ПРЕДИСЛОВИЕ

Кардинальная перестройка инфраструктуры связи на пути к Глобальному информационному сообществу определена государственными органами власти России как стратегическая задача международного сотрудничества в области развития и интеграции информационных структур, внедрения новых технологий, а также повышения качества предоставляемых услуг [1].

Исходя из общих задач создания такого сообщества на начальном этапе каждой стране необходимо развивать свою Национальную информационную инфраструктуру (NIL) с учетом достигнутого понимания концепции совместимости с глобальным информационным пространством (GII), представляющим собой совокупность информационно-телекоммуникационных технологий, функционирующих на основе единых принципов и общих правил. Именно это обстоятельство учтено в стратегических направлениях развития Федеральной сети связи России как элемента GII, предусматривающих переход к мультисервисной среде, модернизацию сетей доступа, опережающее развитие сетей подвижной и персональной связи, широкое внедрение интерактивных и мультимедийных услуг и их интеллектуализацию и т. д.

В свете имеющих место тенденций развития NIL и ее интеграции в GII отмечается усиление роли науки и научного прогнозирования и планирования в плане интенсификации развития связи и информатики с дальнейшим проникновением информационно-телекоммуникационных технологий во все сферы человеческой деятельности, включая базовые и инфраструктурные отрасли экономики и автоматизацию управления информационно-телекоммуникационными ресурсами в конвергентной среде. Следует отметить, что здесь конвергенция предусматривает взаимное проникновение технологий с целью их взаимного обогащения или разработки путей предоставления новых услуг связи и интеграции российских сетей и систем электросвязи в глобальное информационное пространство. Последнее требует решения большого круга задач в области интеграции, которые охватывают практически все стороны электросвязи, использующей в качестве физических сред передачи эфир и направляющие системы (металлические и волоконно-оптические кабели). Эти среды образуют каналы связи, служащие достижению максимальной пропускной способности систем передачи и предоставления разнообразных услуг связи путем [2]:

•     передачи по физическим цепям аналоговой телефонии (основные цепи) и цифровой телеграфии (цепи "два провода - земля");

•     одновременной аналоговой телефонии в канале ТЧ и цифровой телеграфии в надканальном и подканальном диапазонах частот;

•     одновременной передачи по каналам ТЧ методом частотного разделения аналоговых и телеграфных сообщений;

•     передачи по аналоговым или цифровым каналам и трактам аналоговых телефонных или телеграфных сообщений, сигналов передачи данных (ПД) или телематических (ТМ) сигналов;

•     одновременной передачи сигналов по цифровым каналам сигналов текстовой, аудио- и видеоинформации, а также организации каналов поддержки интерактивных служб.

Для осуществления эффективного взаимодействия оконечное информационное устройство пользователя дополняется устройством с интерактивным интерфейсом, обеспечивающим взаимодействие с оператором (провайдером), предоставляющим услуги через сеть. При этом для реализации многопользовательского сетевого взаимодействия используются процессы коммутации каналов и коммутации пакетов, которые осуществляются с накоплением и без накопления информации. С учетом отмеченной конвергенции данные методы в настоящее время свелись к методам быстрой коммутации каналов (БКК) и быстрой коммутации пакетов (БКП), последний из которых позволяет осуществлять высококачественную передачу всех видов информации путем коммутации коротких пакетов-ячеек сообщений мультимедиа, передаваемых широкополосными цифровыми системами передачи.

Помимо отмеченных аспектов имеют место и другие интеграционные процессы, включающие интеграцию сетей, использующих различные технологии передачи. Такая тенденция в перспективе ведет к полному слиянию сетей, вызывая необходимость интеграции функциональных возможностей оборудования пользователя и предоставляемых сетью услуг, что при использовании персональных компьютеров ПК позволяет получить доступ к услугам разных служб и разным типам сетей — услугам разных видов связи, расширив их ассортимент и повысив качество. Последнее достигается путем интеграции всех видов служб (аудио, видео, данных), например, на основе технологии ATM, отличающейся высокой пропускной способностью и высоким качеством передачи, независимо от требований служб к значению и постоянству времени передачи, а также потерям и искажениям пакетов.

Важнейшей характеристикой сети и служб в настоящее время является качество предоставляемых пользователям услуг, которое регламентируется международными и отечественными стандартами, а также другими нормативными документами, и характеризуется рядом количественных параметров, значения которых могут быть измерены и сопоставлены со значениями, принятыми в качестве норм. Нормирование параметров качества услуг служб и сетей имеет большое значение не только потому, что эти нормы гарантируют определенный уровень качества услуг, но и потому, что на базе сетей создаются многочисленные службы, качество услуг которых в значительной степени определяется качеством самих сетей. К настоящему времени ISO наиболее подробно проработал вопросы нормирования параметров качества услуг служб и сетей передачи данных (ПД), но, как показано в [3], состояние дел с нормированием даже этого класса сетей оставляет желать лучшего, не говоря о действительном уровне предоставляемых услуг. В нашей стра не в соответствии с Федеральным законом "О связи" операторы электросвязи обязаны предоставлять пользователям услуги, соответствующие по качеству стандартам, техническим нормам, сертификатам, условиям договора на предоставление услуг.

В основном это связано с ростом скоростей коммутации и передачи пакетов в интегральных цифровых сетях, осложняя и без того непростую задачу управления такими сетями. В настоящее время сетевое управление подошло к такому рубежу, когда производители пытаются ] заменить в системах управления функции пассивного наблюдения за состоянием сети на функции обеспечения гарантированного качества обслуживания (QoS — Quality of Service) [4]. Такое решение базируется на новейшем подходе в области сетевого управления, носящем название системной политики управления (СПУ), и теоретически позволяет наиболее полно реализовать возможности сети.

Введение QoS является достаточно сложным процессом, особенно для высокоскоростных сетей. Это связано с тем, что помимо обеспечения динамичного качества обслуживания, позволяющего приспособить производительность сети к приложениям пользователя, требующим определенной полосы пропускания, существует ряд приложений, которым дополнительно необходим низкий уровень задержек и вероятности потери данных.

Последнее выдвигает особые требования к используемым в системе средствам контроля, отслеживающим множество характеристик сети. Следовательно, при выборе лучшей стратегии развития СПУ основное внимание следует уделять, с одной стороны, спектру и качеству контроля, а с другой стороны — возможности интеграции с традиционными системами управления, поддержке стандартных протоколов и работе с устройствами различных производителей. Учитывая, что СПУ требует реализации мониторинга сети, контроля за выполнением соглашений об уровне обслуживания и интеграции с различными сетевыми службами, объединение этих компонентов в единое целое представляет чрезвычайно сложную, но вполне разрешимую задачу.

Настоящая работа посвящена рассмотрению методов и средств обеспечения единства, а также способов достижения требуемой достоверности сквозного контроля сети [5,6] с позиций системной интеграции, направленной на создание, сопровождение и развитие информационной инфраструктуры — комплексов технических и программных средств, полностью обеспечивающих процессы информатизации. С этой целью в книге рассмотрены основные принципы построения сетей связи и телекоммуникаций, вопросы, связанные с взаимодействием открытых систем и разработкой обобщенной модели контроля соответствия, объединяющей концепции измерений, анализа и тестирования в телекоммуникациях и связи. Исходя из этого, материал книги можно условно разбить на три по сути взаимосвязанные части:

•     системы и сети передачи информации;

•     контроль взаимодействия открытых систем;

•     контроль соответствия параметров исследуемого объекта,

которые обеспечивают комплексное понимание задач и предмета контроля в телекоммуникациях и связи. Особое внимание уделяется специфическим особенностям мониторинга сети, а также контроля качества предоставляемых услуг с целью управления сетью на основе системного подхода.

Такой подход к построению книги в первую очередь связан с тем, что пользователи средств измерений, анализа и тестирования в основном сталкиваются не столько с проблемами использования самих инструментов, сколько с методологическими проблемами контроля в сетях связи и телекоммуникаций, не говоря об обеспечении единства контроля. Для решения этих проблем требуется концептуальное понимание контроля и его всестороннее рассмотрение, чему собственно и посвящена настоящая работа.

В связи с тем, что компания Syrus Systems (Сайрус Системе) представляет на отечественном рынке оборудование и приборы ведущих зарубежных производителей, является одним из основных системных интеграторов и проводит исследования в области автоматизации и контроля, нами сформирован подход к обеспечению единства контроля в телекоммуникациях и связи, который требует всестороннего анализа широким кругом специалистов. Поэтому в книге не детализируется ряд вопросов, касающихся технологий передачи и способов измерений, а отражаются лишь методические аспекты проблемы, которые в настоящее время требуют обобщения и всесторонней систематизации.

Учитывая актуальность рассмотренных вопросов, хочется надеяться, что книга будет полезна не только профессионалам, но и широкому кругу специалистов в области телекоммуникаций и связи. Так как в книге рассмотрены вопросы, требующие для своего разрешения нестандартных подходов, и учитывая, что в связи с актуальностью рассматриваемых проблем она написана в кратчайшие сроки, естественно, могут иметь место замечания, которые мы просим направлять по адресу:

107140 Россия, Москва, 3-й Новый переулок, 5.

Tel./Fax (+7 095) 262 7744, 262 7764

E-mail: science@syrus.ru

Автор выражает искреннюю благодарность Игорю Викторовичу Соколову, директору компании Syrus Systems, оказавшему всестороннее содействие и поддержку в работе над настоящей книгой и в ее издании, сотрудникам компании: Ирине Александровне Гавриловой, взявшей на себя труд по подготовке настоящего издания, Алексею Владимировичу Засецкому и Вадиму Петровичу Морозову, обсуждение с которыми некоторых тем книги улучшило ее содержание, Алексею Николаевичу Иванову, разработавшему программу моделирования физических процессов с помощью многомерных матриц, а также доктору технических наук, профессору МГУ Сухомлину Владимиру Александровичу за предоставленные материалы по концепции глобального информационного пространства, которые нашли отражение во второй главе книги.

-1-

СИСТЕМЫ И СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Конвергенция двух исходно-независимых технологий — электросвязи и вычислительной техники привела к тому, что в настоящее время мы наблюдаем бурное развитие сформировавшегося симбиоза в виде телекоммуникаций, которые резко расширили интеллектуальные и коммуникативные возможности людей за счет доступа к большим объемам информации и общения между собой независимо от месторасположения и времени.

В основе первой технологии лежит принцип передачи информации, заключающийся в изменении параметров создаваемой на передающей  стороне электромагнитной волны, направлении последней через эфир или направляющую среду к приемной стороне и выделении информации из полученной электромагнитной волны на приемной стороне. Такое определение электросвязи позволяет рассматривать процессы передачи информации с единых позиций как для проводных, в том числе волоконно-оптических, систем передачи, так и для радиорелейных, тропосферных и спутниковых систем, обеспечивающих все современные виды связи, включая телефонию, телеграфию, передачу данных, факсимильную связь, звуковое вещание, видеотелефон, телевидение и др. Основным требованием к данной технологии является передача наибольшего объема информации на любое требуемое расстояние при минимальной задержке по времени.

Вторая технология основана на выполнении математических вычислений средствами булевой арифметики, реализованной на электронных схемах в разного рода вычислительной технике от персональных компьютеров (ПК) до сложнейших вычислительных систем, взаимодействие которых в последствии стало осуществляться посредством специальных средств передачи данных. Такая интеграция привела к созданию систем телеобработки данных или как их еще называют — систем телеобработки. Основной задачей таких систем являлось обеспечение эффективного обмена информацией большого числа территориально распределенных пользователей между собой и их доступа к общим вычислительным ресурсам.

Развитие традиционных сетей электросвязи и систем телеобработки в свою очередь привело к созданию современных телекоммуникационых систем, обеспечивающих возможность передачи различного вида информации по одной сети. Последнее, потребовало решения множества проблем, в том числе, разработки методов контроля, особенности которых в первую очередь определяются участком контролируемой телекоммуникационной системы.

1.1. КАНАЛ И СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ

В электросвязи информация, представленная в виде электрических сигналов, передается между оконечными абонентскими устройствами (ОАУ) с помощью электромагнитных колебаний распространяемых по подключенным к ОАУ соединительным линиям, связанным с каналами электросвязи, представляющими собой совокупность среды распространения и технических средств, обеспечивающих передачу информации.

В зависимости от вида сообщения каналы электросвязи подразделяются на телефонные каналы, телеграфные, каналы передачи данных, факсимильные, звукового вещания, видеотелефонные и телевизионные и, как правило, являются каналами двустороннего действия, представляющими собой сложный и дорогостоящий комплекс. В силу экономических и организационно-технических факторов каналы электросвязи строятся на основе определенного набора типовых (стандартных) каналов универсального назначения, называемых каналами передачи (рис. 1.1). В случаях когда сигнал того или иного ОАУ (телефонного аппарата, факса, компьютера и т. п.), непригоден для непосредственного ввода в канал передачи, последний дополняется устройством преобразования сигналов УПС1 на входе и обратного преобразования УПС2 на выходе.

Рис. 1.1. Система передачи

Комплекс технических средств обеспечивающих образование каналов, в электросвязи носит название системы передачи, а при создании некоторой совокупности каналов построенных на основе общего принципа — многоканальных систем передачи (МСП). Основой таких систем в настоящее время является либо принцип частотного разделения каналов (ЧРК), либо принцип временного разделения каналов (ВРК).

В зависимости от вида передаваемых сигналов, системы передачи делятся на аналоговые и цифровые, а по типу среды распространения этих сигналов — на проводные системы и радиосистемы предачи. Отличительной чертой проводных систем передачи является то, что представленные посредством электромагнитных волн сигналы электросвязи в них распространяются вдоль непрерывной направляющей среды, а не по эфиру, как в радиосистемах. Аппаратура одной или нескольких систем передачи совместно с общей для них средой распространения представляет собой линию передачи — радиорелейную, тропосферную, проводную или спутниковую, а узлы связи и соединяющие их линии передачи образуют сети связи.

Очевидно, что контроль системы передачи должен осуществляться в точках стыка оборудования с соединительными линиями, каналом электросвязи и каналом передачи, образуя тем самым одноименные виды контроля.

1.2. ЛИНЕЙНЫЕ ТРАКТЫ МНОГОКАНАЛЬНЫХ

СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ                       

Входящий в состав системы передачи линейный тракт (ЛТ) также состоит из совокупности технических средств, обеспечивающих передачу сигналов электросвязи в полосе частот или со скоростью, соответствующей данной системе предачи и в зависимости от среды распространения бывает кабельный, радиорелейный, спутниковый или комбинированный, а в зависимости от системы передачи — аналоговый или цифровой.

В системах с частотным разделением каналов линейный тракт обеспечивает передачу сигналов в полосе частот, определяемой номинальным числом каналов ТЧ, в то время как в цифровых системах передачи он обеспечивает передачу сигналов со скоростью, определяемой номинальным числом цифровых каналов данной системы и по этой причине находит все большее распространение.

Для передачи сигналов используются проводные, радиорелейные и тропосферные ЛТ, в которых распространение электромагнитных сигналов определяется характеристиками непрерывной направляющей среды — линии связи, например, выполненной на основе кабелей, в том числе сверхпроводящих и волоконно-оптических.        

1.2.1. Линейный тракт проводных систем передачи

Линейный тракт проводных систем передачи является наиболее распространенным и исторически сформировался как тракт МСП с ЧРК и ЦСП.

1.2.1.1. Линейный тракт с ЧРК

Линейный тракт систем передачи с ЧРК состоит из однородных участков, разделенных станциями транзита (СТ) в которых линейный тракт разделяется на групповые тракты или каналы ТЧ, а сигнал претерпевает только линейные преобразования (рис. 1.2). В состав однородного участка проводного линейного тракта входят оконечная аппаратура линейного тракта, промежуточные усилители и цепь, в которую они включены. Основными параметрами данного участка ЛТ являются: максимальная протяженность   L , длина усилительного участка l, длина секции дистанционного электропитания L_ДП и относительные уровни передачи и приема по каналам, причем максимальная протяженность L однородного участка определяется расстоянием между оконечными (транзитными) станциями, при котором с достаточной вероятностью гарантируется выполнение норм на все характеристики каналов, заданные в технических условиях на данную систему передачи.          

Рис. 1.2. Линейный тракт МСП с ЧРК

Не входящие в состав ЛТ, станции транзита выполнены из двух комплектов преобразовательного оборудования для передачи сигналов в полосе частот стандартного группового тракта (первичного, вторичного или третичного) или каналов ТЧ из одного участка линейного тракта в другой. Очевидно, что необходимость в рассматриваемых станциях определяется потребностями выделения каналов и групповых трактов в промежуточных пунктах, а также причинами, обусловленными требованиями компенсации амплитудно-частотных искажений в ЛТ.

Для обеспечения требуемой дальности связи в цепь включаются также промежуточные усилительные станции (ПУС), предназначенные для компенсации затухания цепи и корректировки искажений, вносимых участком линейного тракта. Поскольку при изменении параметров окружающей среды характеристики линии связи непрерывно изменяются, для осуществления постоянной или периодической регулировки частотных характеристик усиления, все ПУС снабжены устройствами ручной или автоматической регулировки усиления (рис. 1.3 [42]).

Рис. 1.3. Схема контроля ЛТ для одного направления передачи

На кабельных линиях связи ПУС выполняют в виде простейших необслуживаемых станций (необслуживаемые усилительные пункты — НУП), а также более сложные полуобслуживаемых и обслуживаемых станций (полуобслуживаемые усилительные пункты — ПОУП и обслуживаемые усилительные пункты — ОУП). ЛТ построенные на основе воздушных линий связи отличается от рассмотренной структуры тем, что в них НУП находят ограниченное применение, так как длины усилительных участков на воздушных линиях получаются значительно больше, чем на кабельных.

Часть линейного тракта между соседними усилительными станциями принято называть усилительным участком, протяженность которого, при заданном числе каналов и типе линий связи, определяется допустимой величинй шума в канале или защищенностью между различными направлениями передачи в каналах.

Согласно функций станционного оборудования ЛТ МСП с ЧРК, исходный уровень передоваемого сигнала обеспечивается с помощью усилителя У_ПЕР, причем, для снижения влияния на процессы передачи перегрузки усилителя, лежащих вне спектра линейного сигнала помех, а также нелинейностей характеристик компонентов тракта, на входе усилителя установлены фильтр сигналов ФС и предыскажающий корректор ПК. Совокупность данных устройств обеспечивает требуемую частотную характеристику уровней передачи по отдельным каналам и в сочетании с развязывающим устройством РУ, служащим для введения в тракт сигналов телеконтроля ТК и контрольных сигналов КС работы системы автоматической регулировки усиления АРУ, формирует полный передаваемый сигнал. Промежуточное оборудование линейного тракта ПО ЛТ осуществляющее компенсацию затухания участка линии, выполнено на основе линейного усилителя ЛУ, АРУ, амплитудного корректора АК линейных искажений и РУ, в котором осуществляется выделение КС для нужд АРУ и ввод — вывод сигналов ТК. Приемная оконечная станция практически осуществляет те же функции, что и ПО; за исключением того, что здесь, с целью обеспечения одинаковых измерительных уровней по всем каналам, выполняется компенсация введенных передающим оборудованием предыскажений. Для этого на входе усилителя У_пр установлен корректор предыскажений КП.

Таким образом, для ЛТ МСП с ЧРК наиболее важной характеристикой является комплект диаграмм внешних уровней, которые представляют собой зависимости уровней сигнала на входах и выходах оборудования и контролируются либо на виртуальной частоте верхнего в линейном спектре канала ТЧ (совпадающей с нулевой в исходном спектре канала), либо на виртуальной частоте нижнего в линейном спектре канала ТЧ, либо на частоте основного контрольного сигнала (основной КЧ) [42]. Поскольку на входе и выходе ЛТ контрольные сигналы обычно отсутствуют, начальной точкой диаграммы уровней в последнем случае считается точка подключения к тракту генератора контрольного сигнала (точка КС, КТ), а конечной точкой — вход приемной оконечной станции.

Очевидно, что отклонение фактической диаграммы уровней от номинальной свидетельствует о нарушениях работы оборудования ЛТ и, как следствие, об ухудшении качества передачи по каналам.

Рис. 1.4. Шаблон частотной характеристики остаточного затухания

Другим важным параметром ЛТ с ЧРК является частотная характеристика неравномерностиостаточного затухания, отклонение которой относительно номинального значения (рис. 1.4) определяется на частоте, указанной в технической документации на данную систему передачи и выбирается обычно близкой к частоте основного контрольного сигнала.

Более сложной задачей является определение параметров и характеристик ЛТ с ЧРК, которые связаны с наличием в трактах различных помех, таких как:

•     собственные помехи и помехи от внешних источников, которые определяются как допустимый уровень невзвешенных шумов на выходе ЛТ в полосе частот канала ТЧ.

•     помехи от параллельно работающих трактов, которые нормируются как защищенность от переходных влияний (или ослабление переходных сигналов), определяемых для синусоидальных сигналов на различных участках рабочего диапазона частот линейного сигнала.

•     помехи между каналами от нелинейных переходов определяются косвенно по нелинейным искажениям в тракте, которые обычно контролируются по нелинейным искажениям как всех отдельных станций, входящих в состав данного тракта, так и нелинейные искажения тракта в целом. Нелинейные искажения количественно определяются затуханием нелинейности по второй и третьей гармоникам, расположенным на различных участках линейного спектра частот.

Таким образом, для обеспечения требуемых характеристик ЛТ МСП с ЧРК необходимо проводить контроль соответствия перечисленных параметров установленным нормам и при их недопустимом расхождении осуществить корректировку характеристик оборудования в напрвлении минимизации обнаруженного несооответствия.

1.2.1.2. Линейный тракт ЦСП

Цифровой линейный тракт (ЦЛТ) представляет собой совокупность технических средств, обеспечивающих передачу цифровых сигналов в пределах данной ЦСП, и состоит из однородных участков и пунктов объединения и разделения цифровых сигналов, установка которых диктуется только необходимостью выделения каналов. Однородные участки проводных линейных трактов всех видов включают цепи линий связи и периодически устанавливаемые промежуточные станции. Кабельные ЦЛТ строятся на основе симметричных или коаксиальных кабелей по одно- или двух-кабельной схеме. Общая структурная схема ЦСП для одного направления передачи дана на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Обобщенная структура ЦСП

Многоканальный цифровой сигнал формируется с помощью устройств объединения (УО) из цифровых потоков первичных систем ПС, передачи, причем для обеспечения передачи аналоговых сигналов в оборудовании оконечных пунктов ОП-1 и ОП-2 предусматриваются устройства аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, объединенные в аналого-цифровом оборудовании (АЦО). Цифровой линейный тракт начинается и оканчивается оконечной аппаратурой линейного тракта (ОАЛТ ООЛТ), где осуществляется преобразование кода, вводится сигнал цикловой синхронизации и т. п. ЦЛТ разбивается на участки регенерации (регенерационные участки), на стыках которых устанавливаются регенераторы, размещаемые в необслуживаемых (НРП) и обслуживаемых (ОРП) регенерационных пунктах. Регенераторы предназначены для восстановления с заданной точностью амплитуды, формы и временного положения импульсов цифрового сигнала, искаженного за счет помех и переходных процессов на участке регенерации. Максимальная протяженность ЦЛТ и длина участка регенерации обозначаются, соответственно, через L_m и L_ру , а расстояние между соседними ОРП, называемое секцией дистанционного питания, обозначается как l_ДП.

К основным параметрам, характеризующим ЦЛТ и ЦСП в целом относятся в первую очередь максимальная дальность связи, скорость передачи, достоверность и надежность. При этом под максимальной дальностью L_m понимается протяженность ЦЛТ, при которой с достаточной вероятностью гарантируется выполнение норм на качество каналов связи. Скорость передачи определяется назначением данной конкретной ЦСП и выбирается в соответствии с существующей иерархией цифровых систем. В стационарных ЦСП скорость передачи условно определяют числом эквивалентных каналов ТЧ (например, системе ИКМ-120 соответствует скорость передачи 8,448 Мбит/с или 120 каналов ТЧ). Достоверность передачи по ЦЛТ оценивается вероятностью ошибки р_{ош ЛТ} , которая представляет собой отношение числа ошибочно зарегистрированных символов к общему их числу, переданному за относительно большой промежуток времени. Надежность ЦЛТ характеризуется обычно средним временем наработки на отказ и средним временем восстановления.

И, наконец, к чисто электрическим параметрам ЦЛТ относятся вид линейного кода и тактовая частота, вероятность ошибки одиночного регенератора, амплитуда импульсов на передаче, ток и напряжение дистанционного питания, при этом вид кода, амплитуда импульса и длина участка регенерации существенно влияют на вероятность ошибки регенератора и ЦЛТ в целом. В связи с этим, а также учитывая, что скорости передачи (тактовые частоты) современных ЦСП стандартизованы, двухуровневый двоичный код, с помощью которого формируется многоканальный сигнал в каналообразующей аппаратуре, не является вполне приемлемым для ЦЛТ, перед вводом в тракт он подвергается преобразованию. Это приводит к тому, что вид кода и тактовая частота ЦЛТ обычно отличаются от кода и тактовой частоты ЦСП.

Иногда вместо рассмотренных проводных линейных трактов ЦСП ИКМ и МСП с ЧРК используются радиосистемы передачи (РСП) или ВОСП, причем в некоторых РСП для передачи по линейному тракту образуется группа каналов или трактов, отличная от унифицированных групп МСП с ЧРК или ЦСП ИКМ.

В большинстве ЦСП ИКМ, предназначенных для проводных линий, линейные коды и коды, принятые в точках стыка цифровых групповых и линейных трактов, совпадают. В этом случае начало и конец ЛТ совпадают с началом и концом соответствующего сетевого цифрового тракта, а основные параметры линейных трактов ЦСП совпадают с основными параметрами сетевых трактов соответствующей иерархии, определяемыми в точках стыков в соответствии с рекомендациями CCITT.

К нормируемым в зависимости от скорости передачи параметрам относятся входное сопротивление, амплитуда и длительность импульса, а также вид кода. Кроме этого, в точках стыка нормируется и форма импульса, для чего используется специальный шаблон. На рис. 1.6 показан пример одного из шаблонов, регламентирующего форму импульсов в точке стыка первичных цифровых трактов.

Очень важными нормируемыми параметрами для ЛТ ЦСП являются коэффициент ошибок и дрожание фазы принимаемых импульсов, которые определяются отношением числа ошибочно принятых символов к общему числу принятых символов и отклонений временных положений принятых импульсов от тактовых точек (их истинных положений) к длительности тактового интервала, соответственно. При этом дрожание фазы приводит к дополнительному увеличению как числа ошибок, так и помех в каналах ТЧ из-за модулирования фазы АИМ сигнала на выходе декодера.

Отсюда можно заключить, что для обеспечения требуемых характеристик ЛТ ЦСП в местах стыков необходимо контролировать соответствие установленным нормам: формы импульсов, коэффициента ошибок и дрожания фазы, и при их недопустимом расхождении, осуществлять корректировку характеристик оборудования в направлении минимизации обнаруженного несооответствия.

1.2.1.3. Линейный тракт волоконно-оптических систем передачи

С помощью волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) в настоящее время образуются цифровые тракты, которые при наличии соответствующей аппаратуры могут быть использованы и для передачи аналоговых сигналов. Оконечное оборудование линейного тракта ВОСП представляет собой источники (ИОИ) и приемники (ПОИ) оптического излучения, а также устройства их сопряжения (УС) с оптическим волокном (ОВ). Излучение передатчика модулируется групповым цифровым сигналом, как правило, по интенсивности, а промежуточные регенераторы строятся по принципу преобразования оптического линейного сигнала в электрический групповой сигнал, который после коррекции и регенерации, выполняемых обычными методами, применяемыми на проводных ЦСП ИКМ, передается вновь в оптическом диапазоне (рис. 1.7).

Развитие оптоволоконных систем передачи началось после изобретения в начале 70-х годов кварцевого оптического волокна с низким показателем потерь, которое имеет три окна прозрачности на 0.8, 1.3 и 1.55 мкм длинах волн при самом низком значении потерь, достигающем менее 0.25 дБ/км в области 1.55 мкм. Это позволило осуществить передачу световых сигналов до расстояний, составляющих свыше нескольких десятков километров. Дальнейшее увеличение дальности передачи стало возможным за счет использования регенераторов, осуществляющих преобразование светового сигнала в электрический сигнал с последующим обратным преобразованием и передачей сформированного оптического сигнала по следующему участку волоконно-оптической линии связи.

Изначально волоконно-оптические кабели были выполнены на основе многомодовых оптических волокон с диаметром сердцевины порядка 50-85 мкм. Поэтому первые системы передачи строились с использованием волокон данного типа совместно с разработанными к тому времени светодиодными или лазерными источниками множественной продольной моды, так называемыми лазерами Фабри-Перо. Передатчики оптических сигналов, выполненные на основе лазеров первого типа, представляли собой относительно дешевые устройства, генерирующие оптическое излучение в диапазоне длин волн 0.8 и 1.3 мкм с достаточно широким спектром, составляющим единицы-десятки нм. Так как в многомодовом волокне энергия импульса передается посредством ряда мод, которые, распространясь вдоль волокна, проходят неравный путь и в связи с этим имеют разную скорость распространения, импульсы на выходе волокна становятся размытыми, нечеткими. Эта размытость обычно называется дисперсией, а в данном конкретном случае она носит название модовой дисперсии. Для уменьшения влияния этой особенности многомодовых волокон в первых системах применялись регенераторы, восстанавливающие сигнал через каждые несколько километров. Подобные системы используются в недорогих компьютерных межсоединениях до сих пор, обеспечивая скорость передачи до нескольких сот Мбит/с на расстояния до нескольких км.

Следующее поколение систем, введенных в эксплуатацию в начале 80-х годов, для устранения модовой дисперсии использовало одномодовое волокно с лазерами множественной продольной моды в диапазоне длины волны 1.3 мкм. В отличие от многомодового волокна одномодовое имеет относительно небольшой, порядка 8-10 мкм диаметр сердцевины, по которой вся энергия светового сигнала перемещается посредством одной моды. Это эффективно устраняет модовую дисперсию и обеспечивает значительное увеличение как битовой скорости, так и допустимого расстояния между регенераторами, достигающими, соответственно, нескольких сот Мбит/с и около 40 км. Первоначально такое расстояние определялось потерями волокна, в связи с чем для увеличения интервалов между регенераторами следующим шагом эволюции в данном направлении стало использование в конце 80-х годов систем с длиной волны 1.55 мкм, которая по сравнению с окном 1.3 мкм обеспечивает меньшие потери. Однако на этом этапе выявился следующий отрицательный фактор, тормозящий дальнейшее развитие систем, а именно хроматическая дисперсия, которая стала ограничивать дальнейшее увеличение битовой скорости. Хроматическая дисперсия связана с тем, что в одномодовом волокне различные составляющие частотного спектра импульса распространяются с различной скоростью, что также приводит к размыванию импульса на выходе оптического волокна. Оказывается, что кварцевое оптическое волокно практически не имеет хроматической дисперсии в диапазоне 1.3 мкм, но в диапазоне 1.55 мкм ее влияние становится превалирующим. Волокно с таким проявлением хроматической дисперсии носит название стандартного одномодового волокна.

Высокая хроматическая дисперсия при 1.55 мкм вызвала необходимость разработки волокна со смещенной дисперсией, которое специально разработано исходя из условия обеспечения нулевого значения хроматической дисперсии в окне длин волн 1.55 нм. Однако к этому времени существовала уже значительная база установленных стандартных одно-модовых кабелей, для которых данное решение не являлось эффективным. К счастью, был найден другой способ преодоления хроматической дисперсии. MLM лазеры, как уже говорилось ранее, излучают в достаточно широком спектре, составляющем несколько нм (что эквивалентно сотням ГГц). Поэтому, если уменьшить спектр передаваемого импульса до размеров, близких к полосе пропускания частоты модуляции (например, приблизительно 2.5 ГГц для 2.5 Гбит/с потока данных), влияние хроматической дисперсии существенно уменьшается. Это привело к появлению лазеров с распределенной обратной связью с одной продольной модой и благодаря этому имеющих узкую ширину спектра, что позволило достичь битовой скорости более 1 Гбит/с.

Дальнейшая эволюция оптоволоконных систем передачи связана с появлением в конце 80-х — начале 90-х годов оптических усилителей на основе легированных эрбием оптических волокон, приведших, в свою очередь, к разработке нового поколения систем, существенно снизив их цену за счет замены регенераторов на оптические усилители. Кроме этого, оптические усилители имеют еще одну очень важную особенность, а именно, будучи прозрачными по отношению к битовой скорости и видам модуляции, они позволяют проводить эффективное усовершенствование системы с позиций битовой скорости путем замены только оконечного оборудования. Другим преимуществом оптических усилителей является то, что они способны одновременно усиливать сигналы различных длин волн, что обеспечивает возможность увеличения емкости и скорости передачи системы за счет мультиплексирования по длине волны (частоте) — использования более одной длины волны. Очевидно, что увеличение числа длин волн является более экономичным, чем увеличение количества кабелей и регенераторов или усилителей, которые необходимо устанавливать для каждого волокна кабеля.

В конце 90-х годов уже введены в эксплуатацию высокоемкостные ЧРК системы на 32 длины волны и более, каждая из которых переносит трафик со скоростью 2.5 Гбит/с, а в лабораторных условиях общая емкость передачи уже достигает более 2 Тбит/с. Здесь следует отметить успехи и традиционной технологии ВРК, приближающейся к скоростям до 10 Гбит/с, что тоже не является пределом. Основным фактором, влияющим на развитие систем, использующих временное мультиплексирование, до сих пор остается хроматическая дисперсия и начинающие сказываться нелинейные эффекты в волокне. Кроме этого факторами, тормозящими дальнейшее увеличение объема передачи становятся неравномерность усиления оптических усилителей в рабочем диапазоне длин волн и явления, связанные с поляризацией.

В самом общем случае контроль рассмотренных ВОСП включает определение соответствия установленным нормам отношения сигнал/шум, коэффициента ошибок, чувствительности приемного устройства, а в оптических стыках УС-OB аппаратуры ЛТ ВОСП: спектральных характеристик, уровня мощности оптического излучения, коэффициента гашения, характеристик формы оптического сигнала на передаче, диапазона перекрываемого затухания, фазового дрожания оптического сигнала на передаче, суммарной дисперсии, затухания отражения кабельного оборудования, коэффициента дискретного отражения между точками передачи и приема, уровня чувствительности приемного устройства, уровня перегрузки приемного устройства, дополнительных потерь оптического тракта, коэффициента отражения приемного устройства, допустимого фазового дрожания оптического сигнала на приеме, коэффициента передачи фазового дрожания регенератора.

В многканальных ВОСП с ЧРК требуется также контроль: мощности канала, общей оптической мощности, центральной длины волны канала и канальных интервалов, перекрестных помех, поляризационной модовой дисперсии, а при использовании оптических усилителей — коэффициента усиления, шума оптического усилителя, центральной длины волны, полосы пропускания и амплитудно-частотной характеристики усилителя.

Отсюда видно, что для обеспечения требуемых характеристик ЛТ ВОСП, необходимо контролировать соответствие установленным нормам: всех перечисленных параметров и при обнаружении несоответствия, осуществлять корректировку характеристик оборудования в направлении его устранения.

1.2.2. Линейный тракт радиосистем

Из радиосистем в настоящее время наибольшее распространение получили радиорелейные системы передачи прямой видимости (РРСП), а также тропосферные (ТРСП) и спутниковые (ССП) системы передачи, в которых для организации группового радиоканала из исходных типовых каналов, используется специальное сопрягающее оборудование (СО). Последнее устанавливается на сетевых станциях или сетевых узлах (рис. 1.8), и так как они территориально удалены от станции радиосистемы передачи (РСП), их связь осуществляется по проводной соединительной линии СЛ.                                                                                    

В РСП используется двойное преобразование группового аналогового или цифрового сигнала, который поступает на соответствующее оконечное оборудование АОО или ЦОО передающей части тракта, где осуществляется

модуляция сигнала ПЧ. В оконечном оборудовании линейного тракта ООРСП вначале осуществляется одна из помехоустойчивых разновидностей модуляции сигнала промежуточной частоты (ПЧ), а затем полученный сигнал ПЧ передается на оконечное оборудование радиоствола (ООРС) — радиопередатчик, где осуществляется однополосная амплитудная модуляция (ОБП) несущего СВЧ-колебания. Полученный таким образом СВЧ-сигнал направляется через оборудование объединения стволов и оборудование совмещения передачи и приема (на рисунке не приведенные) в антенну и излучается в направлении следующей (приемной) станции.

На приемной стороне радиоствола осуществляются обратные преобразования: сначала в модулированный сигнал ПЧ, а затем в групповой сигнал исходного вида. Для компенсации потерь при распространении СВЧ-сигнала в радиостволе могут устанавливаться ретрансляционные пункты РРС того или иного вида, в том числе и спутниковые.

Ретрансляторы делятся на пассивные и активные (имеющие автономные источники энергии), которые в свою очередь могут быть трех типов:

1.   с ретрансляцией по полосе частот исходного группового сигнала — объединенного по выходам ООРС;

2.    с ретрансляцией по сигналу ПЧ (объединенные по выходам ООРСП);

3.    с ретрансляцией по СВЧ-сигналу (объединенные по входам ООРСП).

В первом типе ретранслятора преобразование осуществляется по исходному групповому сигналу, т. е. сигнала ПЧ преобразуется в исходный групповой сигнал, а после усиления и коррекции — обратно в сигнал ПЧ, что позволяет осуществлять высокоточную коррекцию транслируемых сигналов, а при наличии соответствующей оконечной аппаратуры выполнять ввод и вывод части (или всех) информационных сигналов на уровне типовых каналов или сетевых трактов.

В отличие от рассмотренного ретранслятора ретранслятор второго типа характеризуется менее точной коррекцией характеристик радиотракта, но позволяет легко выделять информационные сигналы из тракта на ретрансляционной станции. В этом случае преобразование принимаемых СВЧ-сигналов в сигналы ПЧ и обратное преобразование осуществляются с использованием амплитудной модуляции с последующим усилением и коррекцией сигналов ПЧ усилителями УПЧ.

Наиболее простым является ретранслятор третьего типа, осуществляющий прямое усиление сигнала СВЧ и может применяться в качестве бортового ретранслятора, причем во избежание самовозбуждения из-за паразитной обратной связи между приемной и передающей антеннами в тракт СВЧ вводится преобразователь, с помощью которого область принимаемого спектра транспонируется в область передачи ретранслятора, определяемую планом частот системы передачи.

Независимо от вида радиосистемы, контроль ЛТ РСП включает:

•     измерения амплитудных характеристик, например, путем интегрирования на интервале времени равном, периоду аналогового сигнала или длительности передаваемого символа цифровых отсчетов полученного синфазного и квадратурного радиосигнала;

• измерения частотных характеристик, осуществляемые в большинстве практических приложений посредством вычисления дискретного быстрого преобразования Фурье, размерностью, определяемой разрешением по частоте.

Рис. 1.9. Один из шаблонов спектра сигнала

Следовательно, для обеспечения требуемых характеристик ЛТ РСП в местах стыков PC и РСП в заданной полосе частот необходимо контролировать соответствие установленным нормам амплитудно-частотного спектра (рис. 1.9) и амплитудно-временной диаграммы сигнала, и при их недопустимом расхождении, осуществлять корректировку характеристик оборудования в направлении минимизации обнаруженного несоответствия.

1.3. КАНАЛЫ ПЕРЕДАЧИ И ГРУППОВЫЕ ТРАКТЫ

Существующие многоканальные системы передачи с ЧРК построены на основе аналоговых каналов, в то время как цифровые системы передачи (ЦСП) используют цифровые каналы. Для передачи цифровых сигналов по аналоговым каналам и аналоговых по цифровым применяют устройства преобразования сигналов, которые либо входят в состав каналообразующей аппаратуры, либо являются самостоятельными устройствами. Мерой емкости многоканальных систем с ЧРК и ЦСП служит канал тональной частоты (ТЧ) с эффективной полосой частот 0,3—3,4 кГц, рекомендованный в 1946 году МККТТ в качестве универсального.

Помимо каналов тональной частоты, в современных системах передачи предусматриваются типовые групповые тракты, представляющие собой совокупность устройств, обеспечивающих передачу суммарного многоканального сигнала в нормализованной полосе частот (в системах с ЧРК) или в нормализованном цифровом потоке (в ЦСП) [7]. На основе групповых трактов на узлах связи осуществляется выделение групп каналов, передача групп каналов из одной системы в другую, а также совместная работа систем с ЧРК и ЦСП. В связи с этим различают простые каналы и простые групповые тракты, имеющие аппаратуру их формирования только на входе и выходе, а также составные, организованные транзитным соединением нескольких простых.

Иными словами групповой тракт предназначен для передачи сигналов электросвязи нормализованного числа каналов тональной частоты или основных цифровых каналов в полосе частот или со скоростью передачи, характерных для данного группового тракта. В зависимости от нормализованного числа каналов, групповому тракту присваивают название: первичный, вторичный, третичный, четверичный и N - ый групповой тракт. Если параметры и структура группового тракта соответствуют установленным норма, групповой тракт является типовым.

1.3.1. Каналы и групповые тракты систем с ЧРК

Системы передачи с ЧРК строятся на основе рекомендованных МККТТ 12-, 60- и 300-канальных групп каналов ТЧ, причем 12-канальные группы часто формируются из 3-канальных предгрупп. Помимо прочих достоинств, при таком построении в системе передачи появляются групповые (предгрупповые) тракты емкостью в 3, 12, 60 или 300 каналов ТЧ, позволяющих формировать широкополосные каналы (ШК) передачи соответствующей емкости. Выделение полосы частот группового тракта из спектра частот данной системы передачи для целей транзита или организации широкополосного канала передачи осуществляется при помощи полосовых фильтров. В системах передачи с ЧРК предусмотрено выделение полос частот предгрупповых и первичных групповых трактов, для чего в составе каналообразующсй аппаратуры имеются соответствующие транзитные фильтры. Все групповые тракты и широкополосные каналы имеют четырехпроводные окончания.

Типовой канал ТЧ также является четырехпроводным, имеет эффективную полосу 0,3 — 3,4 кГц, рассчитан на нагрузки 600 Ом, относительный уровень передачи — 13 дБ (-1,5 Нп) и относительный уровень приема 4 дБ (0,5 Нп). В качестве канала передачи он предназначен для организации телефонных и телеграфных каналов, каналов передачи данных и факсимильных каналов, хотя исторически и возник как канал телефонной связи. Устройства формирования телефонного канала на основе канала ТЧ обычно входят в состав каналообразующей аппаратуры многоканальных систем передачи, предусматривающей несколько режимов работы. Эти режимы принято называть режимами канала ТЧ, хотя в действительности некоторые из них относятся к каналу ТЧ, как к каналу передачи, а другие — к телефонному каналу.

Непосредственно канал ТЧ можно использовать только для телефонной связи. При организации других видов связи их сигнал необходимо преобразовывать по частоте с тем, чтобы они могли разместиться в канале ТЧ или в сформированном на основе соответствующего группового тракта широкополосном канале.

Параметры и характеристики канала ТЧ, первичного, вторичного и третичного групповых трактов сложились исторически как тракты, предназначенные прежде всего для передачи аналоговых информационных сигналов. Эти параметры и характеристики определены в настоящее время государственным стандартом. Условно их можно разделить на следующие группы: параметры входа и выхода канала или тракта; параметры и характеристики остаточного затухания; параметры и характеристики, связанные с изменением фаз передаваемых сигналов; параметры, определяющие уровень помех [8].

К ним можно добавить некоторые специфические параметры, например, определяющие качество передачи сигналов дискретной информации и др.

1.3.2. Цифровые каналы и групповые тракты

Цифровые системы передачи строятся на основе цифровых групповых трактов с эквивалентной емкостью и скоростью передачи 30, 120, 480 и 2048, 8448, 34848 кбит/с, соответственно. Данные эквивалентные емкости групповых трактов указаны для случая формирования каналов ТЧ на основе импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) с использованием принципа ВРК и увеличиваются при дельта-модуляции в 1,2 — 2 раза. Для обеспечения транзита 12-, 60- и 300-канальных групп каналов ТЧ, групповые тракты систем с ЧРК сопрягаются с одноименными цифровыми групповыми трактами посредством устройств аналого-цифрового преобразования.

Цифровые каналы в зависимости от скорости передачи подразделяются на низкоскоростные, среднескоростные и высокоскоростные, а по точности соблюдения скорости передачи — на прозрачные асинхронные, асинхронные и синхронные. Последние по скорости передачи отличаются тем, что:

•     для прозрачных каналов она может быть любой в пределах от нуля до максимально допустимой;

•     для асинхронных каналов регламентируется относительное изменение скорости (не более 10^-4);

•     для синхронных каналов скорость передачи жестко связана с тактовой частотой ЦСП.

В ЦСП предусмотрены следующие типы цифровых каналов:

•     асинхронные низкоскоростные (до 200 Вод) прозрачные каналы передачи данных и телеграфной связи;

•     асинхронные среднескоростные (до 48 кбит/с) каналы со скоростями передачи данных и организации стандартных каналов ТЧ;

•     высокоскоростные асинхронные каналы, которые при необходимости организуются на основе предгрупповых и групповых трактов.

Для создания каналов ТЧ в ЦСП обычно служат цифровые потоки 64 кбит/с, при этом устройства аналого-цифрового преобразования каналов ТЧ входят в состав аппаратуры ЦСП.

Параметры цифровых каналов на стыке с соединительными линиями стандартизованы в отношении вида импульсной последовательности, напряжений импульсов и нагрузок. Низкоскоростные цифровые каналы должны иметь входное сопротивление 1000 Ом, выходное сопротивление не более 500 Ом, сигналы должны представлять собой двухполюсные посылки с напряжением в ветви передачи от 17 до 2нагрузке 1000 Ом и с напряжением от 14 до 30 В на входе канала. Для сред нескоростных каналов установлены другие параметры стыка: входное, выходное сопротивления и номинальные нагрузки 150 Ом, посылки двухполюсные с избыточным перекодированием в биимпульсный сигнал, амплитуды напряжения импульсов при согласованных нагрузках 1 В на передаче и не ниже 0,05 В на приеме.

Таким образом, канал передачи сигналов, представленных в цифровой форме, или более коротко канал передачи данных, представляет собой канал связи, оснащенный специальной аппаратурой для передачи дискретных сигналов.

1.3.3. Особенности построения канала передачи дискретных сигналов

Дискретные сигналы передаваемых сообщений (телеграфные, передачи данных и т. д.) обычно сводятся к последовательностям двухполярных или однополярных прямоугольных видеоимпульсов, поэтому ввод таких сигналов в каналы систем передачи первичной сети связи может обеспечиваться двумя методами: с помощью преобразования спектров этих сигналов в спектры, соответствующие канальным сигналам, и непосредственно в виде видеоимпульсов.

1.3.3.1. Метод ввода с преобразованием

Первый метод используется при передаче дискретных сигналов по аналоговым каналам, образуемым системами передачи с ЧРК и ВРК, т. е. по каналам ТЧ и ШК, что, естественно, требует смещения спектра дискретных сигналов, подлежащих передаче по аналоговому каналу, в области, соответствующие эффективно-передаваемой полосе частот канала ТЧ или рабочей полосе частот ШК. Здесь возможны три варианта построения канала передачи дискретных сигналов. При первом варианте (рис. 1.10) импульсная последовательность от источника информации (ИИ) поступает к передатчику (Transiver — Т) через аппаратуру сопряжения (АС), выполняющую согласование ИИ и передатчика по скорости и коду, а затем через устройство повышения достоверности (УПД) на модулятор (М), который преобразует спектр последовательности видеоимпульсов в полосу частот аналогового канала. На приемной стороне посредством демодулятора (Д) осуществляется обратное преобразование сигнала в дискретную форму, с восстановление  двоичной последовательности, подаваемой к получателю информации (ПИ) через УПД и АС.

Введение УПД обусловлено необходимостью обнаружения и исправления ошибок, возникающих в дискретном канале за счет воздействия помех и искажений передаваемого сигнала и осуществляется введением избыточности в передаваемую информацию с последующим использованием ее на приемной стороне для обнаружения и исправления ошибок.

Здесь аналоговый канал вместе с модулятором и демодулятором образует дискретный канал, а дискретный канал с УПД — канал передачи данных.

По рассмотренному принципу строятся тракты передачи для средне-скоростной (по каналам ТЧ) и высокоскоростной передачи данных (по ШК).

Второй вариант построения канала передачи дискретных сигналов на базе аналогового канала разработан для передачи сигналов от нескольких низкоскоростных источников информации (рис. 1.11). Такой канал называется телеграфным и формируется с помощью специальной каналообразующей аппаратуры, которая работает в спектре канала ТЧ (0,3—3,4 кГц) или в надтональном спектре (3,4—6 кГц). Соответствующую аппаратуру называют аппаратурой тонального (ТТ) и надтонального (НТТ) телеграфирования, а получаемые таким образом телеграфные каналы — каналами ТТ и НТТ.

Здесь низкоскоростные последовательности видеоимпульсов от дг источников информации поступают в передающую часть Т индивидуального оборудования, осуществляющего преобразование каждой последовательности в соответствии с методом разделения каналов передачи цискретных сигналов (частотным или частотно-временным). При частотном разделении спектр каждой импульсной последовательности размещается в соответствующей полосе частот канала ТЧ, обеспечивая формирование спектра линейного сигнала посредством оборудования группообразования (ГО). На приемной стороне совокупность созданных сигналов разделяется с помощью аналогичного оборудования ГО, а затем каждый из них подвергается в приемнике R обратному преобразованию с восстановлением исходной последовательности видеоимпульсов.

При этом методе разделения по каналам телеграфной связи обеспечивается возможность работы с любой скоростью передачи, не превышающей допустимую, как синхронной, так и стартстопной оконечной телеграфной аппаратуры, при относительно простом решении вопросов выделения и ответвления любого числа каналов. Так как при частотном разделении отдельных каналов ТТ обычно имеет место потеря частиполосы канала ТЧ, для повышения эффективности ее использования, применяется частотно-временной метод разделения каналов ТТ, при котором полоса канала ТЧ разделяется на несколько частотных полос, в каждой из которых осуществляется временное разделение каналов ТТ. Отличительной особенностью данного метода является необходимость применения устройств синхронизации.

Третий вариант построения канала передачи дискретных сигналов, как правило, организуется таким образом, чтобы верхняя часть полосы частот канала ТЧ (2,5 - 3,4 кГц) использовалась для организации телеграфной связи, а нижняя часть (0,3 — 2,5 кГц) — для телефонной связи. На рис. 1.12 приведена структурная схема, поясняющая изложенный принцип построения аппаратуры ТТ, где для разделения указанных видов связи используются разделительные фильтры. С целью снижения взаимного влияния телефонных и телеграфных сигналов в телефонный канал включается ограничит ель амплитуды (ОА), речевого сигнала

.

В системах тонального и надтонального телеграфирования групповой сигнал формируется в соответствии с методом суммирования канальных сигналов, помимо которого на практике широко используется также и метод объединения канальных сигналов в передатчике многоканальной системы. Последний представляет собой устройство, которое формирует групповой сигнал, отображающий комбинацию мгновенных значений N входных канальных сигналов. Очевидно, что число возможных состояний каждого из канальных сигналов должно быть конечным, в связи с чем и число возможных комбинаций и, следовательно, вариантов группового сигнала конечно и равно , где N — количество каналов; т — число возможных состояний каждого канального сигнала.

Групповой сигнал в рассматриваемой системе представляет собой М ортогональных на тактовом интервале функций, энергии которых одинаковы, поэтому приемник в этом случае должен различать варианты группового сигнала и устанавливать в соответствии с ними определенную комбинацию канальных сигналов, что требует использования в приемном устройстве согласованных с вариантами группового сигнала фильтров.

Анализ приведенных путей использования аналоговых каналов для передачи дискретных сигналов требует решения следующих основных задач: выбора способа формирования канальных и групповых сигналов; оценки влияния электрических характеристик канала на передачу дискретных сигналов; выбора и обоснования уровней передачи дискретных сигналов, вводимых в аналоговый канал.

1.3.3.2. Метод непосредственного ввода

Второй метод используется для ввода дискретных сигналов непосредственно в цифровой канал на временные позиции отдельных каналов ТЧ цифровых систем передачи. Данный метод в отличие от предыдущих характеризуется высокой эффективностью использования пропускной способности канала и поэтому является наиболее целесообразным. Такой метод передачи имеет ряд преимуществ, в частности, практически исключается влияние числа транзитных соединений в сети связи и параметров канала ТЧ на качество передачи дискретных сигналов. Кроме этого, отсутствуют ограничения, накладываемые на условия загрузки групповых трактов ЦСП, поскольку в каждый момент времени через систему передается импульс только одного канала.

Принцип построения аппаратуры ввода и ее сложность определяются прежде всего требуемой скоростью передачи дискретных сигналов. Например, для высокоскоростной передачи с целью наиболее полного использования пропускной способности ЦСП может быть использован один из методов объединения и разделения цифровых сигналов, а при относительно низких скоростях передачи дискретных синалов аппаратура ввода может иметь многоступенчатый принцип построения. Число ступеней в этом случае будет определяться скоростью передачи исходного дискретного сигнала и пропускной способностью цифрового канала.

На рис. 1.13 приведена обобщенная схема дискретного канала с аппаратурой ввода, имеющей две ступени объединения и разделения цифровых сигнаов. Импульсы от источника дискретного сигнала поступают на передающую часть (Т) индивидуального устройства, которая осуществляет преобразование дискретных сигналов к виду, удобному для передачи по цифровому каналу.

ИС обычно имеет свой задающий генератор, который не синхронизирован с генератором аппаратуры ввода, поэтому моменты появления информационного сигнала являются произвольными относительно моментов времени, выделенных в цифровом канале. Для выравнивания тактовых частот могут быть использованы различные методы, из которых в настоящее время наибольшее распространение получили два способа передачи дискретных сигналов по цифровым каналам: способ наложения и способ кодирования временного положения фронтов дискретных сигналов.

Получаемый с помощью данных способов дискретный канал (рис. 1.9) называется "прозрачным", так как обеспечивает передачу дискретных сигналов со скоростью от 0 Бод до максимально-допустимой для данной аппаратуры ввода.

Здесь информационная последовательность импульсов с выходов различных передатчиков поступает на устройство объединения каналов (УОК), где используется посимвольный синхронный метод объединения цифровых сигналов. Далее групповой цифровой сигнал аппаратуры ввода поступает в устройство временного уплотнения (УВУ) ДСП, где объединяется с цифровым сигналом, поступающим от каналообразующей аппаратуры (КОА) ЦСП. На стороне приема устройство временного разделения группового сигнала (УВР) осуществляет разделение среднескоростных цифровых каналов (УРК) с последующим восстановлением передаваемых дискретных сигналов до исходного вида с помощью приемника R.

1.4. СЕТИ СВЯЗИ

Для обеспечения абонентов основными видами электросвязи создание специализированных сетей передачи данных и их независимая эксплуатация при современных дальностях связи и объемах передаваемой информации было бы непомерно дорого. Естественным решением в этом случае является создание общей для всех видов связи сети типовых каналов передачи и групповых трактов, охватывающей все пункты ввода и вывода информации и являющейся основой для телефонной, телеграфной и всех прочих сетей. Исторически такой принцип стал базой построения всех сетей связи: международных, национальных и в том числе ведомственных. Отсюда же следуют понятия первичных и вторичных сетей.

Первичной сетью называется совокупность сетевых узлов, сетевых станций и соединяющих их линий передачи. На сетевых станциях формируются каналы передачи и групповые тракты, осуществляется их транзит в первичные сети низшего ранга и во вторичные сети. Сетевые узлы служат для транзитного соединения каналов передачи и групповых трактов, образованных на примыкающих к узлу линиях передачи. Обычно сетевые станции содержат также элементы сетевых узлов, отчасти выполняя их функции и наоборот.

Вторичная сеть представляет собой совокупность коммутационных станций, узлов коммутации, оконечных абонентских устройств и каналов вторичной сети, образованных на базе каналов первичной сети. Вторичные сети именуются по виду связи, который они обеспечивают: телефонная сеть, телеграфная сеть, сеть передачи данных, факсимильная (фототелеграфная) сеть, сеть передачи газет, сеть звукового вещания, вндеотелефонная сеть, сеть телевизионного вещания, а также сети специального назначения. По способу эксплуатации вторичные сети подразделяются на коммутируемые, в которых каналы предоставляются абонентам только на время передачи сообщения, и некоммутируемые —с каналами, закрепленными за абонентами. Как правило, оба эти способа используются совместно.

Типовые каналы ТЧ и групповые тракты, перечень и основные параметры которых были даны выше, создаются в первичной сети и передаются вторичным сетям, где они либо используются непосредственно, как, например, каналы ТЧ для телефонной связи, либо из них формируются каналы для требуемого вида связи, например, телеграфные каналы. Поэтому сетевой тракт, в общем случае, представляет собой типовой групповой тракт или несколько последовательно соединенных типовых групповых трактов с включенной на входе и выходе аппаратурой образования тракта. При наличии транзитов, тракт называют составным, а при их отсутствии — простым, причем под транзитом понимается соединение одноименных трактов и каналов, которое обеспечивает прохождение сигналов электросвязи без изменения полосы частот или скорости передачи. В случае, когда в составном сетевом тракте имеются участки, организованные как в проводных, так и в радиорелейных системах передачи, тракт называют комбинированным, а в зависимости от метода передачи сигналов тракту — аналоговым или цифровым. Образование и перераспределение сетевых трактов, типовых каналов и типовых физических цепей, а также предоставление их вторичным сетям и отдельным организациям осуществляется в сетевом узле.

В методологическом плане построение сетей связи основано на рациональном сочетании достижений теории и практики эксплуатации сетей, так:

•     сеть связи должна иметь иерархическую структуру, совпадающую со структурой системы управления; например, применительно к государственной сети связи это означает необходимость учета административного деления территории страны (населенные пункты, районы, области, края, республики);

•     в сети связи все многоканальные средства должны использоваться совместно, что достигается стандартизацией перечня (спецификации) и электрических параметров каналов радиорелейных, тропосферных, проводных и спутниковых средств связи;

•     все виды связи должны обеспечиваться одной и той же первичной сетью, на основе которой создаются все вторичные сети;

•     наилучшими экономическими показателями обладают коммутируемые вторичные сети, однако в целях обеспечения непрерывной готовности к передаче информации и для повышения надежности в  некоторых  случаях целесообразны специальные некоммутируемые вторичные сети;

•     увеличение канальной емкости линий уменьшает их общее число в сети, но ведет к ухудшению надежности связи из-за сложности или невозможности организации обходов при полном отказе по одной из линий;

•     критерием экономической эффективности при сравнении вариантов построения сети служат капитальные затраты на строительство и годовые эксплуатационные расходы, отнесенные к одному канало-километру линии, при этом стоимость строительства и эксплуатации канало-километра линии обратно пропорциональна приблизительно корню квадратному из числа каналов в пучке. С этих позиций эффективно использование в сети системы передачи максимальной емкости.

С позиций экономической эффективности сеть целесообразно строить по радиальному принципу, при котором сетевые станции СС соединяются между собой через один сетевой узел СУ, обеспечивая минимальное значение общей длины линий при их максимальной емкости. Однако надежность такой сети не может быть высокой, в связи с чем нередко используется структура сети типа решетки, характеризующейся большей надежностью, но худшей экономичностью. Поэтому на практике чаще всего находят компромиссное решение в виде сочетания радиальной и сетчатой структур.

1.4.1. Опорные сети связи

Первичные сети связи состоят из опорных сетей связи (ОСС) и линий прямой связи (ЛПС). ОСС в общем случае строятся на основе сочетания решетчатой и радиально-узловой структур, содержат осевые многоканальные линии передачи, а также опорные и вспомогательные узлы связи (рис. 1.14). Опорные узлы связи (ОУС) устанавливаются на пересечениях осевых линий и служат для обмена каналами передачи и групповыми трактами между многоканальными линиями, примыкающими к каждому данному ОУС. Для этой цели на ОУС, помимо каналообразующего оборудования многоканальных систем, предусматривается коммутационно-кроссовое оборудование, с помощью которого осуществляются долговременные и временные транзитные соединения каналов ТЧ и групповых трактов. При наличии промежуточных узлов связи (ПУС) они соединяются с ОУС линиями привязки.

Каналы многоканальных линий связи: радиорелейных (РРЛ), тропосферных (ТРЛ) и проводных (ПЛС) используются в ОСС совместно. При этом канал связи между абонентами разных пунктов управления всегда состоит из нескольких простых каналов, образованных на отдельных участках многоканальных линий.

1.4.2. Взаимоувязанная сеть связи Российской Федерации

Взаимоувязанная сеть связи Российской Федерации (ВСС РФ) представляет собой комплекс технологически сопряженных сетей электросвязи на территории Российской Федерации, обеспеченный общим централизованным управлением. ВСС базируется на первичной сети, представляющей, в свою очередь, общегосударственную сеть типовых каналов и сетевых трактов. Типовые каналы, а в некоторых случаях и типовые сетевые тракты предоставляются вторичным сетям: телефонной, телеграфной, передачи данных, телевизионного и звукового вещания и др. Таким образом, передача сигналов электросвязи всех видов осуществляется по каналам и трактам первичной сети. Эти каналы и тракты образуются с помощью многоканальных систем передачи (МСП), которые состоят из оконечных, промежуточных станций и среды распространения сигналов электросвязи.

Типовой канал тональной частоты (ТЧ) и типовые сетевые тракты образуют иерархическую структуру (канал ТЧ, первичный сетевой тракт и т. д.), в соответствии с которой каналообразующее оборудование оконечных станций МСП формирует группы каналов (канальных сигналов), которые передаются на оборудование сопряжения, преобразующее их в линейный сигнал с параметрами, определяемыми средой распространения данной МСП. Линейный сигнал передается на оконечное оборудование линейного тракта (ЛТ) и далее поступает в среду распространения. При необходимости в оконечном и промежуточном оборудовании ЛТ выполняется необходимая коррекция и усиление сигналов или их регенерация (восстановление). Полученный на выходе ЛТ сигнал поступает в приемный тракт оконечного оборудования, выполняющего обратные функции, включающие преобразование линейного сигнала в сигналы унифицированных групп каналов и понижение иерархии сигнала разъединением групп каналов вплоть до отдельных каналов ТЧ.

Входящая в систему передачи совокупность ЛТ и средств, обеспечивающих их нормальную работу и техническое обслуживание, называется линией передачи, с учетом в названии типа среды распространения, например, волоконно-оптическая линия передачи.

1.4.2.1. Первичные сети ВСС

Первичная сеть ВСС подразделяется по территориальному признаку на местную, зоновую и магистральную. Местные первичные сети ограничиваются обычно территорией города или сельского района. Типовые каналы различных местных сетей в пределах зоны, которая ориентировочно по территории может совпадать с областью, соединяются между собой трактами зоновой первичной сети. А типовые каналы и тракты зоновых сетей соединяются между собой в пределах территории всей страны каналами и трактами магистральной первичной сети. Все соединения каналов и трактов осуществляются на сетевых узлах и станциях, которые в зависимости от принадлежности называются местными, зоновыми или магистральными. Нормами ВСС установлены номинальные структуры каналов передачи и групповых трактов, а также максимальные протяженности отдельных участков сетей: участка местной сети (между сетевыми узлами местной сети) l_М =100 км, участка внутризоновой сети (между местным и внутризоновым сетевыми узлами) l_ВЗ = 600 км, участка, соединяющего соседние зоновые узлы 1_ЗУ = 200 км и участка магистральной сети (между сетевыми узлами магистральной сети) 1_МГ = 12 500 км.

Среди различных систем передачи, применяемых на первичной сети ВСС, выделяются кабельные системы, обеспечивающие наиболее высокое качество передачи информационных сигналов, причем в связи с ростом обмена сигналами в цифровой форме применяются ЦСП с им-пульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), функционирующие на основе принципа временного разделения каналов (ВРК). Для работы на местных сетях предназначена ЦСП ИКМ-30, позволяющая организовать до 30 каналов ТЧ, на внутризоновых связях — ИКМ-120 и ИКМ-480, а на магистральной сети — ИКМ-1920. ЦСП высших ступеней иерархии образуются на базе низших, а их каналообразующее и группообразующее оборудования является унифицированными. По мере роста числа ЦСП ведется постепенная замена существующих типовых сетевых трактов типовыми цифровыми первичными (скорость передачи 2048 кбит/с), вторичными (8448 кбит/с), третичными (34368 кбит/с) и четверичными (139264 кбит/с) сетевыми трактами. Типовому каналу ТЧ при этом соответствует основной цифровой канал (ОЦК) со скоростью передачи 64 кбит/с. Существует возможность вводить сигналы типовых сетевых трактов в типовые цифровые тракты.

Помимо кабельных систем передачи на первичной сети применяются средства радиосвязи: радиорелейные, тропосферные и спутниковые системы передачи, которые в первую очередь используют для двусторонней связи с труднодоступными и удаленными районами.

В настоящее время первичная сеть строится на основе цифровых систем передачи и носит название цифровой первичной сети. В основе такой сети лежат современные технологии передачи — это так называемые технология синхронной цифровой иерархии (SDH) и технология асинхронного режима переноса (ATM), первая из которых де-факто стала фундаментом цифровой первичной сети.

Независимо от "внутренних" особенностей первичной сети каналы и тракты, как правило, предоставляются вторичным сетям на местных сетевых узлах или станциях и только в виде исключения — на зоновых или магистральных.

1.4.2.2. Вторичные сети ВСС

В состав каждой вторичной сети входят предусмотренные для нее каналы передачи и групповые тракты первичной сети, узлы и станции коммутации, абонентские линии и абонентские аппараты. На рис. 1.15 приведена структура наиболее распространенной телефонной сети общего пользования — автоматическая коммутируемая телефонная сеть (АКТС).

Данная сеть, судя по ее названию, предназначена для телефонной связи, но достаточно часто используется и для других видов связи, осуществляемых по каналам ТЧ, а именно: телеграфной, передачи данных и факсимильной связи. Главной станцией внутризоновой сети является междугородная автоматическая телефонная станция АМТС, оконечными — районные АТС (РАТС) городских сетей и центральные телефонные станции ЦС сельских телефонных сетей. При необходимости создаются зоновые телефонные узлы (ЗТУ). Местные сельские сети содержат

узловые (УС) и оконечные (ОС) телефонные станции. АМТС имеет выходы не менее чем к двум узлам автоматической коммутации УАК, которые совместно с каналами ТЧ первичной сети образуют междугородную телефонную сеть.

Телеграфная сеть страны также состоит из местных сетей, объединяемых в зоны связи, и магистральной сети. Местные сети подразделяются на телеграфные сети общего пользования, сети абонентского телеграфа и сети низкоскоростной передачи данных. Сигналы абонентов местных сетей проходят узел прямых соединений и передаются на оконечную станцию магистральной сети. Магистральная телеграфная сеть содержит узлы коммутации (транзитные узлы) и соединяющие их каналы ТЧ первичной сети.

Развивающаяся сейчас общегосударственная сеть передачи данных уже обеспечивает передачу цифровой информации с низкими, средними и высокими скоростями. Сеть создается на базе магистральных и зоновых центров коммутации, типовых каналов и групповых трактов первичной сети. Подобное же подразделение на зоновые и магистральные сети используется во вторичных сетях звукового вещания, телевидения и факсимильной связи.

1.5. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

В силу ряда объективных причин становление и развитие компьютерных сетей шло по двум основным направлениям, одно из которых связано с развитием и совершенствованием систем компьютерной телеобработки, а второе основано на рассмотрении компьютерной сети как сети передачи данных, абонентами которой являются компьютеры. Соответственно [9]:

•     в первом случае сеть представляла множество объединенных между собой каналами передачи данных систем телеобработки, в связи с чем основная нагрузка по организации коммуникаций возлагалась на средства телеобработки данных, а сама сеть передачи данных имела относительно простую структуру (рис. 1.16);

•     во втором случае основное внимание уделяется организации сети передачи данных на основе существующих сетей связи общего пользования (рис. 1.17).

Постепенно эти два направления стали сближаться и в настоящее время компьютерные сети можно рассматривать как результат объединения систем телеобработки на основе развитой сети передачи данных, что позволило получить качественно новые возможности в сфере информатизации.

Так как основным назначением компьютерной сети является предоставление большому числу пользователей одновременного доступа к ее вычислительным ресурсам, компьютерная сеть может быть определена как система распределенной обработки информации, состоящая из территориально рассредоточенных компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью средств связи. Компьютеры, входящие в состав сети, выполняют разнообразные функции, основными из которых

являются: организация доступа к сети; управление передачей информации; предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети. В соответствии с этим по функциональному признаку все множество систем входящих в компьютерную сеть можно разделить на три большие группы: абонентские, коммутационные и главные (Host) системы.

Абонентская система представляет собой компьютер, ориентированный на работу в составе компьютерной сети и обеспечивающий пользователям доступ к ее вычислительным ресурсам.

Коммутационные системы являются узлами коммутации сети и обеспечивают организацию составных каналов передачи данных между  абонентским системами.

Host-системы или так называемые сетевые серверы представляют собой специальный компьютер, выполняющий основные сервисные функции, такие как управление сетью, сбор, обработку, хранение и предоставление информации абонентам компьютерной сети. Серверы делятся по функциональному назначению, например, файл-сервер определяется как сетевой компьютер, осуществляющий операции по хранению, обработке и предоставлению файлов данных абонентам компьютерной сети; сервер доступа, являющийся компьютером, обеспечивающим абонентским системам эффективный доступ к компьютерной сети и т. д.

В зависимости от размеров и степени территориальной рассредоточенности различаю глобальные, региональные и локальные компьютерные сети.                   

Глобальная компьютерная сеть является крупномасштабной сетью и охватывает, как правило, достаточно большую территорию, например, территорию одной или нескольких стран и даже континентов.

Региональная сеть охватывает определенные районы страны, объединяя абонентские системы, находящиеся на меньшем расстоянии, чем глобальная сеть, например, в пределах города, района или небольшой страны.

Локальная сеть охватывает относительно небольшую территорию, до нескольких квадратных километров, например, территорию предприятия или организации, и характеризуется наличием относительно простой, но достаточно высокоскоростной системой передачи данных.

1.5.1. Информационные ресурсы организации

В общем случае под информационными ресурсами организации понимается вся совокупность средств вычислительной техники (СВТ) и коммуникационного оборудования, а также совокупность применяемых про-. грамм и обрабатываемых данных, включая электронные носители информации. С точки зрения передачи данных такая среда может рассматриваться состоящей из двух взаимодействующих компонентов:

•     СВТ, с программным обеспечением (ПО) и обрабатываемыми данными;

•     коммуникационного оборудования.

Как правило, в организации используются самые разнообразные по функциональным возможностям СВТ, которые физически распределены в пределах (а иногда и за пределами) организации.

Различают следующие виды СВТ: рабочая станция, сервер поддержки, информационный сервер.

Рабочая станция представляет собой СВТ, которое предназначено для непосредственной работы персонала организации и конструктивно выполнено в виде персонального компьютера (ПК), обычно на базе процессора Intel с операционной системой (ОС) Windows 98 или NT Workstation. Количество рабочих станций обычно пропорционально количеству персонала организации и, как правило, довольно велико, поэтому администрирование рабочих станций обычно производится самими пользователями.

С точки зрения сетевого взаимодействия рабочая станция не предоставляет никаких сервисов, но она активно использует сервисы, предоставляемые серверами поддержки и информационными серверами организации, а также серверами сети Интернет.

Сервер поддержки является специальным СВТ, которое предназначено для нормального функционирования рабочих станций и других средств и решения повседневных задач организации. Конструктивно сервер поддержки может представлять собой как персональный компьютер, так и мощный многопроцессорный комплекс, поэтому ОС также могут быть самыми различными: Windows 98, Windows NT Server, Unix, Novell NetWare и т. д.

Основными задачами, решаемыми серверами поддержки являются хранение огромных массивов данных и программ (разделяемые диски и базы данных), осуществление ресурсоемких вычислений с разделением времени, ускорение доступа к сети Интернет (кэширование информационных объектов), осуществление доставки электронной почты, трансляция символьных адресов компьютеров в их цифровые эквиваленты (DNS), сбор статистики и прочие приложения типа клиент-сервер. Количество серверов поддержки в организации обычно примерно равно количеству перечисленных задач.  Серверы поддержки как правило имеют минимальные средства человеко-машинного интерфейса и администрируются с удаленной рабочей станции.

С точки зрения сетевого взаимодействия каждый сервер поддержки предоставляет услуги исходя из решаемых задач, а также пользуется услугами других серверов поддержки, информационных серверов и серверов внешней сети (как, например, при трансляции символьных адресов компьютеров).

Информационный сервер представляет собой СВТ, предназначенное для предоставления организацией информационных услуг всем пользователям глобальной сети. Конструктивно он выполнен в виде мощного компьютера, способного обслуживать запросы пользователей в реальном масштабе времени и использует ОС либо Unix, либо Windows NT Server. По типу предоставляемых услуг все информационные серверы делятся на HTTP-, FTP-, DNS- и прочие серверы. Следует отметить, что услуги DNS-сервера — это предоставление информации (по запросам из внешней сети) об их сетевых адресах, т. е. создание некоторой формы "присутствия" организации в сети Интернет.

Обычно в организации существует только один информационный сервер, на котором одновременно исполняются приложения, предоставляющие все вышеуказанные услуги. Следует отметить, что в последнее время все чаще применяется техника зеркального отображения информационного сервера, т. е. использование нескольких одинаковых серверов, исполняющих роль одного "виртуального" информационного сервера и балансирующих нагрузку между собой. Информационный сервер обычно имеет минимальные средства человеко-машинного интерфейса и, также как и сервер поддержки, администрируется удаленно с рабочей станции сетевым администратором.

С точки зрения сетевого взаимодействия информационный сервер не пользуется услугами, предоставляемыми другими серверами, а только предоставляет услуги информационного типа, причем основные потребители данных услуг располагаются в глобальной сети, и, в принципе, потребителем услуг может стать любой пользователь сети Интернет.

Коммуникационное оборудование в свою очередь включает ряд коммуникационных устройств, представляющих собой специальное оборудование, которое предназначено для физической связи различных средств вычислительной техники между собой и с глобальной сетью, а также для управления трафиком между СВТ и региональной и глобальной сетью.

1.5.2. Особенности региональных и глобальных сетей

В структурах глобальных и региональных сетей имеется много общего, в первую очередь — достаточно разветвленная структура передачи данных, основными элементами которой являются каналы передачи и узлы коммутации. Первые по своей структуре аналогичны каналам передачи данных систем связи и состоят из каналов связи и аппаратуры передачи данных, а вторые служат для образования составного канала передачи данных.

Одним из факторов, определяющих архитектуру и характер функционирования сети передачи данных, является способ коммутации данных в узлах коммутации. В зависимости от этого способа различают сети передачи данных с коммутацией каналов, сообщений и пакетов, а также интегральные сети передачи данных.

Коммутация каналов. Наиболее простым и естественным способом передачи данных между двумя абонентскими системами является организация физического соединения между ними, именуемая коммутацией каналов. По своей сути сети коммутации каналов подобны телефонным сетям коллективного пользования, на базе которых они, как правило, и реализуются. Физическое соединение между абонентами компьютерной сети создается, как правило, только на время сеанса передачи информации путем образования составного канала из последовательно соединенных каналов. При этом связь между отправителем и получателем устанавливается путем посылки отправителем соответствующего сообщения, которое передается по сети передачи данных ст одного узла коммутации канала к другому и управляет коммутацией каналов связи, как бы прокладывая путь от отправителя к получателю. После образования физического соединения из пункта назначения отправителю передается ответное сообщение, подтверждающее наличие требуемого соединения. Затем осуществляется передача информации, ради которой был создан канал передачи данных. На время сеанса обмена информацией составной канал полностью оказывается недоступным для других абонентов. После завершения передачи отправитель информации вырабатывает соответствующее управляющее сообщение, которое передается по составному каналу, управляя его разъединением, а достигнув адресата — информирует его об окончании сеанса обмена информацией.

В рамках сетей коммутации каналов могут организовываться так называемые выделенные каналы, которые коммутируются в определенные, заранее заданные интервалы времени, на протяжении которых только и допускается передача информации. Очевидно, что режим выделенных каналов обеспечивает максимально допустимую для конкретной сети скорость передачи данных, однако при низкой интенсивности передачи данных эффективность использования передающей среды резко снижается.

Коммутация сообщений. Передача информации посредством так называемой коммутации сообщений осуществляется без образования физического соединения между пунктом отправления и получения информации. Между ними устанавливается виртуальное (логическое) соединение, а физический канал устанавливается локально между смежными узлами коммутации и только на время передачи данных. При этом информация представляется и передается в виде блока данных, целиком содержащего все сообщение. Заголовок блока данных содержит адреса отправителя и получателя информации, а также другую управляющую информацию, необходимую для достоверной передачи сообщений между абонентами. Передача блоков данных между абонентами осуществляется с промежуточным запоминанием их в узлах коммутации: поступившее в узел коммутации сообщение запоминается в буферном запоминающем устройстве и при наличии свободного канала связи в направлении адресата передается по этому каналу в следующий свободный узел. Узлы, осуществляющие промежуточное хранение и управление передачей сообщений, называются узлами коммутации сооб- щений, а сети передачи данных, использующие данный способ коммутации, получили название сетей коммутации сообщений. Таким образом, сообщение последовательно передается от одного узла коммутации к другому, занимая в каждый период времени только канал передачи данных между смежными узлами. Остальные каналы на пути следования сообщения могут использоваться для других целей. Это позволяет, по сравнению с сетями коммутации каналов, существенно повысить коэффициент использования физических каналов связи, и тем самым увеличить общую пропускную способность сети передачи данных. Однако при этом усложняются узлы коммутации и появляются дополнительные задержки, связанные с необходимостью промежуточного запоминания сообщения в каждом узле сети.

Кроме того, при передаче больших сообщений повышается вероятность появления ошибок, что приводит к увеличению повторных передач и, соответственно, к снижению эффективности работы сети передачи данных. Это приводит к необходимости разбиения сообщения на несколько блоков, которые последовательно передаются между узлами коммутации сообщений. Каждый принимающий узел собирает блоки в сообщение, которое после проверки снова разбивается на блоки для дальнейшей передачи. Процесс сборки-разборки сообщений осуществляется каждым узлом коммутации. Все это значительно снижает скорость передачи сообщений, поэтому в настоящее время наибольшее распространение получил метод коммутации пакетов.

Коммутация пакетов. В документах МККТТ коммутация пакетов определяется как передача данных при помощи адресуемых пакетов, осуществляемая таким образом, что канал связи занимается только на период передачи пакета. Пакет является протокольным блоком данных сетевого уровня и как все блоки данных эталонной модели состоит из заголовка и поля данных. Сеть передачи данных, использующая коммутацию пакетов, называется сетью коммутации пакетов, а ее коммутационные узлы получили название узлов коммутации пакетов.

Коммутацию пакетов можно рассматривать как дальнейшее развитие коммутации сообщений, при котором сообщение-пакет имеет строго ограниченную длину. Фиксированная длина пакетов предполагает разбиение длинных сообщений на несколько пакетов. Большие массивы информации передаются несколькими пакетами, однако, в отличие от коммутации сообщений, операция сборки-разборки осуществляется только в абонентских системах, что упрощает структуру промежуточных узлов сети. Естественно, что за счет дублирования управляющей информации в каждом пакете общая длина передаваемого сообщения увеличивается, однако, как аналитически показано, время передачи всего сообщения не увеличивается, а даже сокращается. Вводимое ограничение на длину пакета позволяет сократить объем запоминающих устройств узлов коммутации, что способствует сокращению времени пребывания пакета в узле коммутации, приводит к сокращению времени передачи сообщений и в целом повышает пропускную способность сети.

Пакеты одного сообщения могут передаваться по различным маршрутам независимо друг от друга, в этом случае говорят о так называемом дейтаграммном способе передачи данных, основанном на простейшем транспортном протоколе и используемом в основном для передачи короткой последовательности пакетов, так как отсутствие логического канала может привести к нарушению порядка поступления пакетов к адресату. Поэтому для передачи больших сообщений используется способ виртуальных каналов, при котором все пакеты следуют по одному и тому же заранее установленному маршруту, формирование которого осуществляется, как правило, перед началом передачи сообщения.

1.5.3. Объединение разнородных сетей

Рассмотренные методы передачи отражают распространение данных в независимой сети, в то время как на практике наиболее распространены сети, использующие отличные технологии передачи и объединенные в одну общую разнородную сеть (интерсетъ). Для логической структуризации таких сетей с целью обеспечения наиболее эффективной их взаимосвязи в настоящее время используются различные устройства, такие как мост, коммутатор шлюз и маршрутизатор [4], использующие различное коммутационное оборудование.

Мост (bridge) делит разделяемую среду передачи сети на части (часто называемые логическими сегментами), передавая информацию из одного сегмента в другой только в том случае, если такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети. Однако, учитывая, что сам адрес не содержит информации о принадлежности компьютера к тому или иному сегменту, мост достаточно упрощенно представляет деление сети на сегменты — он лишь запоминает, через какой порт на него поступил кадр данных от каждого компьютера сети и в дальнейшем передает кадры, предназначенные для этого компьютера, на этот порт. Применение мостов приводит к значительным ограничениям конфигурации связей сети — сегменты должны быть соединены таким образом, чтобы в сети не образовывались замкнутые контуры. Тем не менее, за счет изоляции трафика одной подсети от трафика другой общая производительность передачи данных в сети повышается.

Коммутатор (switch, switching hub) в отличие от моста представляет собой своего рода коммуникационный мультипроцессор, так как каждый его порт оснащен специализированным процессором, обрабатывающим кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов и поэтому по принципу обработки кадров ничем не отличается от моста. За счет структурного решения производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок, поэтому коммутаторы можно назвать мостами нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.

Шлюз (gateway), представляет собой устройство, которое в основном используется для объединения сетей с разными типами системного и прикладного программного обеспечения, а не для того, чтобы локализовать трафик, хотя в качестве некоторого побочного эффекта шлюз выполняет и эту функцию.

Маршрутизатор (router), как было отмечено выше, предназначен для выполнения задачи направления потоков данных по оптимальному пути, однако кроме этого он более надежно и эффективно, по сравнению с рассмотренными устройствами, изолирует трафик частей сети друг от друга. Маршрутизаторы образуют логические сегменты посредством явной адресации, используя для этих целей составные числовые адреса с полем номера сети, присвоение которого компьютерам одного сегмента сети, называемого в данном случае подсетью (subnet), позволяет в последующем их идентифицировать. Помимо локализации трафика и возможности связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий, маршрутизаторы выполняют еще много других полезных функций, наиболее важной из которых является работа в сети с замкнутыми контурами и выбором наиболее рационального маршрута.

В качестве примера на рис. 1.18. представлена составная сеть, которая включает объединенные с помощью маршрутизаторов локальные LAN и глобальные WAN подсети, которые выполнены, соответственно, по технологиям Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI и Frame Relay, X.25 и ISDN.

Структура одной из подсетей, построенной на основе технологии FDDI, объединяющей несколько детальнее представленных локальных сетей Ethernet, приведена на рис. 1.19.

1.5.4. Маршрутизация в сетях передачи данных

В настоящее время вопросы маршрутизации достаточно полно рассмотрены в отечественной и зарубежной литературе, поэтому, основываясь на работах [9, 4] приведем основные аспекты маршрутизации, которые будут необходимы для рассмотрения вопросов контроля телекоммуникаций.

Под маршрутизацией в сетях передачи данных понимается процесс выбора пути следования информации от источника к адресату с целью обеспечения оптимального следования информации с точки зрения ее минимально возможной задержки и максимальной пропускной способности сети при обеспечении достаточной защиты и надежности передачи информации.

Маршрутизация в общем случае сводится к выбору узлом коммутации пути дальнейшей передачи поступившей на его вход информации и при всей кажущейся простоте постановки задачи выбор оптимального маршрута является достаточно сложной задачей, не имеющей однозначного решения для сетей с различной топологией, величиной и характером потока данных. Сложность решения этой задачи обусловлена рядом причин:

•     во-первых, маршрутизация, как правило, требует координации работы всех узлов сети передачи данных;

•     во-вторых, система маршрутизации должна справляться с выходом из строя отдельных узлов и линий связи;

•     в-третьих, система должна учитывать перегрузку отдельных областей сети передачи данных и изменять маршруты следования сообщений.

Следует заметить, что основные принципы маршрутизации являются общими для различных видов коммутации, при этом наибольшим разнообразием способов маршрутизации характеризуются сети коммутации пакетов. В настоящее время известно множество методов маршрутизации пакетов, которые делятся по способу управления маршрутизацией на централизованный и распределенный способы, сущность которых заключается, соответственно, в управлении маршрутизацией от одного центра управления (менеджера сети) и в определении направления передачи пакетов при управлении каждым узлом самостоятельно, на основе хранящейся в нем управляющей информации.

Для выбора оптимального маршрута в некоторых маршрутизаторах имеется возможность учета топологии сети, поэтому различают простую и табличную маршрутизации, из которых, естественно, только вторая имеет данную возможность маршрутизации. Так как в первом случае этой возможности нет, маршрутизацию осуществляют либо случайным методом, когда пакет передается из узла в любом, случайно выбранном направлении, кроме направления, по которому он поступил в данный узел, либо лавинным методом, при котором, получив пакет, маршрутизатор генерирует дополнительные, идентичные с ним пакеты во всех направлениях, кроме того, по которому он поступил. Известен также метод простой маршрутизации по предыдущему опыту, при котором обеспечивается коррекция первоначально случайно выбранных маршрутов. С этой целью пакеты дополнительно снабжаются счетчиком пройденных узлов, на основании содержимого которого формируется адрес следующего узла на пути следования пакета к получателю. Таким образом, на начальном этапе маршрутизации путь следования пакетов может определяться рассмотренными выше методами, а затем по мере прохождения следующих пакетов путь их следования корректируется. Так, после прохождения первого пакета по какому-то маршруту в каждом узле коммутации сохраняется информация об адресе отправителя, получателя, предыдущего узла и числе пройденных узлов. При поступлении пакета с теми же значениями адресов отправителя и получателя, но с меньшим значением счетчика пройденных узлов маршрут в узлах коммутации корректируется.

Табличные методы маршрутизации в зависимости от момента формирования таблиц маршрутов подразделяют на статические и динамические.

Методы статической маршрутизации отличаются относительной простотой, так как таблицы маршрутов при таком подходе формируются в процессе генерации сети, а затем, как правило, не изменяются, за исключением случаев изменения конфигурации сети, например, из-за выхода некоторого узла из строя. К статическим способам маршрутизации относятся фиксированная маршрутизация и маршрутизация способом кратчайшей очереди.

При фиксированной маршрутизации для любой пары абонентских систем устанавливаются одиночный или групповой каналы передачи данных.

В первом случае говорят об одномаршрутном канале, так как существует только один маршрут следования пакетов от отправителя к получателю. Это наиболее простой способ маршрутизации, однако он может привести к перегрузке отдельных участков сети при ее общей недозагрузке в целом.

Во втором случае имеет место многомаршрутный канал, который обеспечивает выравнивание нагрузки и, как следствие, снижение возможности перегрузки сети на основных (магистральных) каналах передачи данных, создавая между смежными узлами коммутации группу виртуальных каналов, каждый из которых может назначаться тому или иному пути следования пакетов.

Другой вид статической маршрутизации реализован в маршрутизации способом кратчайшей очереди, предусматривающем наличие для каждого узла коммутации таблицы маршрутов с указанием нескольких вариантов направления движения пакетов, при этом выбор конкретного пути движения осуществляется случайным образом. Для повышения эффективности маршрутизации в этом случае задают приоритеты на- правлений передачи данных, а затем при выборе канала передачи узел коммутации, просматривая в порядке уменьшения приоритета перечень допустимых путей передачи, выбирает первый свободный канал, что обеспечивает наиболее оптимальный путь движения пакета с минимальной задержкой его в промежуточных узлах. Благодаря относительной простоте и достаточной эффективности рассматриваемый способ часто используется в сетях коммутации пакетов, в частности, в сетях с низкой надежностью коммутационных систем.

В отличие от методов статической маршрутизации, методы динамической (адаптивной) маршрутизации являются более сложными, так как при такой маршрутизации содержимое таблиц маршрутов изменяется в зависимости от состояния и загрузки каналов передачи, данных и узлов коммутации, а для адаптации к изменению нагрузки каждый узел коммутации должен обладать информацией о состоянии сети передачи данных и в первую очередь о ее топологии, интенсивности потоков данных и задержках (очередях) в узлах коммутации.

В зависимости от выбранной стратегии корректировки маршрутов различают централизованную, распределенную и гибридную маршрутизацию.

Централизованная адаптивная маршрутизация характеризуется тем, что каждый узел сети подготавливает информацию о своей загрузке, а затем в определенный момент времени передает ее менеджеру сети, на основании чего последний составляет глобальную картину состояния сети, используемую для определения наилучших маршрутов следования пакетов. В качестве основного критерия оптимальности маршрута выступает время задержки передачи пакетов. После вычисления оптимальных путей менеджер для каждого узла коммутации формирует таблицы маршрутов, которые затем рассылаются по соответствующим узлам сети передачи данных.

В зависимости от способа сбора информации о состоянии сети и рассылки управляющих директив процесс маршрутизации может быть синхронным или асинхронным. В первом случае сбор информации и посылка управляющих директив осуществляется через регулярные интервалы времени. Во втором случае эта процедура осуществляется только при существенных изменениях сети передачи данных.

При синхронном режиме, как правило, осуществляется более интенсивный обмен служебной информацией, а при асинхронном режиме необходим постоянный контроль над изменением состояния сети. В любом случае на менеджере сети лежит основная нагрузка по формированию маршрутов, которая резко возрастает с увеличением числа узлов сети передачи данных.

Для централизованных методов маршрутизации характерна потеря управления сетью из-за выхода из строя менеджера, а наличие задержек, вызванных обменом и обработкой большого объема управляющей информации, приводит к снижению эффективности управления сетью, особенно при быстром изменении потоков данных. Для устранения этих недостатков были разработаны методы распределенного управления маршрутизацией, которые и нашли широкое применение в современных глобальных компьютерных сетях.

 Распределенная адаптивная маршрутизация осуществляется путем формирования таблицы маршрутов каждым узлом коммутации самостоятельно и для себя, используя с этой целью информацию о состоянии, временных задержках и очередях пакетов, получаемую при обмене информацией от всех узлов, находящихся на возможных путях к получателю. Дополнительно при выборе маршрутов учитывается время, которое потребовалось для получения положительных подтверждений на предыдущие пакеты. Поэтому любое существенное отклонение от исходного состояния сразу же передается смежным узлам для коррекции их таблиц маршрутов.

Частным случаем распределенной маршрутизации является локальная адаптивная маршрутизация, при которой узел коммутации практически сам выбирает маршруты передачи пакетов, не получая информации от других узлов. Таблицы маршрутов загружаются заранее централизованным способом. В дальнейшем маршрут выбирается на основе сведений о длине выходных очередей и топологии сети передачи данных. Пакет направляется по кратчайшему пути с минимальной длиной выходной очереди. В целом локальная адаптивная маршрутизация обеспечивает высокую гибкость работы сети передачи данных, быстрый и эффективный метод решения проблемы обхода неисправных или перегруженных узлов, но отличается сложностью программы формирования и обработки таблицы маршрутов, возможностью возникновения "автоколебания" и потери пакета при движении его во время изменения таблиц маршрутов.

Гибридная маршрутизация является наиболее эффективной, так как сочетает в себе положительные черты локальной и централизованной маршрутизации. Примером может служить "дельта-маршрутизация", при которой менеджер с определенным запаздыванием следит за глобальной ситуацией в сети, в то время как всем остальным узлам предоставлена определенная свобода действий, для того чтобы они могли быстро и независимо реагировать на локальные колебания нагрузки сети и изменение состояния ее отдельных компонентов. Особенно это важно для рассмотренных выше составных сетей.

Особую актуальность приобрели вопросы маршрутизации с появлением Интернет, требующим расширения полосы пропускания каналов передачи вторичных и в значительной степени первичных транспортных сетей.

1.6. СОВРЕМЕННЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ

С формированием рынка Интернет провайдеры Интернет услуг (Internet service providers — ISP) отчаянно пытаются найти свое место в этом новом конкурирующем технологическом окружении, например, построением сети без установления соединений, в частности, IP сети, которая, несмотря на гибкость, все еще далека от того, чтобы решать транспортные задачи. В то же время сети с установлением соединения, такие как, например, Frame Relay, в настоящее время характеризуются предсказуемостью и стабильностью, но не обеспечивают гибкости использования. В связи с этим единственно разумным выходом из создавшегося положения является сочетание различных технологий, например, синхронной цифровой иерархии SDH, первоначально ориентированной на улучшение эффективности использования полосы пропускания в волоконно-оптической линии связи с мультиплексированным по времени (TDM) трафиком и режима асинхронной передачи (ATM) [10]. Такой симбиоз в последнее время превратился в очень надежную и эффективную сетевую парадигму — технологию, основанную на применении маршрутизаторов, оперирующих небольшими упорядоченными битовыми последовательностями, проходящими по коммутируемым каналам.

С появлением Интернет сформированный в этом случае самый большой из когда-либо существовавших со времен появления телекоммуникаций трафик требует размещения в транспортной сети, что обуславливает терпимое отношение к относительно низкой эффективности использования полосы пропускания. В связи с этим возможно и возникновение проблем, связанных с тем, что локальные сети (LAN) в местах стыков с транспортной сетью "взрываются", ограничивая возможности некоммутируемой связи в глобальных сетях (WAN), функционирующих на большие расстояния. Данные обстоятельства привели к необходимости изменения существующей инфраструктуры SDH введением в нее ATM, IP или широко используемого Ethernet. При этом основой создания будущей сети с интеграцией множества услуг является применение мультиплексоров добавления/удаления (add/drop multiplexes — ADM) синхронной оптической сети. Последние совместно с ATM коммутаторами обеспечивают соединение узлов сети, реализуя асинхронный режим передачи и коммутацию с эффективной полосой пропускания, осуществляя кроме этого введение и удаление трафика синхронного режима передачи (STM) и ATM виртуального канала (VP) или виртуального маршрута (VC).

1.6.1. IP поверх SDH

Естественным решением рассматриваемого вопроса является использование IP поверх SDH (рис. 1.20) известного как packed over SDH (PoS). Такой подход заключается в последовательной передаче пакетов данных в циклах SDH для топологии сети по схеме точка-точка, где введение данных в таблицы сетевого маршрутизатора осуществляется при линейных скоростях от STM-1 (155-Мбит/с) до STM-16 (2.5 Гбит/с).

Хотя PoS характеризуется рядом положительных качеств, он также характеризуется ограниченным использованием полосы пропускания, свойственным некоммутируемому подходу к транспортным решениям из-за того, что трафик, аналогично TDM технологии, инкапсулируется в оптическую сеть в виде последовательностей фиксированного размера. Ввиду того, что инкапсуляция пакетов осуществляется не на оптическом уровне, скорость передачи между маршрутизаторами ограничивается отмеченными скоростями, а для достижения приемлемой скорости функционирования маршрутизаторов в сети во многих случаях необходимо обеспечить приблизительно 50% перераспределение полосы частот. Несмотря на эти технологические ограничения, которые приводят к недоиспользованию значительной емкости оптических каналов, данный метод оказывается достаточно эффективным для высокозаполненных малоконтурных сетей с соединениями точка-точка, где сконцентрирована значительная доля трафика, в противном случае его использование нерационально.

1.6.2. Ethernet поверх SDH

Другое решение рассматриваемого вопроса заключается в использовании Ethernet поверх SDH (EoS), т е. непосредственном введении IP маршрутизаторов в коммутаторы второго уровня оптической сети (рис. 1.21), используя вместо многочисленных маршрутизаторов и транспортных интерфейсов, как, например, в PoS, интеграцию в оптические элементы широко распространенных Ethernet интерфейсов.

Одной из причин такого подхода является использование услуг IP виртуальных частных сетей (VPN), которые оперируют в окружении, не имеющем логического соединения. При этом VPN решение может быть дешевле классического, так как пользователи могут осуществлять соединения с Интернет при помощи локальных модемов, а затем устанавливать надежный канал связи с корпоративной сетью. Уже сегодня в большинстве крупных организаций удаленные пользователи попадают через модем непосредственно на концентратор удаленного доступа компании, который соединяет их с корпоративными сетями и базами данных. VPN является многообещающей альтернативой традиционным сетям с удаленным доступом, поэтому провайдеры услуг в ожидании развития VPN обращаются к Gigabit Ethernet, развитие которого было вызвано запросами конечных пользователей. Gigabit Ethernet в настоящее время широко используется для преодоления "пробок", вызванных растущим количеством пользователей, а также увеличением числа и централизацией серверов в сети. Естественно, что развитие Gigabit Ethernet оказывает воздействие и на провайдеров услуг, преобразуя их центральный офис из офиса телефонной компании в структуру большого кампуса.

В отличие от PoS, Ethernet поверх SDH (EoS) более интуитивно сочетается с эволюцией сетевой архитектуры по пути исключения логического соединения в многоконтурной сети, обеспечивая идеальное распределение доступа и максимальное использование оптической полосы частот. В зависимости от области действия, битовой скорости и управления полосой пропускания Ethernet, Fast Ethernet или Gigabit Ethernet могут быть инкапсулированы в формат SDH или непосредственно, или через соответствующие длины волн, гарантируя использование самого эффективной технического решения. Последнее носит название Ethernet поверх длины волны (EoW) и обеспечивает еще большую эффективность использования полосы пропускания в оптических сетях с мультиплексированием по длине волны (DWDM), а также для высокоскоростного трафика (при 2.5 или 10 Гбит/с), передаваемого на короткие расстояния.

Таким образом, концепция EoS заключается в реализации оптической сети за счет объединения гибкости и оптимизации ресурсов коммутации второго уровня [11] с емкостью, эффективностью полосы пропускания, а также низкого уровня протокола современных оптических сетей. При инкапсуляции Gigabit Ethernet в SDH контейнеры, например, STM-1 могут

быть размещены таким образом, чтобы поддерживать требования к полосе пропускания различных заказчиков, а маркировка пакетов дает возможность доставки последних к пунктам назначения, позволяя избежать прерывания на промежуточных пунктах, что улучшает характеристику полной задержки. В отличие от PoS, где трафик точка-точка разделяется между многочисленными линиями, в EoS для передачи трафика используются различные сетевые ресурсы, что позволяет статистически разделить оптическую полосу пропускания между несколькими IP потоками. В сочетании с объединением портов (один порт Gigabit Ethernet может выступать, как разделенный на каналы STM-16 интерфейс) данная характеристика оптимизации полосы пропускания может обеспечить поддержку многоконтурных конфигураций, которые в противном случае будут невыгодны в стоимостном отношении.

1.6.3. SDH/ATM

Наиболее эффективным путем удовлетворения требований IP трафика является использование сочетания технологий SDH и ATM, которое известно как multiprotocol-over-ATM (MPoA) и основано на использовании маршрутизаторов, соединенных между собой посредством постоянных виртуальных каналов (Permanent Virtual circuit — PVC). Последние реализованы с помощью соединенных SDH кольцом ATM коммутаторов, что позволяет разделить полосу частот между узкополосными голосовыми или частными линиями и Интернет. Однако перед провайдерами в этом случае возникают две проблемы, заключающиеся в необходимости повышения экономической эффективности и эффективности управления сетью. Для их решения провайдерам необходимо предоставлять улучшенный уровень услуг, привлекая больший объем голосового и информационного трафика, используя, например, новую концепцию, определяемую как "дифференциальные услуги". Такая концепция позволяет предназначать пакеты протоколов Интернет (IP), обеспечивая определенный уровень качества услуг (QoS), что в свою очередь вызывает необходимость настройки QoS с предоставлением приоритета определенным IP потокам и, как следствие, обеспечение надежных внут-рисетевых услуг за счет виртуальной частной сети (Virtual Private Network — VPN). В то же время эффективное управление такой сетью требует усовершенствования ATM архитектуры сети PVC, что вызывает необходимость решения проблемы расширяемости последней, так как при двукратном увеличении N узлов для их связи потребуется N*(N-1)/ 2 PVC маршрутизаторов [12].

В основе приведенной конфигурации сети лежит модель наложения, в которой IP маршрутизаторы и ATM коммутаторы используют отдельные маршрутные протоколы и различную адресацию, создавая тем самым дополнительные проблемы, вызванные увеличением числа маршрутизаторов и, как следствие, возрастанием IP маршрутных протоколов с одновременным появлением слишком большого количества контрольных сообщений. Ключевым решением для ISP в этом случае является планирование трафика с целью оптимизации использования сетевых ресурсов, включая моменты балансировки нагрузки. Это связано с тем, что при использовании традиционной, основанной на назначении IP передачи по самой короткой дистанции и IP маршрутизации с наименьшими элементами связи дейтаграммный трафик имеет тенденцию к скоплению на обычных каналах, что, естественно, снижает эффективность передачи.

Таким образом, несмотря на возможность достижения гибкой битовой скорости, такое решение не очень хорошо сочетается с пакетно-ориентированным IP трафиком, ибо в зависимости от размера пакета потери за счет ATM коммутации могут достигать по полосе пропускания от 15% до 50 % полезной нагрузки, что слишком весомо для сети передачи на большие расстояния. Кроме этого, учитывая высокую стоимость портов и необходимость использования с каждой линией, идущей к маршрутизатору, постоянных виртуальных каналов расширение ATM усложняется и удорожается. Необходимо также учитывать, что введение трафика ATM в синхронные TDM каналы само по себе является неэффективным. Поэтому в последнее время разработаны новые сетевые технологии, стандартизацией которых интенсивно занимается созданная по требованию ISP организация IETF (Internet Engineering Task Force).

1.6.4. SDH/ATM и MPLS ATM

Одной из таких технологий является технология многопротокольной коммутации с использованием меток (Multiprotocol Label Switching — MPLS), в соответствии с которой маршрутизаторы на границе области MPLS осуществляют анализ заголовка каждого пакета, относя его к определенному потоку путем присваивания соответствующей метки, которая для обеспечения быстрой передачи пакетов заменяется в центральной области MPLS. Для повышения эффективности данной процедуры используется присваивание меткам соответствующих номеров с последующим изменением их значений в соответствии с простым алгоритмом сортировки. Так как MPLS использует равноправную модель маршрутизации и адресации, граничные маршрутизаторы и центральные коммутаторы имеют одну и ту же схему адресации и маршрутизации IP протоколов. При этом для управления изменением меток (обменом метками между соседними маршрутизаторами) используется новый протокол распределения меток (LDP), который позволяет обрабатывать пакеты MPLS путем их коммутации согласно установленным меткам, не затрагивая процесс маршрутизации, что является отличительной особенностью этой технологии.

ATM коммутаторы легко поддерживают MPLS заменой меток в полях индикатора виртуального маршрута и/или виртуального канала и разделения области VPI/VCI сети ATM с целью поддержки как услуг MPLS, так и классических услуг ATM. Для обеспечения дифференциальных услуг граничные устройства разделяют IP потоки и присваивают им различные метки для каждого уровня услуг, направляя трафик в соответствующие каналы с изменением меток (LSP), обеспечивая необходимое качество услуг QoS за счет явной маршрутизации. Вследствие того, что граничные маршрутизаторы и центральные коммутаторы используют одни и те же IP маршрутные протоколы, граничные устройства устанавливаются в состояние, позволяющее выбрать наилучший с позиций QoS маршрут. В данном случае не существует проблем равноправия маршрутизаторов, так как граничные коммутаторы необходимы только для обмена маршрутными сообщениями с соответствующими центральными коммутаторами, что позволяет осуществить объединение в границах MPLS многочисленных LSP по линии вверх в один LSP по линии вниз. Это приводит к тому, что трафик направляется в определенный пункт связи, следуя дереву многоточка-точка (МРТ) на граничном пункте связи, позволяя заменить N2 PVC на N МРТ, причем для MPLS, основанных на ATM, слияние осуществляется либо по виртуальному маршруту, либо по виртуальному каналу.

1.6.5. ADM SDH/ATM

С целью поддержания MPLS в ATM разработана концепция интегрирования ADM в SDH/ATM [13], которая позволяет расширить унифицированную инфраструктуру сети SDH/ATM для обеспечения оптимизированных услуг Интернет. Сочетание ADM с SDH/ATM поддерживает также и традиционное ATM как расширение MPLS. Кроме этого оно не только обеспечивает связанные с ISP действительные преимущества MPLS, но и предоставляет уникальный набор положительных черт совместного использования ADM SDH/ATM, которые включают:

•     обработку, концентрацию и дополнение/удаление MPLS ATM каналов и магистральных линий связи с изменяемыми метками, обеспечивая сохранение полосы частот в STM и портах коммутации;

•     статистическое мультиплексирование и переопределение кольцевой полосы частот;

•     надежность MPLS магистральных линий связи с изменяемыми метками;

•     создание, обработку и формирование конечных точек магистральной линии связи с изменяемыми метками аналогично созданию соединения виртуального канала.

Рисунок 1.22 иллюстрирует преимущества добавления MPLS и ADM к SDH/ATM. Если ADM не поддерживают MPLS, тогда для соединения региональных ISP и провайдеров сетевых услуг должны быть использованы семь отдельных STM-1 каналов.

При добавлении функций MPLS ATM и ADM SDH открывается возможность обработки меток и концентрации LSP между пунктами связи ADM в один STM-1 канал. Кроме этого, в точке доступа сетевых услуг ADM MPLS/ATM могут объединять LSP в один ATM порт коммутации, что приводит к существенной экономии кольцевой полосы частот STM и дорогих портов ATM коммутаторов. Однако добавление MPLS и ADM к SDH/ATM требует разделения VPI/VCI пространства на MPLS часть и традиционную ATM часть с обеспечением возможности включения функции адаптации услуг в MPLS ADM SDH/ATM при использовании кольцевого доступа. В этом случае функция пограничного маршрутизатора включается в ADM, обеспечивая:

•     традиционные, основанные на ATM услуги, такие как frame relay, cell relay и прозрачные LAN услуги для применения в пределах предприятия;

•     MPLS ATM для использования Интернет с дифференциальными уровнями услуг внутри предприятия;

•     интегрированный доступ, при котором один и тот же физический интерфейс может обеспечить доступ к множеству услуг.

Расширение смешанной ADM SDH/ATM концепции дает возможность провайдерам услуг использовать унифицированные SDH/ATM сети, которые поддерживают как услуги Интернет, так и традиционные голосовые услуги, интегрируя их в одну сетевую инфраструктуру. Поэтому провайдеры могут достигать существенной экономии в транспортной полосе частот и портах коммутации при одновременном расширении спектра предлагаемых услуг.

1.6.5. Сравнение рассмотренных путей развития сетевых технологий

Исходя из вышеизложенного можно заключить, что концепции МРоА и PoS характеризуются особенностями некоммутируемых линий связи, которые исторически имеют невысокие показатели в плане эффективности использования полосы пропускания. Многочисленные исследования сетевых технологий показали, что при коэффициенте заполнения, близком к 20%, коэффициент использования некоммутируемых линий в среднем превышается на 50%, что с возрастанием трафика неизбежно приводит к истощению ресурсов волоконно-оптических систем передачи (ВОСП). В последнее время для обеспечения максимального использования полосы пропускания, поставщики телекоммуникационных услуг и передачи данных предлагают различные решения рассматриваемой проблемы, заключающиеся, соответственно:

•     в использовании многофункциональных компонентов оптической сети, объединяя управление SDH, ATM, IP и оптической полосой пропускания в единую недорогую платформу;

•     в использовании концентратора, способного выполнять маршрутизацию трафика при терабитовых скоростях.

В последнем случае возникает еще одна проблема, которая связана с тем, что сверхконцентраторы могут приводить к мгновенно возникающей локальной перегрузке оптической транспортной сети, вызывая нарушение ее работы. Это приводит к необходимости использования избыточных маршрутов в инфраструктуре сети, в частности, в точках доступа (points of presence — РоР) к услугам оператора сети, увеличивая тем самым стоимость предоставления IP услуг. Поэтому основной вопрос, как максимально использовать полосу пропускания оптического уровня на всех скоростях передачи IP трафика, остается в силе.

Как новая альтернатива IP транспорта набирает силу концепция EoS, которая объединяет высокую емкость и надежность оптической сети с повсеместным использованием и гибкостью управления ресурсами интерфейсов Ethernet. Такое решение проблемы становится коммерчески доступным в виде интегрированных в элементы оптической сети интерфейсов Ethernet от 10Base-T, Gigabit Ethernet и до 10-Gigabit Ethernet в будущем. С точки зрения протокола эта концепция в настоящий момент реализуется путем инкапсуляции пакетов Ethernet в полезную нагрузку SDH (EoS) с появлением в ближайшее время устройств, использующих непосредственное введение Ethernet посредством thin-SDH (EoW), используя различные длины волн.

EoS и EoW являются хорошим примером того, как возможности элементов оптической сети могут быть развиты для интеграции TDM, ATM и IP трафика в оптические линии связи, обеспечивая конкурентоспособный доступ для поставщиков телекоммуникационных услуг. Естественно, что возможности элементов оптической сети будут продолжать развиваться с тем, чтобы иметь возможность расширения в плане создания многофункциональных платформ, способных оптимизировать использование полосы пропускания и управление на оптическом уровне, предлагая оптические интерфейсы Ethernet и STM-16/STM-64. Некоторые операторы уже видят, что данная технология позволяет перестроить транспортную инфраструктуру в оптическую сеть с коммутацией пакетов, продлив тем самым жизнь оптической сети на несколько . лет, приближаясь к сетям с голосовыми каналами и передачи данных по единой управляемой оптической инфраструктуре.

Наилучшим решением транспортной задачи с возможностью использования коммутации для интеграции большого количества сетевых услуг давно считалось использование сочетания SDH и ATM технологий, однако только с появлением MPLS и ADM сформировалась концепция создания будущей сети с интеграцией большого количества услуг. Возможность интеграции услуг Интернет в ту же инфраструктуру позволит провайдерам услуг достичь значительной экономии в отношении транспортной полосы частот и числа портов переключения, эффективно сочетая традиционные голосовые услуги с появляющимися информационными услугами, удовлетворяя тем самым требованиям как настоящих, так и будущих сетей ISP.

Здесь, естественно, не отражены все пути увеличения использования оптической полосы пропускания и иные аспекты развития сетевых технологий, тем не менее приведенный анализ позволяет определить задачи контроля и тенденции его развития в современных телекоммуникациях.

1.7. УПРАВЛЕНИЕ СЕТЯМИ СВЯЗИ

Сеть связи представляет собой сложную систему, характеризующуюся большим количеством взаимодействующих элементов, иерархичностью структуры, сильным влиянием окружающей среды и изменчивостью во времени. Поэтому эффективное функционирование сетей связи возможно лишь при наличии четкого оперативного управления, которое обеспечивается с помощью специальных систем управления.

В соответствии с подразделением сетей на первичные и вторичные имеются отдельные системы управления первичными и вторичными сетями, а так как первичная сеть служит основой всех вторичных сетей, то система управления первичной сетью является старшей по отношению к системам управления вторичными сетями. Главная задача каждой из систем управления вторичными сетями заключается в определении изменяющейся потребности в каналах первичной сети и наилучшем их распределении и перераспределении между абонентами.

Система управления первичной сетью имеет структуру, совпадающую со структурой сети, и в ВСС подразделяется на системы (подсистемы) управления магистральной первичной сетью, внутризоновыми, местными первичными сетями, многоканальными линиями и участками многоканальных линий. В соответствии с указанной иерархией решаются следующие основные задачи:

•     распределение каналов между вторичными сетями и перераспределение каналов в условиях нормального функционирования сети;

•     определение обходных путей и перераспределение каналов при нарушении целостности сети;

•     управление восстановительными работами на сети;

•     обеспечение регламентных работ по предупреждению отказов элементов сети;

•     учет и анализ текущих и ожидаемых изменений нагрузки в сети и разработка предложений по изменению (развитию) сети.

Пункт управления зоной связи выполняет аналогичные задачи управления относительно узлов связи и многоканальных линий своей зоны, включая в необходимых случаях вопросы распределения и перераспределения каналов. Пункт управления линией обеспечивает управление своей многоканальной линией и относящимися к ней элементами узлов связи на этапах развертывания и эксплуатации, он отвечает за исправное состояние линии и должное качество ее каналов. Те же задачи имеют пункты управления участками линий относительно своих участков.

Центры управления первичными сетями ВСС решают аналогичные задачи. Особенность лишь в том, что управление строительством линий и узлов связи не относится к их компетенции.

Процессы управления сетями на всех уровнях включают в себя сбор информации о состоянии объектов управления, ее хранение и отображение в наглядной форме, обработку и анализ данных об изменении состояния объектов управления, принятие решения, передачу соответствующих команд и контроль их исполнения. Для обеспечения этих операций создаются самостоятельные вторичные сети управления, оборудованные необходимыми техническими средствами. К ним относятся устройства автоматического сбора, хранения и отображения информации о состоянии сети и ее элементов, ЭВМ для решения задач распределения и перераспределения каналов, датчики и приемники формализованных команд, устройства телефонной связи управления.

1.8. КАЧЕСТВО И УПРАВЛЕНИЕ СЕТЯМИ СВЯЗИ

Современные принципы построения ВСС России должны обеспечивать высокую надежность связи между любыми пунктами, в условиях коммутации каналов и трактов во множестве пунктов сети, при передаче сигналов по составным каналам с большим числом транзитов. В связи с этим хорошее качество связи может быть обеспечено только в том случае, когда качество канала на отдельных участках сети, входящих в составной канал, также будет достаточно высоким.

Не менее важным является решение вопроса обеспечения высокого качества обмена информацей в виде последовательностей двоичных сигналов между многими территориально разнесенными абонентами, так как даже сравнительно редкие ошибки, возникающие в каналах связи, могут существенно исказить содержание полученной информации. Следовательно, каналы, используемые для передачи данных, должны обладать высокой пропускной способностью, поскольку эффективное использование быстродействующих компьютеров и решающее значение времени передачи связаны с вводом и выводом больших объемов информации за короткие промежутки времени.

В настоящее время, наряду с традиционными телефонными устройствами и аппаратурой передачи данных, имеется достаточно большое число других видов оконечной аппаратуры связи (факсимильная, телеуправления и другие виды оконечной аппаратуры), которые также предъявляют высокие требования к качеству каналов и трактов.

Таким образом, прогресс в области оконечных устройств техники связи и способов организации связи предъявляет более высокие требования к качеству каналов связи и в особенно вторичных сетей связи, представляющих собой совокупность телефонных, телеграфных и других каналов. Это связано с тем, что качество различных видов связи определяется качеством каналов соответствующих вторичных сетей. В то же время, все вторичные сети базируются главным образом на каналах и трактах первичных сетей, создаваемых, в первую очередь, многоканальными системами передачи. Поэтому качество каналов вторичных сетей в первую очередь зависит от качества каналов и трактов первичных сетей, которое оценивается рядом объективно контролируемых электрических параметров. Перечень таких параметров достаточно велик, например, в каналах ТЧ систем с частотным разделением оцениваются такие параметры, как: остаточное затухание (усиление) и его стабильность во времени; частотная характеристика остаточного затухания; фазочастотная характеристика или частотная характеристика группового времени; амплитудная характеристика; коэффициент нелинейных искажений; изменение частоты сигнала, передаваемого по каналу; псофометрическая и невзвешенная мощности (напряжения) помех на выходе канала; защищенность от внятных переходных помех; защищенность между разными направлениями передачи канала; устойчивость от самовозбуждения; влияние эхо-сигнала; величина и продолжительность импульсных помех на выходе канала; частость кратковременных изменений и прерываний уровня сигнала; скачкообразное изменение фазы сигнала в канале; паразитная модуляция сигнала током промышленной частоты; величина потерь достоверности в канале.

Как правило, контролю подвергаются не все перечисленные параметры, а только часть из них, перечень которых устанавливается в зависимости от вида связи, так, например, для передачи по каналу обычных речевых сигналов, такие параметры, как фазочастотная характеристика и некоторые другие, существенного влияния не оказывают, однако они имеют важное значение при передаче сигналов других видов связи. В то же время, оценка всех параметров обладает очень важным свойством, заключающемся в том, что при обнаружении несоответствия того или иного параметра норме, легко найти узел или группу узлов, нуждающихся в регулировке или замене, так как в большинстве случаев известно, каким образом качество функционирования узлов оконечной каналообразующей аппаратуры или линейных трактов сказывается на каждом из параметров. Кроме этого, необходимо учитывать, что при строительстве магистралей далеко не всегда известно, для какого вида связи будет использован тот или иной канал, поэтому всеобъемлющая оценка качества первичных каналов на этом этапе может быть проведена только на основе знания численных значений всей совокупности параметров.

Известно, что сигнал на выходе канала x(t) при любых условиях отличается от сигнала x{t) на его входе и чем выше качество связи, тем это отличие меньше. При обеспечении за счет усиления равенства в энергетическом смысле входного и ослабленного за счет затухания канала в у раз выходного сигналов, для численной оценки качества связи можно использовать функционал

который ставит в соответствие каждой функции f(x) из некоторой совокупности функций некоторое число ς = F[f(x)]. Учитывая, что качество связи определяется в основном качеством канала, функционалы различных видов связи также различаются так, например, для оценки качества аналоговых каналов на интервале Т длительности сигнала, часто используется критерий среднеквадратического отклонения

Здесь второй член выражения в скобках представляет собой коэффициент взаимной корреляции сигнала на входе и выходе канала.

Способы оценки каналов, основанные на использовании функционалов, называются прямыми, а соответствующие параметры каналов — обобщенными. Эти параметры целесообразно применять при оценке канала в целом, например, когда он сдается в эксплуатацию на оконечные устройства, обеспечивающие определенный вид связи. Вместе с тем учитывая, что в организации связей чаще всего используются составные каналы, которые образованы различными многоканальными средствами, оценка качества должна проводиться по параметрам отдельных каналов в транзитных пунктах и на участках сети между сетевыми (опорными) узлами. Применять контроль качества каналов по обобщенным параметрам здесь затруднительно из-за того, что:                         

•     в настоящее время неизвестна зависимость численных характеристик ряда параметров от протяженности участков линий и количества транзитных пунктов, а также не установлены законы суммирования этих параметров на линиях;

•     как правило, неизвестно, для какого вида связи в узлах сети предназначен тот или иной канал, а обобщенные параметры позволяют оценивать качество канала для одного или нескольких родственных видов связи;

•     обобщенные параметры не облегчают диагностику отказов, т. е. не     позволяют определить, какие узлы каналообразующей аппаратуры в первую очередь нуждаются в проверке и регулировке, что весьма важно при эксплуатации многоканальных средств на сети связи.

Таким образом, требования к каждому из параметров относятся к каналу в целом, т.е. к каналу связи между двумя оконечными устройствами, в то время как связь между этими требованиями и требованиями к системам передачи не всегда очевидна. Поэтому, в результате ряда исследований, на основе общих требований к отдельным параметрам, устанавливаются нормы к частям канала и правила их соотнесения к каналу в целом, а так как требования к качеству канала постоянно растут, все более осложняется и нормирование.

Отдельно взятые параметры позволяют с высокой достоверностью оценить качество как на участке сети, так и составного канала в целом, однако полная оценка канала по этим параметрам в большинстве случаев вызывает практически непреодолимые трудности, которые связаны с затратами времени при контроле в ходе эксплуатации многоканальных систем передачи большого числа параметров. Кроме этого, разовый или эпизодический контрлоль, позволяет определить лишь значение параметра в момент контроля, что приемлемо только для оценки медленно изменяющихся во времени параметров. Многие параметры подвержены воздействию внешних дестабилизирующих факторов, в связи счем, их значения изменяютя во времени даже при полной исправности всех элементов тракта передачи. Поэтому в указанных случаях, а также при оценке канала по достоверности, импульсным помехам и кратковременным прерываниям, параметры следует оценивать статистическими методами, но они требуют еще больших затрат времени, так как для статистической оценки колебаний, например, остаточного затухания и уровня шума в канале, рекомендуется производить серию измерений в течение нескольких суток. В связи с этим оценка каналов по большинству параметров может быть применена только в стационарных системах в процессе их настройки и паспортизации, а также в процессе приемки в эксплуатацию. В противном случае необходимо использование мер, приводящих к сокращению времени контроля при допустимом снижении достоверности.

Одной из таких мер, является сокращение перечня контролируемых параметров, так в оконечных пунктах, где каналы связи сдаются потребителям, перечень этих параметров может быть уменьшен за счет учета свойств оконечной аппаратуры, для которой предназначен каждый конкретный канал, так как параметры по-разному влияют на качество работы конкретных оконечных устройств. Поэтому для каждого типа оконечной аппаратуры обычно приводится необходимый перечень тех параметров, которые требуют обязательного контроля перед сдачей канала.

Вторая мера заключается в применении выборочного метода контроля, который может быть применен для проверки ряда параметров простых каналов, образованных одной и той же многоканальной системой на участке сети. В основе метода лежит жесткая (имеющая функциональный характер) или вероятностная (с большей или меньшей степенью корреляции) связь между численными значениями параметра для разных каналов.

Эти меры, естественно, являются средством сокращения времени на проверку качества каналов, но они все же не обеспечивают радикального решения проблемы, так как затраты времени на проверку каналов в системах большой канальности остаются ошутимыми, а для контроля параметров требуется значительный комплект специализированных средств. Поэтому с целью определения требований к отдельным параметрам все более широко используется понятие качества обслуживания (QoS) которое оценивается при изменении только одного из параметров, поддерживая другие параметры на номинальных уровнях, а для контроля качества целесообразно применение средств контроля, которые обеспечивают автоматическую сигнализацию об исправности канала по принципу "годен — не годен" с анализом по каждому оцениваемому параметру, что, наряду с совершенствованием и автоматизацией процессов настройки перспективных систем передачи, позволит кардинально решить проблему качества каналов. В то же время, учитывая, что качественные показатели связаны с пропускной способностью каналов, так как, например, чем ниже качество, тем больше требуется избыточности при кодировании и, естественно, тем ниже пропускная способность канала, средства контроля качественных показателей могут применяться в системах управления сетями.

выводы

В результате рассмотрения базовых принципов и некоторых особенностей построения каналов, трактов и сетей связи, а также компьютерных сетей, показано, что для обеспечения требуемых качественных показателей функционирования данных систем, необходимо контролировать соответствие множества параметров установленным нормам, которые могут задаваться в виде значений физических величин и/или графических функций - шаблонов, например, амплитудно-частотной характеристики, формы импульса и огибающей спектра. Приведенные выражения оценки качества каналов на основе функционалов, позволяют формировать обобщенные параметры используемые впоследствии для контроля соотвествия канала установленным рекомендациям. Сравнение контроля соответствия по отдельным и обобщенным параметрам показало целесообразность использования последнего метода несмотря на то, что он в ряде случаев не может применяться из-за отсутствия разработанных критериев, особенно для составных каналов и разнородных сетей. В последнее время для этих целей используется совокупность критериев качества предоставляемых услуг. Учитывая, зависимость данного показателя от характера взаимодействия компонентов сети, особенно в компьютерных сетях, рассмотрим методологические основы обеспечения такого взаимодействия.