Обобщенная структура телекомму-никационной сети

Несмотря на то что различия между компьютерными, телефонными, телевизионными и первичными сетями, безусловно, существенны, все эти сети на достаточно высоком уровне абстракции имеют подобные структуры. Телекоммуникационная сеть в общем случае состоит из следующих компонентов:

□ сети доступа (access network) - концентрация информационных потоков, поступающих по многочисленным каналам связи от оборудования пользователей, в сравнительно небольшом количестве узлов магистральной сети.;

□ магистральной сети, или магистрали (core network, или backbone) - объединяет отдельные сети доступа, выполняя функции транзита трафика между ними по высокоскоростным каналам.;

□ информационных центров, или центров управления сервисами (data centers, или services control point). - это собственные информационные ресурсы сети, на основе которых осуществляется обслуживание пользователей. В таких центрах может храниться информация двух типов:

- пользовательская информация, то есть та, которая непосредственно интересует конечных пользователей сети;

- вспомогательная служебная информация, помогающая предоставлять некоторые услуги пользователям.

Сеть доступа

Сеть доступа – это трансформаторные подстанции.

Как сеть доступа, так и магистральная сеть строятся на основе коммутаторов.

Каждый коммутатор оснащен некоторым количеством портов, которые соединяются с портами других коммутаторов каналами связи. Сеть доступа составляет нижний уровень иерархии телекоммуникационной сети. К этой сети подключаются конечные (терминальные) узлы — оборудование, установленное у пользователей (абонентов, клиентов) сети. В случае компьютерной сети конечными узлами являются компьютеры, телефонной — телефонные аппараты, а телевизионной или радиосети — соответствующие теле- и радиоприемники.

Основное назначение сети доступа — концентрация информационных потоков, поступающих по многочисленным каналам связи от оборудования пользователей, в сравнительно небольшом количестве узлов магистральной сети. Сеть доступа, как и телекоммуникационная сеть в целом, может состоять из нескольких уровней. Коммутаторы, установленные в узлах нижнего уровня, мультиплексируют информацию, поступающую по многочисленным абонентским каналам, называемыми часто абонентскими оконча-ниями (local loop), и передают ее коммутаторам верхнего уровня, чтобы те, в свою очередь, передали ее коммутаторам магистрали.

Количество уровней сети доступа зависит от ее размера, небольшая сеть досту-

па может состоять из одного уровня, а крупная — из двух-трех. Следующие

уровни осуществляют дальнейшую концентрацию трафика, собирая его и муль-

типлексируя в более скоростные каналы.

Коммутация: классификация.

Коммута́ция — процесс соединения абонентов коммуникационной сети через транзитные узлы.

Существует принципиально различные схемы коммутации абонентов в сетях:

- Коммутация каналов (КК, circuit switching) — организация составного канала через несколько транзитных узлов из нескольких последовательно «соединённых» каналов на время передачи сообщения (оперативная коммутация) или на более длительный срок (постоянная/долговременная коммутация — время коммутации определяется административно, то есть пришёл техник и скоммутировал каналы на час, день, год, вечно и т. п., потом пришёл и раскоммутировал).

- Коммутация сообщений (КС, message switching) — разбиение информации на сообщения, которые передаются последовательно к ближайшему транзитному узлу, который приняв сообщение, запоминает его и передаёт далее сам таким же образом. То есть получается как бы конвейер.

- Коммутация пакетов (КП, packet switching) — разбиение сообщения на «пакеты», которые передаются отдельно. Разница между сообщением и пакетом: размер пакета ограничен технически, сообщения — логически. При этом, если маршрут движения пакетов между узлами определён заранее, говорят о виртуальном канале (с установлением соединения). Пример: коммутация IP-пакетов. Если же для каждого пакета задача нахождения пути решается заново, говорят о датаграммном (без установления соединения) способе пакетной коммутации.

- Коммутация ячеек (КЯ, cell switching) — то же, что и коммутация пакетов, но при коммутации ячеек пакеты всегда имеют фиксированный размер.

Все виды коммутации могут использоваться в сети.

156. Сетевой интеллект

Это программное обеспечение, предназначенное для управления процессами соединений и предоставления пользователю информационных услуг.

Сетевое управление – обеспечение организационной структуры сети для взаимодействия различных типов ОС и аппаратуры электросвязи с помощью стандартных протоколов и интерфейсов. Включает:

· Сетевой элемент(оборудование)

· Уровень управления сетью

· Уровень управления обслуживанием

· Прикладной уровень

· Уровень управления безопасностью

Сетевое управление: уровни

Независимо от объекта управления, желательно, чтобы система управления выполняла ряд функций, которые определены международными стандартами, обобщающими опыт применения систем управления в различных областях.

Существуют рекомендации ITU-T X.700 и близкий к ним стандарт ISO 7498-4,

которые делят задачи системы управления на пять функциональных групп:

□- управление конфигурацией сети и именованием – задачи заключаются в конфигурировании параметров как элементов сети, так и сети в целом. Для элементов сети, таких как маршрутизаторы, мультиплексоры и т. п., с помощью этой группы задач определяются сетевые адреса, идентификаторы (имена), географическое положение и пр.

Для сети в целом управление конфигурацией обычно начинается с построения карты сети, то есть отображении реальных связей между элементами сети и изменении связей между элементами сети — образование новых физических или логических каналов, изменение таблиц коммутации и маршрутизации.

□- обработка ошибок - включает выявление, определение и устранение последствий сбоев и отказов в работе сети. На этом уровне выполняется не только регистрация сообщений об ошибках, но и их фильтрация, маршрутизация и анализ на основе некоторой корреляционной модели.

□- анализ производительности и надежности - задачи связаны с оценкой на основе накопленной статистической информации таких параметров, как время реакции системы, пропускная способность реального или виртуального канала связи между двумя конечными абонентами сети, интенсивность трафика в отдельных сегментах и каналах сети, вероятность искажения данных при их передаче через сеть, а также коэффициент готовности сети или ее определенной транспортной службы. Функции анализа производительности и надежности сети нужны как для оперативного управления сетью, так и для планирования развития сети.

□- управление безопасностью - задачи подразумевают контроль доступа к ресурсам сети (данным и оборудованию) и сохранение целостности данных при их хранении и передаче через сеть. Базовыми элементами управления безопасностью являются процедуры аутентификации пользователей, назначение и проверка прав доступа к ресурсам сети, распределение и поддержка ключей шифрования, управления полномочиями и т. п.

□- учет работы сети - к задачам относится регистрация времени использования различных ресурсов сети — устройств, каналов и транспортных служб.

Иерархия скоростей

Была разработана аппаратура Т1, которая позволяла в цифровом виде мультиплексировать, передавать и коммутировать (на постоянной основе) данные 24 абонента). Так как абоненты по-прежнему пользовались обычными телефонными аппаратами, то есть передача голоса шла в аналоговой форме, то мультиплексоры Т1 сами осуществляли оцифровывание голоса с частотой 8000 Гц и кодировали голос путем импульсно-кодовой модуляции (Pulse Code Modulation, PCM). В результате каждый абонентский канал образовывал цифровой поток данных 64 кбит/с. Для соединения магистральных АТС каналы Т1 представляли собой слишком слабые средства мультиплексирования, поэтому в технологии была реализована идея образования каналов с иерархией скоростей. Четыре канала типа Т1 объединяются в канал следующего уровня цифровой иерархии — Т2, передающий данные со скоростью 6,312 Мбит/с, а семь каналов Т2 дают при объединении канал ТЗ, передающий данные со скоростью 44,736 Мбит/с. Аппаратура Tl, T2 и ТЗ может взаимодействовать между собой, образуя иерархическую сеть с магистральными и периферийными каналами трех уровней скоростей.

С середины 70-х годов выделенные каналы, построенные на аппаратуре Т1, стали сдаваться телефонными компаниями в аренду на коммерческих условиях, перестав быть внутренней технологией этих компаний. Сети Т1, а также более скоростные сети Т2 и ТЗ, позволяют передавать не только голос, но и любые данные, представленные в цифровой форме, — компьютерные данные, телевизионное изображение, факсы и т. п.

Технология цифровой иерархии была позже стандартизована CCITT. При этом в нее были внесены некоторые изменения, что привело к несовместимости американской и международной версий цифровых сетей. Американская версия распространена сегодня кроме США также в Канаде и Японии (с некоторыми различиями), а в Европе применяется международный стандарт. Аналогом каналов Т в международном стандарте являются каналы типа Е1, E2 и ЕЗ с другими скоростями — соответственно 2,048 Мбит/с, 8,488 Мбит/с и 34,368 Мбит/с. Американский вариант технологии также был стандартизован ANSI. Несмотря на различия американской и международных версий технологии цифровой иерархии, для обозначения иерархии скоростей принято использовать одни и те же обозначения — DSn (Digital Signal n). На практике в основном используются каналы Т1/Е1 и ТЗ/ЕЗ.

Сети PDH

Существует два поколения технологии цифровых первичных сетей — технология плезиохронной («плезио» означает «почти», то есть почти синхронной) цифровой иерархии (Plеsiochronous Digital Hierarchy. PDH) и более поздняя технология — синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy, SDH). В Америке технологии SDH соответствует стандарт SONET. Цифровая аппаратура мультиплексирования и коммутации была разработана в конце 60-х годов компанией AT&T для решения проблемы связи крупных коммутаторов телефонных сетей между собой. Каналы с частотным уплотнением, применяемые до этого на участках АТС—АТС, исчерпали свои возможности по организации высокоскоростной многоканальной связи по одному кабелю. В технологии FDM для одновременной передачи данных 12 или 60 абонентских каналов использовалась витая пара, а для повышения скорости связи приходилось прокладывать кабели с большим количеством пар проводов или более дорогие коаксиальные кабели. Кроме того, метод частотного уплотнения высокочувствителен к разного рода помехам, которые всегда присутствуют в территориальных кабелях, да и высокочастотная несущая речи сама создает помехи в приемной аппаратуре, будучи плохо отфильтрованной.

Ограничения технологии PDH

Как американский, так и международный варианты технологии PDH обладают несколькими недостатками. Одним из основных недостатков является сложность и неэффективность операций мультиплексирования и демультиплексирования пользовательских данных. Причина такого явления — отсутствие полной синхронности потоков данных при объединении низкоскоростных каналов и более высокоскоростные.Для преодоления этого недостатка в сетях PDH реализуют некоторые дополнительные приемы, уменьшающие количество операции демультиплексирования при извлечении пользовательских данных из высокоскоростных каналов.

Другим существенным недостатком технологии PDH является отсутствие развитых встроенных процедур контроля и управления сетью. Служебные биты дают мало информации о состоянии канала, не позволяют его конфигурировать и т. п. Нет в технологии и процедур поддержки отказоустойчивости, очень полезных для первичных сетей, на основе которых строятся ответственные междугородные и международные сети. В системных сетях управлению уделяется большое внимание, причем считается, что управляющие процедуры желательно встраивать в основной протокол передачи данных сети.

Третий недостаток состоит в слишком низких по современным понятиям скоростях иерархии PDH. Волоконно-оптические кабели позволяют передавать данные со скоростями в несколько гигабит в секунду по одному волокну, что обеспечивает консолидацию в одном кабеле десяткой тысяч пользовательских каналов, но это свойство технология PDH не реализует ее иерархия скоростей заканчивается уровнем 139 Мбит/с.

Сети SDH/Sonet

Технология синхронной цифровой иерархии (SDH) разработана для создания надежных транспортных сетей, позволяющих гибко формировать цифровые каналы широкого диапазона скоростей — от единиц мегабит до десятков гигабит в секунду. Основная область применения технологии SDH — первичные сети операторов связи, но иногда такие сети строят и крупные предприятия и организации, имеющие разветвленную структуру подразделений и филиалов, покрывающих большую территорию.

Каналы SDH относятся к классу полупостоянных — формирование канала происходит по инициативе оператора, сети SDH, пользователи же лишены такой возможности, поэтому каналы SDH обычно применяются для передачи достаточно устойчивых во времени потоков. Из-за полупостоянного характера соединений в технологии SDH чаще используется термин кросс-коннект, а не коммутация.

Сети SDH относятся к классу сетей с коммутацией каналов, использующих синхронное мультиплексирование с разделением времени (ТDМ), при котором информация от отдельных абонентов адресуется относительным временным положением внутри составного кадра, а не явным адресом, как это происходит в сетях с коммутацией пакетов.

Каналы SDH обычно применяют для объединения большого количество периферийных (и менее скоростных) каналов, работающих по технологии плезиохронной цифровой иерархии (PDH).

«+»: - Гибкая иерархическая схема мультиплексирования цифровых потоков разных

Скоростей;

- Отказоустойчивость сети;

- Мониторинг и управление сетью на основе информации, встроенной в заго-

ловки кадров.

- Высокое качество транспортного обслуживания для трафика любого типа.

«-»:неспособность динамически перераспределять пропускную способность

между абонентами сети — свойстве, обеспечиваемом пакетными сетями.