Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 7. Методи розподілу інформації   /  Тема 7.1. Загальні положення

Зміст:

7.1.1. Загальні положення

До систем розподілу інформації належать мережа зв’язку, комутаційний вузол, станція, а також їх окремі елементи, що обслуговують передачу різних видів повідомлень за певним алгоритмом (мовних, передачі даних тощо). Системи розподілу інформації використовують різноманітні методи розподілу інформації.

Процеси, що діють у системі розподілу інформації, підпорядковуються певним закономірностям, які можуть бути описані математичними моделями.

Математична модель системи розподілу в процесі обслуговування вимог на передачу інформації містить чотири основні компоненти:

  • потік повідомлень (заявок на передачу повідомлень), що надходять;
  • систему обслуговування заявок;
  • характеристики якості обслуговування заявок;
  • дисципліну обслуговування заявок.

Поняття потоку повідомлень включає інформацію про модель потоку викликів (вимог на з’єднання), закон розподілу тривалості обслуговування (передачі) повідомлень, кількість адрес джерел і приймачів повідомлень та типи занять для передачі повідомлень каналу і способу передачі — аналоговому або дискретному.

Система обслуговування характеризується:

  • структурою побудови;
  • набором структурних параметрів.

Під дисципліною обслуговування повідомлень, що надходять, розуміють:

  • спосіб обслуговування (з наявними втратами, очікуванням, повторенням або комбінований);
  • упорядкованість обслуговування (в порядку черговості, випадковому порядку або з пріоритетом);
  • режим комутації з’єднувальних трактів (режим комутації каналів, режим комутації повідомлень і режим комутації пакетів);
  • режим шукання виходів комутаційної системи (вільний, груповий або індивідуальний);
  • іншу інформацію, що характеризує взаємодію потоку сповіщень з системою обслуговування.

До характеристик якості обслуговування сповіщень, що надходять, належать:

  • вірогідність явних або умовна вірогідність втрат повідомлення;
  • середній час затримки повідомлення;
  • інтенсивність навантаження, що обслужене;
  • пропускна здатність системи й ін.

Основою будь-якої системи розподілу інформації є мережа зв’язку (рис. 7.1.1), яка складається з трьох основних елементів: 1) кінцевих пунктів (пристроїв) для передачі і прийому повідомлень; 2) комутаційних вузлів (КВ); 3) ліній зв’язку, що з’єднують між собою кінцеві пристрої і комутаційні вузли.

Рис. 7.1.1. Структурна схема мережі зв’язку

Під кінцевими пристроями розуміють різноманітну апаратуру, яка встановлена в абонента.

Лінія зв’язку між кінцевими пунктом і комутаційним вузлом має назву абонентська лінія, а між комутаційними вузлами — з’єднувальна лінія. Лінія зв’язку може бути організована як по повітрю і кабельних лініях передачі, так і по радіоканалах.

Вузли комутації забезпечують з’єднання між абонентськими лініями, підключеними як у межах одного вузла, так і в різні вузли мережі.

Комутаційний вузол можна представити сукупністю технічних засобів що складається з комутаційної системи (КС), її системи інтерфейсів і системи управління.

На рис. 7.1.2 подано спрощену схему комутаційного вузла. Входи і виходи вузла за допомогою з’єднувальних ліній з’єднуються з виходами і входами інших вузлів, а за допомогою абонентських ліній — з абонентськими пристроями. Кожна лінія, що підключається до комутаційної системи, обладнана індивідуальними комплектами: вхідні лінії — вхідними комплектами (ВК), вихідні лінії — вихідними комплектами (ВихК), які утворюють систему інтерфейсів. Управління роботою комутаційного вузла покладене на систему управління, виконану у вигляді мікропроцесорних систем керування — керуючих пристроїв (КП).

Рис. 7.1.2. Структурна схема комутаційного вузла

Комутаційна система забезпечує фізичні шляхи для передачі інформації між N входами і M виходами вузла. Пристрій, що управляє, обробляє інформацію, необхідну для встановлення з’єднань, і управляє роботою комутаційної системи із створення шляхів між входами і виходами КП.

Загальне призначення комутаційного вузла полягає в тому, щоб у відповідності з вимогами на передачу повідомлень встановлювати з’єднання між окремими входами і виходами. З іншого боку, комутаційний вузол як складова частина мережі зв’язку здійснює розподіл інформації по суміжних вузлах зв’язку. Тому комутаційне поле вузла конструктивно або умовно (електричне ділення поля) ділять на напрямки з зазначеною доступністю D. Число напрямів H, організоване на виходах комутаційного поля, означає, скільки пучків з’єднувальних ліній можна організувати до суміжних комутаційних вузлів при радіальному принципі побудови мережі (рис. 7.1.3). Для мережі зв’язку, що наведена на рис. 7.1.3, комутаційне поле кожного вузла повинне мати по два напрямки.

Рис. 7.1.3. Структурна схема комутаційного вузла з напрямками до суміжних вузлів

При великій кількості комутаційних вузлів на мережі, коли виникають труднощі з побудовою комутаційних полів з великою кількістю напрямків, використовують транзитні вузли вихідного (ВВихС) та вхідного (ВВхС) сполучення. У цьому разі один вузол мережі з’єднується з іншим через один або декілька транзитних вузлів (ВВихС та ВВхС).

Особливістю роботи комутаційних вузлів на мережах зв’язку є та обставина, що вимоги на передачу повідомлень надходять на вузли у випадкові моменти часу. Більш того, тривалість передачі кожного з повідомлень, що надійшли на вузол, як правило, також випадкова. Сукупність усіх вимог на передачу повідомлень можна розглядати як деякий потік викликів, що надходить на входи вузла і підлягає обслуговуванню комутаційним вузлом шляхом встановлення необхідних з’єднань між входами і виходами в заданому порядку.

Сучасні комутаційні вузли можуть здійснювати комутацію з’єднувальних трактів у режимах комутації каналів та у режимі комутації повідомлень. У першому випадку до передачі інформації встановлюється з’єднання між кінцевими пунктами і тільки потім ведеться обмін інформацією. У другому випадку інформація спільно з адресою призначення надходить до найближчого вузла, незалежно від наявності вільних каналів зв’язку до інших суміжних вузлів, і зберігається в його оперативній пам’яті. Частина вузла, що управляє, аналізує адресну частину повідомлення, вибирає напрям зв’язку до потрібного суміжного вузла і ставить це повідомлення в чергу на видачу. Якщо повідомлення велике за обсягом, то воно може бути розбите на пакети. Тоді кожний пакет забезпечується інформацією про розбиття повідомлення на пакети і адресною частиною, якою пакет буде доставлений у потрібний вузол через транзитні вузли мережі. Маршрути пересилання пакетів можуть бути різні. У кінцевому вузлі пакети збираються в повідомлення, яке доставляється адресатові.

Мережі зв’язку забезпечують обмін окремих видів інформації: телефонної, телеграфної, передачі даних, мультимедійної. Окрім того, створювалися мережі зв’язку для обміну декількома видами інформації — цифрові мережі інтегрального обслуговування (ЦМІО), відомі як Integrated Services Digital Network (ISDN).

Із зростанням вимог з боку користувачів до смуги зайнятих частот і видів служб електрозв’язку виникла необхідність переходу до мереж з показниками за гнучкістю, ефективністю та продуктивністю вищими, ніж ті, що можуть забезпечити ЦМІО першого покоління, що називають вузькосмуговими ЦМІО. Основною вимогою користувачів до ЦМІО є передача різних типів відеоінформації. Роботи з удосконалення ЦМІО привели до появи цифрових мереж, які в документах ITU-T (раніше МККТТ) визначалися як широкосмугові ЦМІО (Ш-ЦМІО) або B-ISDN.

Мета Ш-ЦМІО — забезпечення доступу користувачів до широкого класу служб, включаючи телеконференції, високоякісну передачу ТБ-зображень, з’єднання локальних мереж між собою і підключення локальних мереж до великомасштабних ЦМІО, розподілену обробку даних у багатокінцевих з’єднаннях. Разом з тим, мережі типу Ш-ЦМІО залишають усі ті функції, які були характерні для ЦМІО першого покоління, які в документах ITU-T (раніше МККТТ) визначаються як широкосмугові ЦМІО (Ш-ЦМІО) або B-ISDN.

Перехід до другого покоління ЦМІО пов’язаний з необхідністю побудови нових методів і засобів передачі і комутації, з широким застосуванням систем з високою продуктивністю, що базуються на волоконно-оптичній технології, супутникових системах зв’язку, нових принципах комутації типу швидкої комутації пакетів. Швидка комутація пакетів дає можливість підвищити продуктивність комутаційних вузлів на кілька порядків (Ш-ЦМІО) або B-ISDN.

Існування багатооператорського конкурентного середовища, а також потреба в охопленні зв’язком міських, сільських і приміських місцевостей висувають дві основні вимоги до сучасних мереж зв’язку: забезпечення повного спектра функцій при економічності з можливістю нарощування і забезпечення структурної основи для еволюційного розвитку телекомунікаційних мереж у напрямі мереж наступного покоління (NGN).

NGN — технологія побудови мережі, призначена для надання послуг передачі даних і голосового сервісу. Вона знімає цілий ряд обмежень і бар’єрів, що існують зараз, і в цьому полягає її економічна продуктивність.