Принципы управления абонентским доступом

1. Особенности построения вторичных телекоммуникационных сетей

1.1 Состав и назначение сетей телефонной связи

1.2 Состав и назначение телеграфных сетей

1.3 Сети передачи данных

1.4 Информационно-вычислительные сети

1.5 Телематические службы

1.6 Цифровые сети интегрального обслуживания

2. Принципы управления абонентским доступом

2.1 Управление сетями абонентского доступа

2.1.1 Нематериальные аспекты сети

2.1.2 Определение установок системы защиты

2.1.3 Хранение аудиторской информации

2.1.4 Создание физической карты сети

2.1.5 Представление сети на физическом уровне

2.1.6 Логическая схема сети

2.2 Обзор средств управления сетями

2.2.1 Средства для контроля работы сервера

2.2.2 Сетевые мониторы

2.2.3 Простой протокол сетевого управления (SNMP)

2.2.4 Протокол CMIP

2.2.5 Удаленное наблюдение (RMON)

2.3 Другие средства наблюдения за сетью

2.3.1 Анализаторы

2.3.2 Доменные рефлектометры

2.3.3 Ping — дешевый способ выявления разрывов сети

2.4 Средства диагностики неисправностей

2.4.1 Источники диагностической информации

Выводы

3. Виртуальные Измерительные Системы (ВИС)

3.1 Программные компоненты ВИС

3.1.1 Структура VI

3.1.2 Пиктограммы и Разъемы входа/выхода

3.1.3 Создание нового ВП

3.1.4 Пример запуска прибора

Вывод

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Анализ опасных и вредных факторов в помещении

4.2 Общие мероприятия по обеспечению безопасности жизнедеятельности в помещении.

4.3 Мероприятия по обеспечению электробезопасности

4.4 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности на объекте

4.5 Расчет искусственного освещения

Выводы

5. Технико-экономическая эффективность проекта

5.1 Определение трудоемкости выполненных работ

5.2 Суммарные затраты на разработку

5.3 Технико-экономический эффект от разработки подсистемы документооборота

5.4 Оценка экономической эффективности внедрения программного продукта

Выводы

Заключение

Современные телекоммуникационные системы и сети представляют сложный комплекс разнообразных технических средств, обеспечивающих передачу различных сообщений на любые расстояния с заданными параметрами качества. Основу телекоммуникационных систем составляют многоканальные системы передачи по электрическим, волоконно-оптическим кабелям и радиолиниям, предназначенные для формирования типовых каналов и трактов. На основе систем передачи строится телекоммуникационная сеть страны, реализуемая в виде комплексов технологически сопряженных сетей электросвязи общего пользования, ведомственных и частных сетей электросвязи на территории России, охваченная общим централизованным управлением и называемая Взаимоувязанной сетью связи Российской Федерации (ВСС РФ). В последнее время чаще используется термин «Единая сеть электросвязи РФ» (ЕСЭ РФ).

Единая сеть связи как информационная транспортная среда, кроме сетей передачи привычных сообщений, позволяет создать:

— цифровую сеть связи с интеграцией служб, обеспечивающих полностью цифровые соединения между оконечными устройствами (терминалами) для предоставления абонентам широкого спектра услуг по передаче телефонных и нетелефонных сообщений, доступ к которым осуществляется через ограниченный набор стандартизированных многофункциональных интерфейсов;

— интеллектуальную сеть, которая может предоставить абонентам расширенный набор услуг в заданное время в заданном месте, например установление телефонного соединения с оплатой за счет вызываемого абонента, вызов по кредитной карте, общение по сокращенному набору номера, телеголосование и др.;

— сотовые мобильные сети связи, предоставляющие абоненту, находящемуся в движении, возможность получить услуги связи в любом месте;

— широкополосные цифровые сети с интеграцией услуг со скоростью обмена информацией до десятков Гбит/с; высокоскоростные сети на основе транспортирования информации с помощью технологии асинхронного режима переноса (Asynchronous Transfer Mode — ATM) и др.

Сами системы управления представляют собой сложные программно-аппаратные комплексы, поэтому существует граница целесообразности применения системы управления — она зависит от сложности сети, разнообразия применяемого коммуникационного оборудования и степени его распределенности по территории. В небольшой сети можно применять отдельные программы управления наиболее сложными устройствами, например коммутатором, поддерживающим технику VLAN. Обычно каждое устройство, которое требует достаточно сложного конфигурирования, производитель сопровождает автономной программой конфигурирования и управления. Однако при росте сети может возникнуть проблема объединения разрозненных программ управления устройствами в единую систему управления, и для решения этой проблемы придется, возможно, отказаться от этих программ и заменить их интегрированной системой управления.

Сетевое управление состоит из отдельных и независимых задач по управлению разнородными системами. К основным функциям сетевого управления относится:

— Проектирование, установка и обслуживание физической инфраструктуры, соединительных кабелей и коммутационных панелей, тестирование кабелей и проверка их длины.

— Настройка устройств, мостов, маршрутизаторов, коммутаторов и повторителей. Настройка процессов резервирования, архивирования и документирование. Создание и обновление топологических карт, отражение взаимосвязей устройств, определение места хранения конфигурационной информации.

— Мониторинг состояния связей и служб, определение базовых показателей сетевой производительности и ее измерение. Упреждающее и экстренное тестирование неполадок в связях и сетевых службах. Мониторинг безопасности сети.

— Отслеживание сбоев в управляемых компьютерах и устройствах, определение и устранение их причин, исправление их последствий и предотвращение сбоев.

— Управление конфигурированием компьютеров и сетевых устройств (инициализация, переконфигурирование, выключение управляемых сетевых устройств и компьютеров).

— Управление потребление сетевых ресурсов пользователями и группами пользователей (например, регулирование дисковых и иных квот).

— Управление производительностью сетевых устройств и сервисов (с помощью сбора и анализа статистики интенсивности применения и частоты ошибок сетевых устройств и искусственной установки уровня их производительности на основе полученных данных).

— Управление защитой данных с помощью контроля доступа к сетевым ресурсам на основе заранее установленной политики безопасности.

Кроме систем управления сетями существуют и системы управления другими элементами корпоративной сети: системы управления ОС, СУБД, корпоративными приложениями. Применяются также системы управления телекоммуникационными сетями: телефонными, а также первичными сетями технологий PDH и SDH.

Независимо от объекта управления, желательно, чтобы система управления выполняла ряд функций, которые определены международными стандартами, обобщающими опыт применения систем управления в различных областях. Существуют рекомендации ITU-T X.700 и близкий к ним стандарт ISO 7498−4, которые делят задачи системы управления на пять функциональных групп:

— управления конфигурацией сети и именованием;

— обработка ошибок;

— анализ производительности и надежности;

— управление безопасностью;

— учет работы сети.

Рассмотрим задачи этих функциональных областей управления применительно к системам управления сетями.

Управление конфигурацией сети и именованием (Configuration Management). Эти задачи заключаются в конфигурировании параметров как элементов сети (Network Element, NE), так и сети в целом. Для элементов сети, таких как маршрутизаторы, мультиплексоры и т. п., с помощью этой группы задач определяются сетевые адреса, идентификаторы (имена), географическое положение и пр.

Управление конфигурацией (как и другие задачи системы управления) могут выполнятся в автоматическом, ручном или полуавтоматическом режимах. Например, карта сети может составляться автоматически, на основании зондирования реальной сети пакетами-исследователями, а может быть введена оператором системы управления вручную. Чаще всего применяются полуавтоматические методы, когда автоматически полученную карту оператор подправляет вручную. Методы автоматического построения топологической карты, как правило, являются фирменными разработками.

Более сложной задачей является настройка коммутаторов и маршрутизаторов на поддержку маршрутов и виртуальных путей между пользователями сети. Согласованная ручная настройка таблиц маршрутизации при полном или частичном отказе от использования протокола маршрутизации (а в некоторых глобальных сетях, например Х.25, такого протокола просто не существует) представляет собой сложную задачу. Многие системы управления сетью общего назначения ее не выполняют, но существуют специализированные системы конкретных производителей, например система NetSys компании Cisco Systems, которая решает ее для маршрутизаторов этой же компании.

Обработка ошибок (Fault Management). Эта группа задач включает выявление, определение и устранение последствий сбоев и отказов в работе сети. На этом уровне выполняется не только регистрация сообщений об ошибках, но и их фильтрация, маршрутизация и анализ на основе некоторой корреляционной модели. Фильтрация позволяет выделить из весьма интенсивного потока сообщений об ошибках, который обычно наблюдается в большой сети, только важные сообщения, маршрутизация обеспечивает их доставку нужному элементу системы управления, а корреляционный анализ позволяет найти причину, породившую поток взаимосвязанных сообщений (например, обрыв кабеля может быть причиной большого количества сообщений о недоступности сетей и серверов).

Устранение ошибок может быть как автоматическим, так и полуавтоматическим. В первом случае система непосредственно управляет оборудованием или программными комплексами и обходит отказавший элемент за счет резервных каналов и т. п. В полуавтоматическом режиме основные решения и действия по устранению неисправности выполняют люди, а система управления только помогает в организации этого процесса — оформляет квитанции на выполнение работ и отслеживает их поэтапное выполнение (подобно системам групповой работы).

В этой группе задач иногда выделяют подгруппу задач управления проблемами, подразумевая под проблемой сложную ситуацию, требующую для разрешения обязательного привлечения специалистов по обслуживанию сети.

Анализ производительности и надежности (Performance Management). Задачи этой группы связаны с оценкой на основе накопленной статистической информации таких параметров, как время реакции системы, пропускная способность реального или виртуального канала связи между двумя конечными абонентами сети, интенсивность трафика в отдельных сегментах и каналах сети, вероятность искажения данных при их передаче через сеть, а также коэффициент готовности сети или ее определенной транспортной службы. Функции анализа производительности и надежности сети нужны как для оперативного управления сетью, так и для планирования развития сети.

Результаты анализа производительности и надежности позволяют контролировать соглашение об уровне обслуживания (Service Level Agreement, SLA), заключаемое между пользователем сети и ее администраторами (или компанией, продающей услуги); Обычно в SLA оговариваются такие параметры надежности, как коэффициент готовности службы в течение года и месяца, максимальное время устранения отказа, а также параметры производительности, например, средняя и максимальная пропускная способности при соединении двух точек подключения пользовательского оборудования, время реакции сети (если информационная служба, для которой определяется время реакции, поддерживается внутри сети), максимальная задержка пакетов при передаче через сеть (если сеть используется только как транзитный транспорт). Без средств анализа производительности и надежности поставщик услуг публичной сети пли отдел информационных технологий предприятия не сможет ни проконтролировать, ни тем более обеспечить нужный уровень обслуживания для конечных пользователей сети Управление безопасностью (Security Management). Задачи этой группы включают в себя контроль доступа к ресурсам сети (данным и оборудованию) и сохранение целостности данных при их хранении и передаче через сеть. Базовыми элементами управления безопасностью являются процедуры аутентификации пользователей, назначение и проверка прав доступа к ресурсам сети, распределение и поддержка ключей шифрования, управления полномочиями и т. п. Часто функции этой группы не включаются в системы управления сетями, а реализуются либо в виде специальных продуктов (например, системы аутентификации и авторизации Kerberos, различных защитных экранов, систем шифрования данных), либо входят в состав операционных систем и системных приложений.

Учет работы сети (Accounting Management). Задачи этой группы занимаются регистрацией времени использования различных ресурсов сети — устройств, каналов и транспортных служб. Эти задачи имеют дело с такими понятиями, как время использования службы и плата за ресурсы — billing. Ввиду специфического характера оплаты услуг у различных поставщиков и различными формами соглашения об уровне услуг, эта группа функций обычно не включается в коммерческие системы и платформы управления типа HP Open View, а реализуется в заказных системах, разрабатываемых для конкретного заказчика:

Модель управления OSI не делает различий между управляемыми объектами — каналами, сегментами локальных сетей, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами, модемами и мультиплексорами, аппаратным и программным обеспечением компьютеров, СУБД. Все эти объекты управления входят в общее понятие «система», и управляемая система взаимодействует с управляющей системой по открытым протоколам OSI.

Однако на практике деление систем управления по типам управляемых объектов широко распространено. Ставшими классическими системы управления сетями, такие как StinNet Manager, HP OpenView или Cabletron Spectrum, управляют только коммуникационными объектами корпоративных сетей, то есть концентраторами и коммутаторами локальных сетей, а также маршрутизаторами и удаленными мостами, как устройствами доступа к глобальным сетям. Оборудованием территориальных сетей обычно управляют системы производителей телекоммуникационного оборудования, такие как RADView компаний RAD Data Communications, MainStreetXpress 46 020 компании Newbridge и т. п.

Рассмотрим, как преломляются общие функциональные задачи системы управления, определенные в стандартах X.700/ISO 7498−4, в задачи такого конкретного класса систем управления, как системы управления компьютерами и их системным и прикладным программным обеспечением. Их называют системами управления системой (System Management System). Обычно система управления системой выполняет следующие функции: Учет используемых аппаратных и программных средств (Configuration Management). Система автоматически собирает информацию об установленных в сети компьютерах и создает записи в специальной базе данных об аппаратных и программных ресурсах. После этого администратор может быстро выяснить, какими ресурсами он располагает и где тот или иной ресурс находится, например, узнать о том, на каких компьютерах нужно обновить драйверы принтеров, какие компьютеры обладают достаточным количеством памяти, дискового пространства и.т. п.

— Распределение и установка программного обеспечения (Configuration Management), После завершения обследования администратор может создать пакеты рассылки нового программного обеспечения, которое нужно инсталлировать на всех компьютерах сети или на какой-либо группе компьютеров. В большой сети, где проявляются преимущества системы управления, такой способ инсталляции может существенно уменьшить трудоемкость этой процедуры. Система может также позволять централизованно устанавливать и администрировать приложения, которые запускаются с файловых серверов, а также дать возможность конечным пользователям запускать такие приложения с любой рабочей станции сети.

— Удаленный анализ производительности и возникающих проблем (Fault Management and Performance Management). Эта группа функций позволяет удаленно измерять наиболее важные параметры компьютера, операционной системы, СУБД и т. д. (например, коэффициент использования процессора, интенсивность страничных прерываний, коэффициент использования физической памяти, интенсивность выполнения транзакций). Для разрешения проблем эта группа функций может давать администратору возможность брать на себя удаленное управление компьютером в режиме эмуляции графического интерфейса популярных операционных систем. База данных системы управления обычно хранит детальную информацию о конфигурации всех компьютеров в сети для того, чтобы можно было выполнять удаленный анализ возникающих проблем.

Примерами систем управления системами являются Microsoft System Management Server (SMS), CA Umcenter, HP Operationscenter и многие другие.

Как видно из описания функций системы управления системами, они повторяют функции системы управления сетью, но только для других объектов. Действительно, функция учета используемых аппаратных и программных средств соответствует функции построения карты сети, функция распределения и установки программного обеспечения — функции управления конфигурацией коммутаторов и маршрутизаторов, а функция анализа производительности и возникающих проблем — функции производительности.

Эта близость функций систем управления сетями и систем управления системами позволила разработчикам стандартов OSI не делать различия между ними и разрабатывать общие стандарты управления.

На практике уже несколько лет также заметна отчетливая тенденция интеграции систем управления сетями и системами в единые интегрированные продукты управления корпоративными сетями, например CA Unicenter TNG или ТМЕ-10 IBM/Tivoli. Наблюдается также интеграция систем управления телекоммуникационными сетями с системами управления корпоративными сетями.

1 Особенности построения вторичных телекоммуникационных сетей

1.1 Состав и назначение сетей телефонной связи

Телефонная связь в стране представлена системой телефонной связи (СТфС), которая является важнейшей составной частью ЕСЭ РФ и по объему передаваемых сообщений занимает первое место среди других систем. В состав СТфС входят: телефонная сеть общего пользования (ТФОП) и сеть подвижной радиотелефонной связи общего пользования (РТОП).

Вторичная сеть общего пользования представляет собой совокупность автоматических телефонных станции (АТС), узлов автоматической коммутации (УАК), абонентских аппаратов и линий, а также каналов передачи, полученных из первичной сети. В этой вторичной сети существует иерархия, подобная ярусам первичной сети.

Как правило, абоненты подключаются к ней через местные (городские или сельские) сети связи, являющиеся нижним ярусом этой сети. Местные сети объединяются в зоновые сети (средний ярус) с помощью каналов связи первичной внутризоновой сети. Связь между абонентами различных зон (верхний ярус) осуществляется через каналы первичной магистральной сети.

Структура городской телефонной сети существенно зависит от количества абонентов и размеров территории. В частности при небольшой емкости (до 10 тыс. номеров) строилась одна АТС для всех абонентов. При средней емкости (до 4050 тыс. номеров) строили несколько АТС, соединенные по принципу «каждая с каждой».

На сетях большой емкости необходимо было вводить узлы входящего сообщения (УВС). В каждом узловом районе УВС соединялся со всеми АТС сети радиально, объединяя потоки от АТС всех других узловых районов к АТС своего района. В пределах каждого узлового района АТС соединялась по способу «каждая с каждой». При емкости сети более 400−500 тыс. номеров приходилось еще более усложнять структуру, вводя узлы исходящего сообщения (УИС). Такой узел собирал информационные потоки от всех АТС своего узлового района и распределял их к УВС всех других районов. Такая структура смешанного типа характерна для городской сети Москвы, Санкт-Петербурга и других крупных промышленных центров.

Сельские телефонные сети (СТС) строятся по радиальному или радиально-узловому способу. Внутризоновая сеть строится, в основном, по радиально-узловому принципу. Автоматическая междугородная телефонная сеть сочетает в себе два принципа: радиально-узловой и «каждый с каждым».

Система телефонной связи предназначена для удовлетворения населения и предприятий в передаче сообщений пользователей как в пределах страны, так и при выходе на международную телефонную сеть, и представляет следующие виды услуг:

1. Услуги доставки сообщений: речевых, факсимильных, электронной почты, данных. Эти услуги предоставляются техническими службами, использующими физические ресурсы сети.

2. Специальные услуги это информационно-справочные, заказные и дополнительные, предоставляемые службами сервиса автоматически или с помощью оператора. К ним, в частности, относятся:

— справочная местной телефонной сети;

— справочная точного времени;

— заказная междугородной телефонной сети МТС;

— справочная междугородной и международной сети;

— прием телеграмм по телефону;

— заказная ремонта телефонной сети;

— заказная ремонта таксофонов.

3. Дополнительные виды обслуживания (ДВО) могут предоставляться общесетевыми службами или службой той станции, куда подключена линия абонента, программно-аппаратными средствами станции или сети. К ДВО относятся, например: сокращенный набор номера вызываемого абонента; переадресация; предоставление возможности получения справки во время разговора с одним из пользователей; конференцсвязь трех и более пользователей; прямой вызов (соединение без набора номера).

В настоящее время телефонные сети страны цифровизированы в недостаточной степени. Поэтому переход от аналоговых станций к цифровым актуальная задача ближайших лет.

Один из вариантов перехода предполагает несколько этапов: замена всех аналоговых межстанционных линий передачи цифровыми; замена электромеханических узлов и станций цифровыми системами коммутации (ЦСК); построение цифровой сети интегрального обслуживания (ЦСИО).

Другая стратегия перехода создание так называемой наложенной цифровой сети (рис. 1.1), где приняты следующие обозначения: 1 линии ИКМ, 2 ОКС, 3 абонентский пункт, 4 терминал абонента, 5 вынос (концентратор), ПС пункт сигнализации.

Этот путь позволяет минимизировать единовременные затраты, так как при вводе первых ЦСК возможно создание полностью цифрового участка сети. Пользователи наложенной сети сразу получают услуги современных цифровых сетей. Часть услуг цифровой сети могут получать и абоненты аналоговой сети при наличии специального доступа к ресурсам наложенной сети. Другое преимущество такой стратегии состоит в том, что рационально выбранный участок для построения наложенной сети позволяет проложить определенное число маршрутов межстанционной связи через сеть. Это сразу должно сказаться на повышении качества предоставляемых услуг благодаря использованию протяженных маршрутов только с цифровыми каналами.

Рисунок 1.1 Структура аналоговой вторичной сети переходного периода, развиваемая с помощью «наложенной цифровой сети»

Естественной для цифровой сети является централизованная межстанционная сигнализация по общему каналу сигнализации (ОКС). Применение централизованной сигнализации позволяет существенно повысить верность передачи сигнальной информации (адресной, линейных и информационных сигналов).

Удаленные группы пользователей могут быть экономично включены в ЦСК с помощью выносов (В), являющихся частью программно-аппаратных средств этих ЦСК, приближенных к местам группирования пользователей. Функционально выносы цифровой сети отличаются от подстанций аналоговой сети способностью замыкать внутренние потоки информации без занятия каналов, связывающих вынос с ЦСК. Эти каналы используются только для внешней связи (входящей и исходящей) пользователей выноса.

Структура вторичных цифровых сетей общего пользования.

Цифровой называют сеть, в которой информация передается между абонентскими пунктами (АП) только в цифровой форме. Структура цифровой сети существенно проще структуры аналоговой вторичной телефонной сети по следующим причинам.

1. Отсутствуют жесткие ограничения максимальной емкости ЦСК (количества портов абонентских и соединительных линий), которые имеются (существуют) для аналоговых оконечных станций и узлов. Поэтому для построения цифровой сети заданной емкости требуется меньшее количество станций, чем для построения аналоговой сети.

2. Практическое отсутствие ограничений на расстояние между станциями и узлами благодаря использованию систем передачи с ИКМ.

Эти особенности позволяют строить цифровую вторичную сеть как одноуровневую, т. е. без узлов. Станции такой сети могут быть связаны друг с другом по способу «каждая с каждой» линиями с ИКМ и могут использоваться как оконечные или как совмещенные (оконечные и транзитные).

Для обмена сигнальными сообщениями при межстанционной связи выделяется сигнальная подсеть с коммутацией пакетов. Эта подсеть образована пунктами сигнализации (ПС) и связывающими их ОКС. Сигнальные сообщения в этой подсети передаются в форме пакетов переменной длины с высокой скоростью и верностью. В сигнальной подсети передаются команды управления сетью, а также данные для администрирования.

Сеть с описанными свойствами может поддерживать множество служб: телефонную, передачи данных, изображений и ее принято называть цифровой сетью интегрального обслуживания (ЦСИО). Станции цифровой сети реализуют функции оконечных и транзитных, могут иметь емкость до 60 тыс. портов и более. В цифровой сети широко используются выносы (концентраторы) части оборудования оконечных станций. Это позволяет снизить затраты на абонентскую сеть.

Развитие телефонной сети общего пользования.

Концепция развития связи РФ предусматривает следующие задачи реконструкции ТФОП:

— переход от аналоговой телефонной сети к аналогово-цифровой;

— совершенствование цифровой сети связи ОП (ЦСС-ОП);

— полная замена декадно-шаговых АТС;

— создание на основе ЦСС-ОП узкополосной ЦСИО для ограниченной части абонентов;

— применение системы сигнализации по ОКС на всех участках сети;

— создание центров технического обслуживания и технической эксплуатации (ЦТЭ) и центров генерации программ.

1.2 Состав и назначение телеграфных сетей

Вторичная телеграфная сеть России состоит из трех коммутируемых сетей:

1) общего пользования (ОП), по которой передаются телеграммы, принятые в городских отделениях связи (ГОС), районных узлах связи (РУС) или непосредственно на телеграфных узлах и доставляемые адресатам (учреждениям, предприятиям и частным лицам);

2) абонентского телеграфирования (AT), по которой передаются телеграммы или организуются телеграфные переговоры между оконечными установками абонентов этой сети;

3) международного абонентского телеграфирования «Телекс», по которой передаются телеграммы или организуются телеграфные переговоры абонентов этой сети, находящихся в нашей стране и за рубежом.

Телеграфные каналы между узлами создаются на базе каналов передачи первичных сетей электросвязи. Телеграфная сеть прошла долгий путь развития и является наиболее разветвленной сетью низкоскоростной передачи дискретных сообщений. Она построена по комбинированному принципу: узлы высшей категории соединяются по принципу «каждый с каждым», а узлы более низкой категории по радиально-узловому принципу.

На сети имеются узлы трех типов (рис. 1.2):

1. Главные узлы (ГУ), расположенные в Москве; столицах некоторых республик и крупных областных (краевых) центрах, где проходят большие потоки телеграфных сообщений.

2. Областные узлы (ОУ), которые являются центрами областных телеграфных связей.

3. Районные узлы (РУ), являющиеся центрами районных телеграфных связей.

Телеграфный узел Москвы является центральным и руководящим в оперативном отношении узлом. ГУ соединены между собой, с ОУ зоны и в некоторых случаях с ОУ других зон по принципу «каждый с каждым». ОУ соединяются с соответствующими ГУ, в зону которых они входят, и с РУ своей зоны, которые в свою очередь соединены с городскими и сельскими отделениями.

Телеграфная сеть общего пользования.

Телеграфная сеть общего пользования (ТлгОП) предусматривает организацию по всей стране отделений связи городских (ГО), районных (РО), сельских (СО), в которых отправители сдают телеграммы, а отделения связи обеспечивают доставку телеграмм непосредственно получателю.

Рисунок 1.2 Структура телеграфной сети

На разных этапах развития ТлгОП базировалась на принципах КС, КК и их сочетаний. В перспективе на сети будут использоваться только методы КС и КП. Комбинированные сети в зависимости от того, какой метод коммутации играет главную роль, называются сетями с КК + КС или КС + КК. Сеть с использованием на всех ее участках, кроме местного, коммутации каналов (КК + КС) получила название прямых соединений (ПС). Этот метод до недавнего времени широко использовался на ТлгОП. Он заключается в предоставлении тому или иному отделению связи (ОС) временного прямого соединения через узлы коммутации каналов с другими отделениями связи. Структурная схема системы ПС приведена на рис. 1.3.

Телеграфные ОС подключаются местными соединительными линиями к ближайшим узлам коммутации, которые соединяются друг с другом пучками магистральных каналов. Вызывные приборы (ВП) телеграфных аппаратов обеспечивают посылку на узел сигналов вызова, набора номера, отбоя, а также осуществляют автоматическое включение и выключение телеграфного аппарата в соответствии с сигналами, поступающими от узла.

Рисунок 1.3 Структурная схема системы ПС

Для передачи телеграммы по системе ПС оператор одного оконечного пункта (ОП) набирает на вызывном приборе номер вызываемого ОП и коммутационные приборы узлов автоматически устанавливают соответствующее соединение. С трансмиттера первого ОП осуществляется автоматическая передача предварительно отперфорированных телеграмм, которые принимаются аппаратом другого ОП. Для образования прямого телеграфного канала между вызывающим и вызываемым ОП необходимо наличие свободных магистральных каналов между всеми узлами, участвующими в этом соединении, а также свободной местной линии между последним узлом и вызываемым пунктом.

Число каналов на низовой сети (от ОУ до ГО или РУС) обычно мало (23), поэтому такие каналы гораздо чаще оказываются занятыми, чем каналы магистральной сети. Если связь первого оконечного пункта ОП1 с последним узлом коммутации (ст. Г на рис. 1.3) может быть получена со сравнительно малой вероятностью отказа (1 … 5%), то на участке местной линии (от ст. Г до второго оконечного пункта ОП2) вероятность отказов может достигать 20 … 30%. При этом вызывающий пункт будет получать частые отказы и через некоторое время повторять вызовы.

В результате бесполезно занимаются магистральные каналы и коммутационные приборы узлов, замедляется прохождение телеграмм, расходуется время операторов на повторные вызовы. Поэтому в случае занятости местной линии к ОП2 более целесообразно осуществлять на последнем узле прием входящих телеграмм на реперфоратор (накопитель), а затем передавать их в оконечный пункт по мере освобождения местной линии. С последним узлом коммутации (ст. Г) соединен коммутатор низовых соединений (КНС). Таким образом, система ПС является комбинированной: на магистральном участке она реализует принцип КК, а на низовом участке содержит реперфораторный переприем, основанный на принципах КС.

В телеграфной сети, построенной по принципу КС + КК, основные (транзитные и часть оконечных) узлы работают по методу КС, оконечные узлы КК служат в качестве концентраторов нагрузки для узлов КС.

Сеть абонентского телеграфирования.

Телеграфная связь общего пользования не в полной мере удовлетворяет запросы предприятий и учреждений в оперативной связи по следующим причинам:

1. Телеграммы накапливаются в течение дня, прежде чем курьер предприятия доставляет их в отделение связи.

2. Процесс передачи и последующей доставки телеграмм адресату также требует определенного времени.

3. Большое число телеграмм, поступающих в отделение связи к концу рабочего дня от предприятий и учреждений создает значительные пики нагрузки на сети ОП, что замедляет прохождение телеграммы от отправителя до адресата.

Эти недостатки сети ОП отсутствуют в телеграфной сети абонентского телеграфирования (AT), за счет установки оконечных телеграфных аппаратов непосредственно в предприятиях и учреждениях.

Абоненту сети AT предоставляются следующие возможности:

— получение немедленного соединения с любым другим абонентом этой сети и ведение с ним телеграфного переговора поочередной двусторонней связи;

— передача телеграмм другим абонентам сети AT независимо от присутствия обслуживающего персонала у приемного аппарата;

— соединение со станционным аппаратом своего узла коммутации для передачи сообщений абонентам, не включенным в сеть AT;

— прием информации, поступившей от абонента другой сети через местный узел коммутации.

Развитие сети AT приводит к значительной разгрузке сети ОП в первую очередь от транзитной корреспонденции, существенно снимаются пики нагрузки в конце рабочего дня.

Система AT во многом аналогична системе ПС. Однако в сети AT допускается занятость каналов и необходимость повторных вызовов. В сети ПС это нерационально. В отличие от системы ПС в сетях AT принцип коммутации каналов строго выдерживается на всех стадиях соединения. Схема абонентской телеграфной связи приведена на рис. 1.4.

Рисунок 1.4 Структурная схема абонентской телеграфной связи

Оборудование оконечной установки сети AT аналогично оборудованию оконечного пункта сети ПС. В качестве оконечной телеграфной аппаратуры в основном применяются рулонные аппараты, а в последнее время персональные компьютеры с адаптерами.

Аппарат снабжается устройством автоответа. Вызывной прибор (ВП), оборудованный номеронабирателем, вызывной и отбойной кнопками и двумя сигнальными лампочками, позволяет производить вызов узла коммутации станции AT и автоматическое включение аппарата по команде со станции. Абонентские установки соединены с ближайшими станциями AT. Вызов станции производится нажатием кнопки «вызов» на ВП.

Аппаратура абонентской панели (А) регистрирует сигнал вызова и устройство коммутации (УК) приводится в состояние готовности приема адресного блока (в сети AT импульсов набора номера). При этом на вызывной прибор посылается сигнал «Разрешение набора номера». Кроме абонентской панели и устройства коммутации в состав станции AT входит переходное устройство (П), которое обеспечивает подключение к станции междугородных каналов. После установления соединения с требуемым абонентом сообщение передается из одного абонентского пункта в другой.

Разновидностью абонентского телеграфа является международный абонентский телеграф «Телекс». Он предназначен для обеспечения документальной связью посольств, иностранных корреспондентов и иных абонентов, передающих сообщения в другие страны. Эта сеть объединяет до 100 стран.

Набор номера абонента обычно осуществляется с клавиатуры телеграфного аппарата. При этом телеграфный аппарат вызывающего абонента включается сразу же после сигнала вызова. Набор номера вызываемого абонента осуществляется передачей на узел коммутации стартстопных комбинаций. Все сигналы, поступающие со станции на аппарат абонента, также передаются старт-стопными сигналами («Ответ станции», «Соединение», «Занято» и др.).

1.3 Сети передачи данных

Сети передачи данных (ПД) появились в начале 1960;х годов. Это обусловлено двумя основными причинами: произошел качественный скачок в развитии вычислительной техники, в результате которого количественный рост мощности и быстродействия ЭВМ позволил обслуживать многочисленных удаленных пользователей практически в режиме реального времени; быстрым проникновением средств вычислительной техники в технику связи, что позволило автоматизировать процессы обработки, передачи, приема и распределения сообщений в сетях связи.

Основной задачей, появившейся в то время, являлась проблема организации связи между удаленным терминалом пользователя и мощной ЭВМ, а также создание распределенных вычислительных систем. По сравнению с традиционными телеграфными сетями к сетям ПД предъявляются более жесткие требования по верности, скорости передачи и надежности.

Вторичная сеть ПД это совокупность аппаратных и программных средств для ПД между ЭВМ, а также между пользователями и ЭВМ.

Поскольку сеть ПД является основой, ядром для создания информационно-вычислительных сетей (ИВС), она иногда называется базовой сетью ПД.

Действующие и разрабатываемые сети ПД существенно различаются по структуре, принципам функционирования, техническим средствам и ряду других признаков. Классификация сетей ПД приведена на рис. 1.5.

Рисунок 1.5 Классификация сетей передачи данных

На начальном этапе для передачи данных использовались традиционные сети. Это, прежде всего, организация сети ПД с использованием телефонной сети общего пользования (ТФОП). Основным достоинством этой сети является ее широкая разветвленность. Однако ТФОП не в полной мере отвечает требованиям ПД по следующим основным причинам: аналоговый способ передачи сообщений; невысокая скорость передачи (< 2400 бит/с); значительное время установления соединения; частые отказы в установлении соединения; специфические помехи, в основном импульсные, при невысоком допустимом уровне полезного сигнала.

Использование сетей AT и «Телекс» для ПД, также сопряжено с рядом недостатков: низкая скорость передачи 200 бит/с; низкая верность вероятность ошибки на знак; строго фиксированный первичный код МТК-2 и режим работы (стартстопный).

Цифровые сети передачи данных с коммутацией каналов.

Общим отличительным признаком цифровых сетей ПД является применение цифровых систем передачи (ЦСП) на всех участках сети, начиная от абонентских и кончая магистральными линиями, и электронных станций.

Цифровые сети ПД по сравнению с традиционными сетями характеризуются высокой верностью, большими скоростями передачи, малым временем установления соединения и высокой надежностью. Вероятность ошибки на знак в этих сетях, скорость передачи по высокоскоростным каналам ПД десятки, сотни Кбит/с и десятки Мбит/с.

Благодаря цифровым системам коммутации сокращается время установления соединения до нескольких секунд и меньше. Надежность в цифровых сетях обеспечивается за счет более высокой надежности ее элементов: реализации ЦСП на БИС, резервирования оборудования систем коммутации, а также благодаря гибкой системе управления сетью на базе ЭВМ. Эта система позволяет оперативно управлять сетью ПД, эффективно контролировать ее состояние, а в случае выхода из строя отдельных участков сети быстро находить обходные пути.

Применение в цифровых сетях ПД управляющих систем позволяет ввести большой набор новых услуг, например, организацию закрытых групп пользователей, прямой и сокращенный вызов, идентификацию вызываемого абонента.

Сети передачи данных с коммутацией каналов (ПД-КК) можно разделить на два класса: асинхронные и синхронные. В асинхронных сетях отсутствует единая синхронизация, отдельные системы передачи и коммутационные станции имеют самостоятельные тактовые генераторы.

В синхронных сетях прохождение всех процессов (передачи и коммутации) во времени определяется единым тактовым синхросигналом от единого источника.

Асинхронные цифровые сети передачи данных.

Эти сети появились исторически первыми, что определялось попыткой объединения разнородной цифровой техники. Примером такой сети может служить комбинированная сеть передачи телеграфных сообщений и среднескоростной передачи данных. В асинхронных сетях, как правило, не согласованы скорости работы и методы синхронизации оконечного оборудования данных (00Д), способы разделения каналов и другие факторы. Для разрешения указанных противоречий все элементы сети дополняются цифровыми устройствами, обеспечивающими прозрачный асинхронный ввод (ПАВ), при котором не предъявляется каких-либо требований к временным характеристикам передаваемого сигнала. ПАВ является прозрачным по отношению к длительности тактовых интервалов передаваемых сигналов, что обеспечивает возможность синхронного и старт-стопного режимов работы и передачу дискретных сигналов с любой скоростью, не превышающей допустимую.

Широкое применение асинхронных сетей с ПАВ ограничивается следующими недостатками.

1. Наличие краевых искажений при использовании соответствующих методов сопряжения: наложения (МН), скользящего индекса с подтверждением (СИП) и др.

2. Степень краевых искажений при ПАВ зависит от того, насколько скорость работы синхронных устройств превышает скорость работы ООД. Самый экономичный из способов ПАВ требует не менее чем трехкратного превышения скорости цифрового потока над скоростью передачи данных.

3. Ограничения на величину краевых искажений вынуждают выбирать еще более высокие скорости цифровых потоков.

Другой способ построения асинхронных сетей с непрозрачным асинхронным вводом (НАВ) предполагает ограниченный набор скоростей передачи и единый метод синхронного временного разделения каналов. В таких сетях налагаются определенные требования на временные параметры сигналов, поступающих от ООД, при этом разница между скоростями вводимого сигнала данных и цифрового потока пренебрежимо мала. Сеть ПД-КК с НАВ по сравнению с ПАВ характеризуется значительно лучшим использованием пропускной способности, возможностью высокоскоростной передачи данных и непрозрачностью в отношении скоростей и способов коммутации. В сети с НАВ краевые искажения практически отсутствуют. Следовательно, сети ПД-КК с НАВ имеют определенные преимущества по сравнению с асинхронными сетями с ПАВ.

Синхронные цифровые сети передачи данных с коммутацией каналов.

Цифровая синхронная сеть ПД-КК предъявляет жесткие требования к системам синхронизации. Возможны два варианта обеспечения синхронизации всех элементов сети.

1. В сети действует единый источник синхронизации, на частоту и фазу которого настраиваются тактовые генераторы коммутационных узлов.

2. Общая синхронизация достигается путем взаимной автоподстройки частот тактовых генераторов, расположенных в УК. Синхронизация на местных участках сети осуществляется в соответствии с синхросигналами, передаваемыми каждым УК к подключенным мультиплексорам и отдельным АП.

В нашей стране рекомендуется первый вариант или метод принудительной синхронизации. Источник синхросигнала, нестабильность которого порядка располагается на одном из УК. Ведомые генераторы в остальных УК осуществляют коррекцию своих частот путем сравнения числа тактовых интервалов сигнала, поступившего из линии, и сигнала, вырабатываемого местным тактовым генератором за определенный промежуток времени. Результаты сравнения служат корректирующим сигналом для управления частотой местного тактового генератора.

Цифровые синхронные сети ПД-КК обеспечивают следующие характеристики:

— передачу данных в широком диапазоне скоростей (до 48 Кбит/с);

— вероятность ошибки на бит между любой парой АП без применения устройств защиты от ошибок (УЗО), не хуже чем ;

— время установления соединения не более 1с при использовании наземных каналов;

— прозрачность передачи по отношению к битам, первичным кодам, алгоритмам и форматам;

— синхронизацию сети по кодовым элементам, а в случае необходимости и по кодовым комбинациям (знакам).

Таким образом, цифровые синхронные сети ПД-КК имеют существенные преимущества перед традиционными сетями, используемыми для передачи данных: высокие показатели верности, малое время установления соединения, широкий набор услуг.

Однако имеются определенные недостатки, например, сложность создания системы синхронизации и обеспечения живучести сети при выходе из строя тактовых генераторов. Общим недостатком всех сетей с КК является низкое использование пропускной способности канала связи в целом по сети. Указанные недостатки частично устраняются в сетях с КС и КП.

Сети передачи данных с коммутацией сообщений.

В сетях передачи данных с коммутацией сообщений (сетях ПД-КС) сообщение, кроме данных, содержит служебные признаки, в том числе адрес получателя, категорию сообщения и т. д.

В ЦКС служебная часть анализируется, и сообщение передается в следующий ЦКС в соответствии с выбранным направлением. Сообщение ставится в очередь и находится в памяти ЦКС, пока все сообщения, находящиеся в очереди перед ним, не будут переданы. Сообщения между ЦКС передаются с более высокими скоростями, чем на абонентском участке, однако задержки в сети с КС зависят не от времени передачи по каналу связи, а от времени нахождения сообщения в очереди ЦКС. Это время зависит от нагрузки сети, производительности ЦКС и ряда других факторов.

Переменное и значительное время доставки сообщений через сеть КС является одной из основных особенностей сетей ПД-КС. В силу этого обстоятельства отсутствует возможность работы в реальном времени и невозможность режима диалога. Другой особенностью сети ПД-КС является то, что за доставку сообщения отвечают непосредственно технические средства сети, а не пользователи, так как у отправителя нет прямой связи с получателем.

В ЦКС сетей ПД-КС для управления всеми процессами приема и передачи, а также выполнения ряда дополнительных функций используются ЭВМ.

При объединении большого числа АП в составе сети ПД-КС она должна иметь иерархическую структуру, содержащую несколько уровней. На рис. 1.6 приведен фрагмент участка сети ПД-КС, состоящий из четырех уровней.

На верхнем уровне располагаются междугородные МЦКС, на следующем зоновые ЗЦКС, далее низовые центры НЦКС и концентраторы КЦ и на самом нижнем уровне АП.

Рисунок 1.6 Фрагмент сети ПД-КС

Связь МЦКС между собой осуществляется по полносвязной схеме, скорости передачи 4800 бит/с и выше. Непосредственно к МЦКС могут подключаться крупные вычислительные центры коллективного использования ВЦКП. Зоновые центры ЗЦКС для обеспечения живучести и повышения надежности сети в целом подключаются не менее чем к двум МЦКС. Скорость передачи от ЗЦКС к МЦКС обычно 2400 или 4800 бит/с.

По радиальным направлениям к ЗЦКС подключаются НЦКС и КЦ для более эффективного использования каналов на нижних уровнях сети. Скорости передачи составляет 1200 или 2400 бит/с. Абонентские пункты (АП) подключаются, как правило, к НЦКС и КЦ и передают данные со скоростями 50 … 1200 бит/с. При более высокоскоростной передаче АП может непосредственно включаться в ЗЦКС.

В сетях ПД-КС возникает необходимость выбора пути передачи информации, для которого среднее время задержки сообщения является минимальным. В сетях ПД-КК также решается задача выбора оптимального пути передачи, однако, она решается для данного сообщения один раз.

В сетях ПД-КС оптимальный путь должен выбираться в каждом ЦКС с учетом состояния других ЦКС, расположенных на направлении передачи.

Сообщение, передаваемое по сети ПД-КС, представляется в определенной форме, регламентирующей его предельный объем, состав и расположение служебной и информационной частей.

Форматом сообщения называется определенная последовательность элементов сообщения, имеющих строго заданное назначение.

Иногда добавляют и другие признаки например, начало заголовка, конец сообщения, конец передачи и т. п. Признаки (специальные кодовые комбинации), разделяющие различные части сообщения называются определителями.

В настоящее время разработано большое количество различных форматов. Например, формат сообщений в телеграфной сети задается рекомендацией F-31 МСЭ-Т и имеет следующие признаки:

— начало сообщения ЗЦЗЦ;

— конец сообщения НННН;

— начало текста ВК, ВК, ПС (ВК возврат каретки, ПС перевод строки);

— начало справочной части «/».

Адресная часть заголовка включает в себя следующие элементы:

— порядковый номер сообщения на данном УК для контроля прохождения сообщения по УК;

— определитель формата сообщения, который задает вид формата;

— категория срочности сообщения;

— определитель адреса, задающий способ адресации (циркулярное, многоадресное, сокращенный адрес и т. п.);

— адрес получателя.

Справочная часть заголовка содержит:

— адрес отправителя;

— исходящий номер сообщения, позволяющий отличить данное сообщение от всех других;

— дата и время ввода сообщения в сеть.

Справочная часть позволяет осуществить запрос о повторении сообщения, поиск сообщения в архиве, определить время доставки сообщения и время нахождения сообщения в сети и т. п.

Вид формата, зависящий от задач, решаемых сетью, обычно определяется на этапе проектирования после выбора структуры сети и комплекса технических средств.

Время задержки сообщения в сетях ПД-КК определяется временем установления соединения и временем передачи данных и при отсутствии повторных вызовов является величиной постоянной и сравнительно небольшой. В сетях ПД-КС, особенно при большом числе переприемов, время задержки существенно больше и может изменяться в широких пределах.

Для передачи сообщений большого объема требуются значительные объемы памяти ЦКС, особенно в крупномасштабных сетях ПД-КС. Имеется еще ряд серьезных недостатков сетей ПД-КС, например, при возникновении ошибки требуется повторная передача полного сообщения, большие массивы данных в большей степени подвержены воздействию помех, чем короткие,

и т. д.

Главное достоинство метода КС высокая эффективность использования пропускной способности канала. Применение КС в основном ограничивается телеграфными сетями. В сетях ПД этот принцип используется для организации дополнительных видов обслуживания.

Сети передачи данных с коммутацией пакетов.

Сети передачи данных с коммутацией пакетов (сети ПД-КП) появились в конце 60-х годов. При коммутации пакетов сообщения делятся на пакеты, передающиеся по сети с высокой скоростью, малой вероятностью ошибки и небольшой задержкой.

При этом более эффективно используются удаленные вычислительные ресурсы, пропускные способности каналов связи и производительности коммутационных систем.

Первые сети ПД-КП являлись ведомственными, например ARPANET (США), NPL (Великобритания) и др. Обеспечение связи между ЭВМ функциональная основная особенность сетей ПД-КП в отличие от сетей ПД-КК и ПД-КС, предназначенных для обмена информацией между людьми.

При разработке сетей ПД-КП общего пользования применены принципы ведомственных сетей: режим диалога между ЭВМ, передача коротких массивов данных с высокими скоростями, широкое применение принципов ВРК. Создание таких сетей началось в 70-х годах.

Пакетом называется последовательность двоичных символов, состоящая из данных (информационной части), сигналов управления соединением и поля контроля ошибок, которые располагаются в определенном формате. Пакеты обычно имеют длину порядка 1000 бит и образуются путем разделения более длинного сообщения на части.