Лекции по "Основы построения телекоммуникационных систем"

Лекция 2. Требования к современным системам и сетям связи и их характеристики

Услуги связи предоставляются  пользователю с помощью определенных служб. Эти службы подразделяются на интерактивные (диалоговые), например, телефонная служба, видеоконференцсвязь, и дистрибутивные (распределительные)- радио, телевидение, электронная почта и пр.  Эти службы предъявляют определенные требования к техническим системам электросвязи. (Таблица)

Классификация служб и основные параметры

 

Тип информации	Наименование  службы и возможные применения	Требования  к аппаратуре и каналам связи
		Полоса пропускания	Скорость передачи	задержка	BER
Речь (голос)	Телефония	0,3 – 3,4 кГц 7 кГц –улучш.	5,3 – 64 Кбит/с	25 - 250 мс	10-5
Данные	Передача файлов, документов, цифровой информации	-	2,4 Кбит/с –   100 Мбит/с  и более	50– 1000 мс	10-7
Текст, графика, неподвижное  изображение	Распределительные службы передачи документов, видеотекст, электронные  новости, почтовый ящик для видео	-	9,6 – 100 мбит/с	1000 мс 25-50 мс	10-7
Движущееся изображение  и звук	Видеотелефония, видеоконференцсвязь, видеонаблюдение, передача ТВ	ТВ- 6,0 мГц  Видеотелефония- 1 МГц	Видеотелефония –384 кбит/с  Цветное ТВ 4-6 Мбит/с (48 Мбит\с  без сжатия) ТВВЧ- до 140 Мбит/с		10-6

 Требования к транспортным сетям

 

Общие требования , которые обычно предъявляют ко всем сетям связи, включая транспортные и корпоративные, сводятся к выполнению сетью основной функции- предоставление пользователям  доступа ко всем разделяемым ресурсам сети при гарантированном качестве услуг (см. таблицу).

Основные требования к качеству обслуживания состоят в обеспечении сетью семантической и временной прозрачности сети.

Под семантической  прозрачностью принято понимать способность сети обеспечить доставку информации от источника до адресата с приемлемым для данной службы уровнем ошибок.

Типы ошибок и их количество во многом определяются способом передачи информации и физической природой канала. В реальных каналах действуют  искажения сигналов, замирания, шумы, различные помехи, которые в цифровом канале проявляются в виде ошибок.

Одним из наиболее часто используемых показателей является коэффициент  двоичных ошибок (BER- Bit Error Rate), который представляет собой отношение между ошибочно принятыми битами к общему количеству переданных бит. (см. таблицу)

Под временной  прозрачностью сети принято понимать ее свойство обеспечивать значение времени задержки и джиттера задержки, при которых обеспечивается требуемое качество обслуживания.

Временную прозрачность принято оценивать двумя показателями: временем задержки и джиттером задержки. (

 

 

Общие требования к современной  цифровой сети связи:

• Пропускная способность (необходимая полоса пропускания -определяется частотным спектром передаваемого трафика).
• расширяемость сети – возможность легкого добавления отдельных элементов сети
• масштабируемость сети- возможность наращивания узлов без потери производительности, снижения пропускной способности
• интеграция или поддержка различных видов трафика- мультисервисность
• совместимость различной аппаратуры систем передачи и коммутации
• резервирование трафика, сетевых каналов и трактов- достигается интегрированной системой управления и соответствующей организацией топологии сети
• наивысшая надежность и готовность сети- вероятность того, что сеть окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени. Коэффициент готовности должен лежать в пределах 0,99-0,9998
• управляемость сети- подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.

Особенности требований к компьютерным сетям

Помимо перечисленных выше требований к сетям связи, в компьютерной сети часто используется понятие «качество обслуживания» (Quality of Service, QoS), которое используется более узко – в него включаются 2 только самые важные характеристики сети – производительность и надежность.

Независимо от выбранного показателя качества обслуживания сети существуют 2 подхода к его обеспечению.

1 подход кажется наиболее естественным  с точки зрения пользователя  сети. Он состоит в том, что  сеть гарантирует пользователю  соблюдение некоторой числовой  величины показателя качества  обслуживания. Например, сеть может  гарантировать пользователю А, что любой из его пакетов, посланных пользователю Б, будет задержан сетью не более, чем на 150мс..Или средняя пропускная способность канала между пользователями А и Б будет не ниже 5 Мбит/с, при этом канал будет разрешать пульсации трафика в 10Мбит на интервалах времени не более 2 сек.

2-й подход состоит в том,  что сеть обслуживает пользователей  в соответствии с их приоритетами. Т.Е. качество обслуживания зависит  от степени привилегированности  пользователя или группы пользователей.  Качество обслуживания при этом не гарантируется , а гарантируется только уровень привилегий пользователя. Такое обслуживание называется обслуживанием best effort – с наибольшим старанием.  Сеть старается по возможности более качественно обслужить пользователя, но ничего при этом не гарантирует. По такому принципу работают, например, локальные сети, построенные на коммутаторах с приоритезацией кадров (пакетов)

 

Требования к сетям доступа

Сети доступа подключают абонентов  ко всем разделяемым ресурсам как  транспортной, так и любой другой (например, корпоративной) сети.

Сети доступа можно подразделить на

-сети абонентского  доступа

-вычислительные сети  ЛВС

-технологические сети  ЦТС,

которые в совокупности образуют вторичные  сети.

Сети абонентского доступа присоединяют абонентов( пользователей)  к телефонной сети с помощью абонентских линий АЛ. По объему они занимают ведущее место во всем комплексе вторичных сетей.

Функции АЛ в существующей телекоммуникационной системе заключаются в решении 3-х задач:

• Обеспечение двухстороннего переноса сообщений на участке между терминалом        

пользователя и абонентским  комплектом оконечной станции (классификация            сообщений и требования, к ним  предъявляемые рассматривались  выше)

• Обмен сигнальной информацией, необходимой для установления и разъединения соединений (вопросы сигнализации мы рассмотрим позднее). Для телефонии это, например, «ответ станции», набор номера, «сигнал посылки вызова»
• Поддержка заданных показателей качества передачи информации и надежности связи терминала с оконечной станцией. Эти функции обеспечиваются как на этапе проектирования, так и строительства  и эксплуатации. Например, для телефонии такими показателями можно считать длину абонентской линии (примерно 5 км), сопротивление шлейфа, полоса пропускания (0,3-3,4 кГц).

Совокупность абонентских линий  для существующей системы электросвязи представляют собой распределительную сеть абонентского доступа. По этой причине функции АЛ и сети абонентского доступа совпадают.

На современной этапе развития систем связи происходит качественное изменение функций, выполняемых сетью абонентского доступа. Причины этого заключаются в главных тенденциях развития всей системы электросвязи., а именно:

• интеграции услуг, обслуживания и пр
• Интеллектуализации ( новые технологии связи и информатики)
• Персонализации ( приближение к конкретному человеку)
• Повышение пропускной способности (например, для обмена видеоинформацией)

Особенности АЛ  в современных  системах состоят в том, что функции  АЛ расширяются за счет применения новых технологий, в основном основанных на цифровых методах передачи информации. Это требует улучшения технических характеристик АЛ, что достигается за счет:

• сокращения средней длины АЛ
• использования медных кабелей с улучшенными характеристиками (однородность медных жил и их повива, экранирование, герметичность изоляции и пр.)
• Использование радиоканалов и ОК, обеспечивающих расширение полосы пропускания
• Ужесточение нормативных сроков восстановления после отказов

Общие тенденции развития электросвязи

 

 

На инфокоммуникационном рынке присутствуют 4 игрока. Их требования и взаимодействие представлено на рисунке. Требования абонентов, по понятным причинам, можно считать самыми важными. Сформулировать точку зрения абонентов на систему связи 21 века проще всего в виде 3-х вполне очевидных положений.

Первое положение VI&P заимствовано из концепции, которая была предложена специалистами японской компании NTT  в начале 90-х годов. Второе и третье положения являются естественными с точки зрения требований пользователей.

 

 

 

При анализе тенденций развития инфокоммуникаций следует учитывать

1. Принятую МСЭ концепцию  Глобальной Информационной Инфраструктуры ГИИ или NII, как «Совокупность информационных и вычислительных ресурсов, представляемых для организаций и/или населения, и доступа к этим ресурсам»
2. Концепцию NGN, которую можно понимать как завершение жизненного цикла эксплуатируемых цифровых АТС. Идеология NGN  основана на идее мультисервисной сети.

Можно предложить 5 особенностей NGN:

• использование в транспортной сети пакетных технологий для передачи всех видов информации;
• применение систем коммутации с распределенной архитектурой;
• Отделение функций, касающихся поддержки услуг, от коммутации и передачи;
• Обеспечение возможности широкополосного доступа для любого пользователя;
• Реализация функций эксплуатационного управления за счет Web технологии.

 

Стандартизацией в области  NGN занимаются несколько международных организаций. Это МСЭ т ETSI, международный форум пакетной связи -IPCC и др.

(более подробно «Беседы о телекоммуникациях» ч. 1, стр. 95.)