Введение
Современный этап развития цивилизации характеризуется широким масштабом применения телекоммуникационных технологий и сетей. Информационные сети дают возможность обмена различной информацией. Большую роль при этом играет применение новых технологий, прежде всего цифровой и спутниковой связи, благодаря которым могут быть созданы универсальные сети связи, охватывающие практически весь мир.
Общие тенденции развития современных телекоммуникационных сетей и систем направлены на применение цифровых сетей, обеспечивающих организацию сетей с интегральным обслуживанием. Внедрение цифровых и волоконно-оптических систем передачи, а также цифровых систем коммутации, уже продемонстрировало преимущества цифровой техники в отношении качества организации каналов, технологичности обслуживания оборудования и расширения спектра предоставляемых услуг.
Данное пособие имеет своей целью изложение основных принципов построения сетей связи, в том числе, с применением систем синхронной цифровой иерархии.
Первый раздел посвящен общим принципам построения сетей связи. Приводятся общие сведения о топологии, методах оценки эффективности и надежности сетей связи, изложены основы теории эксплуатации систем передачи.
Второй раздел пособия посвящен организации телефонной связи на местной сети. Для лучшего усвоения материала наряду с теоретическими сведениями приводятся примеры расчетов. Значительная содержательная часть второго раздела посвящена применению методов теории телетрафика для решения конкретной практической задачи.
Третий раздел содержит сведения о возможностях применения системы синхронной цифровой иерархии для построения городской телефонной сети. Показано, что на основе сетей SDH возможно создание надежных цифровых сетей операторов телефонной связи. Транспортная подсистема SDH делает реальным дальнейшее расширение телефонной сети в соответствии с ростом числа абонентов без снижения качества обслуживания. Приведен обзор необходимого оборудования, даны сравнительные характеристики оборудования различных фирм – производителей, показан пример расчета.
В приложениях А – Д предложены варианты индивидуальных заданий для самостоятельной работы и все необходимые для выполнения задания сведения.
В конце каждого раздела приведены вопросы для самопроверки.
1. Организация сетей связи. Основные сведения
1.1. Назначение и классификация сетей связи
Сети связи представляют собой сложные технические системы, которые воплощают в себе самые современные знания и технологии, полученные в различных областях науки и техники.. С середины XIX века во всех промышленно развитых странах большое внимание уделялось развитию техники электрической доставки сообщений от отправителя (источника) до получателя и созданию систем и сетей связи, представляющих собой информационную инфраструктуру народного хозяйства.
В функции сети, независимо от ее структуры входят:
1) преобразование сообщений в сигналы электросвязи. Для передачи сообщений по каналу электросвязи они должны подвергнуться определенным преобразованиям, которые выполняют первичные преобразователи сообщений (ППС). ППС представляет собой устройство, которое формирует в пункте передачи первичный электрический сигнал – электромагнитное колебание, изменение параметров которого соответствует сообщению неэлектрической природы. Преобразование выполняется в оконечных абонентских устройствах. Примерами первичных электрических сигналов являются телефонный, телеграфный, телевизионный и другие. В зависимости от вида передаваемых сообщений функции оконечного устройства может выполнять телефонный аппарат, телеграфный аппарат, аппаратура передачи данных и т.д.;
2) перенос сигналов из одного пункта в другой – осуществляется по каналам передачи, для организации которых могут использоваться физические цепи, а также типовые каналы и групповые тракты, формируемые в системах передачи.
Физической цепью называется одна или две пары проводов, предназначенных для передачи электрических сигналов. Система передачи представляет собой совокупность технических средств, обеспечивающих организацию типовых каналов, групповых и линейных трактов требуемой протяженности. Системы передачи в зависимости от способа разделения каналов подразделяются на системы с частотным или временным разделением каналов (ЧРК, ВРК). Типовой групповой тракт – это совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сигналов группы каналов в сформированной полосе частот (для аналоговых систем передачи с ЧРК) или нормированной скоростью передачи (для цифровых систем передачи (ЦСП) с ВРК). Типовой канал представляет собой совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу сигналов электросвязи либо в нормированной полосе частот (в системах с ЧРК), либо с определенной нормированной скоростью (в системах с ВРК).
Первичный электрический сигнал может передаваться непосредственно по физической цепи, но, как правило, подвергается дополнительным преобразованиям. Например, для передачи по волоконно-оптической линии связи он преобразуется в определенного вида оптический сигнал, для направленной передачи в открытом пространстве – в высокочастотный радиосигнал.
3) выбор путей и перенос сигналов на обходные направления. Формирование непрерывного канала по тому или иному пути от абонента к абоненту обеспечивается системами коммутации, устанавливаемыми в сетевых узлах, которые называются узлами коммутации (УК). УК можно упрощенно определить как совокупность технических средств, обеспечивающих выбор каналов заданных направлений и их соединение. В узлах сети располагается также аппаратура, обеспечивающая транзит каналов если отсутствует необходимость их коммутации, а также аппаратура переключения сигналов и трактов, которая позволяет управлять структурой сети при авариях или перегрузках.
4) обратное преобразование электрических сигналов в исходное сообщение. Как и прямое преобразование, оно должно быть однозначным и осуществляется в оконечных абонентских установках. На приемной стороне осуществляются обратные преобразования и снова восстанавливаются первичный электрический сигнал. Далее он поступает на обратный преобразователь сообщения – устройство, которое преобразует электрический сигнал в сообщение неэлектрической природы. Типовыми обратными преобразователями сообщения являются громкоговоритель, светодиод, кинескоп телевизора.
В функции сети также входят снабжение средств связи электроэнергией, контроль измерение параметров передаваемых сигналов и оборудования. Для выполнения этих задач организуются системы электропитания, диагностирования и управления.
Сети связи строятся как совокупность первичных и вторичных сетей. На основе первичных сетей строятся вторичные сети. Единая сеть связи, охватывающая территорию всей страны, представляет собой комплекс взаимодействующих технических средств связи, который образует первичную сеть типовых каналов и трактов, и построенные на ее базе вторичные сети, предназначенные для удовлетворения потребностей предприятий, организаций, учреждений и населения в передаче любой информации.
Первичная сеть представляет собой совокупность сетевых узлов, сетевых станций и линий передачи, образующих сеть типовых каналов и групповых трактов. Линии передачи включают в себя физические цепи и линейные тракты однотипных и разнотипных систем передачи, имеющие общую среду распространения, линейные сооружения и устройства их обслуживания. На сетевых узлах, как уже было сказано выше, производится маршрутизация каналов первичной сети. Основное назначение сетевых станций – организация каналов и групповых трактов и предоставление их вторичным сетям. Таким образом, первичной можно назвать сеть, которая обеспечивает передачу различных видов сигналов, то есть является в некотором роде универсальной.
Первичная сеть классифицируется по следующим признакам:
территориальному:
а) местная – ограничена территорией города или сельского района и построена по радиальному принципу;
б) зоновая – ограничивается пределами зоны (области), в которой потребители каналов и трактов имеют единую нумерацию в общегосударственной автоматически коммутируемой телефонной сети. Зоновая сеть построена по радиально-узловому принципу и связывает между собой сетевые узлы местных сетей через один или несколько более крупных сетевых узлов;
в) магистральная – обеспечивает соединение между собой типовых групповых трактов и каналов разных внутризоновых сетей страны. Магистральная сеть строится по комбинированному принципу.
2) структурному:
а) радиально-узловая – сеть связи имеет один четко выраженный узел, который связан через радиальные линии связи с более мелкими узлами, причем последние связываются между собой только через центральный узел;
б) комбинированная – на территории, обслуживаемой данной сетью, применяется несколько центральных узлов. Каждый центральный узел обслуживает свою часть территории зоны.
Соединение сетевых узлов магистральной сети друг с другом осуществляется с помощью магистральных линий связи. Сетевые станции и сетевые узлы зоновой сети соединяются между собой с помощью соединительных линий связи.
На базе первичной сети создаются вторичные сети различного назначения, отличающиеся друг от друга способом построения и узлами коммутации. Вторичная сеть представляет собой совокупность коммутационных станций, узлов коммутации, оконечных абонентских устройств и каналов вторичной сети, организованных на базе каналов первичной сети. Так как вторичные сети формируются на базе типовых каналов и групповых трактов первичной сети, структура и протяженность вторичных сетей определяется структурой и протяженностью соответствующих им первичных сетей связи. Вторичные сети подразделяются в зависимости от вида передаваемой информации на телефонную, телеграфную, сеть передачи данных и т.п. В состав вторичной сети входят автоматические телефонные станции (АТС) разных уровней, коммутаторы, концентраторы и телефонные аппараты. Таким образом, все сети, построенные для определенного вида сигналов, являются вторичными. Каналы вторичной телефонной сети состоят из абонентских линий АЛ (между абонентскими устройствами и УК) и соединительных линий СЛ (между УК), которые организуются на базе первичной сети связи. Границами вторичной сети являются стыки этой сети с абонентскими оконечными устройствами. Некоторые виды общегосударственных сетей связи, являющиеся вторичными сетями, представлены на рис.1. Кроме общегосударственных вторичных сетей строятся и ведомственные сети. К таким сетям относятся, например, сети в системе министерств (ведомств) путей сообщения, речного и морского транспорта, гражданской авиации, обороны и т.д.
