Узкополосные цифровые сети интегрального обслуживания

Узкополосные  цифровые сети интегрального обслуживания (У-ЦСИО)

Структура и функции У-ЦСИО. Первые проекты цифровой телефонной сети, названной тогда ИЦСС, были начаты в середине 60-х годов XX в. Тогда в ИЦСС была реализована интеграция каналообразующего и коммутационного оборудования на основе применения ИКМ с временным делением каналов (ВДК). В Европе стандартизирована аппаратура ИКМ-30/32, а в США, Японии и некоторых других странах – ИКМ-24.

На рис. 3.12 приведена схема  телефонной ИЦСС. В ИЦСС цифровой поток не доводился до абонентского пункта. Эта сеть поддерживала два вида служб: телефонную и ПД. Для каждого вида служб необходим свой интерфейс с сетью. Многофункциональный терминал на такой сети неэффективен из-за большой сложности. Абоненту не предоставлялся стандартный цифровой стык для подключения оконечных терминалов различных служб.

Рис. 3.12. Структурная схема  телефонной ИЦСС

Для перехода от ИЦСС к ЦСИО необходимо выполнить целый комплекс требований, вытекающих из особенностей каждой из служб, поддерживаемых сетью.

Служба телефонной связи  обслуживает речевой трафик. Особенность его состоит в том, что информация передается в любой момент времени по каналу в одном направлении. При передаче речевой информации недопустимы задержки, превышающие 25 мс. (Ухо человека чувствительно к задержке сигналов в транспортной системе и к колебаниям величины задержки во времени.) Поэтому использование методов коммутации пакетов при передаче речевой информации в ЦСИО приводит к необходимости ужесточения требований к абсолютной величине задержки и колебаниям задержки при передаче сигналов, по сравнению с соответствующими требованиями, предъявляемыми к сети при передаче данных.

Положительной чертой речевого трафика является его относительная устойчивость к потере части сообщения при передаче по сети.

Особенность трафика данных состоит в малой чувствительности к абсолютной величине задержки и  в большой чувствительности к  потере части сообщения из-за блокировок в сети.

Рассмотрим службы и услуги узкополосной ЦСИО.

Виды  информации в ЦСИО. В соответствии с рекомендациями ITU-T в ЦСИО могут передаваться следующие основные виды информации (И): пользовательская И (группа «V»), сигнальная – для управления становлением и разъединением соединений (группа «С»), административного управления (группа «М»).

В группу «V» входят: речевая И в аналоговой форме, речевые сообщения с хранением (пакетированная речь), факсимильные сообщения, телеграфная, телеметрическая, данные, электронная почта, речевой цифровой форме с любыми скоростями (8, 16, 32, 64 Кбит/с), щитовая информация, передаваемая со скоростями 2-140 Мбит/с.

В группу «С» входят: информация управления для распределения ресурсов сети режимов коммутации и ДВО), информация сигнализации (прием, идентификация сигналов от аналогового ТА, прием и передача сигнализации «сеть-пользователь»).

Информация группы «М»  отражает связь пользователя с администрацией сети.

Службы услуги. Услуги, предоставляемые  пользователям ЦСИО, называются в  документах МСЭ-Т сервисом электросвязи (Telecommumiaion Service, Service). Под сервисом понимают весь диапазон услуг, который обеспечивает администрация сети пользователям для удовлетворения их требований к электросвязи. В понятие «сервис электросвязи» входят такие услуги, как:

1) обеспечение телефонной, телеграфной, факсимильной связи,  передачи данных и др.;

2) обеспечение передачи  информации с использованием  различных методов коммутации (каналов, сообщений, пакетов, адаптивной, гибридной);

3) представление каналов  с различными скоростями передачи;

4) представление различных  сред передачи (проводных, волоконных, радио, комических);

5) представление каналов  в аренду, на время передачи  сообщения или сеанса связи;

6) дополнительные виды  обслуживания (рекомендации серии  X. ITU-T).

Все виды услуг в У-ЦСИО делят на основные (basic services) и дополнительные (supplementary services) – ДВО. В Рекомендации 1.211 ITU-T вся совокупность услуг электросвязи называется сервисом. Различают две основных разновидности услуг (сервиса) электросвязи: опорный сервис и телесервис. Для термина «опорный сервис» в отечественной литературе имеется аналог – услуги доставки информации. Под телесервисом понимают всю совокупность услуг, предоставляемых пользователям администрацией сети электросвязи. Телесервис реализует функции всех семи уровней модели взаимодействия сотовых систем (ВОС), а услуги доставки информации реализуют функции только трех нижних уровней (сетевого, канального и физического) модели ВОС. Каждый вид услуг описывается специфическими характеристиками (в терминологии ITU-T – атрибутами). Такими характеристиками могут быть: способ коммутации, скорость передачи информации, способ установления связи, конфигурация связи, вид доступа к сетевым ресурсам. В У-ЦСИО используются два способа коммутации – КК и КП. Характеристика «скорость передачи» используется при КК, а при КП говорит о пропускной способности между двумя точками доступа (рис. 3.9).

Способ установления связи характеризуется тремя атрибутами:

1) по запросу,

2) предварительное резервирование ресурсов сети на определенное время,

3) постоянная связь.

Способ установления связи  по запросу в сети с КК реализуется  путем посылки сигнала вызова, а в сети с КП – путем посылки пакета при установлении виртуального канала. Предварительное резервирование ресурсов на определенное время необходимо, например, метеорологическим службам, корреспондентам газет и журналов.

Конфигурация связи характеризуется  тоже тремя атрибутами:

– точка-точка,

– многоточечная,

– широковещательная.

Конфигурация типа «точка-точка» характерна для обычной связи  двух пользователей телефонной сети. Многоточечная конфигурация связи  используется при предоставлении ДВО  «конференцсвязь», когда соединяются три и более пользовательские установки. Широковещательная конфигурация используется при одновременной трансляции сообщений от одного источника многим пользователям.

Вид доступа характеризуется  тремя атрибутами:

– тип канала доступа;

– скорость передачи информации по каналу;

– тип протокола доступа.

В У-ЦСИО определены четыре типа каналов доступа:

1) В со скоростью 64 Кбит/с;

2) канал типа НО = 6В со скоростью 384 Кбит/с;

3) канал типа Н1 (Н11 со скоростью 1536 Кбит/с – при использовании ЦСП типа ИКМ-24, Н12 со скоростью 1920 Кбит/с – при использовании ЦСП типа ИКМ-30/32);

4) канал типа 2В со скоростью  128 Кбит/с (группа из двух каналов по 64 Кбит/с для связи с учрежденческими АТС, имеющими емкость от 8 до 32 номеров).

Протоколы доступа для  услуг, реализуемых тремя нижними  уровнями модели ВОС, делят на три группы: протоколы физического, канального и сетевого уровней.

Услуги связи предоставляются  пользователям с помощью определенных служб. ЦСИО обеспечивает предоставление как традиционных услуг, так и специфических, вытекающих из тех новых ресурсов, которыми она обладает. Новыми ресурсами являются:

1) передача речевой информации  или данных по каналам типов В, 2В, НО, Н11, Н12, предоставляемых пользователям в режиме коммутации каналов;

2) передача адресной информации, линейных и информационных сигналов  в стыке «пользователь-сеть» по общему каналу (типа D) с использованием пакетной коммутации, обеспечивающей высокие скорость и верность;

3) высокая скорость передачи  данных в пакетной форме от  стандартных оконечных устройств по прозрачному каналу от абонента до абонента с использованием широкого спектра протоколов;

4) передача сигналов по  ОКС при межстанционной связи  с использованием общеканальной системы сигнализации № 7 (ОКС № 7) ITU-T, обеспечивающей передачу сообщений по сигнальной сети с устранением состязаний кадров сигнализации (устранение состязаний за обладание каналом ПД реализуется присвоением каждому пакету уникального номера).

Службы характеризуются  техническими и эксплуатационными  показателями, ориентированы на пользователя и описывают функции и протоколы связи.

В ЦСИО реализована интеграция оборудования коммутации и передачи, видов передаваемой информации (данные, речь, изображение), методов коммутации (КК, КП), различных видов услуг, описанных выше, дополнительных видов обслуживания (ДВО). Примерами ДВО, предоставляемых абонентам ЦСИО, могут быть такие:

– переадресация вызова;

– вызов по сокращенному номеру;

– многоадресная связь;

– соединение с занятым  абонентом и др.

Абоненту предоставляется интегральный сервис, если он может подключить к своей абонентской линии любой терминал (цифровой или аналоговый ТА, персональную ЭВМ, факсимильный аппарат, модем для передачи данных), выбирая один из методов коммутации – КК или КП (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Структурная схема  У-ЦСИО

Широкополосная  цифровая сеть интегрального обслуживания

Общие принципы широкополосной ЦСИО

 

Принципы широкополосной ЦСИО в решающей степени определяются спецификой спроса на широкополосные услуги связи, требованиями, которые  обусловлены этой спецификой, и особенностями, присущими широкополосным услугам. Привычный для проектных организаций  подход к прогнозированию, или, хотя бы, к приблизительной оценке спроса на услуги (интенсивность трафика  абонентской линии в час наибольшей нагрузки - ЧНН) оказывается несостоятельным, по крайней мере, в том отношении, что нагрузка эта при пользовании  широкополосными услугами обладает новыми, непривычными характеристиками. Дело не только в том, насколько часто  могут поступать от пользователей  запросы связи, и не только в том, как долго обслуживается такой  запрос, но еще и в том, какого рода услуга (услуги) запрашивается.

 

Пусть, например, ресурс доступа  к услугам широкополосной ЦСИО составляет 155 Мбит/с, причем пользователь может запрашивать как узкополосные (до 2 Мбит/с), так и широкополосные услуги (что может потребовать самых разных скоростей передачи, вплоть до всего ресурса доступа, и, следовательно, занимать соответствующий ресурс сети). Предсказывать количественное соотношение между запросами, требующими того или иного ресурса, сегодня никто не умеет (хотя бы по той причине, что спрос этот не стабилизировался, да и вряд ли станет стабильным в ближайшее время, поскольку сам спектр широкополосных услуг постоянно расширяется). Разные услуги широкополосной связи очень сильно различаются как по интенсивности запросов связи, так и по длительности обслуживания этих запросов.

 

Кроме того, разные пользователи в разных случаях могут предъявлять  разные требования к характеристикам  качества обслуживания, а так называемые услуги “мультимедиа”, предусматривающие  одновременный обмен (в любых  сочетаниях) речевой информацией, данными, видеоинформацией, текстами и информацией  о неподвижных изображениях, даже будучи предоставленными одному пользователю, предъявляют разные требования к  качеству обслуживания в отношении  информации разных видов. Все это говорит о необходимости обеспечить достаточную гибкость средств предоставления услуг широкополосной связи.

 

Другая группа требований к широкополосной ЦСИО связана с тем, что ее услуги должны быть гибкими с точки зрения эксплуатационного управления. И дело не только в требованиях, связанных с нуждами эксплуатационных организаций, но еще и в том, что значительная часть возможностей такого управления должна быть доступна пользователям сети (им необходимо приспосабливать характеристики услуг к своим требованиям, организовывать собственные виртуальные сети и контролировать характеристики работы таких сетей, управляя, если требуется, соответствующими сетевыми ресурсами).

 

Все это ставит задачу использовать в широкополосной ЦСИО принципы, которые могли бы обеспечить:

 

• создание интерфейса “пользователь-сеть” с таким ресурсом, который допускает предоставление услуг со скоростями передачи информации порядка 135-155 Мбит/с, не исключая при этом возможность предоставления услуг и с гораздо меньшими скоростями;
• предоставление как услуг, требующих постоянных скоростей передачи, так и услуг с переменными скоростям;
• одновременное предоставление услуг, предъявляющих разные требования к характеристикам качества обслуживания (задержек и потерь);
• возможность предоставления связей в конфигурациях “точка - точка”, “точка - группа точек” и “группа точек - группа точек”;
• возможность предоставления услуг “мультимедиа”;
• максимально возможную эффективность использования сетевых ресурсов.

 

Основными принципами широкополосной ЦСИО являются:

 

• использование в качестве опорной (backbone, в прежней терминологии – первичной) сети, которая реализована на базе волоконно-оптических линий и цифровых систем передачи, соответствующих синхронной цифровой иерархии (SDH, Synchronous Digital Hierarchy);
• формирование сети доступа и транзитной сети (в прежней терминологии – вторичной сети) на базе асинхронного режима переноса информации (ATM, Asynchronous Transfer Mode);
• наличие гибкой (меняющейся в соответствии с запросами пользователя) структуры доступа пользователь-сеть, использующей “меточные” (см. п.1.2.3) интерфейсы и предусматривающей применение высокоинтеллектуальных пользовательских терминалов;
• использование ATM-технологии для целей сигнализации и эксплуатационных целей;
• создание максимально простой структуры опорной и транзитной сетей.