Основы сетевых технологий

Общие вопросы построения сетей определяются концепцией Единой сети электросвязи Российской Федерации (ЕСЭ РФ).

Телекоммуникационные системы и сети представляют комплекс аппаратных и программных средств, обеспечивающих передачу информационных сообщений между абонентами с заданными параметрами качества. Сообщение – форма представления информации, удобная для передачи на расстояние. Отображение сообщения обеспечивается изменением какого-либо параметра информационного сигнала, который представляет собой физический процесс.

Телекоммуникационные системы – это комплекс аппаратных и программных средств, обеспечивающих электрическую связь между абонентами. Под электросвязью понимают передачу и прием электромагнитных сигналов по проводной, оптической и беспроводной среде распространения. Основу телекоммуникационных систем составляют многоканальные системы передачи (МСП), предназначенные для формирования каналов связи (рисунок 3). Обобщенная структурная схема системы электросвязи состоит из ИС – источник, ПС – получатель сообщения, Сооб/Сигн – преобразователь сообщения в сигнал, Сигн/Сооб – преобразователь сигнала в сообщение, П – передатчик, Пр – приемник.

Рисунок 3 Обобщенная структурная схема системы электросвязи

Сообщение при помощи преобразователя Сооб/Сигн преобразуется в первичный электрический сигнал. Первичные сигналы не всегда удобно (а иногда не возможно) непосредственно передавать по линии связи. Поэтому первичные сигналы при помощи передатчика П преобразуются в линейные или вторичные сигналы, характеристики которых хорошо согласуются с характеристиками линии связи. Приемник Пр принимает и преобразует линейные сигналы в первичные и с помощью преобразователя Сигн/Сооб происходит обратный процесс преобразования первичных сигналов в сообщение.

Наиболее дорогостоящими элементами телекоммуникационной системы являются линя связи, поскольку ее протяженность может составлять сотни и даже тысячи километров. Следовательно, невозможно проложить индивидуальные линии связи между всеми многочисленными абонентами. По этой причине в линии формируется набор каналов для обеспечения связи между каждой парой абонентов.

Канал связи – представляет собой совокупность технических устройств (преобразователей) и среды распространения, обеспечивающих передачу сигналов на заданное расстояние с требуемым качеством.

Соединением многочисленных абонентов находящихся на большом расстоянии между собой, обычно производится через транзитные (телекоммуникационные) узлы (ТУ) или пункты (узлы) связи (рисунок 4). Совокупность абонентов (А) и узлов связи, соединенных линиями (каналами) связи, образует телекоммуникационную сеть. При этом узлы связи производят коммутацию поступившего сообщения с входного порта (интерфейса) на выходной. Например, в сети показанной на рисунке 4 при передачи сообщения от абонента А2 абоненту А6 транзитный узел ТУ1 производит коммутацию сообщения с входного интерфейса В на выходной интерфейс С, транзитный узел ТУ3 – с входного интерфейса В на выходной Е. При этом формируется определенный маршрут, по которому передается сообщение. Процесс формирования маршрута, получил название коммутация, также как передача (продвижение) сообщения с входного интерфейса на выходной. Следовательно, транзитные (телекоммуникационные) узлы выполняют функцию коммутатора. В некоторых сетях все возможные маршруты уже созданы и необходимо выбрать наиболее оптимальный. Процесс выбора оптимального маршрута получил название маршрутизация, а устройство ее реализующее – маршрутизатор.

Рисунок 4 Телекоммуникационная сеть.

Телекоммуникационные узлы могут быть транзитными или оконечными, например автоматические телефонные станции (АТС). Как транзитные, так и оконечные телекоммуникационные узлы могут выполнять функции коммутаторов и (или) маршрутизаторов. Для создания маршрута необходимо задать адреса источника и получателя сообщения. Обычно задают адреса соответствующих интерфейсов узлов и абонентов. Выбор оптимального маршрута узлы производят на основе таблиц коммутации (или маршрутизации) с использованием определенного критерия метрики.

При анализе телекоммуникационных систем рассматривается процесс передачи сигналов между узлами и формирование каналов для передачи информационных потоков, а при анализе телекоммуникационных сетей – коммутация и маршрутизация, т.е передача информационных потоков (трафик) по каналам (трактам)линий связи сети. Информационный поток – это совокупность сообщений или, по-другому, последовательность информационных единиц, объединенных общими признаками.

В соответствии с видом передаваемого сообщения (телефонные сети, сети радио и телевизионного вещания, сети передачи данных) телекоммуникационные сети характеризуются различными видами трафика (информационного потока). Например, в телефонных сетях трафик потоковый (равномерный), а в сетях передачи данных – пульсирующий.

Для двух принципиально различных видов трафика (потокового и пульсирующего) были созданы различные сети: с коммутацией каналов для потокового трафика и с коммутацией пакетов (сообщений) для пульсирующего трафика. Для обеспечения связи между определенными наиболее важными узлами и пунктами иногда создаются некоммутируемые (выделенные) соединения (некоммутируемые выделенные сети)

В телекоммуникационных сетях службы электросвязи предоставляют пользователям услуги (телефонную связь, передачу данных и др.). Поэтому в общем случае телекоммуникационная сеть может быть представлена тремя уровнями иерархии (рисунок 5)

Рисунок 5 Уровни иерархии телекоммуникационной сети

В соответствии с данной схемой и классификацией представленной в таблице первичные сети обеспечивают для вторичных сетей каналы и линии связи. С этой целью первичные сети через системы передачи связывают между собой сетевые узлы и станции. Вторичные сети обеспечивают транспортировку сообщений, с учетом того, какого вида услуги будут предоставлены службами электросвязи. Например, первичные сети SDH предоставляют транспортные услуги вторичным сетям: телефонным сетям с коммутацией каналов, IP сетям с коммутацией пакетов и другим. Сети с коммутацией каналов на физическом уровне предоставляют сервис для сетей с коммутацией пакетов. Поэтому в большинстве случаев сети с коммутацией каналов являются первичными по отношению к сетям с коммутацией пакетов.

В соответствии с территориальным признаком первичные сети классифицируются на магистральные (международные и междугородные), внутризоновые и местные сети (таблица).

Магистральные сети соединяют каналами связи областные и республиканские центры РФ.

Внутризоновые сети соединяют каналами связи районные центры между собой и с областным центром.

Местные первичные сети обеспечивают связь в пределах района или города.

Внутризоновые и местные первичные сети часто выступают под единым названием – зоновые первичные сети

Таким образом, первичные сети и вторичные сети обеспечивают транспорт для сообщения, а сетевые службы обеспечивают услуги для пользователя.

Подключение к транспортным магистральным сетям пользователи реализуют через сети доступа. Структурная схема телекоммуникационной сети, в которой выделены транспортный уровень (магистральная сеть) и уровень доступа (сети доступа) приведена на рисунке 6. Здесь же показано место локальных сетей. Сети доступа относятся к разветвленным региональным сетям.

Рисунок 6 Структурная схема телекоммуникационной сети.