ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 527
Скачиваний: 24
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
26
Абонентами могут быть как должностные лица, так и технические средства. Абоненты связи определяют вид передаваемой информации, форму ее представления и требования к качеству передачи.
Сети связи должны обеспечить такой обмен информацией, при ко-
тором абонентам связи будет гарантирована передача информации в тре-
буемом объеме точно по заданному адресу, при задержках, не превышающих
установленных значений, с заданным качеством, скрытностью и секретно-
стью.
Указанные требования определяют состав, структуру, принципы
построения и характеристики сетей связи и их элементов, особенности по-
строения и эксплуатации систем передачи.
Последние годы наряду с понятием сети связи широко используется понятие телекоммуникационных сетей, которое по существу является сино- нимом.
Современная телекоммуникационная система представляет собой дос- таточно сложную совокупность технических и программных средств переда- чи и распределения информации. Относясь по уровню организации к классу технических систем, она может быть охарактеризована с принятых системо- логических принципов морфологического и функционального описаний.
Под морфологическим описанием телекоммуникационной системы
понимается описание с точки зрения ее структуры и состава ее элементов.
Под функциональным описанием – описание процессов изменения парамет-
ров системы [6].
1.2.1 Морфологическое описание сети – структура сети
Отвлекаясь от характеристик взаимодействия элементов телекоммуни- кационной системы, ее структуру можно представить как совокупность теле- коммуникационной сети и системы управления элементами этой сети.
При этом в узком морфологическом смысле сеть есть совокупность
узлов, в которых происходит распределение информации, ввод ее в сеть из-
вне (пользователем) и вывод из нее, и линий и каналов связи, обеспечиваю-
щих перенос информации в пространстве между узлами [6].
Структура телекоммуникационной сети задается графом сети G(V, U), где V – вершины графа, соответствующие узлам, U – дуги (ребра), соответст- вующие линиям связи между узлами.
Когда говорят о структуре сети, имеют в виду топологию размещения узлов и абонентов сети и характер их взаимосвязи, при этом, как правило, отождествляют группу абонентов узла с абонентскими линиями, служащими для ввода-вывода информации, с данным узлом, полагая, что сам узел явля- ется источником и потребителем информации. Хотя на самом деле такое уп- рощение зачастую слишком грубое, о чем свидетельствуют проблемы так на- зываемой «последней мили», о чем речь будет идти позже.
Различают следующие основные топологические структуры сетей
(рис. 1.7): полносвязная сеть, радиальная, радиально-узловая, кольцевая. На
27 основе базовых топологических структур может быть построена сеть произ- вольной структуры.
Рис.1.7. Топологические структуры сетей: а) полносвязная, б) узловая, в) радиально-узловая, г) кольцевая, д) шина
На основании изложенного выше можно перечислить основные мор- фологические характеристики телекоммуникационной системы [6]:
первичность, вторичность сети связи (эти понятия будут рассмотре- ны далее);
число и структуру уровней иерархии телекоммуникационной сети;
число узлов сети;
число сетевых узлов;
число коммутационных узлов;
число линий связи;
матрица пропускных способностей линий связи;
матрица емкостей линий связи;
матрица длин линий связи;
матрица стоимостей линий связи;
матрица прямых каналов сети;
матрица надежности линий связи;
число и структура зон обслуживания (управления) сети;
число и структура уровней иерархии системы управления со своими структурными параметрами и др.
В обобщенном виде структурная схема телекоммуникационной систе- мы приведена на рис. 1.8.
В сетях с коммутацией каналов различают два вида соединений:
долговременные – кроссировка каналов;
оперативные – коммутация каналов.
2
Узел
1 2
3 4
5
Узел
1 2
3 4
5
Узел
1
УК
2 3
4
УК
1
УК2
УК2 1
2 3
4
28
Рис. 1.8. Структура телекоммуникационной системы
В зависимости от применяемого на узлах соединения различают не-
коммутируемые и коммутируемые сети; узлы с коммутацией каналов, со- общений или пакетов называют коммутационными узлами. Линии (каналы) связи, инцидентные некоторому узлу, делятся на:
− оконечные (к абонентам данного узла);
− транзитные (образованные с помощью кроссировки);
− коммутируемые.
Для передачи потоков информации между различными парами узлов телекоммуникационной сети образуются пути, являющиеся последователь- ностью узлов и линий, в которых ни один узел не встречается дважды.
Путь характеризуется:
− суммарной длиной составляющих его линий;
− пропускной способностью, равной минимальной пропускной спо- собности составляющих линий;
− надежностными характеристиками.
1.2.2 Узлы связи
Телекоммуникационные узлы представляют собой организационно-
техническое объединение средств и комплексов связи (канального, коммута-
ционного, абонентского и др. оборудования), характеризуемого определен-
ными структурными свойствами и предназначенного для ввода, вывода ин-
формации, каналообразования, коммутации каналов связи (сообщений, паке-
тов) в соответствии с потребностью пользователей (абонентов) сети.
В узлах осуществляется формирование путей передачи информации между оконечными пунктами сети. С этой целью на узле предусматривается возможность непосредственного (для сетей с коммутацией каналов) или кос- венного, через промежуточную буферную память (для сетей коммутации со- общений или пакетов), соединения между каналами линий связи, инцидент- ных (смежных) данному узлу.
Основными параметрами узла коммутации, которые влияют на пара-
метры сети в целом, являются [6]:
пропускная способность c(i), определяющая возможности коммута- ции в узле i (она зависит от объема коммутационного поля и от про- цедур управления узлом);
кроссировочная способность, определяющая максимальный объем кросса через узел;
Источник сообщения
Источник сообщения
.
.
.
Преобразователь сообщения в сигнал
Преобразователь сообщения в сигнал
.
.
.
Телекоммун икационная сеть
Преобразователь сигнала в сообщение
Преобразователь сигнала в сообщение
Получатель сообщения
Получатель сообщения
.
.
.
.
.
.
Узел
Узел
Узел
Узел
29
надежностные характеристики (вероятность отказа, средняя час- тота отказа, среднее время восстановления и др.);
объем буферной памяти (при коммутации сообщений и пакетов);
стоимость узла;
параметры системы управления узлом.
1.2.3 Каналы и линии связи
Канал связи в сети – комплекс устройств, обеспечивающих перенос
сигналов (передачу информации) из одной точки пространства в другую,
причем полюсами (концами) канала будем считать устройства ввода и вы-
вода информации, либо вход и выход коммутационных систем [6].
Совокупность каналов между двумя узлами образует линию связи
(пучок каналов).
Причем линии и каналы могут быть двусторонними и односторонними в зависимости от того, возможна передача информации в обоих направлени- ях или только в одном.
Главными характеристиками канала являются [6]:
− пропускная способность – максимально возможная скорость пере- дачи информации по каналу (либо полоса пропускания канала);
− достоверность – вероятность ошибочного приема элементарного символа (при помехоустойчивом кодировании – вероятность оши- бочного приема кодограммы или сообщения);
− надежность – вероятность того, что достоверность приема не будет хуже заданной; надежностные характеристики аналогичны характе- ристикам узла;
− коэффициент использования оборудования канала.
Заметим, что в случае составных каналов на их характеристики суще- ственно влияние оказывают характеристики элементов узла.
Основными характеристиками линий связи, как совокупности каналов, являются [6]:
− длина линии;
− стоимость;
− пропускная способность;
− надежностные характеристики.
Возвращаясь к графовой модели сети, отметим, что вершинам графа приписываются числовые значения характеристик соответствующего узла, а каждому ребру – числовые значения характеристик соответствующей линии.
1.2.4 Управление в сети
Сеть связи предполагает наличие системы управления. Говоря о функ- циональных характеристиках сети, последнюю нужно рассматривать как сложную систему, функционирующую в двух случайных, взаимозависимых средах, одна из которой определяется поступающей нагрузкой, другая – по-
30 током отказов – восстановлений на элементы сети, формирующим состояние сети.
Описание системы управления можно рассматривать на двух морфо-
логических уровнях. Элементами описания первого уровня являются средст-
ва контроля и управления телекоммуникационной системы и сеть служеб-
ных каналов передачи информации контроля и управления (например, сеть общих каналов сигнализации – ОКС). Первый уровень морфологического описания системы представляется в виде взвешенного графа управления
G(У), вершинам которого соответствуют средства контроля и управления те- лекоммуникационной системы, ребрам – служебные каналы, а веса вершин и ребер определяются техническими и стоимостными характеристиками сис- темы управления. Элементами описания второго уровня являются функции
управления телекоммуникационной системой.
Основным назначением любой телекоммуникационной системы явля-
ется обеспечение требуемого качества обслуживания ее абонентов. Обслу- живание заключается в реализации их требований на передачу и получение информации. Требования абонентов (потребность в телекоммуникационных услугах) характеризуют потоком заявок на обслуживание. Показатель каче- ства обслуживания выражается либо через интенсивность отказов (частоту отказа в обслуживании поступающих вызовов), либо через среднюю задерж- ку в обслуживании. Отказы и задержка в обслуживании обусловлены огра- ниченностью ресурсов телекоммуникационной системы. В этом случае осо- бая роль в телекоммуникационных системах отводится управлению.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 20
Управление системой есть процесс формирования эффективного (с
точки зрения принятого критерия эффективности) функционирования сис-
темы.
Под изменением характера нагрузки обычно понимается как изменение абсолютной величины нагрузки (увеличение или уменьшение среднего числа заявок на обслуживание), так и изменение относительных величин требований на передачу по отдельным направлениям. Как правило, существует детерминированная и случайная составляющие изменения нагрузки. Из общего характера предъявляемой к обслуживанию нагрузки следуют две функции управления телекоммуникационной сетью – управление нагрузкой, поступающей в сеть, и управление потоками нагрузки в сети (рис. 1.9).
Следует отметить, что способность сети пропускать предъявляемую нагрузку несущественно зависит от характера распределения потоков информации по сети и определяется лишь общим объемом предъявляемой нагрузки. Из этого факта следует, что первоочередной задачей управления сетью является поддержание величины пропускаемой нагрузки в пределах допустимого уровня, и управление потоками нагрузки эффективно выполняется только при выполнении этого условия. Управление потоками нагрузки в сети осуществляется протоколами маршрутизации.
31
Возможность поражения или отказа отдельных элементов телекоммуникационной системы и существенного возрастания нагрузок в линиях связи вызывает необходимость в управлении структурой сети.
Управление структурой сети – переход от структуры пораженной
или перегруженной сети, не обеспечивающей заданных требований на
качество связи, к некоторой другой структуре, удовлетворяющей этим
требованиям. Сущность перехода может заключаться в добавлении резервных комплектов канального, коммутационного и абонентского оборудования, в организации транзитов на некоторых узлах для отдельных потоков и др.
В обобщенном виде функции управления телекоммуникационной сис- темой представлены на рис. 1.9.
Рис. 1.9. Структура системы управления телекоммуникационной сетью
1.3 Основные требования к системам связи
Предъявление требований к связи, системам, сетям, комплексам и средствам связи является сложным процессом и основывается на теории эффективности. Объектом исследования теории эффективности являются системы и процессы оценки эффективности, а предметом исследования – закономерности создания, функционирования и развития систем и процессов оценки эффективности. Оценка эффективности связи и системы связи связана с такими понятиями как: свойство, характеристика, показатель, критерий, требование. Рассмотрим эти понятия.
Свойство – та сторона предмета (объекта, процесса), которая обу-
славливает его различие или общность с другими предметами (объектами,
процессами) или обнаруживается в его отношении с ними. Каждый предмет, объект или процесс имеет основные и второстепенные свойства.
Управление
Связью
Сетью
Приемом, выдачей сообщений
Физической линией связи
В соответствии с архитектурой ВОС/OSI
Структурой
Нагрузкой
Потоками нагрузки
32
Основными свойствами связи являются:
своевременность;
достоверность;
безопасность.
Характеристика – описание отличительных качественных свойств
чего-либо или кого-либо. Характеристика может быть качественной или
количественной. Для качественной характеристики систем и процессов ис- пользуют понятия «лучше» или «хуже». Количественные характеристики часто называют параметрами. Для оценки эффективности процесса связи чаще пользуются понятием показателя эффективности.
Показатель эффективности (или просто показатель) – характери-
стика, функция характеристик или правило, выбранное для оценки некото-
рого свойства объекта или совокупности его свойств. Показатели разделя-
ют на количественные и качественные. П р и м е р : своевременность связи может оцениваться такими показателями как вероятность своевременной пе- редачи сообщений и среднее время пребывания сообщения в канале связи.
Количественные показатели выражаются в виде функции от пара-
метров объекта и определяют абсолютную или относительную (доля,
часть) числовую меру проявления свойства или совокупности свойств.
Качественные или порядковые показатели оперируют понятиями
какой-либо установленной шкалы суждений, отражающей количественные
предпочтения (типа: хуже, лучше, больше, меньше и т. п.), либо бальной
шкалы или шкалы весовых коэффициентов.
Оценка эффективности процесса связи напрямую связана с ответом на вопрос: «В какой степени достигнута требуемая эффективность?» Для ответа на этот вопрос используют понятие критерия.
Критерий (эффективности) – это признак, правило, мера суждения,
на основании которых проводится оценка или классификация чего-либо.
Критерий может быть абсолютным или относительным.
Абсолютный критерий выражает предельную меру достигаемого
эффекта для сравнительной оценки возможных альтернативных решений.
Относительный критерий – норма оценки показателя для достиже-
ния требуемой эффективности. Практика показывает, что не всегда эконо- мически целесообразно достигать максимальных или оптимальных критери- альных значений. В таких случаях устанавливают целесообразную величину требований к показателям.
Требование– это установленный количественный уровень значения
характеристики или показателя оцениваемого объекта, либо высказыва-
тельная форма, устанавливающая его качественное соответствие постав-
ленным целям или решаемым задачам.
Таким образом, под эффективностью связи (системы связи) будем
понимать ее свойство соответствовать цели функционирования, а под ка-
чеством связи – свойство, характеризующее способность обеспечивать
своевременную, достоверную и безопасную передачу сообщений.