См. Также Компьютерные сети Связь
Сеть связи — это совокупность технических средств, обеспечивающих передачу и распределение сообщений [2,3]. Принципы построения сетей связи зависят от вида передаваемых и распределяемых сообщений.
Существуют следующие принципы построения (топологии) сетей:
• «каждый с каждым» (рис.1.7); сеть надежна, отличается оперативностью и высоким качеством передачи сообщений, на практике применяется при небольшом числе абонентов;
• радиальный («звезда») (рис.1.8): используется при ограниченном числе абонентских пунктов, расположенных на небольшой территории;
• радиально-узловой (рис.1.9): такую структуру имеют городские телефонные сети, если емкость сети не превышает 80...90 тыс. абонентов;
• радиально-узловой с узловыми районами (рис.1.10). Используется при построении телефонных сетей крупных городов.
Для обеспечения передачи индивидуальных сообщений необходимо связать (соединить) оконечные аппараты абонентов. Электрическая цепь (канал), состоящая из нескольких участков и обеспечивающая передачу сигналов между абонентами, называется соединительным трактом.
Процесс поиска и соединения электрических цепей называется коммутацией каналов. Сеть, обеспечивающая коммутацию каналов, называется сетью с коммутацией каналов (СКК). Узловые станции сети СКК называются станциями коммутации.
При передаче документальных сообщений
кроме организации связи с коммутацией
каналов возможно осуществлять поэтапную
передачу сообщения от узла к узлу. Такой
способ передачи получил название
коммутации сообщений. Соответственно
сеть, обеспечивающая коммутацию
сообщений, называется сетью с коммутацией
сообщении (СКС).
Разновидностью СКС является сеть с коммутацией пакетов (СКП). В этом случае полученное от передающего абонента сообщение разбивается на блоки (пакеты) фиксированной длины. Пакеты передаются по сети (необязательно по одному и тому же маршруту) и объединяются в сообщение перед выдачей принимающему абоненту. В свою очередь, СКП подразделяются на дейтаграммный (от англ. datagram) и сети виртуальных каналов. В дейтаграммных сетях каждый из пакетов рассматривается как независимый информационный блок, причем пакеты могут проходить через сеть по различным маршрутам. В сетях виртуальных каналов до передачи пакетов через сеть выбирается оптимальный в некотором смысле маршрут, по которому затем передаются пакеты. Последовательность узлов, входящих в выбранный маршрут, образуют собственно виртуальный канал.
Узловые станции СКС и СКП называются центрами коммутации сообщений (ЦКС) и пакетов (ЦКП) соответственно.
На практике наиболее широко применяются метод коммутации каналов и метод коммутации пакетов.
Телеграфные сети строятся по радиально-узловому принципу с учетом административно-территориального деления страны. Оконечными пунктами телеграфной сети являются либо отделения связи, либо телеграфные абоненты, обладающие телеграфной аппаратурой. Сеть имеет три уровня узловых пунктов: районные, областные и главные. Сеть передачи данных имеет схожую структуру. Сеть факсимильной связи строится на базе телефонной сети.
Важнейшими сетями передачи массовых сообщений являются сети вещания. Вещание — процесс одновременной передачи сообщений общего назначения широкому кругу абонентов при помощи технических средств связи.
Вещательная программа — последовательность передачи во времени различных сообщений. Организация вещания включает в себя две задачи: подготовку вещательных программ и доведение программ до абонентов. Основными требованиями к сетям вещания являются: охват вещанием всего населения страны, высокое качество передаваемых программ, надежность и экономичность.
Распределение программ в ceти звукового вещания производится по каналам связи, разветвление — на специальных узлах.
Сеть каналов звукового вещания строится по радиально-узловому принципу. По способу доведения различают радиовещание и про- водное вещание (по специальным проводным линиям или линиям телефонной связи).
Распределение программ в ceти телевизионного вещания производится по каналам связи, разветвление — на специальных узлах. Сеть ТВ вещания строится по радиально-узловому принципу.
Используется два способа доведения ТВ программ: радиовещание с помощью радиотелевизионных передающих станций (РТПС) (эфирное ТВ) и проводное вещание (кабельное ТВ). Современной разновидностью эфирного ТВ является спутниковое телевизионное вещание с непосредственным приемом на установки, расположенные у абонентов. Закономерность распространения радиоволн метрового и дециметрового диапазона, которая будет рассмотрена ниже, ограничивает зону уверенного приема сигналов РПТС пределами оптической (прямой) видимости. Для увеличения зоны уверенного приема необходимо поднимать передающую и приемную антенны. Для типовых РТПС с опорами для антенн высотой 200...350 м радиус зоны обслуживания составляет 60...100 км. Останкинская телебашня при высоте 536 м обеспечивает радиус зоны обслуживания 120...130 км.
Передача газет в сети передачи газет обеспечивается факсимильным способом с использованием аналоговой аппаратуры «Газета-2», находящейся в эксплуатации более 20 лет. На территории России имеются 32 пункта приема газет, обычно расположенные непосредственно в типографиях. Пункт разветвления каналов находится на центральной междугородной телефонной станции, поскольку для передачи газет используются телефонные каналы. Газеты передаются ежедневно, по 4...5ч в сутки. В настоящее время происходит спад нагрузки на данную сеть, поскольку применение аналогового способа передачи не удовлетворяет в полной мере требования, предъявляемые полиграфистами. Рассматривается возможность модернизации сети, а также использование других сетей (Internet и т.п.) для передачи газет.
В историческом плане все виды электросвязи длительный период развивались независимо друг от друга, в результате чего сформировались несколько независимых сетей. Вместе с тем сети общего пользования (Минсвязи) не справлялись с объемами передачи сообщений, требуемых для нормального экономического развития страны, и поэтому ряд министерств и ведомств стали создавать свои сети для удовлетворения собственных нужд. Такая техническая политика привела к еще большему разобщению технических средств, а эффективность совокупности сетей в масштабах страны оставалась низкой.
Уже в начале 60-х годов ХХ века стало ясно, что перспективным направлением развития связи должно стать объединение сетей. Можно выделить следующие предпосылки для объединения сетей: унификация методов преобразования, необходимость передачи сигналов в совпадающих направлениях, сходство функций систем передачи и коммутации.
В 70-х годах было принято решение о создании Единой автоматизированной сети связи (ЕАСС) Союза ССР. Работа по созданию сети ЕАСС не была завершена и прекратилась в связи с развалом СССР. В настоящее время этот проект, отражая изменение геополитической ситуации и новые революционные достижения в области связи, называется Взаимоувязанной сетью связи России. (ВСС) [3). ВСС — это совокупность технически сопряженных сетей электросвязи общего пользования, ведомственных и других сетей электросвязи на территории России независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности, обеспеченная общим централизованным управлением. Основными требованиями к ВСС являются надежность и экономичность.
Определенные технические средства ВСС участвуют в процессе передачи независимо от вида передаваемых сообщений. Совокупность этих элементов образует первичную сеть (ПС) ВСС (рис.1.11). В состав ПС входят сетевые узлы, сетевые станции и линии передачи.
Структура ПС учитывает административное деление страны. Территория страны поделена на зоны. Признак зоны — единая семизначная нумерация.
• местные ПС (МСП) ограничены территорией города или сельского района;
• внутрозоновые ПС (ВЗПС) охватывают территорию зоны и обеспечивают соединение местных сетей внутри зоны;
• магистральная ПС (СМП) соединяет зоновые сети. Каждая сеть связи, входящая в ВСС, помимо технических средств первичной сети, использует устройства, присущие этой сети. Вторичная сеть (ВС) ВСС — совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сообщений определенного вида. В состав ВС входят: оконечные абонентские устройства, абонентские линии (АЛ), коммутационные устройства и каналы, выделенные из ПС для организации данной ВС.
До недавнего времени Минсвязи РФ являлось практически единственным оператором связи, предоставлявшим услуги организациям и населению. Ведомственные сети обеспечивали потребности самих организаций. Однако изменение экономической ситуации в стране и общемировая тенденция отхода от монопольно- го государственного или частного владения сетями и средствами связи привели к принятию Закона о связи (1995 г.), фактически определяющего основные принципы демонополизации отрасли связи:
• правовую основу деятельности в области связи в России;
• полномочия органов государственной власти по регулированию функционирования и развития отрасли связи (эти функции возложены на Министерство связи и информатизации Российской Федерации;
• права и обязанности физических и юридических лиц, участвующих в указанной деятельности и пользующихся ее результатами.
Кроме того, в 1995г. Правительство РФ утвердило программу демонополизации отрасли связи. В настоящее время тысячи предприятий имеют лицензии Минсвязи РФ на предоставление услуг электросвязи. Потребность абонентов в современных высококачественных услугах связи и, соответственно, готовность абонентов платить за услуги формируют значительный сектор рынка.
Однако традиционным монопольным операторам связи во всем мире, в том числе и отечественным, отягощенным громадным количеством коммутационного и каналообразующего оборудования со значительными (до 20 лет и более) сроками окупаемости, тяжело проводить полномасштабную модернизацию своих сетей для соответствия современным потребностям в услугах связи. Демонополизация в отрасли связи приводит к появлению новых агрессивных операторов связи, которые стучат в двери буквально каждого потенциального клиента, завлекают его более низкими ценами, повышенным качеством и разнообразием услуг.
Операторы ведомственных сетей наряду с ростом услуг связи для собственных пользователей планируют предоставлять услуги своих сетей прочим пользователям. Уже сейчас наметился рост конкуренции между традиционными операторами и альтернативными поставщиками услуг связи на базе сетей энергосистем, газопроводов, железных дорог и метрополитенов.
Демонополизация отрасли связи и, как ее результат, конкуренция операторов будет выигрышна для абонентов, что на базе развития современных телекоммуникационных технологий выразится в расширении количества и повышении качества услуг связи при снижении их стоимости.
Организация и структура телекоммуникационных сетей.
Каждый человек получал и отправлял письма и с их помощью обменивался информацией с друзьями, родственниками, учреждениями и организациями. Почта, телефон, телеграф обеспечивают человеку связь, возможность общения на расстоянии. Их называют средствами телекоммуникации. Термин телекоммуникация состоит из двух слов: теле (в переводе с греческого означает – «далеко») и коммуникация (в переводе с латыни – «сообщение, связь») и означает «связь, сообщение на расстоянии». Если к компьютеру подключить модем, т.е. устройство, позволяющее передавать информацию из компьютера через обыкновенную телефонную сеть, то можно обмениваться сообщениями с любыми человеком, чей компьютер также подключен к телефонной сети с помощью модема.
Модем (МОдулятор/ДЕМодулятор) предназначен для модуляции (преобразования) сигналов на выходе компьютера в сигналы, которые могут передаваться по телефонной сети, и демодуляции при приеме информации на компьютер. Одной из важнейших характеристик модема является скорость передачи данных. Скорость передачи данных определяет, какое количество информации (бит) модем может передавать/принимать за единицу времени (секунду). Наиболее распространенные модемы имеют скорости в 14 400 бит/с и 28 800 бит/с. Чем выше скорость передачи данных, тем меньше времени потребуется модему на передачу или прием информации. Например, при пересылке файла размером 500 Кб модему со скоростью передачи данных 2400 бит/с понадобится около 36 минут, модему на 9600 бит/с – около 9 минут, модему на 14 400 бит/с – около 6 минут.
Компьютерная телекоммуникационная сеть - определенная совокупность компьютеров, подключенных через модем к телефонной или иной коммуникационной среде и таким образом имеющих возможность обмениваться между собой информацией, представляет собой. Телекоммуникационная сеть состоит из компьютеров-серверов, передающих между собой информацию по определенным правилам (протоколам), а также отвечающих на обращения компьютеров-абонентов. Серверы организуют использование так называемых сетевых ресурсов (т.е. общей памяти компьютеров сети и каналов связи). Для связи серверов сети между собой может использоваться беспроводная спутниковая связь, специально выделенные телефонные линии (для прямого соединения абонентов друг с другом, набора номера не требуется), обычные коммутируемые телефонные линии (обеспечивают соединение с тем абонентом, номер которого набран). Для связи абонента с сервером сети, как правило, используется обычная коммутируемая телефонная линия.
Сервер сети, отвечая на телефонный звонок компьютера абонента, работает в одном из двух режимов: on-line (оператор на линии) или off-line (без оператора). Абонент, используя специальную коммуникационную программу и связываясь через свой компьютер с сервером, работающем в режиме on-line получает возможность во время сеанса связи давать серверу определенные команды. Структура сети такова, что каждый сервер имеет по отношению к себе вышестоящий сервер, с которым и обменивается информацией.
IP-телефония позволяет использовать существующие локальные и глобальные вычислительные сети для передачи речевой информации в едином потоке с пользовательскими данными. При этом такие вычислительные сети должны быть высокоскоростными, поскольку речевой трафик чувствителен к задержкам. Это принципиальное требование, поскольку при наличии больших задержек распространения сигнала, речевая информация становится неразборчивой.
К особенностям передачи речи по IP-сетям следует отнести возможность организации телефонной связи внутри предприятия без использования традиционной инфраструктуры телефонии, а также без прокладки дополнительных кабельных линий.
Организация передачи речи в IP-сетях
Типичная схема организации телефонной связи на основе ЛВС предприятия выглядит следующим образом:
Телефонная IP-сеть масштаба предприятия, построенная на базе существующей ЛВС требует не только дополнительного аппаратно-программного обеспечения, но и достаточно быстродействующего IP-тракта для уменьшения задержки распространения сигнала.
Основными компонентами телефонной IP-сети являются:
ГЕЙТКИПЕР - главное управляющее устройство в LAN-телефонии (администратор вызовов), основными функциями которого являются:
- составление IP- и телефонного адреса;
- переадресация;
- удержание вызова;
- DHCP-сервер, позволяющий подключить телефонный аппарат в любое место LAN;
ТШ - Телефонный шлюз, организующий обмен сообщениями между стандартной телефонной сетью (PSTN) и локальной сетью. В данном устройстве информация извлекается из пакетов, декодируется и приводится к формату, используемому в обычной телефонной сети. При подключении к шлюзу стандартных телефонных аппаратов (порт FXS) шлюз эмулирует для них стандартные сигналы АТС. При подключении к аналоговой АТС (порт FXO) шлюз эмулирует работу обычного абонентского терминала.
Персональные ЭВМ, подключаемые к сети с IP-телефонией должны иметь соответствующее программное обеспечение (протокол Н 323), а также дополнительно оснащены звуковой картой, наушниками и микрофоном.
СЕТИ ТЕЛЕГРАФНОЙ СВЯЗИ. Типы телеграфных сетей и узлов связи. Сети абонентского телеграфирования. Структура узла телеграфной связи.
Сеть телеграфной связи общего пользования предназначена для обеспечения потребности в обмене телеграфной информацией в форме текста, изображения и различных видов дискретной информации по проводам или радио. Телеграфные сети по территориальному признаку подразделяются на:
- магистральные, предназначенные для связи столицы с республиканскими, краевыми и областными центрами;
- зоновые сети, соединяющие областные центры со своими районными центрами и районные центры между собой;
- местные сети, соединяющие сельские отделения связи, также городские сети, соединяющие телеграфные городские отделения связи со своим центральным телеграфом.
Сеть телеграфной связи – это совокупность узлов и пунктов связи, соединяющихся при помощи каналов телеграфной связи. Основу телеграфной сети составляют главные, зоновые, оконечные и местные узлы связи. Кроме того, важной составляющей телеграфной связи являются каналы передачи информации.
Главные узлы выделенных зон телеграфной связи предназначены для обработки основной доли транзитной нагрузки , а также входящей и исходящей нагрузок оконечных пунктов своей зоны. В качестве количественных показателей работы таких узлов приняты следующие:
1. Телеграмма, которая принимается на участках узлов, где ее длина не имеет значения (основные функции: сортировка, доставка, контроль);
2. Слово телеграммы. Данный параметр используется при определении производительности труда телеграфистов;
3. Среднее число телеграфных знаков для передачи слова телеграммы. Этот показатель применяется для оценки пропускной способности телеграфного аппарата или узла связи. Критериями при этом служат: число знаков в телеграмме и средняя ее длина. При расчете рассматриваемого параметра для телеграфного узла необходимо учитывать также неравномерность нагрузки в определенные часы суток. Коэффициенты неравномерности по месяцам и дням находятся в пределах 1,1…1,2. Неравномерность по часам суток определяется коэффициентом концентрации.
Главные узлы, как правило, соединяются между собой по принципу каждый с каждым.
Зоновые узлы размещаются в местах сосредоточения большого числа потребителей. Они предназначены для обработки местной входящей, исходящей и транзитной нагрузок.
Местные узлы размещаются в районных центрах и городах областного подчинения. Назначение местных узлов совпадает с зоновыми.
Оконечные пункты (отделения связи) предназначены для непосредственного приема информации от отправителей к адресатам.
На телеграфной сети применяются следующие типы каналов:
- каналы тонального телеграфирования, образуемые путем вторичного уплотнения типовых каналов передачи;
- имеющиеся каналы радиосвязи;
- каналы на основе физических линий телефонных сетей;
- каналы воздушных линий передачи.
Сеть абонентского телеграфирования (АТ) построена по принципу коммутации каналов и дает возможность абонентам сети осуществлять непосредственно двустороннюю связь между абонентскими пунктами. В состав сети АТ входят оконечные абонентские пункты, узлы коммутации, каналы связи и местные соединительные линии (см. рисунок на стр.36).
Сети АТ организуются на основе телеграфных каналов, причем телеграфные аппараты устанавливаются непосредственно у абонентов. Пользователями таких сетей являются предприятия, ведомства и другие звенья народного хозяйства.
Телеграфные сети и сети АТ базируются на технических средствах, включающих в себя:
- станции и подстанции коммутации каналов;
- каналообразующую аппаратуру;
- оконечную телеграфную аппаратуру (терминалы);
- средства контроля, измерения и управления.
Сети АТ и телеграфные сети ЕСЭ работают совместно в едином информационном пространстве страны. Это обусловливает определенные особенности их функционирования:
- указанные сети выполняют различные задачи и поэтому информация не должна попадать из одной сети в другую. Технически эта функция возложена на коммутационные устройства, обслуживающие одновременно обе сети;
- каналы телеграфной связи (они получаются путем уплотнения частотного или временного каналов) не закрепляются за определенной сетью, а в зависимости от потребности предоставляются той или иной сети. На базе канала тональной частоты могут быть созданы 24 канала телеграфной связи со скоростью передачи 50 бод или 12 каналов со скоростью 100 бод или 6 каналов со скоростью передачи 200 бод;
- сеть телеграфной связи отличается от сети АТ тем, что последняя, как правило, работает в режиме реального времени, а сеть общего пользования допускает задержку в передаче телеграмм.
В каждой из указанных сетей используется коммутация каналов, однако допустимо использование коммутации сообщений.
В настоящее время получает развитие метод разделения телеграфной сети на два уровня: транспортную сеть и сеть доступа. Транспортная сеть представляет собой совокупность коммутационных узлов, соединенных между собой каналами передачи на основе волоконно-оптических линий связи со скоростями передачи, достигающими сотен мегабит в секунду. Это позволяет обеспечить передачу высокоскоростных потоков без промежуточного накопления.
Сеть доступа представляет собой местную сеть, предназначенную для пропуска местного трафика и подключения разнообразных абонентских терминалов к транспортной сети. Сеть доступа состоит из абонентских линий связи, оконечных коммутационных станций, а также из каналов, соединяющих местные станции между собой и с транспортной сетью.
Лекция 10. Подготовка сигналов для передачи
Основные понятия и виды.
Преобразование спектра сигналов.