Хоменок М.Ю. Основы теории телетрафика, сетей и систем телекоммуникаций - файл n4.doc

Хоменок М.Ю. Основы теории телетрафика, сетей и систем телекоммуникаций
скачать (14540.5 kb.)
Доступные файлы (5):
n1.docскачать
1-5.pdf2561kb.16.07.2007 10:11скачать
6-10.pdf4452kb.16.07.2007 10:11скачать
n4.doc56376kb.16.07.2007 08:51скачать
n5.pdf1741kb.16.07.2007 10:11скачать

n4.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18


СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Основные понятия.

ВВЕДЕНИЕ. НЕКОММУТИРУЕМЫЕ И КОММУТИРУЕМЫЕ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ.



Сети передачи дискретной информации (СПДИ) или просто сеть передачи данных (СПД), относятся к вторичным сетям электросвязи (сетям телекоммуникаций) и представляет собой совокупность оконечных пунктов (ОП) и каналов связи. Оконечные пункты содержат комплекс устройств, позволяющих источнику (получателю) информации осу­ществлять ввод-вывод дискретных сообщений. В комплекс этих устройств входят вводно-выводные устройства, предназначенные для превращения сообщения в сигнал на передаче и обратного превращения на приеме, и аппаратура передачи дискретной ин­формации или апаратура передачи данных (АПД). Назначением АПД является превращение сигналов, поступающих от вводно-выводных устройств, в вид, удобный для передачи по каналам, и повышение верности пере­дачи дискретной информации. В состав ОП, кроме того, может входить и аппаратура обслуживания, предназначенная для установления соединения, контроля, документирования и т. д. Оконечный пункт, расположенный непосредственно у пользователя — абонента СПД, называется абонентским пунктом (АП).

Каналы передачи дискретной информации представляют собой совокупность технических средств и среды распространения, которые обеспечивают при подключении оконечных пунктов передачу с помощью электрических сигналов дискретных сообщений от источников информации к ее получателям.





Рис. В.1. Сеть некоммутируемых каналов

Рис. В2. Децентрализованная система коммутации

Сети, в которых абоненты связаны друг с другом постоянно закрепленными (арендованными) каналами, причем каждый канал используется для обмена информацией только между этими абонентами, называются некоммутируемыми (рис. В.1). Для пере­дачи информации между п абонентами необходима сеть из = n(- 1) / 2 двусторонних каналов. Такая сеть называется полносвязной. Применение сетей такого типа экономически оправданно только в тех случаях, когда имеется необходимость в непрерывном взаимодействии одних и тех же абонентов, передаче между ними потоков информации, полностью исчерпывающих пропускную способность каналов, в сочетании с очень высокими требованиями ко времени установления соединения, высокой верности и надежности передачи сообщений. Поэтому такие сети находят применение в основном в сферах управления технологическими процессами в промышленности, на транспорте и в военном деле.

Чтобы любой из п абонентов имел возможность обмениваться информацией со всеми (п—1) абонентами, каждый оконечный пункт должен иметь (n—1) входов-выходов. В противном случае каждый из абонентов сети во время обмена информацией с каким либо другим абонентом окажется не в состоянии обеспечить связь с другими абонентами сети.

Учитывая случайный характер нагрузки и, следовательно, малую вероятность одновременного обмена информацией каждого из ОП со всеми (п—1) остальными, можно (естественно, при ухудшении качества обслуживания) ограпичиться меньшим числом входов-выходов, при этом в ОП для подключения абонентов к любому каналу должен иметься переключатель на (п — 1) положений (рис. В.2). Такая сеть называется сетью с децентрализованной системой коммутации. Число мест — точек коммутации, — в которых осуществляется соединение в такой сети, .

Более эффективной в большинстве случаев оказывается централизованная система коммутации, осуществляемая не у отдельyых абонентов, а в одном или нескольких местах — узлах (станциях) коммутации (УК). Таким образом, назначением УК является распределение информации в сети. При централизован коммутации в одном узле требуемое число каналов N = n, т. е. меньше, чем при децентрализованной коммутации в (n - 1) / 2 раз, а число точек коммутации остается тем же самым (рис. В.3). При централизованной системе коммутации есть возможность уменьшить вдвое () необходимое число точек коммутации, так как централизация позволяет устанавливать любое соединение не через две, а через одну точку коммутации (рис. В.4). При этом все абоненты могут быть одновременно заняты обменом информацией, т. е. имеет место неблокирующаяся схема коммутации.



Рис. В.3. Централизованная система коммутации

Рис. В.4. Неблокирующаяся схема коммутации


При меньшем, чем N'k, числе точек коммутации не все абоненты имеют возможность обмениваться информацией одновременно. В такой системе возможны блокировки, когда все точки коммутации заняты и некоторое число абонентов (тем большее, чем меньше точек коммутации) не могут осуществить обмен информацией до освобождения точек коммутации. Число точек коммутации существенно влияет на сложность, габаритные размеры, стоимость коммутационного оборудования и его эксплуатацию. В то же время число точек коммутации определяет качество обслуживания абонентов: вероятность блокировки и время ожидания.

Таким образом, в результате замены децентрализованной сети па централизованную с одним узлом коммутации, с одной стороны, может быть получен значительный технико-экономический эффект от уменьшения числа каналов (и их длины) и сокращения коммутационного оборудования, с другой стороны, возникает возможность блокировок и, как следствие, увеличение времени доставки информации получателю. Нахождение разумного компроса между этими противоречащими друг другу факторами составляет основную задачу построения сетей связи, в частности сетей ПД.

В централизованной сети с одним УК линии между абонента­ми и УК (абонентские линии) могут оказаться очень длинными, что неэкономично, так как эти линии являются индивидуальными. Естественно поэтому стремление к уменьшению длины абонентских линий, что может быть достигнуто двумя путями: увеличением числа УК на сети и тем самым приближением УК к абонентам пли применением концентраторов, т. е. устройств, объединяющих нагрузку группы близко расположенных абонентов с учетом неодновременности их работы, что позволяет уменьшить число каналов на участке УК — концентратор.

Таким образом, оказывается целесообразным построение сетей с несколькими УК. Для обеспечения возможности взаимодействия всех абонентов сети с несколькими УК необходимо все УК соединить друг с другом (линии, соединяющие УК, называются магистральными). По тем же соображениям, по которым соединять оконечные установки через УК целесообразнее, чем применять де­централизованную систему коммутации, имеет смысл для связи всех УК друг с другом использовать специальные УК для коммутации магистральных линий. Узлы, в которые не включаются око­нечные установки, называют узлами верхнего уровня но отношению к узлам нижнего уровня, служащим для подключения абонентов. Сеть с узлами двух и более уровней называется иерархической. Узлы, в которые включают абонентские линии, называются оконечными, а узлы, в которые включают соединительные линии, — транзитными. Наряду с оконечными и транзитными встречаются смешанные узлы.

Транзитные узлы в свою очередь могут соединяться между собой магистральными линиями, т. е. могут образовываться транзитные узлы более высоких уровней. Информация от одного абонента может проходить через несколько транзитных узлов и два оконечных узла: исходящий и входящий.

Сеть, содержащая УК, называется коммутируемой сетью. Taкая сеть при случайно изменяющемся характере потоков информации позволяет более полно использовать пропускную способность каналов связи, которые являются самой дорогостоящей частью любой сети. Поэтому коммутируемые сети нашли широкое применение для передачи дискретной информации. В силу вышеизложенных достоинств на сетях ПД в основном применяют централизованные коммутируемые сети иерархической структуры. Децентрализованные коммутируемые сети используются только в космических системах связи из-за сложности реализации на искусственном спутнике Земли узла коммутации.



Рис. В.5. Принципы построения сетей: а — «каждый с каждым»; б — радиальный; в — радиалыю-узловой

Узлы централизованных сетей могут соединяться по принципу: «каждый с каждым», радиальному или радиально-узловому. При соединении по принципу «каждый с каждым» (рис. В.5,а) количество пучков каналов ПД на сети получается очень большим и равно п(п - 1)/2, где п — число узлов на сети, а емкость каждого пучка соответственно мала. А, как известно, качество обслуживания абонентов (число отказов или задержанных выше нормативного времени соединений) тем хуже, чем меньше емкость пучка каналов. Сети с большим числом пучков каналов обладают высокой «живучестью», так как при выходе из строя каналов основного направления (непосредственно связывающих данные узлы) имеется большое число каналов обходных направлений, связывающих данные узлы через другие узлы коммутации.

При радиальном принципе соединения узлов (рис. В.5,6) количество пучков каналов на сети равно (n - 1), т. е. в п / 2 раз меньше, чем в случае соединения каждого узла с каждым. При этом пучки каналов становятся крупнее, так как в каждом из них объединяется нагрузка к (п—1) узлам. Несмотря на указанные достоинства, этот принцип построения сетей обладает низкой «живучестью» (возможность выхода из строя всей сети в случае повреждения центрального узла) и неприемлем для сетей, охватывающих большие территории, поскольку связи между соседними узлами чрезмерно удлиняются. При радиально-узловом принципе построения сети образуются узлы различных классов (так, на рис. В.5,в показаны узлы трех классов). Число пучков каналов между узлами в этом случае равно (п - 1).

Для обеспечения высокой «живучести» сети, сокращения длины линий между узлами, имеющими большое взаимное тяготение, и сохранения достаточно больших пучков каналов применяют комбинированный принцип построения, при котором узлы I класса соединяются между собой по принципу «каждый с каждым», а остальные узлы — с узлами I класса по радиально-узловому принципу; при этом в отдельных случаях между соседними узлами, имеющими большое взаимное тяготение, организуются прямые связи. Для повышения пропускной способности сети (уменьшения числа отказов в установлении соединений и времени передачи информации), ее надежности и живучести оконечные узлы включаются в два ближайших транзитных узла. Кроме того, при наличии больших потоков информации отдельные оконечные узлы соединяются друг с другом. Определение оптимального числа узлов и мест их размещения на сети представляет собой сложную технико-экономическую задачу, потому что при увеличении числа узлов на сети сокращаются расстояния между узлами, за счет объединения нагрузки увеличиваются пучки каналов и, следовательно, сокращается общая стоимость каналов. В то же время увеличение числа узлов приводит к росту стоимости оборудования коммутации и ухудшению электрических характеристик трактов передачи дискретной информации.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации