Способы построения коммутируемых телефонных сетей.

Базовая сеть ТфОП является составной частью системы телефонной связи общего пользования и, следовательно, она должна удовлетворять общим требованиям, указанным в разделе 2.2.

Рассмотрим влияние некоторых из этих требований на структуру построения телефонных сетей.

При проектировании и строительстве телефонной сети необходимо в первую очередь обеспечить высокую эффективность капитальных вложений, выделяемых на создание сети.

Из теории телетрафика известно, что поток телефонных сообщений является случайным и во многих случаях достаточно точно описывается простейшим потоком (потоком Пуассона). Простейший поток обладает очень важным свойством: при увеличении интенсивности потока вызовов уменьшается относительная колеблемость числа вызовов в единицу времени. Следовательно, уменьшается относительная колеблемость нагрузки, создаваемой данным потоком вызовов ( ; для нагрузки, создаваемой простейшим потоком, ).

Этим свойством объясняется характер зависимости среднего использования канала (с.п.) в пучке от интенсивности нагрузки, обслуживаемой пучком при постоянной величине потерь.

. Среднее использование канала (с.п.) в полнодоступном пучке от интенсивности поступающей на пучок нагрузки при постоянном качестве обслуживания.

(U = ; где А – поступающая нагрузка на пучок; Р – вероятность потерь (качество обслуживания); - емкость пучка).

Из этой зависимости следует, что для удовлетворения требований высокой эффективности капитальных вложений на развитие сети необходимо создавать мощные пучки каналов, объединяя потоки вызовов с малой интенсивностью. Объединение потоков может быть достигнуто за счет использования коммутационных станций и узлов, использование одних и тех же пучков каналов для предоставления телефонных и не телефонных услуг, за счет использования двухсторонних соединительных линий, выбором соответствующей структуры построения коммутируемой сети и других факторов.

Введем следующие понятия: коммутируемый участок, направление и путь связи коммутируемой сети. Под коммутируемым участком понимается участок коммутируемой сети между двумя коммутационными станциями или узлами. Направлением связи называется пучок каналов (с.п.) между двумя смежными станциями и узлами. Маршрут (путь) связи – определенная последовательность каналов, станций и узлов, которая используется для установления соединений или передачи информации между двумя коммутационными станциями. Одно направление связи может входить в несколько путей связи.

Коммутируемые телефонные сети могут строиться без обходных направлений и с обходными направлениями.

Сеть без обходных направлений

– это такая сеть, в которой для связи двух станций используется один маршрут (путь) связи.

Сеть с обходными направлениями

– это сеть, в которой для связи двух станций используется несколько маршрутов (путей) связи.

Построение сети с обходными направлениями предполагает структурную избыточность данной сети, то есть сеть, в которой количество пучков соединительных линий превышает минимально необходимое их число.

На рисунке 2.5а) показана схема сети без обходных направлений, а на рисунке 2.5б) схема сети с обходными направлениями.

Рисунок 2.5а) сеть без обходных направлений

2.5б) сеть с обходными направлениями

Как видно на рисунке 2.5а), схема сети имеет избыточную структуру. Однако все станции сети связаны между собой прямыми (непосредственными) путями.

На рисунке 2.5б) видно, что для связи от ОС1 к ОС2 используется прямой путь, соединяющий эти станции непосредственно, и обходные пути (первый обходной путь обозначен цифрой “1”, второй обходной путь обозначен цифрой “2”, и третий – цифрой “3”). Нагрузка, не обслуженная прямым направлением между станциями ОС1 и ОС2, называется избыточной нагрузкой. Избыточная нагрузка может предназначаться последовательно нескольким направлениям. В нашем случае, соответственно, первому обходному направлению, далее второму обходному направлению, далее третьему обходному направлению. На обходных направлениях осуществляется объединение избыточной нагрузки, не пропущенной прямыми направлениями и обходными направлениями низшего порядка.

Различают следующие четыре основных способа построения коммутируемых телефонных сетей без обходных направлений:

- полносвязный (соединение станций (узлов) каждая с каждой);

- радиальный;

- радиально-узловой;

- комбинированный.

На рисунке 2.6. представлены указанные способы построения сетей.

Рисунок 2.6. Способы построения коммутируемых сетей без обходных направлений: а) “каждая с каждой”; б) радиальный; в) радиально-узловой; г) комбинированный.

Укажем основные достоинства и недостатки указанных способов построения и возможности использования указанных структур построения на различных уровнях сети ТфОП (местные, внутризоновые, междугородные).

Основными достоинствами построения сети по способу “каждая с каждой

” являются:

- высокая структурная надежность за счет избыточного числа пучков

сп;

- отсутствие транзитов уменьшает время установления и обеспечивает

высокое качество трактов передачи информации;

- для связи станций (узлов) используются кратчайшие пути.

Данный способ построения обладает свойством, которое может привести в некоторых случаях к существенному удорожанию сети. Во-первых, число пучков каналов (с.п.) для данной структуры равно

N = n (n-1) (при использовании односторонних пучков) и N = (при использовании двухсторонних пучков, где N – число пучков каналов, n – число станций сети). Во-вторых, значительный рост числа пучков каналов (с.п.), как правило, приводит к уменьшению емкости каждого пучка в сети, а это в свою очередь вызывает снижение использования каналов (с.п.) из сети. Снижение эффективности использования средств связи сети приводит к увеличению затрат для обеспечения заданного качества обслуживания вызовов при прочих равных условиях. Таким образом, способ “каждая с каждой” целесообразно использовать для обеспечения высокой структурной надежности, а так же в том случае, если существует значительное тяготение между станциями (узлами) сети, при котором обеспечивается высокое использование каналов сети. Указанный способ нашел применение для построения городских телефонных сетей средней емкости. На междугородной сети связь узлов автоматической коммутации (УАК) и оконечно-транзитных станций также осуществляется по способу “каждая с каждой”. Это обеспечивает высокую структурную надежность междугородной сети.

Основными достоинствами радиального способа построения

являются:

- уменьшение потребного числа пучков каналов (с.п.) до минимально необходимого (N = 2(n-1) (для односторонних пучков) и N = n-1 (для двухсторонних пучков));

- использование коммутационных узлов, через которые устанавливаются транзитные соединения. Обеспечивает концентрацию нагрузки на тех или иных направлениях, вследствие чего повышается эффективность использования каналов в сети.

Недостатками радиального способа построения

являются:

- низкая структурная надежность сети;

- большая протяженность каналов между территориально близко

расположенными станциями;

- необходимость использования транзитного оборудования;

- увеличение времени установления соединения;

- снижение качества тракта передачи информации.

Радиальный способ нашел применение при построении сельских внутризоновых телефонных сетей.

При радиально-узловом способе строятся коммутационные узлы нескольких каналов и вводится определенная иерархия между узлами, то есть определяется их взаимоподчиненность при установлении соединений. Данный способ построения сокращает протяженность каналов между территориально близко расположенными станциями. Это может в некоторых случаях сократить затраты на построение сети и повысить ее структурную надежность. Однако за счет введения дополнительных транзитных узлов длина некоторых связей увеличивается, надежность этих связей уменьшается, время установления соединения увеличивается.

Комбинированный способ построения обладает свойствами как сети, построенной по принципу “каждая с каждой”, так и радиально-узлового способа. Поэтому для данного способа построения присущи достоинства и недостатки указанных выше способов построения сетей связи.

Учитывая, что количество узлов, используемых для построения сети, влияет на многие характеристики сети (время установления соединения, усложнение процессе выбора путей связи, снижение качества тракта передачи, колебания остаточного затухания и так далее) для каждой сети должно быть установлено предельно допустимое число узлов, участвующих в установлении одного соединения.

Как уже указывалось, в настоящее время строятся сети с обходными направлениями. Использование обходных направлений на сетях связи позволяет:

- достигнуть повышения пропускной способности каналов при минимальных затратах на линейном сооружении. Это достигается за счет использования прямых сравнительно коротких направлений, число каналов, в которых рассчитывается на значительные потери Р = 20 -40% (условные потери). Избыточная нагрузка концентрируется на путях обходных направлений, вследствие чего увеличивается емкость пучков каналов обходных направлений и повышается их использование;

- обеспечить высокую структурную надежность сети, так как в случае повреждения какой-либо линии передачи или коммутационного оборудования на какой-либо промежуточной станции (узле) соединения будут устанавливаться через обходные направления;

- в процессе функционирования сети изменять порядок выбора обходных направлений, то есть использовать адаптивные методы управления потоками вызовов на сети, что, в ряде случаев, повышает эффективность использования каналов связи на 20%;

- в некоторых случаях осуществить расширение емкости сети без использования значительных капитальных затрат на ее реорганизацию.

Наряду с указанными достоинствами сети с обходными направлениями имеют недостатки, а именно:

- планирование таких сетей является трудоемкой задачей;

- затрудняется контроль за работой отдельных направлений связи;

- выход из строя линейных сооружений на тех или иных направлениях или резкое повышение нагрузки в одном из направлений связи влияет на качество обслуживания вызовов на всех остальных направлениях связи.

Зная основные способы построения коммутируемых сетей, можно, учитывая особенности организации связи на той или иной территории (город, сельский административный район, междугородная сеть и тому подобное), предложить конкретный вариант построения сети.

НАЗАД