|
| |
|
Слаботочка Книги щены в основном описанию функционирования и расчету основных элементов цифровой сети для передачи речи. В гл. 3 рассмотрены вопросы построения цифровых оконечных устройств для передачи речи, приведены наиболее общие алгоритмы, используемые при преобразовании аналоговых речевых сигналов в цифровой поток. В гл. 4 приведены основные характеристики цифровых систем передачи. Основы цифровой коммутации изложены в гл. 5. Базовые методы цифровой модуляции и их применение в цифровых системах радиорелейной магистральной связи описаны в гл. 6. Обсуждение различных способов синхронизации и управления, используемых на цифровых сетях связи, приведено в гл. 7. Основной акцент в гл. 7, и во всей книге в целом, сделан на системы коммутации каналов как традиционного метода коммутации, используемого на телефонных сетях при передаче речи. Сеть с коммутацией каналов - это такая сеть, в которой в ответ на каждое требование на обслуживание устанавливается полный соединительный тракт между оконечными устройствами. При этом все приборы, участвующие в образовании соединительного тракта, остаются в рабочем состоянии на весь период существования соединения. Б гл. 8 описан другой тип сети, обычно называемый сетью с коммутацией пакетов, т. е. сети, приспособленной для обслуживания нагрузки, создаваемой при передаче данных. Кроме того, в гл. 8 обсуждаются основные соображения, которые необходимо принять во внимание при создании сети, приспособленной как для обслуживания телефонного обмена, так и для передачи данных. И, наконец, последняя глава посвящена изложению основ, теории телетрафика: фундаментальной математической теории, используемой при анализе и прогнозировании основных характеристик сети электросвязи. Организации по разработке стандартов в области электросвязи. Успешная работа больших национальных или международных сетей электросвязи может быть обеспечена только с использованием множества стандартов, определяющих условия взаимодействия оборудования. Б США стандарты, по существу, устанавливает фирма Bell System, поскольку 80% телефонов в США обслуживаются этой фирмой. Кроме того, в США есть и другие организации, которые устанавливают стандарты; к числу их относятся Ассоциация независимых телефонных компаний США и Управление по электрификации сельской местности. Значительная часть других стран мира придерживается рекомендаций двух международных комитетов, организованных под эгидой Международного союза электросвязи (МСЭ) : Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ) и Международного консультативного комитета по радиосвязи (МККР) . Первый из них разрабатывает рекомендации по вопросам телефонной МСЭ - ITU - International Telecommunication Union.- Прим. перев. МККТТ - CCITT - International Telegraph and Telephone Consultative Committee.- Прим. перев. МККР-CCIR - International Radio Consuhative Committee.- Прим. перев. И телеграфной связи, передаче данных и соответствующему оборудованию. МККР рассматривает вопросы координации использования радиочастот, а также вопросов сопряжения оборудования радиосвязи с проводными средствами передачи. В США использование спектра радиочастот контролирует Федеральная комиссия по связи (ФКС) . Правда, не всегда, но бывают случаи, когда стандарты, установленные фирмой Bell System, и стандарты, установленные МККТТ, оказываются противоречащими друг другу. Стандарты США часто включаются в рекомендации МККТТ в виде отдельного параграфа. В свою очередь, разработчики аппаратуры для сетей связи США часто пользуются рекомендациями МККТТ, если они не противоречат требованиям, предъявляемым фирмой Bell System. 1.2, АНАЛОГОВАЯ ТЕЛЕФОННАЯ СЕТЬ Аналоговые телефонные сети как в США, так и в других странах мира представляют собой замечательное достижение инженерной мысли. Поскольку телефонные сети существуют уже в течение долгого времени, они содержат многочисленное разнотипное оборудование, реализованное на различной элементной базе. Применение цифровых методов в основном виде электросвязи - телефонии, по существу, является переходом к новой технике, которая позволит снизить затраты и улучшить характеристики функционирования сети при предоставлении традиционных видов обслуживания. Переход на цифровую технику также удобен для создания более унифицированных сетей, которые были бы приспособлены к обслуживанию новых видов связи. Однако этот переход значительно осложняется проблемой совместимости нового оборудования, как аналогового, так и цифрового, с существующим на сети оборудованием. Хотя последующее рассмотрение проводится в основном в техническом аспекте, тем не менее, чтобы понять особенности перехода к цифровой технике в Соединенных Штатах, необходимо напомнить некоторые моменты, связанные с характером и мощностью индустрии электросвязи в этой стране. Ниже приводится табл. 1.1, которая включена в книгу по двум причинам: во-первых, чтобы показать читателю огромный объем продукции этой индустрии и емкость существующей сети; во-вторых, чтобы показать потенциальные возможности рынка сбыта и, следовательно, причины повышенного внимания к электросвязи. Многие компании, которые вначале были лишь пользователями услуг электросвязи, теперь стали еще и производителями ее оборудования. Темп любого перехода к новой технике зависит как от мотивов, вызвавших его, так и от степени изменений, которые он за собой влечет. Статистические данные, приведенные в табл. 1.1, показывают, что замена существующего оборудования, переориентация промыш- ФКС - FCC - Federal Communications Commission.- Прим. перев. Таблица 1.1. Статистические данные по объему телефонной связи в Соединенных Штатах на 1980 г. [1. 2] Число телефонов в США возросло на 2,8% - до 181 млн. телефонов (из них 81% телефонов обслуживается фирмой Bell System). Вложения телефонных компаний в оборудование увеличились на 8,6 % - до 169 млрд. долл. Суммарные годовые доходы телефонной индустрии достигли 61 млрд. долл. Суммарные вложения телефонной индустрии в строительство сооружений связи составили 22,3 млрд. долл. Общая длина проводов, образующих линии связи, обслуживаемые одной только фирмой Bell System, такова, что может трижды покрыть расстояние от Земли до Солнца и обратно. Имеется 1600 других телефонных компаний, на самую крупную из которых - General Telephone and Electronics - приходится 8,6% рынка, она обслуживает 15 млн. телефонов. ленных предприятий, переподготовка персонала - все это является трудно преодолимым препятствием на пути повсеместных и быстрых изменений в отрасли. Из статистических данных также следует, что внедрение нового оборудования и даже небольшой процент его изменения сильно расширяют рынок сбыта для многих корпораций. 1.2.1. Иерархия сети Первый телефонный аппарат, который нашел практическое применение, был изобретен А. Г. Беллом в 1876 г. Однако вскоре стало совершенно очевидно, что сам по себе телефонный аппарат без средств, обеспечивающих установление различных соединений по требованию , не найдет широкого применения. В результате этого, спустя всего два года в Нью-Хейвене, шт. Коннектикут, была введена в эксплуатацию первая коммутационная станция. Эта коммутационная станция (как и все последующие) была размещена в центре обслуживаемой зоны и обеспечивала установление коммутируемых соединений для всех абонентов этой зоны. Так как эти станции размещаются в центре зоны обслуживания, их часто называют центральными станциями. По мере роста объема использования телефонной связи, а также роста потребностей абонентов в установлении соединений на более длинные расстояния, возникла необходимость в связи между отдельными зонами обслуживания, которая осуществлялась с помощью соединительных линий, прокладываемых между центральными станциями. И вновь возникла необходимость во введении коммутационных центров, которые осуществляли бы коммутируемые соединения центральных станций; так возник второй уровень коммутации. Непрерывно растущие потребности в установлении соединений на еще большие расстояния, наряду с созданием более совершенных средств передачи на дальние расстояния, привели к возникновению еще более высоких уровней коммутации. В результате всего этого телефонная Таблица 1.2. Иерархия коммутационных станций в США и Канаде
сеть общего пользования в Соединенных Штатах имеет пять уровней. Эти уровни перечислены в табл. 1.2. На самом нижнем уровне иерархии помещаются коммутационные станции класса 5, которые также называют центральными станциями (ЦС), или оконечными станциями (ОС). Следующий уровень сети , образуют междугородные станции, относящиеся к классу 4. Междугородная сеть связи включает три уровня иерархии коммутации: первичные центры, центры секторов и региональные центры. Пользуясь общей терминологией, можно сказать, что коммутируемые сети связи составляются из коммутационных узлов и линий передачи, связывающих эти узлы. В символическом изображении телефонной сети общего пользования коммутационные узлы отображают различные коммутационные станции, а линии передачи - межстанционные линии связи. На рис. 1.1 приведена иерархическая структура коммутируемой сети, подобная основной сети общего пользования, за исключением того, что на рисунке показаны лишь три  Рис. 1.1. Иерархическая структура сети с тремя уровнями коммутации уровня коммутации. В терминах общей теории структуру сети, показанную на рисунке, можно свести к иерархической древовидной сети. На рис. 1.1 показано, что во главе иерархии сети стоит лишь один центр коммутации. На самом же деле высший уровень иерархии североамериканской сети связи включает 12 коммутационных (региональных) центров. Коммутационные центры высшего уровня иерархии (рис. 1.2) соединяются непосредственно каждый с каждым (коммутационного узла более высокого уровня иерархии сеть не содержит). Сеть соединительных линий на высшем уровне иерархии образуется 12X11/2=66 соединительными путями, связывающими непосредственно каждую пару региональных центров. Обычно эту сеть называют полносвязной. Основной недостаток иерархической структуры сети, показанной на рис. 1.1, состоит в том, что между любой парой коммутационных станций существует всего один путь. Поэтому древовидные сети оказываются весьма чувствительными к повреждениям как коммутационного оборудования, так и линий связи. Чтобы преодолеть этот недостаток, а также обеспечить более экономичное решение при организации связи межхо парами коммутационных станций, обслуживающих большие объемы нагрузки, первичная сеть дополняется множеством соединительных линий высокого использования. Линии высокого использования применяются в качестве путей первого выбора при установлении прямых соединений между коммутационными станциями с большим объемом межстанционной нагрузки. Обычно вся нагрузка между двумя такими станциями направляется по пучкам прямых каналов. Если прямые каналы оказываются за-  Рис. 1.2. Размещение региональных центров коммутации на территории стран Северной Америки Линии первичной междугородной сети связи иерархического типа Линии высокого использования пятыми (что, вообще говоря, может происходить довольно часто из-за их высокого использования), то первичная иерархическая сеть предоставит другие возможности установления соединения по обходным путям. Нагрузка всегда направляется через коммутационные центры самого низкого из имеющихся в наличии уровней иерархии. Благодаря этому требуется не только меньшее количество оборудования сети, но и повышается качество передачи по каналам за счет использования более короткого пути и меньшего числа точек коммутации. На рис. 1.3 показан основной порядок выбора обходных путей. Пути первого выбора показа- сг ны пунктирными линиями, а структура первичной иерархической сети - сплошными линиями. Кроме линий высокого использования, первичная сеть дополняется коммутационным оборудованием, размещаемым на так называемых транзитных коммутационных станциях. Эти станции применяются на самом низшем уровне иерархии сети и предназначены для коммутации межстанционных соединительных линий, связывающих оконечные станции. Транзитные коммутационные станции не являются частью междугородной сети, как и показано на рис. 1.4; они входят в состав той части сети, которая получила название узлового телефонного района. Вообще говоря, узловой телефонный район представляет собой такой район обслуживания, в пределах которого все вызовы рассматриваются как местные (т. е. не междугородные). Рис. 1.3. Маршрут установления соединения на североамериканской сети связи Междугороаная сеть  Местная сеть Рис. 1.4. Структура сети станционного обслуживания (местной сети связи). ОАТС - оконечная АТС 1 [2] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 |