафика и управления услугами);

- мобильность пользователей (возможно перемещение в пределах сети, имея свой персональный доступ ко всем услугам благодаря личному идентификатору);

- адаптируемость к передаче любого типа трафика;

- поддержка оборудования разных производителей;

- низкая стоимость эксплуатации (за счет эффективного использования сетевых ресурсов);

- широкий спектр новых услуг, простота их внедрения и редактирования.


Перечень сокращений

АДИКМ – адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция

АИМ – амплитудно-импульсная модуляция

АМ – амплитудная модуляция

АМП – асинхронный метод передачи

АМТС – автоматическая междугородная телефонная станция

АЛ – абонентская линия

АТС – автоматическая телефонная станция

АЦП – аналого-цифровой преобразователь

АЭП – акустико-электрический (микрофон) преобразователь

БКП – быстрая коммутация пакетов

ВРК – мультиплексирование с временным разделением каналов

ВСК – выделенный сигнальный канал

ВОЛС – волоконно-оптическая линия связи

ВЦК – вторичный цифровой канал

ГИИ – глобальная информационная инфраструктура

ГТС – городская телефонная сеть

ДВО – дополнительные виды обслуживания

ДС – дифсистема

ДЭ – документальная электросвязь

ЕСТ РК – Единая сеть телекоммуникаций Республики Казахстан

ЗТУ – зоновый телефонный узел

ЗСЛ – заказно-соединительная линия

ИКМ – импульсно-кодовая модуляция

ИВС – информационно-вычислительная сеть

КК – коммутация каналов

КО – коммутационное оборудование

КП – коммутация пакетов

КС – коммутационная станция

КТВ – кабельное телевидение

ЛС – линии связи

МБ – местная батарея

МСП – многоканальные системы передачи

МККТ – международный консультативный комитет по телефонии

МСЭ – Международный Союз Электросвязи

НН – номеронабиратель

НРП – необслуживаемый регенерационный пункт

НУП – необслуживаемый усилительный пункт

ОЦК – основной цифровой канал

ОРП – обслуживаемый регенерационный пункт

ОУП – обслуживаемый усилительный пункт

ПВ – приемник вызова

ППВ – путь последнего выбора

ПД – передача данных

ПЦК – первичный цифровой канал

РГП – разговорные приборы

РП – рычажный переключатель

СКД – сеть коллективного доступа

СЛМ – соединительная линия междугородная

СТС – сельская телефонная сеть

СП – система передачи

СПД – сеть передачи данных

СТОП – сеть телефонная общего пользования

СЦК – субпервичный цифровой канал

СЦИ – синхронная цифровая иерархия

ТА – телефонный аппарат

ТКСС – телекоммуникационные системы и сети

ТМ – телематическая службы

ТЦК – третичный цифровой канал

ТЧ – тональная частота

УВС – узел входящего сообщения

УПАТС – учрежденческо-производственная АТС

ФИМ – фазо-импульсная модуляция

ЦАП –цифро-аналоговый преобразователь

ЦБ – центральная батарея

ЦС – центральная станция

ЦСИС – цифровая сеть с интеграцией служб

ЦСП – цифровая система передачи

ЧИМ – частотно-импульсная модуляция

ЧМ – частотная модуляция

ЧРК – мультиплексирование с частотным разделением каналов

ЧЦК – четвертичный цифровой канал

ШИМ – широтно-импульсная модуляция

ЭАП – электроакустический (телефон) преобразователь

ЭМВОС – эталонная модель взаимодействия открытых систем

АТМ – асинхронный метод передачи

ASK (Amplitude Shift Keying) – амплитудная манипуляция

DSL – цифровая абонентская линия

FSK (Frequency Shift Keying) – частотная манипуляция

IDN (Integrated Digital Network) – интегральная цифровая сеть

ISDN (Integrated Service Digital Network) – цифровая сеть с интеграцией служб

ITU-T (International Telecommunication Union) – Международный союз электросвязи

Список литературы

1. Украинцев Ю.Д., Цветов М.А. История связи и перспективы развития телекоммуникаций: Учебное пособие. – Ульяновск: УлГТУ, 2009. – 128 с.

3. Концепция Правительства от 04.12.2001 N 1564 «Концепция развития отрасли телекоммуникаций РК на период с 2001 по 2005 г.».

4. Закон Республики Казахстан «О Связи» от 5.07.2004 г. №567-П.

5. Крук Б. И., Попантонопуло В. Н., Шувалов В. П. Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие. В 3 томах. Том 1. Современные технологии, под редакцией профессора Шувалова В. П. Изд. 3-е, испр. И доп. – М.: Горячая линия-Телеком, 2003.- 647 с.

6. Росляков А.В. Сети следующего поколения NGN: Учебное пособие. Часть 2 – ПГУТИ, 2008.

Содержание

Введение                                                                                                                     4

Лекция 1. История развития сетей связи                                                                5

Лекция 2. Термины и определения                                                                          9

Лекция 3. Телефонные тракты и аппараты                                                           13

Лекция 4. Первичные сигналы электросвязи и каналы передачи                      17

Лекция 5. Архитектура сети связи                                                                         21

Лекция 6. Принципы построения ГТС и СТС                                                      25

Лекция 7. Импульсная модуляция и цифровые сигналы                                    29

Лекция 8. Принципы многоканальной передачи                                                 33

Лекция 9. Построение цифровых сетей связи                                                      37

Лекция 10. Характеристика современных реализаций концепции ЦСИС        41

Лекция 11. Широкополосная ЦСИС                                                                     45

Лекция 12. Сети абонентского доступа                                                                49

Лекция 13. Технологии коммутации. Эталонная модель взаимодействия открытых систем          53

Лекция 14. Сети документальной электросвязи                                                  57

Лекция 15. Мультисервисные сети                                                                       61

Перечень сокращений                                                                                           65

Список литературы                                                                                                 67

Сводный план 2014 г., поз.333

Мирзакулова Шарафат Абдурахимовна
Самал Ахметжановна Калиева

ОСНОВЫ СИСТЕМ СВЯЗИ
Конспект лекций
для студентов специальности
5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Редактор Н.М.Голева
Специалист по стандартизации Н.К.Молдабекова

Подписано в печать
Тираж  _100__    экз.
Объём _4,3_  уч.-изд.л.
Формат 60х84 1/16
Бумага типограф. №
Заказ_ Цена_2150 тенге

Копировально – множительное бюро
некоммерческого акционерного общества
«Алматинский университет энергетики и связи»
050013, Алматы, Байтурсынова,126