Lektsiya_TIM_01_Vvodna

Лекція №1 по дисципліні

Транспортні мережі

“Телекомунікаційні та інформаційні мережі”

Тема лекції: Вступна

Мета лекції: Розглянути історію та напрямки розвитку телекомунікаційних мереж, визначити загальні поняття дисципліни. Вивчити основні показники телекомунікаційних мереж.

Вивчити призначення, принципи побудови та основні поняття еталонної моделі відкритих систем.

План лекції

1.Історія та напрямки розвитку телекомунікаційних мереж

2.Загальні поняття та визначення дисципліни

3.Основні показники телекомунікаційних мереж

4.Еталонна модель взаємодії відкритих систем (OSI)

Література: В.А. Галкин, Ю.А. Григорьев. Телекоммуникации и сети. М. Из-во унив. им. Н.Е. Баумана. 2003 с. 11-33.

Н.Л. Бирюков, В.К. Стеклов. Транспортные сети и системы электросвязи. Системы мультиплексирования. Учебник для ВУЗов. К.: 2003, с. 12-36.

1. Історія та напрямки розвитку телекомунікаційних мереж

Історія виникнення телекомунікаційних мереж щільно пов'язано с історією розвитку телеграфного та телефонного зв'язку:

1832 рік – російський вчений П.Л. Шиллінг вперше створив електромагнітний телеграф;

1841 рік – російський академік Б.С. Якобі, американець Д. Юз та француз Ж Бодо незалежно дуг від друга сконструювали букводрукуючий телеграфний апарат та почався розвиток телеграфних ліній в Європі, Америці та Росії;

1866 рік – проложен кабель через Атлантичний океан і телеграфні лінії протягнулися у всі кінци земної кулі;

1878 рік – американський винахідник А.Г. Белл запатентував пристрій для передачі мови по дротам – телефон, почалася ера побудови телефонних мереж;

1882 рік – в богатьох країнах стали будуватися телефонні мережі з використанням

комутаторів каналів, практично з цього часу почався розвиток телекомунікаційних мереж;

1895 рік – російський вчений А.С. Попов створив радіо, як засіб передачі електричних сигналів без дротів;

1935 рік – в Америці стали використовуватися для передачі інформації радіорелейні лінії на ультракоротких хвилях;

1947 рік – американської фірмою “Белл” розроблена система передачі інформації з імпульсно-кодовою модуляцією, що поклало початок розвитку цифрових систем передачі інформації;

1964 рік – в СРСР для передачі інформації побудована перша в світі лазерна лінія зв'язку між комунікаційними станціями;

1965 рік – в СРСР запущено перший в світі супутник зв'язку “Молния-1”;

1970 рік – американцями створено оптичний кабель з дуже чистого кварцового скла для передачі великих об'ємів інформації.

1. Історія та напрямки розвитку телекомунікаційних мереж

Принципи побудови сучасних телекомунікаційних мереж:

Використання цифрових способів передачі інформації, що дозволяє:

забезпечити високу перешкодостійкість;

ослабить залежність якості передачі інформації від довжини лінії зв'язку;

забезпечити стабільність електричних параметрів каналів зв'язку;

ефективно використовувати пропускну спроможність каналів зв'язку.

Інтегрування – одна мережа використовується для передачі різних типів інформації:

телефонні розмови;

телетекст;

телеметрія та керування;

графічні дані;

комп'ютерні дані;

мультімедійні дані.

Збільшення послуг, що надаються користувачам:

передача різних типів інформації в залежності від вимог користувача;

надання каналів передачі інформації з потрібною пропускною спроможністю;

передача інформації з заданим рівнем якості;

надання користувачу каналів передачі інформації різних типів: комутуємих, виділених, постійних, віртуальних та інших;

надання користувачам додаткових інформаційних послуг;

забезпечення доступу до розподілених інформаційних ресурсів.

Стандартизація – єдиний засіб створення потужних, розвинутих національних та наднаціональних телекомунікаційних мереж.

2. Загальні поняття та визначення телекомунікаційних мереж

Вузли зв'язку (УС) призначені для розподілу інформації в мережі і можуть бути двох типів:

комутаційні – розподіляють інформацію в мережі шляхом комутації каналів, повідомлень, пакетів;

мережні – розподіляють фізичні лінії передачі даних за напрямками шляхом кросировки.

Канали зв'язку з'єднують вузли мережі і переносять інформацію в просторі.

Засоби управління розташовані на різних рівнях мережі, містять набір апаратно-програмних засобів експлуатації і поновлення, що призначені для:

доставки повідомлень по вказаної адреси;

розподілення завдань та запитів на послуги мережі;

забезпечення нормального функціонування мережі, її надійності та життєвості.

Комп'ютерні комплекси та бази даних автоматизують роботу мережі і забезпечують надання абонентам різноманітних послуг по передачі та обробки інформації різних типів.

2. Загальні поняття та визначення телекомунікаційних мереж

Основна вимога до телекомунікаційної мережі – надання користувачу послуги зв'язку

ззаданим рівнем якості обслуговування, що взагалі означає наступне:

повідомлення користувача гарантовано повинно бути доставлено по призначенню;

час доставки не повинен перевищувати наперед встановленої величини;

ступень викривлення повідомлення не може бути вище допустимої величини;

передача забезпечується с заданої швидкістю;

вартість доставки повідомлення не повинно перевищувати заданої величини.

Системні особливості телекомунікаційних мереж:

велика кількість абонентів та вузлів зв'язку, їх неоднорідність;

мала зв'язність вузлів мережі;

довгочасне існування поряд з постійним нарощуванням об'єму інформації, що передається, й збільшенням кількості послуг;

велике різноманіття вимог до доставки різних повідомлень і послуг, що надаються;

неоднорідність якості, організації та пропускної спроможності каналів (ліній) зв'язку;

територіальна неоднорідність.

По принципу побудові та використання розрізняють:

Первинна (транспортна) мережа – є «скелетом» загальної мережі, що включає сукупність

вузлів зв'язку, фізичних каналів (ліній) зв'язку, пристроїв управління та експлуатації, канали

цей мережі використовуються для створення вторинних мереж.

Первинні мережі за територіальною ознакою розрізняють на магістральні, зонні та місцеві мережі, або мережі доступу.

Вторинна (оверлейна) мережа будується на базі каналів зв'язку первинної мережі і мережі

доступу, визначається сукупністю кінцевих та комутуючих пристроїв, каналами первинної

мережі та призначена для забезпечення певними інформаційними послугами користувачів.

2. Загальні поняття та визначення телекомунікаційних мереж

Вторинні мережі класифікуються:

За типами повідомлень: телефонні, телеграфні, передачі даних, телевізійні, комп'ютерні, інтегрального обслуговування.

За категорією абонентів: загального користування, відомчі (корпоративні). За швидкістю передачі інформації: низько-, середнета високошвидкісні.

За розміром території покриття: глобальні, корпоративні, зонні (районні), локальні. За типом структури: ієрархічні, однорівневі (однорангові).

За способом керування: с централізованим і децентралізованим керуванням. За способом комутації: з коммутацією каналів та комутацією пакетів; За типом каналів передачі даних: з довгостроковою та оперативною комутацією.

Впоточний час поняття вторинної мережі втрачає сенс по наступним причинам:

•з розвитком комп'ютерних технологій термінали користувачів набувають інтелектуальні властивості;

•один користувач вимагає по одному з'єднанню надання великої кількості різноманітних

сервісів по передачі різноманітних типів інформації;

•у загальному об'ємі трафіку стає визначальним трафік даних;

•зростають запити користувачів на отримання мультимедійної інформації;

•збільшення вимог абонентів до якості й об'єму інформації, що передається, викликає зростання вимог до пропускної здатності каналів доступу.

Вцих умовах все більшу актуальність набирає концепція мультисервісних мереж, яка основана на принципах:

•одна мережа надає абоненту весь спектр можливих послуг передачі даних;

•Інформаційні додаткові послуги можуть надаватися як оператором мережі, так и самими користувачами з допомогою комп'ютеризованих засобів;

•послуги реалізуються не мережею, а інтелектуальними приладами самих абонентів.

3. Основні показники телекомунікаційних мереж

Головне завдання телекомунікаційної мережі – надання набору послуг (сервісів) користувачам з заданою якістю обслуговування (QoS). Всі показники мережі визначають ступень виконання основного завдання.

До основних показників телекомунікаційних мереж відносяться:

Продуктивність. Описується наступними характеристиками:

Час реакції – інтервал часу від моменту виникнення запиту користувача до будь-якої мережної служби до отримання відповіді на цей запит.

Швидкість передачі даних – максимальний об'єм даних, якої мережа може передавати за одиницю часу. Вона може бути миттєвою, середньою та максимальною.

Затримка передачі – час між моментом потрапляння даних від абонента на вхід мережі до моменту появлення цих даних на її виході.

Надійність. Описується наступними характеристиками:

Коефіцієнт готовності – доля часу, в течії якого система можу бути використана по призначенню. Підвищується за рахунок введення апаратної збитковості – резервування.

Збереженість даних – імовірність доставки даних вузлу без викривлень.

Погодженість – забезпечення ідентичності копій інформації, що зберігається в різних вузлах мережі.

Безпечність – спроможність системи захистити данні від несанкціонованого доступу.

Відмовостійкість – спроможність системи скривати від користувача відмову окремих її елементів.

Спроможність поширення та масштабування – можливість достатньо легкого

добавлення окремих елементів мережі (вузлів зв'язку, ліній передачі, сервісів, абонентів).

3. Основні показники телекомунікаційних мереж

Прозорість – мережа подається користувачу не як система, що складається з окремих вузлів та ліній зв'язку, а як єдина лінія передачі даних.

Підтримка різних видів трафіку – спроможність надавати користувачу послуги передачі даних різних типів: телефонна мова, дані, телетекст, мультімедіа, факсимільна, електронна пошта, записів баз даних та інші.

Керованість – можливість централізовано контролювати стан основних елементів мережі та розрішати проблеми, що виникають в процесі функціонування мережі, виконувати аналіз

продуктивності та планувати розвиток мережі. При цьому засоби керування розглядають

мережу як єдине ціле.

Сумісність – спроможність мережі включати в себе різноманітне програмне та апаратне забезпечення (різні операційні системи, стеки комунікаційних протоколів, апаратні засоби, сервіси).

Якість обслуговування – в загальному випадку визначається імовірністю виконання певних вимог до мережі, що надає до мережі користувач.

4. Еталонна модель взаємодії відкритих систем (OSI)

При розробці, виготовленні, експлуатації та вивченні телекомунікаційних мереж виникає дві суттєві проблеми:

складність задачі взаємодії апаратно-програмних засобів при обміні інформацією;

різноманітність обладнання, що складає мережу, та проблема його сумісництва.

Ці проблеми вирішуються шляхом використання методу декомпозиції головної мети функціонування об'єкту дослідження на основі багаторівневого ієрархічного підходу та стандартизації.

Декомпозиція – це розділення одної складної задачі на декілька більш простих задач. Кожна проста задача вирішується шляхом виконання певної функції.

Багаторівневий підхід – вся множина функцій, що виконують часткові завдання, розділяються на групи і упорядковуються по рівням, що створюють ієрархію.

Принципи ієрархічності:

для кожного проміжного рівню можна вказати вищестоящі та нижчестоящі сусідні рівні,

що безпосередньо примикають до нього; група функцій на кожному рівні формується таким чином, що всі функції для виконання

своїх задач звертаються з запитами тільки до функцій сусіднього нижчестоящого рівню; результати роботи всіх функцій певного рівня, можуть передаватися тільки функціям сусіднього вищестоящого рівня.

Стандартизація: будь-яка технологія, що використовується для рішення задач певного рівню мережі, тільки тоді має розповсюдження, коли вона приймає форму стандарту.

Ідеологічної основою стандартизації є багаторівневий підхід до розробки засобів мереженої взаємодії. На основі такого підходу розроблена стандартна сьомірівнева модель взаємодії відкритих систем (OSI), що стала універсальною мовою мережних спеціалістів.

логических уровней, каждый из которых выполняет одну из основных задач информационно-

вычислительной среды. По горизонтали она делится на локальные части, называемые открытыми системами, каждая из которых удовлетворяет требованиям и стандартам архитектуры открытых систем ISO. Термин «взаимодействие открытых систем» (OSI - Open System Interconnection) относится к процедурам передачи данных между системами, которые

«открыты» друг другу благодаря совместному использованию установленных стандартов.