Крухмалев В.В., Гордиенко В.Н. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей, 2004

Для сети с КК установлены протоколы соединения и разъединения. Под протоколом соединения (разъединения) понимают: а) состав (перечень) сигналов, которыми обмениваются абонентская установка с сетью и станции и узлы сети друг с другом; б) логику обмена сигналами; в) способ сигнализации (от звена к звену или из конца в конец; г) параметры сигналов (длительность, уровни и др.). При предоставлении обычных услуг телефонной связи требуется передавать около десятка видов сигналов.

Для уяснения принципов коммутации в сетях с КК рассмотрим обобщенную модель УК (рис. 13).

Рис. 13. Обобщенная модель узла коммутации

Приведенная на рис. 13 модель описывает большое разнообразие систем коммутации (СК). Под СК понимают совокупность средств коммутации и управления, обеспечивающих установление физических соединений входящих линий (каналов) с исходящими. Так, например, М-входами могут быть абонентские линии, Л/-выходами - исходящие каналы оконечной станции к одной из станций сети; на узле или на транзитной станции /М-входами могут быть входящие каналы (линии) от одной из станций сети, а Л/-выходами - исходящие каналы к другой станции сети.

Рассмотрим обобщенную модель УК (рис. 13). Любой из М-входов может быть либо свободен в течение интервала времени, распределенного по экспоненциальному (показательному) закону со средним значением 1/Х, либо генерировать вызов. Этот вызов может быть обслужен в течение случайного интервала времени, который распределен по экспоненциальному закону со средним значением 1/ц. Вызов, поступивший на любой вход, занимает любой свободный выход (такая полная доступность всех выходов пучка характерна для узлов и станций с программным управлением). Если все выходы направления связи заняты, то вызов блокируется (СК отказывает ему в обслуживании) и уходит из системы массового обслуживания (СМО). Любая СК является СМО, так как предостав-

Для модели СМО с такими свойствами потока вызовов вероятность блокировки (отказа в обслуживании вызова из-за занятости всех N-выходов) описывается распределением Эрланга:

нерных расчетах схем с большим количеством входов дает небольшую погрешность.

Нагрузка Y, создаваемая одним источником вызовов, численно равна произведению интенсивности вызовов Л на длительность обслуживания (1///). Блокировку еще называют потерей вызова (вызов уходит из СМО, теряется), долей потерянных вызовов на практике оценивают качество обслуживания систем с блокировками.

Элементы теории телетрафика. Теория телетрафика - раздел теории массового обслуживания. Основы теории телетрафика заложил датский ученый А. К. Эрланг. Его работы были опублико-

«телефонная нагрузка». Подразумевается нагрузка, создаваемая потоком вызовов, требований, сообщений, поступающих на входы СМО. Трафик измеряется в часо-занятиях (ч-з) или в эрлангах (Эрл). Трафик, создаваемый одним источником и выраженный в часо-занятиях, равен произведению числа попыток вызовов с за определенный интервал времени Т на среднюю длительность одной попытки t: y = c t (ч-з).

Трафик величиной в 1 Эрл равен 1 ч-з в час (ч-з/ч). Отметим, что попытка вызова может не закончиться занятием канала (линии) в требуемом направлении связи, однако любая попытка создает нагрузку на СМО. Трафик У, выраженный в Эрлангах, равен среднему числу одновременных занятий в течение одного часа. Трафик можно вычислить тремя способами:

1) пусть число вызовов с в течение часа равно 1800, а средняя длительность занятия t= 3 мин, тогда

Y = 1800 выз/ч • 0,05 ч = 90 Эрл;

2) пусть в течение времени Г фиксируется длительности Г, всех п занятий выходов некоторого пучка, тогда трафик определяется так:

/=1

3) пусть в течение времени Т выполняется наблюдение через равные промежутки времени ДГ за количеством одновременно занятых выходов некоторого пучка, по результатам наблюдений строят (рис. 15), ступенчатую функцию времени х({).

Трафик в течение времени Г может быть оценен как среднее значение х (Г) за это время:

V = 1 / Г - 2 х , ( О Л ' , , / = 1

где п - число отсчетов одновременно занятых выходов. Величина У есть среднее количество одновременно занятых выходов пучка в течение времени Т.

Трафик вторичных телефонных сетей существенно колеблется во времени (рис. 16). В течение рабочего дня трафик имеет два или даже три пика.

х(1)

Число занятых выходов

Как известно каждому пользователю телефонной сети, не все попытки установления соединения с вызываемым абонентом заканчиваются успешно. Иногда приходится делать несколько неудачных попыток, прежде чем будет установлено желаемое соединение. Рассмотрим возможные события при установлении соединения между абонентами А и Б (рис. 17).

Рис. 17. Диаграмма событий при установлении соединения между абонентами А и Б

Статистические данные о вызовах в телефонных сетях таковы: доля состоявшихся разговоров составляет 70...50 %, доля несостоявшихся - 30...50 %. Любая попытка абонента занимает вход СМО. При удачных попытках (когда разговор состоялся) время занятия коммутационных приборов, устанавливающих соединения входов с выходами, больше чем при неудачных. Абонент может в любой момент прервать попытки установления соединения. Повторные попытки могут быть вызваны следующими причинами:

номер набран неправильно; предположение об ошибке в работе сети; степень срочности разговора; неудачные предыдущие попытки; знание привычек абонента Б;

сомнение в правильности набора номера.

Повторная попытка может быть предпринята в зависимости от следующих обстоятельств:

степени срочности; оценки причины неуспеха;

оценки целесообразности повторения попыток; оценки приемлемого интервала между попытками.

Отказ от повторной попытки может быть связан с низкой степенью срочности. Различают несколько видов трафика, создаваемого вызовами: поступающий (предложенный) Уп и пропущенный Упр

Трафик Уп включает все успешные и неуспешные попытки, трафик УПр, являющийся частью Уп. включает успешные и часть неуспешных попыток:

Упр = Ур + У н т

где Ур - разговорный (полезный) трафик, а Унп - трафик, созданный неудачными попытками. Равенство Уп = УР возможно лишь в том идеальном случае, если нет потерь, ошибок вызывающих абонентов и неответов вызываемых абонентов.

Ограниченность ресурсов приводит к необходимости поэтапного расширения станции и сети. Администрация сети делает прогноз увеличения трафика в течение этапа развития, учитывая, что:

доход определяется частью пропущенного трафика Ур; затраты определяются качеством обслуживания при наиболь-

шем трафике; большая доля потерь (низкое качество) бывает в редких случаях

и характерна для конца периода развития;

наибольший объем пропущенного трафика приходится на периоды, когда потери практически отсутствуют;

если потери меньше 10 %, то абоненты на них не реагируют. При планировании развития станций и сети необходимо ответить

на вопрос, каковы требования к качеству предоставления услуг (к потерям). Для этого нужно проводить измерения трафика и потерь по принятым в стране правилам.

Вопросы для самоконтроля

1.Что такое сети электросвязи? Их классификация.

2.Назначение и состав сетей электросвязи.

3.Методы коммутации в сетях электросвязи.

4.Основные фазы коммутации каналов.

5.Основные фазы коммутации сообщений.

6.Основные фазы коммутации пакетов.

7.Сущность виртуального режима коммутации каналов.

8.Сущность режима датаграммной передачи.

9.Основные структуры сетей электросвязи.

10.Основные топологии телекоммуникационных сетей.

11.Взаимоувязанная сеть Российской Федерации (ВСС РФ), ее архитектура.

12.Первичные сети ВСС РФ, их назначение, структура и классификация.

13.Вторичные сети ВСС РФ, их назначение, структура и классификация.

14.Сущность многоуровневого подхода к описанию сетей.

15.Сущность модели взаимодействия открытых сетей.

16.Что такое трафик сетей?

17.Основные составляющие диаграммы событий при установлении соединений между абонентами.

Л е к ц и я 19

Особенности построения вторичных телекоммуникационных сетей

Состав и назначение сетей телефонной связи

Телефонная связь в стране представлена системой телефонной связи (СТфС), которая является важнейшей составной частью ВСС РФ и по объему передаваемых сообщений занимает первое место среди других систем. В состав СТфС входят: телефонная сеть общего пользования (ТФОП) и сеть подвижной радиотелефонной связи общего пользования (РТОП).

Вторичная сеть общего пользования представляет собой совокупность автоматических телефонных станции (АТС), узлов автоматической коммутации (УАК), абонентских аппаратов и линий, а также каналов передачи, полученных из первичной сети. В этой вторичной сети существует иерархия, подобная ярусам первичной сети.

Как правило, абоненты подключаются к ней через местные (городские или сельские) сети связи, являющиеся нижним ярусом этой сети. Местные сети объединяются в зоновые сети (средний ярус) с помощью каналов связи первичной внутризоновой сети. Связь между абонентами различных зон (верхний ярус) осуществляется через каналы первичной магистральной сети.

Структура городской телефонной сети существенно зависит от количества абонентов и размеров территории. В частности при небольшой емкости (до 10 тыс. номеров) строилась одна АТС для всех абонентов. При средней емкости (до 40-50 тыс. номеров) строили несколько АТС, соединенные по принципу «каждая с каждой».

На сетях большой емкости необходимо было вводить узлы входящего сообщения (УВС). В каждом узловом районе УВС соединялся со всеми АТС сети радиально, объединяя потоки от АТС всех других узловых районов к АТС своего района. В пределах каждого узлового района АТС соединялась по способу «каждая с каждой». При емкости сети более 400-500 тыс. номеров приходилось еще более усложнять структуру, вводя узлы исходящего сообщения (УИС). Такой узел собирал информационные потоки от всех АТС своего узлового района и распределял их к УВС всех других рай-

онов. Такая структура смешанного типа характерна для городской сети Москвы, Санкт-Петербурга и других крупных промышленных центров.

Сельские телефонные сети (СТС) строятся по радиальному или радиально-узловому способу.

Внутризоновая сеть строится, в основном, по радиальноузловому принципу.

Автоматическая междугородная телефонная сеть сочетает в себе два принципа: радиально-узловой и «каждый с каждым».

Система телефонной связи предназначена для удовлетворения населения и предприятий в передаче сообщений пользователей как в пределах страны, так и при выходе на международную телефонную сеть, и представляет следующие виды услуг:

1.Услуги доставки сообщений: речевых, факсимильных, электронной почты, данных. Эти услуги предоставляются техническими службами, использующими физические ресурсы сети.

2.Специальные услуги - это информационно-справочные, заказные и дополнительные, предоставляемые службами сервиса автоматически или с помощью оператора. К ним, в частности, относятся:

справочная местной телефонной сети; справочная точного времени; заказная междугородной телефонной сети МТС;

справочная междугородной и международной сети; прием телеграмм по телефону; заказная ремонта телефонной сети; заказная ремонта таксофонов.

Дополнительные виды обслуживания (ДВО) могут предоставляться общесетевыми службами или службой той станции, куда подключена линия абонента, программно-аппаратными средствами станции или сети. К ДВО относятся, например:

сокращенный набор номера вызываемого абонента; передача входящего вызова на другой аппарат (переадресация);

предоставление возможности получения справки во время разговора с одним из пользователей;

конференц-связь трех и более пользователей; прямой вызов (соединение без набора номера).

Внастоящее время телефонные сети страны цифровизированы

внедостаточной степени. Поэтому переход от аналоговых станций к цифровым - актуальная задача ближайших лет.

Один из вариантов перехода предполагает несколько этапов: замена всех аналоговых межстанционных линий передачи циф-

ровыми; замена электромеханических узлов и станций цифровыми сис-

темами коммутации (ЦСК); построение цифровой сети интегрального обслуживания

(ЦСИО).

Другая стратегия перехода - создание так называемой наложенной цифровой сети (рис. 1), где приняты следующие обозначения: 1 - линии ИКМ, 2 - ОКС, 3 - абонентский пункт, 4 - терминал абонента, 5 - вынос (концентратор), ПС - пункт сигнализации. Этот путь позволяет минимизировать единовременные затраты, так как при вводе первых ЦСК возможно создание полностью цифрового участка сети. Пользователи наложенной сети сразу получают услуги современных цифровых сетей. Часть услуг цифровой сети могут получать и абоненты аналоговой сети при наличии специального доступа к ресурсам наложенной сети. Другое преимущество такой стратегии состоит в том, что рационально выбранный участок для построения наложенной сети позволяет проложить определенное число маршрутов межстанционной связи через сеть. Это сразу должно сказаться на повышении качества предоставляемых услуг благодаря использованию протяженных маршрутов только с цифровыми каналами.

Естественной для цифровой сети является централизованная межстанционная сигнализация по общему каналу сигнализации (ОКС).

Применение централизованной сигнализации позволяет существенно повысить верность передачи сигнальной информации (адресной, линейных и информационных сигналов). Удаленные группы пользователей могут быть экономично включены в ЦСК с помощью выносов (В), являющихся частью программно-аппаратных средств этих ЦСК, приближенных к местам группирования пользователей. Функционально выносы цифровой сети отличаются от подстанций аналоговой сети способностью замыкать внутренние потоки информации без занятия каналов, связывающих вынос с ЦСК. Эти каналы используются только для внешней связи (входящей и исходящей) пользователей выноса.