Предисловие

 

Однажды Лебедь, Рак да Щука...

И. А. Крылов

 

После знакомства с рукописью «Сети связи» мне захотелось последовать примеру авторов и предварить предисловие эпиг­рафом. Возможно, читатели вспомнили завершение басни Ивана Андреевича Крылова: «Да только воз и ныне там», но будут не сов­сем правы. Выбор эпиграфа связан с тем, что каждый из авторов написал несколько книг - в одиночестве или совместно с другими коллегами. Эта книга - их первый совместный труд. Известно, что писать вместе не всегда просто. Иногда - очень непросто. Это ут­верждение и определило выбор эпиграфа.

Лекции по основным аспектам построения, проектирования и эксплуатации сетей связи в Санкт-Петербургском государствен­ном университете телекоммуникаций читают преподаватели двух кафедр - «Сетей связи» и «Систем коммутации и распределе­ния информации». Заведующие этими кафедрами, профессоры ГГ. Яновский и Б.С. Гольдштейн, а также присоединившийся к ним профессор кафедры "Систем коммутации и распределения инфор­мации» Н. А. Соколов, взяли на себя нелегкий труд – написать книгу «Сети связи», которая будет полезна и как учебник.

Последний раз учебник подобного рода был опубликован более двадцати пяти лет назад. Понятно, что произошли радикальные изменения практически во всех элементах сетей связи. Более того, появились новые сети и телекоммуникационные технологии, о которых двадцать пять лет никто не помышлял. Не только новые идеи и современные технологии стимулировали авторов. Сформи­ровались новые подходы к обучению, а также иные правила пред­ставления информации в учебниках. Эти изменения продиктованы мировыми интеграционными процессами, затронувшими и высшую школу. Учебник отвечает современным требованиям технического и методологического характера.

Интересен и продуктивен выбранный авторами подход к изложе­нию схожих аспектов в сетях трех видов: фиксированной телефонной связи, мобильных коммуникаций и документальной электросвязи.

Актуален важный постулат излагаемых положений, касающийся сближения трех сетей связи. Сформулирован основной принцип такого объединения - переход к сети связи следующего поколения, известной по аббревиатуре NGN (Next Generation Network).

Авторам удалось логично, компактно и совсем не скучно изло­жить базовые положения телекоммуникационных технологий и се­тевой архитектуры, включая самые современные. Причем сделано это достаточно просто и понятно. Поэтому книга будет одинаково полезна студентам, инженерам, менеджерам, людям, работающим в телекоммуникациях или желающим познакомиться с этой бурно развивающейся индустрией. Процессу усвоения пройденного ма­териала, несомненно, будут способствовать помещенные после каждой лекции ключевые слова, контрольные вопросы, задачи и упражнения, дополнительная литература.

Внимательно прочитав эту книгу, я не мог не испытать гордос­ти за то, что она родилась именно у нас - в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. Разумеется, учебник написан признанными в отрасли специалистами, профессорами, докторами наук, ее высо­кий уровень подтвердили рецензенты, тоже профессора и доктора наук. Но дело не только в этом. Чувствуется, что книга писалась ув­леченно, в поисках, в дискуссиях и просто с удовольствием, чему, хочется верить, способствовала и атмосфера нашего общего с ав­торами Университета.

Теперь дело за студентами. Читайте, задавайте авторам вопросы (для этого ими и дан адрес сайта в Интернет), сами находите ответы в этой книге. Помните, что тот, кто знает, как работают современные телекоммуникационные сети, всегда найдет себе работу, а тот, кто знает, почему они так работают, будет у него начальником. Книга эта и для тех, и для других.

 

А. А. Гоголь,

 

ректор СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича,

заслуженный деятель науки,

доктор технических наук, профессор

 

 

Лекция О Вводная

 

Чтобы что-то узнать, нужно уже что-то знать.

Станислав Лем

 

0.1.         Преамбула

 

Эта книга написана для студентов, изучающих курс «Сети связи». Она будет полезна аспирантам, исследования которых прямо или косвенно затрагивают разные аспекты построения, эксплуатации и развития телекоммуникационных сетей. Инженеры и менеджеры, работающие в области электросвязи, тоже найдут для себя полез­ные сведения.

Термин «Сеть связи» можно рассматривать с двух точек зрения. Во-первых, сеть связи, как самостоятельный объект, представляет собой комплекс технических средств, предназначенный для обме­на информацией. Во-вторых, сеть связи - один из важных компонентов глобальной информационной инфраструктуры (ГИИ). Пос­леднее понятие введено Международным союзом электросвязи (МСЭ) в конце XX века, когда были завершены основные работы по формированию новой парадигмы совместного развития информа­тики и электросвязи. ГИИ рассматривается как совокупность сетей связи, оборудования пользователей, информационных и людских ресурсов.

Задача ГИИ заключается в обеспечении доступа к полезной ин­формации и связи между абонентами, а также в создании качест­венно новых условий для работы, обучения и развлечений. Функцио­нальные возможности ГИИ должны - в перспективе - предостав­ляться независимо от времени и места, по приемлемым тарифам и во всемирном масштабе.

Начнем с модели, предложенной ITU для анализа телекомму­никационной системы любого вида. Эта модель, представленная на рис. 0.1, содержит четыре компонента, изображенных в виде облаков.

Внутри каждого облака написано его общепринятое название на английском языке. Сверху приведен перевод, который обычно ис­пользуется в отечественной технической литературе. Термин «сеть связи» относится к тем двум компонентам модели, которые входят в сферу ответственности Оператора связи.

В этой книге основное внимание акцентируется на облаке «Core Network» - базовой сети. Иногда эта сеть называется «транзитной», а в ряде ранних материалов ITU - «транспортной».

Согласно приведенному в качестве эпиграфа тезису, следует упомянуть о неком минимуме миниморуме (minimum minimorum) знаний, без которого чтение книги будет малоэффективным. Во-первых, из школьной физики желательно помнить метрические приставки и их эквиваленты, сведенные здесь в табл. 0.1.

 

Для иллюстрации подобных значений приведем оценки инфор­мационных уровней цивилизации, основанные на количестве про­изводимой информации. Эти оценки были предложены в [53]:

•    уровень 0 - информационная емкость мозга отдельного челове­ка, составляющая 10 Мбит(107 битов);

•    уровень 1 - устное общение внутри общины деревни или пле­мени, для которого объем циркулирующих сведений составляет порядка 1 Гбит(109 битов);

•    уровень 2 - письменная культура, примером которой может слу­жить Александрийская библиотека с ее 532 800 свитками, в кото­рых содержались 100Гбит(1011 битов);

•    уровень 3 - книжная культура, включающая в себя также газеты и журналы, суммарный объем которой оценивается в 100 Пбит (1017 битов);

•    уровень 4 - информационное общество электронной обработки данных объемом 1025 битов, которому еще не присвоена обще­принятая приставка (речь идет о величинах в десятки Йоттабитов согласно табл. 0.1).

Во-вторых, каждый из компонентов рассматриваемой модели состоит из некой совокупности элементов, характерными приме­рами которых служат системы передачи и коммутации, а также линейно-кабельные сооружения. Следуя известным общесистем­ным принципам, эти элементы можно рассматривать как "черные ящики». Для полноценного восприятия материалов, изложенных в следующих тридцати лекциях, целесообразно знать основные прин­ципы функционирования ряда «черных ящиков» - оборудования распределения информации и систем передачи, использующих разные среды распространения сигналов.

В-третьих, полезно знать базовые положения, определяющие важнейшие процессы передачи, обработки и распределения ин­формации в современных сетях связи. От читателя, пожалуй, еще потребуется соответствие основным требованиям, которые приве­дены, например, в [30]:

•    общий уровень интеллекта - умение понимать материал, спо­собность воспринимать абстрактные принципы, умение рассуж­дать и оценивать;

•    владение словом - способность понимать значения слов и эф­фективно пользоваться ими, выражать ясно свои мысли;

•    владение числом - способность быстро и верно производить арифметические действия;

•    умение быстро читать, способность воспринимать существен­ные детали в речи, в табличных материалах, печатных текстах.

Отметим, что соответствовать этим базовым требованиям совсем не просто. Нам, авторам, о таких читателях можно только мечтать.

К этим общим базовым знаниям и навыкам полезно прибавить теорему Котельникова и общие подходы к стандартизации сетей связи, чему посвящены следующие разделы этой лекции.

 

0.2.         Теорема Котельникова

 

Многие операции, касающиеся обработки, передачи и распре­деления информации, заметно упрощаются, если электрический сигнал представлен в двоичной форме, то есть образует последо­вательность нулей и единиц. Принципы преобразования аналого­вых функций в дискретные изучались, по крайней мере, с конца XIX века. Известны, в частности, работы математиков - англичанина Эдмунда Уиттекера и француза Эмиля Бореля, опубликованные в начале прошлого столетия.

В двадцатом столетии была доказана теорема, которой мы пользуемся в настоящее время. Доказательство теоремы было сделано независимо друг от друга шведским специалистом Гарри Найквистом, работавшим в знаменитой Лаборатории Белла, нашим соотечественником академиком Владимиром Александровичем Котельниковым и американским ученым Клодом Шенноном. В отечественной технической литературе чаще других используется название «Теорема Котельникова».

Суть теоремы Котельникова можно сформулировать следующим образом. Допустим, что аналоговый сигнал имеет спектр, ограни­ченный сверху частотой Гмах. Такой сигнал может быть однозначно представлен дискретными отсчетами, которые взяты с периодом равным

Отсчеты аналогового сигнала, взятые через промежутки време­ни, которые кратны периоду дискретизации, обычно округляются до ближайшей величины из множества фиксированных дискретных значений. Эта процедура называется квантованием. В сетях телефонной связи используется канал тональной частоты, для которого FMax=3,4 кГц. Для упрощения частота дискретизации принимается равной 2x4 кГц = 8 кГц. Иными словами, каждую секунду производит­ся 8000 отсчетов аналогового сигнала.

В результате проведенных исследований было установлено, что для нормальной телефонной связи количество фиксирован­ных дискретных значений сигнала можно ограничить числом 256. Для перехода от дискретного сигнала к цифровому каждый отсчет можно кодировать при помощи восьми элементов (битов). Это означает, что вместо аналогового сигнала может быть передана последовательность дискретных сигналов со скоростью,  равной произведению 8 кГц на 8 битов, то есть 64 кбит/с.

 

0.3.         Стандартизация в области электросвязи

 

ITU - старейшая международная организация, занимающаяся разработкой рекомендаций, которые призваны обеспечить взаимо­действие телекоммуникационных сетей разных стран. Формально эти рекомендации нельзя считать стандартами. Тем не менее, подавляющее большинство стран рассматривает рекомендации ITU именно как стандарты. Такая практика позволяет Операторам сетей электросвязи экономично обеспечивать взаимодействие телеком­муникационных систем, а производителям оборудования - про­давать его на рынках других стран без существенной адаптации к национальным стандартам или стихийно принятым решениям.

В мае 1865 года в Париже была подписана конвенция о созда­нии Международного Телеграфного Союза - International Telegraph Union. Россия была одной из стран, которые учредили эту меж­правительственную организацию. Конференция, состоявшаяся в 1932 году в Мадриде, решила объединить Международный Телеграфный Союз с аналогичной организацией, занимающей­ся вопросами радиосвязи. В результате появилось название ITU - International Telecommunication Union. Примечательно, что это преобразование не потребовало изменения аббревиатуры на английском языке - ITU. С 1947 года статус ITU изменился. Он стал специализированным учреждением Организации Объединенных Наций. Штаб-квартира ITU с 1948 года расположена в Женеве. В настоящее время (после ряда структурных изменений) основные рабочие органы ITU представлены тремя секторами:

•    стандартизации электросвязи (ITU-T);

•    радиосвязи (ITU-R);

•    развития электросвязи (ITU-D).

В каждом из трех секторов образован ряд исследовательских комиссий, в которых ведется основная деятельность, связанная с разработкой рекомендаций и иных документов ITU. Следует отме­тить, что ITU работает в тесном контакте с рядом других междуна­родных, европейских, североамериканских и азиатских органи­заций, прямо или косвенно вовлеченных в работы, относящиеся к стандартизации в области связи.

С точки зрения вопросов развития телекоммуникационных сетей наибольший интерес представляют рекомендации сектора стан­дартизации электросвязи.

Перечень исследовательских комиссий сектора стандартизации электросвязи и названия серий рекомендаций, выпускаемых ITU, можно найти на сайте: http://www.itu.int. Там же размещены полез­ные документы, разработанные ITU.

В 1988 году был учрежден Европейский институт телекоммуни­кационных стандартов - ETSI. Его стандарты призваны обеспечить совместимость разных национальных систем электросвязи, что, в свою очередь, рассматривается как одно из условий эффективнос­ти интеграционных процессов в Европе.

Формально стандарты ETSI обязательны только для европейских стран. Ряд организаций, которые расположены за пределами Евро­пы, стали членами ETSI. Этот факт обусловлен рядом причин, среди которых следует отметить эффективность работы ETSI и важный вклад Европы в развитие международных телекоммуникаций.

Основная работа ETSI в области стандартизации ведет­ся техническими комитетами. Их перечень приведен на сайте: http://www.etsi.org. На этом же сайте можно найти подробную ин­формацию, касающуюся организационных и технических аспектов работы ETSI.

ITU и ETSI по многим проблемам работают согласованно. Кроме того, они плодотворно сотрудничают с другими международными организациями. В частности, ITU и ETSI координируют свои работы с Международной организацией стандартизации (ISO), с Между­народной электротехнической комиссией (IEC), с организацией IETF (Internet Engineering Task Force), отвечающей за разработку стандартов для сети Интернет, а также с рядом консорциумов и форумов.

Принципы построения и эксплуатации отечественных телеком­муникационных сетей определяются Администрацией связи Рос­сии. С весны 2008 года эти функции выполняет Министерство связи и массовых коммуникаций Российской Федерации.

 

0.4.  Конвергенция сетей связи

 

Следует обратить внимание на тот уровень развития телекомму­никаций, который соответствует времени публикации этой книги. Обратимся к рис. 0.2. Он иллюстрирует три важные фазы эволюции сетей электросвязи, обеспечивающих интерактивные услуги, то есть возможность обмена информацией.

К началу XXI века существовали три отдельных сети электросвя­зи. Их разделение обусловлено функциональными задачами, хотя эти сети иногда используют общие ресурсы (например, цифровые тракты, созданные в одном кабеле).

Тем не менее, телефонная сеть общего пользования (ТфОП), сеть подвижной связи (СПС) и сеть документальной электросвязи (СДЭ) - три разных объекта. Такова реальность мира телекомму­никаций начала XXI века. В книге каждой из этих трех сетей (ТфОП, СПС и СДЭ) посвящено по десять лекций.

В начале текущего столетия началось сближение трех раздель­ных сетей. Такой процесс называют конвергенцией. Определения, которые были предложены ITU для терминов «конвергентная сеть» и «конвергентные услуги», позволяют сделать вывод, что речь идет о процессах объединения (интеграции) сетей. Центральная часть рис. 0.2 отражает сегодняшнюю фазу конвергенции сетей за счет частичного (весьма небольшого) пересечения трех эллипсов, кото­рые соответствуют ТфОП, СПС и СДЭ.

Результатом процесса конвергенции станет практически пол­ное объединение сетей - правая часть рассматриваемого рис. 0.2. В итоге сформируется сеть следующего поколения (ССП), пока бо­лее известная по англоязычной аббревиатуре NGN (Next Generation Network). В книге будет, в основном, использоваться сокращение NGN, привычное для большинства специалистов.

Процессу конвергенции в электросвязи свойственны очень интересные явления, которые служат современными примерами законов развития больших и сложных систем. В частности, по мере становления СДЭ связисты пытались с помощью разнообразных модемов, размещаемых отдельно или внутри телефонных аппа­ратов, факсимильных терминалов и персональных компьютеров, передавать дискретную информацию через ТфОП и (позже) СПС, созданные первоначально для передачи речи.

В конце XX века начался обратный процесс: переход к преоб­разованию речи в данные и их передача по цифровым сетям, из­начально ориентированным на обмен дискретной информацией в форме пакетов.

Еще один переход - от информации одного вида (media) к мультимедиа. Речь идет о возможности обмена несколькими ви­дами информации и о персональном управлении тем, что именно использует абонент для коммуникации, когда он это использует и в каком сочетании. В зависимости от ситуации и личных предпоч­тений абонент делает свой индивидуальный выбор из различных форм представления информации. Он может, например, услышать текст лекции в аудитории, прочитать его на экране, посмотреть о нем видеозапись или использовать некоторые комбинации этих возможностей.

 

 

 

0.5. Об этой книге

 

О том, для кого эта книга, было сказано в самом начале лекции.

О чем она, показано на первом рисунке (рис. 0.1). Находящееся в его центре и выделенное утолщенной линией облако Core Network составляет рассматриваемый в книге объект.

Центр следующего рисунка (рис. 0.2) показывает, в какой вре­менной период следует читать эту книгу. Это отнюдь не означает, что после 2020 года в нее не будет нужды заглядывать. Есть все основания считать, что три сети: ТфОП, СПС и СДЭ просуществуют значительно дольше, как бы нам, связистам и абонентам, ни хоте­лось ускорить процесс их конвергенции.

Книга написана так, что ее можно читать как вдоль (лекции с нулевой по тридцать первую последовательно), так и поперек. Это высказывание заслуживает более подробного пояснения. Для чте­ния вдоль вся книга разделена на три части по десять лекций (глав) в каждой.

Первая часть (лекции 1 - 10) посвящена телефонным сетям об­щего пользования, вторые десять лекций (с 11 по 20) - сетям под­вижной связи, а последняя, третья часть лекций (с 21 по 31) - сетям документальной электросвязи.

Книгу можно читать и поперек. В лекциях 1, 11 и 21 рассмотре­ны эволюция и основные понятия сетей ТфОП, СПС и СДЭ. Там же вводятся основные термины для соответствующих сетей, рассмат­риваются международные рекомендации и стандарты (ITU и ETSI в лекции 1, а в дополнение к ним - 3GPP в лекции 11 и IETF в лекции 21).

Сетевым аспектам ТфОП, СПС и СДЭ посвящены лекции 2, 12 и 22, а сетевые технологии рассмотрены в лекциях 3, 13 и 23. При этом лекция 2 посвящена архитектуре фиксированной телефонной сети, а лекция 12 - из второй части книги -охватывает разные поко­ления сетей подвижной связи 1G, 2G, 2,5G и 3G.

Лекция 13 целиком сосредоточена только на одной сетевой тех­нологии - технологии GSM. В третьей части лекция 22 описывает виды сетевой архитектуры с виртуальными каналами, а лекция 23 целиком посвящена протоколам TCP/IP, определяющим архитекту­ру сети Интернет.

Протоколы сигнализации сетей связи последовательно описаны в лекциях 4, 14 и 24, а лекции 5, 15 и 25 посвящены нумерации и адресации - в ТфОП, СПС и СДЭ соответственно.

Тема лекций 6, 16 и 26 - технологии поддержки новых телеком­муникационных услуг. Для ТфОП -это рассматриваемые в лекции 6 технологии цифровой сети интегрального обслуживания, Интеллек­туальной сети и компьютерной телефонии. Лекция 16 практически полностью посвящена средствам поддержки услуг СПС третьего поколения UMTS, а лекция 26 - поддержке передачи речи (VoIP) и телевидения (1PTV) по IP-сетям.

Сами же телекоммуникационные услуги рассматриваются в лекциях 7, 17 и 27, а проблемы оценки качества обслуживания (QoS) - в лекциях 8, 18 и 28. Аспекты исследования и расчета се­тей связи рассматриваются в лекциях 9, 19 и 29, а завершающие каждую из трех частей лекции 10, 20 и 30 посвящены перспек­тивам ТфОП, СПС и СДЭ. В последней лекции 31 упомянуто то, что не уместилось в предыдущих лекциях. В дополнение к этому «продольно-поперечному» подходу в книге есть еще некоторые особенности. Авторы вместе (да и каждый в отдельности) столько лет читают курсы лекций по сетям связи, что с учетом накопленного опыта позволили себе несколько отступить от традиций. В конце (а не в начале, как делается обычно) каждой лекции приводятся используемые ключевые слова. Они позволяют читателю еще раз осмыслить содержание и основные положения прочитанной лекции. После ключевых слов в конце каждой лекции (кроме этой) при­водятся - тоже отмеченные специальными значками - контрольные вопросы, задачи и упражнения, а также перечень дополнительной литературы к каждой лекции.

 

 

Часть 1

 

Телефонная сеть общего пользования

 

Лекция 1

 

Эволюция телефонных сетей

 

Ab initio.

(С самого начала)

 

 

1.1.         Базовые понятия

 

Термин «телефония» давно используется в профессиональном лексиконе связистов. ITU-T определяет телефонию как вид элек­тросвязи, предназначенный, прежде всего, для обмена информа­цией в форме речи. Телефонная сеть устанавливает соединения, позволяющие передавать практически любую информацию в поло­се пропускания канала тональной частоты (ТЧ). Эта полоса опреде­лена в диапазоне от 0,3 до 3,4 кГц.

ITU-T предусматривает возможность использования так называ­емой широкополосной телефонии, когда речь передается в полосе пропускания, которая превышает диапазон канала ТЧ (например, от 0,1 до 7,0 кГц). Такая услуга предоставляется, в частности, циф­ровой сетью интегрального обслуживания ISDN {Integrated Services Digital Network), принципы построения которой рассматриваются в шестой лекции.

В первых десяти лекциях рассматривается ТфОП - телефонная сеть общего пользования. Последние два слова, выделенные кур­сивом, подчеркивают тот факт, что к сети может подключиться лю­бой абонент, соблюдающий правила, которые оговариваются стандартным договором с Оператором (эксплуатационной компанией).

Такой принцип подключения к сети иногда называют недискри­минационным. Существует ряд телефонных сетей, предназначенных для обслуживания ограниченных групп пользователей. С тех­нической точки зрения принципы создания и развития этих сетей и ТфОП очень схожи.

ТфОП стала первой сетью, которая обеспечила диалог (телефон­ный разговор) в реальном времени. По эффективности коммуника­ций телефонный разговор уступает только дискуссии у «классной доски».

Другая важная особенность ТфОП заключается в том, что она приносит Оператору связи весьма существенные доходы. Пока их величина превышает доходы от всех остальных видов связи. Говоря о доходах ТфОП, подразумевают трафик речи, который создается терминалами фиксированной и мобильной связи. Аспекты созда­ния сети, которая поддерживает функции мобильности терминала, рассматриваются в одиннадцатой лекции.

Понимал ли Александр Белл, какая судьба уготована его изоб­ретению? До нас не дошли достоверные сведения о его гипотезах, касающихся возможных путей развития телефонной связи. Правда, задолго до изобретения телефона твердую уверенность в возможности общения людей, невзирая на большие расстояния, выразил Леонардо да Винчи. Пророчество гения сбылось в XX веке.

Базовые принципы создания ТфОП изложены в ряде моногра­фий, опубликованных более двадцати пяти лет назад. В этой книге рассматриваются принципы построения ТфОП с учетом изменений, произошедших в последние десятилетия.

Во вводной лекции было отмечено, что основное внимание уде­ляется тому элементу телекоммуникационной системы, который назван "Базовой сетью» - Core Network в англоязычной технической литературе. Тем не менее, некоторые сведения, необходимые для изложения материала, содержат информацию о трех других элемен­тах телекоммуникационной системы.

 

1.2.         Краткий исторический экскурс

 

Дату, когда началось формирование ТфОП, установить не так просто. Известно, что в 1876 году Александр Грэхем Белл полу­чил патент на изобретение электромагнитного телефона. Вскоре появились первые телефонные станции. Уже в 1878 году в городе Нью-Хейвен (США) открылась первая в мире телефонная станция. В России на ряде заводов Уфимской губернии телефонные станции для частного применения были установлены в 1880 году. Правда, совокупность подобных станций вряд ли можно рассматривать как сеть.

Первые в России городские телефонные станции общего поль­зования появились в 1882 году в Санкт-Петербурге, Москве и Одес­се, а в 1885 году - в Киеве. Их можно считать элементами будущей ТфОП России. Началось формирование городских телефонных сетей (ГТС). Это означает, что были созданы важные компоненты ТфОП, но отсутствие возможности междугородной связи (и, тем более, международной) не позволяет говорить о рождении ТфОП.

31 декабря 1898 года состоялось официальное открытие меж­дугородной линии телефонной связи между Санкт-Петербургом и Москвой - самой длинной в то время в Европе. Эту дату можно считать началом построения российской ТфОП. Постепенно всем абонентам ГТС стала доступна междугородная телефонная связь. Несколько позже такая возможность появилась у абонентов сель­ских телефонных сетей (СТС). Эти сети стали создаваться позже, чем были построены первые линии междугородной связи.

В качестве даты рождения международной связи чаще других упоминается 25 декабря 1900 года. В этот день было установле­но первое соединение из города Ки Уэст {штат Флорида, США) в столицу Кубы. Расстояние между этими городами было меньше, чем длина линии между Санкт-Петербургом и Москвой, введенной в эксплуатацию на два года раньше. Формально в России первая международная линия начала свою работу в 1927 году между Моск­вой и Варшавой. Правда, связь столицы Российской империи с Гельсингфорсом (ныне столица Финляндии - Хельсинки) была вве­дена в коммерческую эксплуатацию еще в мае 1917 года.

За время более чем столетнего существования ТфОП произош­ли радикальные изменения в технике телефонной связи, заметно увеличилось количество обслуживаемых абонентов, началось использование ресурсов сети для предоставления обслуживания других видов (например, для передачи факсимильных сообщений и обмена данными). Коммутационную станцию любого типа, как и большинство сложных систем, можно представить в виде двух взаимосвязанных блоков: управляющего и управляемого устройств. История развития устройств этих двух видов очень интересна.

Первые коммутационные станции предусматривали ручное уп­равление установлением и завершением соединений. В этих стан­циях функции управления выполнял оператор. Он принимал на слух информацию о номере или ином идентификационном признаке вызываемого абонента и определял совокупность операций, позволя­ющих оптимально обслужить вызов. Логические функции выполнял человеческий мозг - самое совершенное устройство управления с точки зрения интеллектуальных возможностей. Не случайно в ряде самых современных систем телефонной связи все еще сохраняется ручное обслуживание.

По мере развития ТфОП проявился ряд отрицательных свойств ручного способа установления соединений. Переход к автомати­зации ТфОП был обусловлен, по крайней мере, двумя факторами. Во-первых, к работе на телефонных коммутаторах пришлось бы привлечь слишком много людей. Во-вторых, человек не может со­вершать операции так же быстро, как автоматическое устройство. Иными словами, скорость установления соединения перестала удовлетворять требованиям абонентов ТфОП.

Совершенствование устройств управления было тесно связано с появлением новых поколений автоматических телефонных станций (АТС) электромеханического типа. Для каждого такого поколения (машинные, декадно-шаговые и координатные АТС) были разработаны свои устройства управления. Идея применения программного управления родилась в тот период времени, когда дальнейшее совершенствование координатных АТС оказалось нецелесообраз­ным.

Практически в это же самое время основные этапы развития управляющих и управляемых устройств перестали совпадать. Устройства управления, следуя логике развития вычислительной техники, прошли путь, который можно представить такой последовательностью: централизованные, децентрализованные и распре­деленные.

Классифицировать управляемые устройства лучше всего по способу построения коммутационного поля. Первым широко ис­пользуемым коммутационным полем, по всей видимости, стала доска Гилеланда. Она обеспечивала однопроводную коммутацию. Для декадно-шаговых АТС были разработаны искатели. Они дели­лись на два типа: шаговые и декадно-шаговые. В этих искателях уп­равляющее и управляемое устройства были объединены в единый прибор.

Следующее поколение АТС - координатные станции строилось на соединителях. Каждый координатный соединитель можно рас­сматривать как матрицу cm входами и п выходами.

В координатных АТС управляющие (регистры и маркеры) и управляемые (соединители) устройства были конструктивно от­делены друг от друга. Идея построения управляемого устройства на матричных принципах была использована и в следующем поколении АТС - квазиэлектронных станциях. Каждый коммутационный элемент подобного устройства (геркон или гезакон) представлял собой миниатюрный стеклянный баллон, внутри которого были по­мещены контактные пружины. Такое решение существенно улучши­ло качество цепи, образованной при замыкании контактов геркона или гезакона.

Цифровая техника, реализованная ранее в системах передачи, привлекла внимание специалистов в области коммутации. Послед­ний этап развития технологии коммутации каналов связан исключи­тельно с цифровыми АТС. Теоретической базой для цифровых методов передачи и коммутации стала рассмотренная в предыдущей лекции теорема Котельникова.

Цифровизация ТфОП стала важной вехой в развитии всей систе­мы электросвязи. Она позволила решить многие эксплуатационные проблемы, а также ввести ряд новых услуг, в которых были заинте­ресованы абоненты ТфОП.

Сначала коммутационные станции местных телефонных сетей связывались между собой физическими цепями, организуемыми в воздушных или кабельных линиях связи. Затем появились аналого­вые системы передачи.

Тогда стандартными транспортными ресурсами для электроме­ханических АТС стали каналы ТЧ. Они работали по физическим це­пям, радиорелейным линиям и системам спутниковой связи.

Переход к цифровым системам передачи и коммутации сти­мулировал разработку нового стандарта для канала связи. Им стал основной цифровой канал (ОЦК) со скоростью передачи 64 кбит/с. Для телефонной связи он может считаться эквивалентом канала ТЧ. Помимо ОЦК важным для ТфОП стандартом стал цифро­вой тракт со скоростью передачи 2048 кбит/с. Он хорошо известен по обозначению Е1. Характеристики тракта Е1 определяют пара­метры интерфейса цифровой АТС для взаимодействия с другими коммутационными станциями.

Цифровые системы передачи прошли два этапа развития. Сна­чала появились системы передачи плезиохронной иерархии. Их сменили системы передачи синхронной иерархии. Эти системы предназначены для работы по кабелю с оптическими волокнами (ОВ) или по мощным радиорелейным линиям.

Задача организации цифровых каналов для связи коммутацион­ных станций входит в перечень функций транспортной сети. В ряде публикаций эта сеть называется первичной.

 

1.3.         Основные термины

 

Большинство объяснений рассматриваемых ниже терминов ба­зируется на трех источниках:

•    словарь основных терминов и определений  из руководящих документов по построению российской телекоммуникационной системы;

•    рекомендации ITU и стандарты ETSI;

•   отечественная и зарубежная научно-техническая литература, пря­мо или косвенно связанная с терминологическими вопросами.

Для введения базовых терминов целесообразно рассмотреть модель российской ТфОП, представленную на рис. 1.1. В ее сос­тав входит ГТС, структура которой типична для крупных городов, и СТС.

Модель ГТС состоит из двух узловых районов. Номер узлового района указан в качестве первой цифры всех установленных комму­тационных станций и подключаемых к ним телефонных аппаратов (ТА).

В состав каждого узлового района входят узлы исходящего (УИС) и входящего (УВС) сообщения. Если коммутационное обо­рудование используется в качестве УИС и УВС, то оно называется узлом исходящего и входящего сообщения (УИВС).

В левой части модели показана всего одна районная АТС {РАТС}. Ей присвоен двухзначный номер «15». Первая цифра идентифици­рует номер узлового района, а вторая - порядковый номер комму­тационной станции в этом районе.

Терминалы абонентов подключены к пятой РАТС первого уз­лового района тремя способами. Первый из терминалов (ТА1501) соединяется с РАТС индивидуальной абонентской линией (АЛ). Цифра «О» в третьей позиции означает отсутствие промежуточных устройств коммутации между терминалом и РАТС.

Второй терминал (ТА1542) включен в четвертый концентратор (К). Он связан с РАТС15 пучком соединительных линий (СЛ). В том случае, когда соединение по СЛ устанавливается только в одну сто­рону, соответствующая линия на всех рисунках снабжается стрел­кой. Третий терминал (ТА1573) включен в учрежденческую АТС (УАТС), которой присвоен седьмой номер среди аналогичных уст­ройств коммутации, расположенных в зоне обслуживания РАТС15.

Для РАТС15 показаны также два варианта выхода к узлу специ­альных служб (УСС). Он обеспечивает подключение к экстренным и информационно-справочным службам, которые организованы в городе. УСС анализирует номер, набранный абонентом, и устанавливает соединение с соответствующим центром обслуживания вызовов (ЦОВ).

Для второго узлового района показаны принципы связи РАТС26 с автоматической междугородной телефонной станцией (АМТС). Исходящее междугородное соединение устанавливается по пуч­ку заказно-соединительных линий (ЗСЛ). Для входящей связи от АМТС создается узел входящего междугородного сообщения (УВСМ). Он связан с АМТС и РАТС пучком соединительных линий междугородной связи (СЛМ). Чтобы не усложнять модель ТфОП на рис. 1.1 не показаны ЗСЛ и СЛМ для РАТС15, а также СЛ между УССиРАТС26.

Правый нижний фрагмент иллюстрирует общие принципы пост­роения СТС. В каждом сельском административном районе устанав­ливается центральная станция (ЦС) или узел сельско-пригородной связи (УСП). Их различие заключается в том, что на ЦС возложены также функции РАТС районного центра.

Для девятой ЦС показаны принципы включения оконечных стан­ций (ОС). Различают радиальную и радиально-узловую схему пост­роения СТС. В частности, третья ОС включена по радиальной схеме. Цифра "О» во второй позиции ее номера указывает на отсутствие узловой станции (УС) между ЦС и ОС. Первая и вторая ОС включены по радиально-узловой схеме. Они связаны с УС, которая обеспе­чивает установление соединений между абонентами разных ОС, а также выход к ЦС,

Приведенные термины и их аббревиатуры содержатся в сло­варях, которые входят в состав ряда руководящих документов по построению российской телекоммуникационной системы. Эти до­кументы не пересматривались в течение десяти и более лет. Кроме того, в процессе их составления не в полной мере учитывался зару­бежный опыт разработки современной терминологии.

Цифровизация ТфОП потребовала пересмотра ряда принципов построения ГТС и СТС. При разработке этих принципов был введен ряд новых терминов. Они стали широко применяться в отечественной технической литературе, посвященной, в первую очередь, вопросам построения цифровых ГТС. Вместо аббревиатуры РАТС чаще стало встречаться сокращение ОПС - опорная станция. Был пред­ложен термин «Транзитная станция» (ТС), уже устоявшийся в англо­язычной технической литературе. Цифровое коммутационное обо­рудование позволяет строить комбинированные станции, то есть ТС и ОПС. Они получили название «Опорно-транзитные станции» (ОПТС). Сближение терминов, используемых в отечественной и в зарубежной литературе, позволяет решить ряд серьезных проблем, обеспечить лучшее взаимопонимание между специалистами.

В трех столбцах табл. 1.1 приведены основные аббревиатуры, часто используемые в технической литературе по телефонии. В последнем столбце содержатся примеры терминов, которые можно рекомендовать для дальнейшего применения российскими специалистами.

Модель, представленная на рис. 1.2, иллюстрирует принципы использования ресурсов единой транспортной (первичной) сети для организации телефонной связи и арендованных каналов. Это означает, что транспортные ресурсы предназначены для двух функ­ционально различных коммутируемых сетей. Иногда коммутируе­мые сети называют вторичными.

Рис. 1.2 состоит из двух фрагментов. Левый фрагмент иллюстри­рует принципы построения гипотетической ГТС, состоящей из пяти РАТС. Правый фрагмент показывает идею построения сети арендо­ванных каналов, образуемой четырьмя узлами. Нижние части левого и правого фрагментов идентичны, так как отображают общую транспортную сеть, которая состоит из элементов двух основных типов - сетевых узлов (СУ) и объединяющих их линий передачи.

Исторически сложилось так, что оборудование СУ располагает­ся в тех же зданиях, где устанавливается коммутационное оборудо­вание ТфОП. По этой причине число СУ в рассматриваемой модели равно количеству РАТС. Пунктирными линиями для СУ2 показаны элементы двух коммутируемых сетей, которые располагаются в одном и том же помещении.

На рис. 1.2 показана кольцевая структура транспортной сети, чаще других реализуемая Операторами ТфОП. Аппаратно-программные средства современных СУ способны формировать коммутируемые сети любой структуры за счет уста­новления полупостоянных соединений. Левый фрагмент рис. 1.2 показывает структуру ГТС, в которой все РАТС связаны между собой по принципу «каждая с каждой». Гипотетическая сеть арендованных каналов - правый фрагмент модели - содержит четыре узла, обра­зующих структуру типа «звезда».

Модели, изображенные на рис. 1.1 и 1.2, и табл. 1.1 позволяют ввести ряд определений, касающихся основных терминов, которые используются в современной телефонии.

Перечень терминов составлен по такой схеме. Сначала приво­дится термин на русском языке. В скобках указывается соответст­вующий термин на английском языке, если, конечно, таковой имеется. Далее предлагается определение термина, которое, при необходимости, сопровождается примечанием, что позволяет уточнить некоторые детали.

Сетевой узел (Network Node) - комплекс технических средств, обеспечивающий формирование и полупостоянную коммутацию каналов и трактов передачи, которые используются коммутируемы­ми сетями электросвязи, Линия передачи (Transmission Line) - совокупность стандартных каналов и/или трактов передачи, соединяющих сетевые узлы между собой.

Транспортная сеть (Transport Network) - совокупность СУ и линий передачи, обеспечивающая коммутируемые сети каналами и/или трактами для обмена информацией.

Коммутационная станция (Switching Exchange) - совокупность аппаратно-программных средств, обеспечивающих установление соединений между терминалами пользователей.

Местная станция (Local Exchange) - коммутационная станция, обеспечивающая подключение к сети абонентских терминалов.

Транзитная станция (Transit Exchange) - коммутационная стан­ция, предназначенная для установления соединений между други­ми станциями.

Комбинированная станция {Combined Local/Transit Exchange) -коммутационная станция, выполняющая функции как местной, так и транзитной станций.

Коммутируемая сеть (Switched Network) - определенная сово­купность коммутационных станций и каналов связи (часть ресурсов транспортной сети), которые предназначены для обмена инфор­мацией одного или более видов. Коммутируемые сети могут быть классифицированы по основному виду передаваемой информа­ции (телефонная, передачи данных и другие) или по способу ее распределения (коммутация каналов или пакетов).

Телефонная сеть (Telephone Network) - коммутируемая сеть, которая предназначена, в основном, для установления соединений между телефонными аппаратами абонентов.

Цифровая сеть интегрального обслуживания (Integrated Services Digital Network) - сеть интегрального обслуживания, ко­торая обеспечивает цифровые соединения через интерфейсы пользователь-сеть (UN) и сеть-сеть (NN).

Коммутация (Switching) - процесс организации соединения между двумя (или более) терминалами или между терминалом и рабочим местом центра обслуживания вызовов.

Коммутация каналов (Circuit Switching) - принцип организации связи между терминалами, основанный на том, что ресурс, необ­ходимый для обмена информацией в обоих направлениях, закреп­ляется за установленным соединением на все время сеанса связи. Ресурс остается в безраздельном распоряжении пользователей вне зависимости оттого, передают ли они информацию или «молчат».

Абонент (Subscriber) - физическое или юридическое лицо, которо­му предоставлена возможность использования услуг электросвязи. В последнее время чаще используется термин «Пользователь» - пере­вод английского слова «User».

Оператор (Operator) - эксплуатационная компания, заключаю­щая договор с абонентами на предоставление телекоммуникаци­онных услуг. Оператор может сам создавать сети электросвязи или арендовать ресурсы, необходимые для поддержки телекоммуникационных услуг.

Ряд терминов, менее общего характера, будет, при необходи­мости, вводиться в этой и в других лекциях. Вышеперечисленные термины будут конкретизироваться при изложении принципов пост­роения ТфОП.

 

1.4.         Единая сеть электросвязи Российской Федерации

 

Федеральным законом «О связи» предусмотрено наличие в составе Единой сети электросвязи Российской Федерации (ЕСЭ РФ) сетей четырех видов:

•    сеть связи общего пользования (ССОП);

•    выделенные сети связи;

•    технологические сети связи, присоединенные к сети связи об­щего пользования;

•    сети связи специального назначения и другие сети связи для передачи информации при помощи электромагнитных систем.

Далее будет рассматриваться только ССОП. Тем не менее, из­ложенные соображения технического характера (но не организа­ционного) во многом справедливы и для сетей трех других видов, входящих в ЕСЗ РФ.

В этой и в следующих лекциях книги основное внимание уделяет­ся ТфОП - основному компоненту сети связи общего пользования. Услугами сети связи общего пользования может воспользоваться любой абонент, находящийся на территории Российской Федера­ции. Естественно, он обязан соблюдать все условия, определяемые Оператором сети связи общего пользования.

Если абонент отправляет телеграмму, то эти условия подразуме­вают составление текста с соблюдением этических норм и отсутст­вие сведений, передача которых запрещена российскими закона­ми, а также своевременную оплату предоставленной услуги.

Для подключения к ТфОП абонент заключает с Оператором до­говор, где оговариваются как условия оплаты, так и все те требова­ния, которые должны соблюдать обе стороны.

 

1.5.         Статистика телефонной связи

 

Уровень развития ТфОП в значительной мере определяется гео­графическими, демографическими и экономическими показателя­ми страны. Поэтому, прежде всего, следует рассмотреть соответст­вующие статистические данные. Они публикуются, например, на сайтах Администрации связи России (http://www.minsvyaz.ru) и Фе­деральной службы государственной статистики (http://www.gks.ru}.

Основными показателями развития ТфОП считаются ее емкость и телефонная плотность. К началу 2008 года количество основных телефонных аппаратов (ОТА) превысило уровень 45 млн. Более 75% ОТА установлено в так называемом квартирном секторе.

Телефонная плотность составляет примерно 31,8 терминалов на 100 жителей. Примерно 88% емкости ТфОП установлено в россий­ских городах.

Доля городского населения в России составляет порядка 75%. Это означает, что существует диспропорция (она наблюдается практически во всех странах} в развитии ГТС и СТС.

Существует также различие в уровне цифровизации  ТфОП. Уро­вень цифровизации значительно выше в ГТС. Телефонной плотнос­ти также свойственна неравномерность. Например, в Москве и в Санкт-Петербурге она заметно превышает среднестатистический уровень для России в целом.

 

Лекция 2

 

Структура телефонной сети общего пользования

 

Еа maxime conducunt, quae sunt rectissima.

(Наиболее полезно то, что наиболее справедливо}

 

2.1. Уровни иерархии в ТфОП

 

В любой крупной сети принято выделять иерархические уровни. Этот процесс можно рассматривать как классификацию по опреде­ленному признаку (таксону). На фронтальной грани куба, изобра­женного на рис. 2.1, перечислены основные уровни иерархии ТфОП. На боковой грани куба показаны два компонента (коммутируемая и транспортная сети}, которые с точки зрения решаемых ими функ­циональных задач имеются на всех иерархических уровнях ТфОП. Верхняя грань, при необходимости, может быть использована для введения дополнительной классификации по каким-либо другим признакам.

В качестве нижнего уровня иерархии показана сеть в помещении пользователя. Вообще говоря, ее создание и поддержка не входят в компетенцию Оператора ТфОП. Такой подход можно считать оп­равданным в тех случаях, когда то, что названо «сетью в помещении пользователя», представляет собой телефонный аппарат или тер­минал любой сложности в совокупности с абонентской проводкой.

Многие современные предприятия используют УАТС, локальные вычислительные  сети  (ЛВС)  и  телекоммуникационные  системы поддержки бизнес-процессов. В подобных случаях компонент «сеть в помещении пользователя» целесообразно включать в состав уровней иерархии ТфОП.

Следующий иерархический уровень - сеть доступа. Ее анализ не входит в перечень вопросов, рассматриваемых в этой книге. Поэто­му достаточно упомянуть, что сеть доступа служит «связующим зве­ном» между двумя иерархическими уровнями. Ее задача состоит в организации связи между оборудованием пользователя и базовой сетью.

Базовая сеть на рис. 2.1 разделена на четыре иерархических уровня. Нижний из этих уровней соответствует местной (городской или сельской) телефонной сети. ГТС создается в границах города, а СТС - на территории сельского административного района. В ряде ГТС и СТС, в свою очередь, можно выделить два уровня иерархии. На рис. 2.1 они обозначены как сети межстанционной и межузловой связи. Принципы их построения изложены в следующем разделе этой лекции.

Зоновая телефонная сеть обычно создается в границах субъек­та Федерации. Есть ряд исключений, когда на территории одного субъекта Федерации создается несколько зоновых сетей.

Соответствующие примеры будут приведены в лекции, посвя­щенной нумерации в ТфОП. Отличительный признак зоновой те­лефонной сети - присвоение ей уникального кода для входящей междугородной связи, обозначаемого буквами ABC.

Типичная зоновая сеть состоит из нескольких местных сетей - ГТС и СТС. Между собой местные сети связаны каналами внутризо­новой связи. Эти каналы коммутируются в АМТС или в зоновом те­лефонном узле (ЗТУ). Принципы организации зоновой связи также рассматриваются в настоящей лекции.

На следующем уровне иерархии ТфОП расположена междуго­родная телефонная сеть. Она обеспечивает связь между зоновыми телефонными сетями. Кроме того, в задачи междугородной теле­фонной сети входит обеспечение доступа к международным цент­рам коммутации (МЦК). Эти центры представляют собой элементы верхнего уровня иерархии ТфОП - международной телефонной сети. Принципам построения сетей междугородной и международ­ной телефонной связи посвящена последняя часть этой лекции.

 

 

2.2.  Местные телефонные сети

 

2.2.1.   Городские телефонные сети

 

В конце XIX и в начале XX века все ГТС создавались за счет ус­тановки всего одной телефонной станции. Рост ряда сетей привел к необходимости установки второй, третьей и последующих теле­фонных станций. Тем не менее, в небольших городах часто функ­ционирует одна АТС - рис. 2.2.

 

 

Рис. 2.2. Существующая нерайонированная городская телефонная сеть

 

Подобные сети называют нерайонированными. При использо­вании декадно-шаговых и координатных АТС такой способ построе­ния ГТС считался рациональным, если максимальное количество обслуживаемых абонентов не превышало 8000. Применение цифровых коммутационных станций позволяет экономично стро­ить нерайонированные ГТС емкостью в несколько десятков тысяч номеров.  В этом случае в составе ГТС используются выносные  модули АТС - концентраторы. Нерайонированная ГТС состоит из коммутационной станции и сети доступа. На рис. 2.2 показаны четыре распределительных шкафа (LLJP). Между каждым шкафом и АТС проложены магистральные кабели. Обычно применяются мно­гопарные абонентские кабели. Этот фрагмент сети доступа назы­вается магистральным участком. Обычно на магистральном участке сети доступа формируется звездообразная топология. В некоторых случаях используются линии межшкафной связи. На рис. 2.2 такая линия показана между третьим и четвертым шкафами. Наличие ли­ний межшкафной связи позволит в перспективе перейти к кольце­вой структуре сети доступа. Такая топология обеспечивает высокую надежность связи концентраторов с АТС.

На рис. 2.3 изображены две структуры перспективной нерайонированной ГТС, в которой установлена цифровая АТС. Здесь и далее кружки, соответствующие цифровым АТС, будут окрашены темным цветом. Фрагмент (а) иллюстрирует принципы построения транспортной сети, которая представлена в виде совокупности трех колец. Нулевой СУ располагается в здании АТС. Номера всех остальных СУ совпадают с номерами тех концентраторов, для ко­торых они формируют транспортные ресурсы в виде стандартных цифровых трактов. Выбор числа СУ и мест их размещения - одна из классических задач проектирования телекоммуникационных сетей.

 

                              

а) Структура транспортной сети           б) Структура коммутируемой сети

 

Рис. 2.3.  Перспективная нерайонированная городская

телефонная сеть

 

Структура коммутируемой сети показана в правой части рис. 2.3 - фрагмент (б). Она представляет собой топологию типа «звезда». Очевидно, что между АТС и каждым концентратором бла­годаря кольцевой структуре транспортной сети существуют два не­зависимых (с точки зрения надежности) пути обмена информацией. Построение ГТС с применением выносных концентраторов име­ет ряд преимуществ, среди которых следует назвать сокращение средней длины АЛ (что, в свою очередь, уменьшает затраты на построение сети доступа и упрощает введение ряда новых услуг) и снижение затрат на обновление версий программного обеспечения цифровой АТС. Использование одной коммутационной станции в городах со средней и большой площадью привело к заметному рос­ту средней длины АЛ. Например, для города, форма которого представима квадратом, справедливо следующее соотношение между средней длиной АЛ l и площадью пристанционного участка S:

 

l ≈ 0,388                                                                                                                (2.1)

 

Очевидно, что для крупных городов, территория которых из­меряется сотнями квадратных километров, длина АЛ становится такой, что из-за большого остаточного затухания и сопротивления шлейфа ее использование становится принципиально невозмож­ным. Разумный выход из такого положения - установка несколь­ких АТС. Деление территории на фрагменты, в каждом из которых устанавливается АТС, называется районированием. Эти АТС стали именоваться районными. Отсюда и сокращение - РАТС.

 

Рис. 2.4. Районированная городская телефонная сеть

 

На рис. 2.4 показан пример районированной сети, в которой установлены пять РАТС. Все пять коммутационных станций связаны между собой по принципу «каждая с каждой». В период развития ГТС на базе декадно-шаговых и координатных АТС этот способ пос­троения сети использовался, если максимальное количество об­служиваемых абонентов не превышало 80000. При  цифровизации  ГТС такая структура межстанционной связи может применяться для создания значительной части местных телефонных сетей. Исключе­нием могут стать ГТС в мегаполисах.

Естественно, что в составе каждой АТС используются выносные концентраторы. ГТС одной и той же емкости может быть построена за счет установки разного числа РАТС. При этом средняя емкость РАТС изменяется. Задача выбора емкости РАТС рассматривается в девятой лекции. При большом числе РАТС количество пучков СЛ становится чрезмерно большим. Их емкость невелика, что приво­дит к низкому использованию каждой СЛ. Транспортной сетью с большим количеством пучков СЛ сложнее управлять. При постро­ении ГТС на базе декадно-шаговых и координатных станций при емкости сети свыше 80000 номеров самой экономичной была при­знана структура связи РАТС через УВС. Пример сети с УВС показан на рис. 2.5. Предполагается, что в составе ГТС выделено два узло­вых района. В первом узловом районе расположены три РАТС. Для станции под пятнадцатым номером показаны три типичных вариан­та включения телефонных аппаратов. Во втором узловом районе установлены две РАТС. Все РАТС одного узлового района связаны между собой по принципу «каждая с каждой»

 

 

Первый узловой район                                                  Второй узловой район

 

Рис. 2.5. Городская телефонная сеть с узлами входящего сообщения

 

При большом взаимном тяготении и при наличии технической возможности между некоторыми РАТС разных узловых районов могут использоваться прямые (не проходящие через УВС) пучки СЛ. Такой вариант показан штрихпунктирной линией для РАТС17 и РАТС29. Для обеспечения высокой надежности сети оборудова­ние УВС устанавливается, как минимум, на двух площадках. Эти площадки расположены в зданиях, где размещается оборудование РАТС.

В крупных городах применение УВС не обеспечивало экономич­ное построение телефонных сетей. В результате проведенных ис­следований было установлено, что при емкости ГТС свыше 800000 номеров целесообразно использовать узлы двух типов: УИС и УВС.

Оборудование УИС и УВС в каждом узловом районе для повыше­ния надежности связи разносилось, как минимум, на две площадки. Типичная структура сети с УИС и УВС приведена на рис. 2.6. Пока­заны два узловых района. В первом узловом районе изображена только одна РАТС. Для нее, как и на предыдущем рисунке, иллюст­рируются три основных варианта включения терминалов. Во втором узловом районе насчитывается три РАТС. Они связаны между собой по принципу «каждая с каждой». Пучок СП между УИС2 и УВС22 обеспечивает также еще один маршрут установления соединения между РАТС второго узлового района.

Рис. 2.6. Городская телефонная сеть с узлами исходящего и входящего сообщения

 

Выбор оптимального количества узловых районов и определе­ние их границ для территории города- сложная задача, для решения которой используются современные экономико-математические методы. Принципы решения подобных задач излагаются в девятой лекции.

 

2.2.2. Сельские телефонные сети

 

В соответствии с основными принципами ЕСЭ РФ назначение каждой СТС состоит в том, чтобы обеспечить обслуживание або­нентов, которые располагаются в границах одного сельского му­ниципального (административного) района. На начальном этапе развития СТС одной из главных задач считалась организация внут­рипроизводственной телефонной связи, что предопределило при­менение коммутационных станций малой емкости. Соотношение между величинами емкости ГТСи СТС таково: примерно 88% емкос­ти ТфОП установлено в российских городах. По количеству эксплу­атируемых АТС статистика иная. Свыше 60% всех коммутационных станций установлено в сельской местности. Еще одна важная осо­бенность СТС заключается в том, что ее ресурсы (в основном, речь идет о транспортной сети) активно использовались для телеграф­ной связи, подачи программ звукового вещания и обмена данными. Типичная структура СТС приведена на рис. 2.7. Она иллюстрирует два используемых в СТС способа связи между ОС и ЦС: радиальный и радиально-узловой. ОСЭ02 и ОС903 соединены с ЦС непосредст­венно. Этот способ связи называется радиальным. ОС911 и ОС912 включены в УС, что соответствует радиально-узловой схеме.

Рис. 2.7.   Структура типичной сельской телефонной сети

 

Штрихпунктирной линией на рис. 2.7 показан прямой пучок СЛ между двумя ОС. Такая возможность предусмотрена принципами построения системы сельской связи, но на практике используется очень редко.

В ряде руководящих документов встречался термин «комбини­рованная сеть». Он использовался для того, чтобы отметить воз­можность создания в районном центре ГТС. Тогда на территории сельского административного района формально сосуществуют и СТС, и ГТС. В официальных документах, опубликованных в послед­ние годы, термин «комбинированная сеть» не используется.

 

2.3. Зоновые телефонные сети

 

Термин «зоновая телефонная сеть» появился как следствие разработки системы и плана нумерации ТфОП. Эти аспекты ТфОП рассматриваются в пятой лекции. Термин «зоновая сеть» не исполь­зуется в зарубежной технической литературе. Тем не менее, его использование в руководящих документах Администрации связи России можно считать логичным. На рис. 2.8 изображены основные компоненты зоновой телефонной сети, подтверждающие целесообразность выделения одноименного уровня иерархии в ТфОП.

 

Важнейшим компонентом зоновой телефонной сети считается ГТС, расположенная в центре субъекта Федерации. Пучками ЗСЛ и СЛМ эта сеть связана с ГТС всех крупных городов, которые - ад­министративно -обычно подчиняются центру субъекта Федерации. Предполагается, что в составе субьекта Федерации создано К таких ГТС. С центром субъекта Федерации связаны также L сельских се­тей. В их состав входят и ГТС районных центров. При большом вза­имном тяготении между ГТС крупных городов и ЦС некоторых сетей сельской связи могут создаваться прямые пучки ЗСЛ/СЛМ. На рис. 2.8 такой пучок ЗСЛ/СЛМ показан для k -ой ГТС и первой СТС.

На рис. 2.9 показаны основные виды соединений, устанавлива­емых при телефонной связи внутри одной зоны. Эти соединения можно проиллюстрировать для трех терминалов, включенных в РАТС, ЦС и одну из ОС.

 

При установлении соединения между ТА1 и ТА2 тракт обмена информацией будет установлен через РАТС, АМТС (или ЗТУ) и ЦС. В данном случае в ГТС райцентра подразумевается установка ЦС. Если в СТС используется УСП, то ТА2 включается в одну из РАТС, входящих в состав ГТС районного центра. При установлении со­единения между ТА1 и ТАЗ разговорный тракт проходит через пять коммутационных станций: РАТС, АМТС (или ЗТУ), ЦС (или УСП), УС и ОС. Соединение между ТА2 и ТАЗ устанавливается внутри СТС.

 

2.4.  Междугородная и международная телефонные сети

 

В течение XX века междугородная и международная телефон­ная связь в России предоставлялась одним Оператором. В начале XXI века началась демонополизация рынка междугородной и меж­дународной телефонной связи. Связь абонентов, включенных в разные ГТС «А» и «В» на рис. 2.10, может быть установлена через любую из нескольких сетей междугородной связи, которые эксплу­атируются разными Операторами. Для рассматриваемой модели изображено М сетей междугородной связи. Аспекты выбора сети для установления междугородных соединений рассматриваются в пятой лекции.

 

Сети операторов междугородной связи

Рис. 2.10.  Современные принципы организации междугородной телефонной связи

 

Целесообразно выделить два важных аспекта междугород­ной телефонной связи. Во-первых, Россия расположена в десяти часовых поясах. Поэтому у некоторых субъектов Федерации ком­фортный период времени для междугородных телефонных разго­воров существенно меньше, чем аналогичный период для разгово­ров в местных сетях. Во-вторых, соотношение капитальных затрат на коммутационные станции и соединяющие их каналы (вместе с системами передачи) для междугородной и местных сетей, как правило, существенно различается. В частности, при построении ГТС основная доля инвестиций Оператора направляется на приоб­ретение и установку коммутационного оборудования. При построе­нии междугородной телефонной сети (особенно между городами, значительно удаленными друг от друга) основная доля затрат Опе­ратора приходится на каналы между коммутационными станциями. Поэтому оптимизационные задачи, решаемые при построении междугородной и местных сетей, имеют определенные различия.

Структуры сетей междугородной телефонной связи разных Операторов имеют много общего. По этой причине достаточно рассмотреть структуру сети междугородной телефонной связи, созданной до демонополизации рынка дальней связи. Ее модель приведена на рис. 2.11. Она иллюстрирует пути, по которым можно установить соединение между абонентами, находящимися в го­родах «А» и «В». Для рассматриваемого фрагмента ТфОП показан участок между двумя АМТС.

 

Рис. 2.11. Структура эксплуатируемой сети междугородной телефонной связи

 

Кроме двух АМТС показаны также узлы автоматической комму­тации (УАК), выполняющие функции транзитных станций. Обяза­тельные направления связи выделены сплошными линиями.

Штрихпунктирные линии соответствуют тем направлениям связи, которые создаются при соответствующем технико-экономи­ческом обосновании.

Все УАК соединяются между собой по принципу «каждый с каж­дым». Любая АМТС должна быть связана, как минимум, с двумя УАК. При значительном трафике между АМТС может быть организован прямой пучок междугородных каналов.

Обычно емкость таких пучков рассчитывается на высокую вероят­ность потерь. Тогда эти пучки используются весьма продуктивно, а избыточная нагрузка обслуживается за счет обходных путей.

Среди возможных маршрутов выделяют путь последнего выбо­ра (ППВ). Он выбирается в том случае, когда соединение не может быть установлено по иному, более «короткому», пути. Обычно ППВ проходит через два УАК.

Модель, показанная на рис. 2.11, позволяет определить возмож­ные варианты установления соединения между абонентами, вклю­ченными в ГТС городов «А» и «б». Между двумя АМТС могут быть установлены соединения таких видов:

•    АМТС1 - АМТС2 (если существует прямой пучок каналов);

•    АМТС1 - УАКЗ - АМТС2 (если существует обходный пучок каналов);

•    АМТС1 - УАК4 - АМТС2 (если существует обходный пучок каналов);

•    АМТС1 -УАК4-УАКЗ-АМТС2.

Трафик дальней связи постоянно растет, что стимулирует орга­низацию множества прямых пучков междугородных каналов. Ие­рархические принципы, использованные при формировании струк­туры междугородной сети, становятся малоэффективными.

Общие принципы организации международной телефонной свя­зи показаны на рис. 2.12.

Рассматриваемая модель содержит три МЦК. Эти центры разме­щаются в трех разных странах. Связь между МЦК, расположенными в странах «А» и «б», может проходить по прямому пучку междуна­родных каналов или через транзитный центр, который находится в стране "С".

 

 

Рис. 2.12.  Связь международных центров коммутации

 

Прямой пучок каналов создается при значительном числе сое­динений, которые устанавливаются между терминалами абонен­тов двух стран. Если результаты технико-экономического анализа не подтверждают целесообразность организации прямого пучка каналов, который непосредственно связывает МЦК двух стран, то используется возможность создания транзитных связей. Эти связи могут устанавливаться и в тех случаях, когда прямой пучок между­народных каналов недоступен.

Рекомендация ITU-T E.171 ограничивает количество транзитных международных каналов между МЦК двух стран. Их должно быть не более четырех. Это означает, что в соединении не должно участво­вать более трех транзитных МЦК.

Соображения, изложенные выше, свидетельствуют о том, что для ТфОП определен набор возможных структур на всех иерархи­ческих уровнях. СПС и СДЭ, о структуре которых будет говориться в двенадцатой и двадцать второй лекциях, основаны на сетевых архитектурах. Эти сети начали создаваться позже. При их проекти­ровании были учтены функциональные возможности современных средств передачи, коммутации и обработки информации, а также использованы новые результаты исследований, относящихся к вы­бору оптимальной структуры сети.

Структуры телефонных сетей всех уровней иерархии постепен­но изменяются, что обусловлено рядом причин. В первую очередь, следует выделить причины внутреннего характера, связанные с развитием ТфОП.

Важнейшей из таких причин можно считать цифровизацию теле­фонной сети. Этот процесс рассматривается в лекции, которая на­звана "Сетевые технологии». Внешние причины изменения структу­ры ТфОП обусловлены переходом к NGN.

 

 

 

Лекция 3

Сетевые технологии

 

Faciant meliora potents.

(Пусть, кто может, сделает лучше)

 

3.1.         История развития сетевых технологий вТфОП

 

Термин «технология» применим для описания ряда процессов функционирования какТфОП в целом, так и большинства используе­мых в ней технических средств. В лекции рассматриваются только те технологии, которые перечислены в прямоугольниках на рис. 3.1. Возможны разные способы классификации телекоммуникационных технологий. В предлагаемой классификации акцент сделан на тех­нологиях передачи и коммутации. Основной материал этой лекции посвящен сетевым аспектам цифровой коммутации.

Технологии передачи, как упоминалось ранее, целесообразно рассматривать применительно к транспортной сети. С практичес­кой точки зрения (в частности, при проектировании ТфОП) пробле­мы передачи и коммутации разделить не так просто. Следует упомянуть еще один класс технологий, непосредственно не относящийся к сетевым. Более того, этот класс технологий практически не влияет на принципы модернизации ТфОП. Тем не менее, он сыграл ключе­вую роль в модернизации ТфОП в последней четверти XX века. Речь идет о программном управлении. Использование программного уп­равления заметно расширило функциональные возможности ТфОП, а также повысило эффективность системы технической эксплуата­ции оборудования передачи и коммутации.

3.2.         Технологии передачи информации

 

На заре развития ТфОП систем передачи не существовало. Для передачи речевых сигналов использовались физические цепи, ор­ганизованные по воздушным и кабельным линиям связи. Сначала применялись однопроводные линии. Такое решение известно как схема «провод - земля». Затем начался переход к двухпроводным цепям на абонентском участке, а для межстанционной связи стали применяться и трехпроводные линии.

Появление систем передачи обеспечило возможность организа­ции телефонной связи на большие расстояния. Постепенно физи­ческие цепи были «вытеснены» на уровень сети доступа. Они про­должают использоваться и в ряде городских транспортных сетей.

Телефонный терминал преобразует акустические колебания в сигналы переменного тока. Они-то и передаются по физическим цепям. Дополнительное преобразование сигналов переменного тока не требуется. Спектр телефонного сигнала не ограничивается. Производится - при необходимости - изменение уровня сигнала, что определяется характеристиками используемой физической цепи. Такой подход подобен принципу: «As is» (как есть).

Аналоговые системы передачи, появившиеся в начале XX века (первый образец был создан в 1915 году), предназначались для те­лефонной связи. Они формировали каналы ТЧ. С этой целью спектр телефонного сигнала с помощью фильтра ограничивается диапа­зоном 300 - 3400 Гц. Процедуры модуляции и формирования груп­пового сигнала позволяют уплотнить тракт обмена информацией. Усилители, размещаемые в линии связи, обеспечивают передачу группового сигнала на большие расстояния.

Применение аналоговых систем многоканальной передачи способствовало активному развитию сетей междугородной и меж­дународной связи. Для России, с учетом размеров ее территории, системы передачи стали необходимостью и для построения сетей сельской связи. В процессе производства и эксплуатации аналого­вых систем передачи выявился ряд их существенных недостатков. Начался переход к цифровым системам передачи (ЦСП). Пока в российской ТфОП продолжается эксплуатация и ранее установлен­ных аналоговых систем передачи.

Датой появления первой ЦСП можно считать 1870 год, когда в коммерческую эксплуатацию была введена аппаратура для об­мена телеграфными сообщениями. В ее состав входили электро­механические регенераторы. Очевидно, что электромеханические принципы регенерации не могли использоваться в телефонии. ЦСП для телефонной связи были разработаны на основании тео­ретических положений преобразования аналоговых сигналов в цифровые. Практическое применение нашли ЦСП, использующие импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ). Первые ЦСП относились к так называемой плезиохронной иерархии. ЦСП этого семейства стали широко использоваться на всех уровнях иерархии ТфОП. В отечественных ГТС чаще других применялись системы, объединен­ные общими названиями ИКМ-30 и ИКМ-120. На междугородном уровне обычно применялись ЦСП с большей пропускной способ­ностью - ИКМ-480. В СТС применялись пучки малой емкости. Поэ­тому, наряду со стандартными ЦСП типа ИКМ-30 и ИКМ-120, стали устанавливаться ЦСП, образующие пятнадцать ОЦК. Эти ЦСП полу­чили название ИКМ-15.

Пропускная способность ЦСП вида ИКМ-30 и ИКМ-120 разли­чалась более чем в четыре раза. Таковы принципы мультиплекси­рования для плезиохронной иерархии ЦСП. В новом поколении ЦСП, получившем название синхронная цифровая иерархия (SDH -Synchronous Digital Hierarchy), приняты иные принципы мультиплек­сирования. Номиналы пропускной способности соседних уровней различаются ровно в четыре раза. В системах передачи поколения SDH введен также ряд других изменений, которые заметно улучши­ли эксплуатационные показатели транспортной сети.

Одним из важнейших свойств ЦСП считается высокая помехоус­тойчивость. При приеме цифрового сигнала, параметры которого при распространении по линии изменяются и искажаются из-за влияния помех, необходимо решить: что было передано - «ноль» или «единица». Такая ситуация обусловлена тем, что цифровой сиг­нал может иметь только два состояния. Принятие решения при прие­ме аналогового сигнала представляется более сложным. Он имеет несчетное число состояний.

С другой стороны, при формировании цифрового сигнала не­избежно возникают искажения квантования. При большом числе преобразований типа «аналог-цифра» эти искажения накаплива­ются. В результате может сложиться положение, когда преиму­щества ЦСП, связанные с высокой помехоустойчивостью, окажутся не столь существенными. Это означает, что преимущества ЦСП в полной мере раскрываются в тех случаях, когда ТфОП построена с минимальным числом преобразований типа «аналог-цифра». Необходимым условием реализации преимуществ ЦСП становится цифровая коммутация, но этого не достаточно. Следует разрабо­тать системно-сетевые решения, позволяющие разумно сочетать цифровые методы передачи и коммутации.

 

3.3.         Синхронизация

 

Применение ЦСП потребовало решить ряд новых задач, которые не возникали при использовании аналоговой техники передачи и коммутации. Эти задачи усложнились при цифровизации ТфОП. Речь идет о синхронизации. Под синхронизацией понимается про­цедура согласования между функциональными элементами сети связи времени выполнения некоторых важных процессов передачи, коммутации и обработки информации. Термин «синхронизация» ис­пользуется для описания различных процессов функционирования сети связи и ее отдельных элементов. Применительно к цифровой ТфОП целесообразно рассматривать три аспекта синхронизации:

•  тактовая синхронизация;

•  цикловая синхронизация;

•  сетевая синхронизация.

Тактовая синхронизация основана на выделении сигнала синх­ронизации из общего потока битов. Она необходима для согласо­вания во времени работы устройств передачи и приема на уровне битов (тактовых интервалов). Цикловая синхронизация необходима для определения в общем потоке битов начала и конца блоков ин­формации, поступающей от разных источников, для правильного распределения ее на приеме. Сетевая синхронизация поддержива­ет заданные показатели долговременной точности и стабильности тактовых сигналов в разных точках сети (в том числе, при междуна­родных соединениях) с тем, чтобы обеспечивалось высокое качест­во передачи информации.

Для сетевой синхронизации используются кварцевые и атомные генераторы. Они вырабатывают эталонные сигналы с высокой точ­ностью. Например, стабильность обычного кварцевого генератора составляет 10-6 за год. Стабильность атомных генераторов, подразделяемых на рубидиевые, цезиевые и водородные, существенно выше. В частности, цезиевый генератор обеспечивает стабиль­ность 10-13 за год.

 

3.4.         Технологии коммутации каналов

 

Коммутация, выполняемая операторами (телефонистами), в на­стоящее время используется преимущественно в различных ЦОВ, то есть в тех элементах ТфОП, которые были названы «Средствами поддержки услуг». К подобным системам можно отнести и некоторые случаи использования УАТС, когда входящие вызовы целесо­образно принимать специально назначенным операторам. В сетях междугородной и международной телефонной связи продолжается (но в меньших объемах) использование коммутаторов, обслужива­емых операторами. Это связано с рядом причин развития ТфОП и с поддержкой дополнительных услуг некоторых видов.

Процессы установления соединений в местных телефонных сетях практически полностью автоматизированы. Используются две технологии коммутации: аналоговая и цифровая. Их основное различие показано на рис. 3.2. Верхний фрагмент модели изобра­жает гипотетическую коммутационную станцию, которая должна соединить вход «1» с выходом «N». В нижней части модели показа­ны упрощенные способы решения этой задачи для двух технологий коммутации.

В аналоговой коммутационной станции соединение входа «1» с выходом «N» может быть представлено как процесс замыкания клю­чей К 1 и К2. В результате между заранее заданными входом и выхо­дом образуется тракт обмена информацией. Для ТфОП при аналого­вой коммутации этот тракт обеспечивает прием и передачу инфор­мации в полосе пропускания канала ТЧ. Процесс связи входа «1» с выходом «N » в цифровой коммутационной станции можно описать с помощью запоминающего устройства, в котором сигнал задержи­вается на время, определяемое устройством управления. В модели предполагается, что для связи входа «1» с выходом «N» сигнал дол­жен задерживаться на время Nτ. Скорость передачи в установлен­ном соединении определяется скоростью обмена информацией по ОЦК-64кбит/с.

Технологические и эксплуатационные преимущества цифровой коммутации сразу стали очевидны всем участникам телекомму­никационного рынка. Задача состояла в том, чтобы выбрать оп­тимальную стратегию применения цифрового коммутационного оборудования. Для международной и междугородной телефонных сетей возможна только одна стратегия - замещение аналоговых АМТС и МЦК цифровыми станциями. Для ГТС и - отчасти - СТС та­кой подход представляется не оптимальным, а в некоторых случаях и невозможным. В частности, в ГТС с узлами невозможно обеспе­чить выполнение норм, установленных для допустимого затухания сигнала в разговорном тракте.

 

3.5.         Цифровизация городских телефонных сетей

 

Для цифровизации ГТС была разработана концепция «наложен­ной сети», которая позволяет эффективно использовать основные преимущества цифровой коммутации. Суть этой концепции со­стоит в том, что для связи между цифровыми коммутационными станциями не должны использоваться маршруты, проходящие через аналоговые транзитные узлы. В нижней плоскости рис. 3.3 показана модель районированной ГТС, которая состоит из четырех аналоговых РАТС. Предполагается, что все эти станции связаны между собой пучками СЛ, которые образованы физическими цепя­ми или каналами аналоговых систем передачи. Задача заключается в выборе метода цифровизации ГТС, который позволит поэтапно заменить все эксплуатируемые аналоговые РАТС.

В верхней плоскости, где далее будет иллюстрироваться про­цесс формирования «наложенной сети», изображена новая циф­ровая коммутационная станция. Ей присвоено обозначение РАТС5. Можно рассматривать и вариант замены одной из эксплуатиру­емых РАТС. Принципы создания «наложенной сети» при этом не меняются. Для соблюдения норм затухания и высокого качества телефонной связи новая коммутационная станция связана со все­ми аналоговыми РАТС цифровыми трактами (здесь и далее они показаны пунктирными линиями). На каждой аналоговой РАТС ус­танавливается оборудование аналого-цифрового преобразования (АЦП). Оно необходимо для сопряжения цифровых и аналоговых систем коммутации.

Цифровизацию ТфОП следует осуществлять целенаправленно. Это означает, что необходимо заранее определить и структуру сети, которая образуется после замены всех аналоговых РАТС, и основные показатели, которым должен отвечать модернизируемый фрагмент ТфОП. Предположим, что в результате проведенных ис­следований найдена оптимальная структура ТфОП. Она показана на рис. 3.4. В состав ГТС входит одна РАТС, содержащая четыре выносных концентратора.

Следующие этапы цифровизации ГТС должны быть направлены на достижение конечной цели - формирования нерайонированной сети, в которой функционирует одна АТС с четырьмя выносными концентраторами.

На рис. 3.5 показаны те изменения, которые происходят на вто­ром этапе цифровизации ГТС. Демонтируется РАТС4. Для обслужи­вания абонентов этой станции устанавливается концентратор под номером 51.

Межстанционная связь между аналоговыми РАТС не изменяет­ся. При создании соединения между терминалами, включенными в РАТС5 и ее концентратор, разговорный тракт не проходит через аналоговое коммутационное оборудование - как и требуется в концепции «наложенной сети». При связи двух терминалов, вклю­ченных в аналоговое и цифровое коммутационное оборудование, необходим лишь один переход с аналога на цифру или с цифры на аналог. Это также одно из фундаментальных требований, которое определено в концепции «наложенной сети».

Каждый следующий этап цифровизации ГТС заключается в за­мене одной из оставшихся в эксплуатации аналоговых РАТС. На рис. 3.6 и 3.7 показаны изменения, которые связаны с демонтажем РАТС2 и РАТС1 соответственно. Вместо каждой из этих РАТС вводится в эксплуатацию выносной концентратор.

После замены РАТСЗ концентратором К54 процесс цифрови-зации ГТС будет полностью завершен. Структура цифровой ГТС полностью соответствует оптимальной топологии, которая была выбрана заранее. Она приведена на рис. 3.4.

При цифровизации ГТС с узлами используются аналогичные принципы. Различия заключаются в способах практической реали­зации концепции «наложенной сети». Более сложным становится выбор той структуры ГТС, которая будет оптимальной к моменту завершения процесса модернизации сети.

Рис. 3.8 иллюстрирует первый этап цифровизации сети, постро­енной с УИС и УВС. Аналоговая ГТС представлена двумя узловыми районами. В каждом районе РАТС связаны друг с другом через УИС и УВС. Предполагается, что сначала заменяется РАТС 12. В плоскос­ти «наложенная сеть» показано включение цифровой РАТС12 вТС1, которая специально устанавливается для обеспечения сопряжения со всеми аналоговыми узлами эксплуатируемой ГТС. Здесь и далее оборудование АЦП не показано, чтобы не загромождать рисунок.

Как и в предыдущем примере, предполагается, что заранее определена структура ГТС, оптимальная к моменту завершения процесса демонтажа всех аналоговых узлов и станций. Структура этой сети изображена на рис. 3.9. Она состоит из двух транзитных станций, в каждую из которых включены три РАТС. Во все цифровые РАТС могут быть включены выносные концентраторы. На рисунках, касающихся цифровизации сети с УИС и УВС, выносные концентра­торы не показаны.

На рис. 3.10 представлены изменения, которые выполняются на втором этапе цифровизации ГТС с узлами. Демонтируются две РАТС, расположенные в разных узловых районах. Поэтому в составе «наложенной сети» устанавливается еще одна ТС. Она предназначена для подключения цифровых РАТС, которые будут устанавли­ваться во втором узловом районе, Структура «наложенной сети» становится более похожей на ту топологию, которая была выбрана в качестве оптимальной - рис. 3.9.

В первом узловом районе в эксплуатации остается только одна аналоговая РАТС. Для ее работы должно продолжаться функциони­рование УИС1 и УВС1. Такое решение не всегда приемлемо с уче­том состояния аналогового узлового оборудования, В ряде случаев приходится переключать аналоговые РАТС в цифровые транзитные станции.

На третьем этапе цифровизации ГТС – рис. 3.11 -предполагает­ся демонтаж аналоговой РАТС11. Это означает, что необходимость в дальнейшей эксплуатации УИС1 и УВС1 отсутствует. Это обору­дование также демонтируется. Сохраняются УИС2 и УВС2 для поддержки работы РАТС22 и РАТС23.

Завершающий этап цифровизации сети с УИС и УВС подразу­мевает замену двух аналоговых коммутационных станций: РАТС22 и РАТС23. Одновременно демонтируется оборудование УИС2 и УВС2. В результате формируется структура сети, которая была показана на рис. 3.9. Возможны и другие варианты модернизации ГТС с узлами, но они не меняют суть изложенных принципов построения «наложенной сети».

 

3.6.         Цифровизация сельских телефонных сетей

 

Процесс цифровизации СТС совпал с необходимостью ради­кальной модернизации всей системы сельской связи. Внедрение цифрового коммутационного оборудования е сельской местности необходимо начинать с уровня ЦС. Подобный подход соответствует идеологии развития сети, называемой «сверху - вниз». Его исполь­зование обосновано двумя факторами.

Во-первых, установка цифровой ЦС гарантирует соблюдение заданных показателей качества передачи информации (в первую очередь, допустимое затухание).

Во-вторых, создаются благоприятные условия для модерниза­ции ГТС районного центра.

На рис. 3.12 показана динамика цифровизации СТС. Структу­ра аналоговой сети представлена в левой верхней части рисунка. Предполагается, что цифровизацию СТС можно провести в три этапа.

Как и при анализе процессов развития ГТС, сначала определя­ется оптимальное решение. Его пример показан в правом верхнем фрагменте рассматриваемой модели.

Архитектура сети, выбранная в качестве оптимальной, соответс­твует одному из самых перспективных вариантов модернизации СТС - ее интеграции с ГТС районного центра. В результате такого решения все сельские АТС заменяются концентраторами, которые включены в ЦС.

На первом этапе цифровизации СТС ликвидируется УС1. Две ОС (одиннадцатая и тринадцатая) заменяются концентраторами. Одновременно демонтируется РАТС1. Вместо этой станции уста­навливается первый концентратор.

Другая УС демонтируется на втором этапе цифровизации СТС. Предполагается, что все три обслуживаемые ОС сразу же заменя­ются выносными концентраторами. В результате формируется ра­диальная структура СТС. Заменяется также и РАТС2 в составе ГТС районного центра. Абоненты, включенные ранее в РАТС2, теперь обслуживаются четвертым выносным концентратором.

Три оставшиеся в эксплуатации аналоговые ОС заменяются концентраторами на третьем этапе цифровизации СТС. Тем самым завершается формирование структуры сети, которая была выбрана в качестве оптимальной до начала цифровизации СТС.

Возможны и другие варианты цифровизации СТС. Их выбор определяется с учетом реальных характеристик эксплуатируемых сетей и прогнозируемого спроса на услуги новых видов. Тем не ме­нее, все практически значимые варианты развития СТС опираются на концепцию «наложенной сети».

Цифровые технологии передачи и коммутации, а также исполь­зование идеи программного управления существенно изменили облик ТфОП, обеспечили возможность введения ряда новых ви­дов обслуживания. Процессы дальнейшего использования новых технологий не привели к качественной модернизации ТфОП. Иная ситуация характерна для СПС и СДЭ. Там новые технологии обес­печивают ряд важных изменений, которые существенно расширяют возможности обслуживания абонентов.

 

 

Лекция 4

 

Системы сигнализации ТфОП

 

imperare sibi maximum imperium.

(Власть над собой - наивысшая власть)

 

4.1.         Роль сигнализации в телефонной сети

 

Определение термина «сигнализация» приведено в рекоменда­циях ITU. Под сигнализацией понимается обмен информацией (при автоматической связи), специально предназначенной для установ­ления и завершения соединения, а также для управления сетью и обслуживанием вызова. В технической литературе можно найти менее строгие определения, эмоциональнее выделяющие роль, которую система сигнализации играет в сетях электросвязи. В част­ности, в одной из ряда публикаций роль сигнализации сравнивают с функциями, которые выполняет нервная система человека.

Сточки зрения сетевой иерархии в телефонии принято выделять два вида сигнализации: абонентскую и межстанционную. Часто вво­дится еще один класс - внутристанционная сигнализация. В книге основной акцент сделан на базовой сети, и основное внимание в этой лекции уделяется межстанционной сигнализации.

Еще один полезный способ классификации систем сигнализа­ции основан на функции передаваемых сообщений. С этой точки зрения обычно выделяют три вида сигналов:

•    акустические,  информирующие абонента об основных фазах обслуживания вызова (например, "Ответ станции» и «Контроль посылки вызова»);

•    линейные, определяющие состояния каналов и устройств ком­мутации в процессе установления и завершения соединения (в частности, «Занятие» и «Ответ абонента»);

•    управляющие (регистровые), содержащие информацию о номе­ре или адресе, которая необходима для организации связи.

Рассматриваемые в этой лекции системы межстанционной сиг­нализации используются в сетях фиксированной телефонной связи с коммутацией каналов. Мы продолжим изучение систем сигна­лизации для сетей мобильной связи в четырнадцатой лекции, а в третьей части книги не раз вернемся к этому важнейшему аспекту функционирования сетей связи.

Одна из важных тенденций развития телефонии заключается в существенном усложнении ее коммутационных станций. Этот про­цесс характерен и для системы сигнализации. Перечень функций, которые возложены на систему сигнализации в современной теле­фонии, весьма обширен. Он мало похож на тот набор функций, ко­торый был характерен для начального этапа автоматизации ТфОП.

 

4.2.         Эволюция систем сигнализации

 

Первые телефонные станции были ручные. Соединения устанав­ливали операторы. Набор передаваемых сигналов был минимален. Для организации связи абонент посылал вызывной сигнал операто­ру. Оператор выяснял у него имя нужного абонента или его номер. Далее оператор посылал сигнал вызова этому абоненту, а после его ответа устанавливал соединение.

В автоматической электросвязи телефонная сигнализация стала применяться с 1890 года, когда Алмоном Строуджером была созда­на АТС с шаговыми искателями. Станции этого типа способны при­нимать телефонный номер в виде последовательности импульсов и пауз. В течение следующих ста лет развитие систем сигнализации происходило параллельно с эволюцией коммутационного оборудо­вания. Но до 80-х годов XX века для всех систем телефонной сигна­лизации были характерны следующие общие свойства:    

• обмен сигнальной информацией происходил только между або­нентским терминалом и той АТС, в которую он включен (абонент­ская сигнализация), или между АТС (межстанционная сигнализа­ция);

• сигнализация ориентировалась на традиционные телефонные услуги, известные в англоязычной технической литературе по аббревиатуре POTS (Plain Old Telephone Service);

•    сигнализация была ориентирована на установление и заверше­ние соединения между двумя терминалами абонентов;

•    сигнальная информация передавалась по тому же каналу, кото­рый использовался для соединения.

Процедуры межстанционной сигнализации для декадно-шаговых и машинных АТС были намного ближе к исходному значению слова «сигнализация». Блоки электромеханических АТС, участвующие в ус­тановлении телефонного соединения, обменивались электрическими сигналами потому же каналу, который был выбран для соединения. Такой способ обмена информацией называется сигнализацией в полосе частот телефонного канала или, более кратко, внутриполосной сигнализацией.

На рис. 4.1 этот принцип сигнализации показан для ус­тановления соединения между терминалами двух станций А и Б. Разговорный и сигнальный каналы образованы в одной и той же физической цепи. Эти цепи были двух- или трехпроводными. Однопроводные цепи (так называемая схема «провод - земля») при автоматизации телефонных сетей уже не использовались. Для организации сигнального канала каждая СЛ оборудовалась линей­ным комплектом. На заре автоматизации эти комплекты состояли, в основном, из электромеханических реле. Отсюда и часто встре­чающееся название этих комплектов - РСЛ (реле соединительных линий).

Идею обмена информацией по выделенному сигнальному каналу (ВСК), появившуюся одновременно с координатными АТС, иллюст­рирует рис. 4.2. ВСК связывает между собой устройства управле­ния коммутационных станций А и Б. В координатных АТС функции устройств управления выполняют регистры и маркеры. Существуют разные варианты реализации обмена линейными и управляющими сигналами по ВСК. Тем не менее, всем этим вариантам присуще одно общее свойство: каждый разговорный канал однозначно свя­зан с ВСК (одним или двумя, в зависимости от типа используемой системы сигнализации).

Это свойство нагляднее отражается в названии ВСК в англоязыч­ной технической литературе - Channel Associated Signaling (CAS). Второе слово подчеркивает ассоциативность ВСК и разговорного канала. Например, каждый номинал частоты или номер бита в шестнадцатом канальном интервале тракта ИКМ-30/32 принадлежит ВСК, предназначенному для обслуживания вызовов, которые уста­навливаются по ассоциированному с ним разговорному каналу.

В настоящее время в ТфОП используется сигнализация с одним и с двумя ВСК. В тех случаях, когда транспортная сеть построена на базе ЦСП, обычно применяется сигнализация с двумя ВСК. Для ор­ганизации ВСК стандартизован алгоритм распределения ресурсов, которые образованы в шестнадцатом канальном интервале тракта ИКМ-30/32.

Передача номера, который набирает вызывающий абонент посредством импульсов и пауз, замедляет процесс установления соединений. Для устранения этого недостатка была введена мно­гочастотная сигнализация. Используемые в ней сигнальные ком­бинации многочастотного кода состоят из двух синусоидальных сигналов. Передаваемые сигналы используют два разных номинала частот из шести возможных. Соответствующий способ часто назы­вают кодом «2 из 6».

Любой передаваемый сигнал содержит одно и то же количество частот, что улучшает помехоустойчивость кода. Возможное коли­чество кодовых комбинаций в многочастотных кодах такого типа определяется количеством сочетаний. Для кода «2 из 6» оно вычис­ляется так:

Для шести используемых частот установлены следующие значения: f0=700 Гц, f1,=900 Гц, f2=1100 Гц, f4=1300 Гц, f7=1500 Гц и f11=1700 Гц. Индексы в названиях частот подобраны так, что их сум­ма в каждой комбинации определяет ту цифру, которая была пере­дана. Исключение составляет только цифра «0».

Метод обмена двухчастотными комбинациями известен как «им­пульсный челнок». Такое название обусловлено схожестью метода с прямыми и обратными движениями ткацкого челнока. Обмен так называемой регистровой информацией между координатными станциями происходит следующим образом:

•    регистр подключается к маркеру и сообщает о своей готовности передать информацию;

•    маркер посылает сигнал запроса, а в ответ на него регистр пере­дает некоторую часть информации;

•    затем от маркера вновь поступает сигнал запроса (или сигнал подтверждения приема), в ответ на который регистр передает следующую порцию информации;

•    передав всю информацию, регистр освобождается.

При таком способе передачи информации повышается ее до­стоверность. С другой стороны, возрастает время обмена сиг­нальной информацией. Если необходимо передавать накопленную информацию с более высокой скоростью, применяется метод «импульсный пакет». Он нашел применение для связи местных ком­мутационных станций с АМТС. Накопленные кодовые комбинации передаются подряд одна за другой с интервалами, которые необ­ходимы для устойчивого приема информации.

Для реализации процедуры автоматического определения но­мера (АОН) вызывающего абонента был выбран метод передачи с еще более высокой скоростью. Он получил название «безынтер­вальный импульсный пакет». Разделение кодовых комбинаций на приемной стороне основано на обнаружении изменения составля­ющих их частот. Если в передаваемой последовательности кодовых комбинаций две или несколько комбинаций подряд одинаковы, то все четные одинаковые комбинации заменяются сигналом «Пов­торение». Например, требуется передать номер 5543333. Вместо второй из двух идущих подряд «пятерок», как и вместо второй и четвертой из четырех идущих подряд «троек», будет передан сиг­нал «Повторение». Обозначим его буквой «п». Тогда номер 5543333 будет передан как 5п43пЗп.

Стандартизация систем сигнализации - одно из важнейших направлений в деятельности ITU. Для телефонной связи ITU-T раз­работал несколько спецификаций систем сигнализации, первая из которых появилась в 1934 году. Каждая следующая спецификация учитывала новые требования ТфОП и новые возможности используемых технических средств. К сожалению, много лет назад Адми­нистрация связи СССР приняла решение о создании и применении собственной системы сигнализации. В ней используются решения, заимствованные из спецификаций сразу двух региональных сис­тем сигнализации, принятых ITU-T: R1 и R2. На профессиональном сленге спецификация отечественной системы сигнализации име­нуется «R-полтора», а пишется так: R1.5.

Появление коммутационных станций с программным управле­нием стимулировало разработку качественно новой системы сиг­нализации. Это было обусловлено рядом причин, среди которых целесообразно назвать следующие:

•    высокая стоимость оборудования сигнализации и низкий коэф­фициент полезного действия линейных комплектов;

•    существенное время работы основных устройств передачи  и приема информации;

•    ограниченный состав сигналов, которыми могут обмениваться коммутационные станции.

Низкий коэффициент полезного действия линейных комплектов объясняется тем, что они действуют только на этапах установления и завершения соединения. Суммарное среднее время этих этапов t x (1) существенно меньше, чем математическое ожидание продолжительности разговора t y(1) Очевидно, что коэффициент полезного действия линейных комплектов η определяется следующим обра­зом:

Обычно величина г) не превышает 10%. Это очень низкий коэф­фициент полезного действия для технической системы.

При использовании рассмотренных систем сигнализации время, необходимое для управления соединением, в ряде случаев заметно возрастало. Особенно существенны были задержки в обслужива­нии международных вызовов, а также при заказе услуг некоторых видов. Такая ситуация вела к снижению качества обслуживания вызовов.

Новые виды услуг, а также стремление использовать ресурсы системы сигнализации для решения задач, касающихся, например, технической эксплуатации, требовали расширения состава переда­ваемых сигналов. Соотношение (4.1) показывает, что возможности введения новых сигналов ограничены. Введение новых номиналов передаваемых частот лишь на время решает возникающие задачи, а техническая реализация подобных решений - дорогостоящая и сложная процедура.

Учитывая подобные соображения, ITU-T разработал специфи­кацию принципиально новой системы сигнализации. Она основана на использовании общего канала сигнализации (ОКС). Применение ОКС позволяет полностью удалить все элементы системы сигнали­зации из разговорного канала.

 

4.3.         Общий канал сигнализации

 

Сначала была разработана спецификация, получившая название системы сигнализации №6. Она предназначалась для сетей меж­дународной и междугородной связи. В качестве ОКС могли исполь­зоваться аналоговые и цифровые каналы. Вскоре выяснилось, что системе сигнализации №6 свойственны некоторые существенные недостатки. С другой стороны, стало очевидным, что сама идея сиг­нализации по ОКС - очень привлекательна.

Спецификация системы сигнализации №6 была утверждена в 1968 году. Через пять лет ITU-T принял решение о разработке новой системы общеканальной сигнализации, отвечающей перспектив­ным требованиям как ТфОП (причем, на всех уровнях ее иерархии), так и других сетей электросвязи. Эта система сигнализации стала одной из самых удачных разработок ITU-T Ее спецификация извес­тна как система сигнализации №7. Далее, используя аббревиатуру «ОКС», мы будем подразумевать общий канал сигнализации, соот­ветствующий спецификации ITU-T для системы №7 (ОКС7).

В квазиэлектронных и цифровых коммутационных станциях функции управления - вне зависимости от их архитектуры - воз­лагались на аппаратно-программные средства, которые можно рассматривать как специализированную ЭВМ (электронная вычис­лительная машина) или высокопроизводительный компьютер.

Для эффективного взаимодействия коммутационных станций необходимо прямое общение тех компьютеров, которые выполняют функции систем управления. Это общение обеспечивает пучок сиг­нальных звеньев. Под сигнальным звеном понимается пара проти­воположно направленных ОКС, непосредственно связывающих две коммутационные станции и обеспечивающих двухсторонний обмен сигнальной информацией между ними.

Общие принципы общеканальной сигнализации показаны на рис. 4.3. Оборудование одного ОКС используется для пучка СЛ, сос­тоящего из N разговорных каналов. Это обстоятельство позволяет рассматривать канал сигнализации как общий.

Принципы выделения функциональных уровней в модели сис­темы общеканальной сигнализации имеют ряд специфических особенностей. Следствием этого стало ее отличие от известной модели ISO, которая содержит семь уровней. На рис. 4.4 показана модель системы общеканальной сигнализации и обозначены ее отличия от аналогичной структуры, принятой международной ор­ганизацией по стандартизации. Эта структура, содержащая семь уровней, хорошо известна по аббревиатуре OSI - модель взаимо­связи открытых систем.

Три нижних уровня системы ОКС образует подсистема переноса сообщений МТР (Message Transfer Part). Функцио­нальные возможности этих уровней МТР были достаточны для обслуживания сигнальной нагрузки трех ранее существовавших подсистем-пользователей:

•    сети передачи данных - DUP (Data User Part);

•    процедуры хэндовера - HUP (Handover User Part);

•    телефонной сети - TUP (Telephone User Part).

Подсистемы DUP и TUP в российской сети связи не использо­вались. Информация о процедуре хэндовера приведена в лекциях, посвященных сетям подвижной связи. Там же упоминаются под­системы HUP и MUP, ориентированные на аналоговый стандарт подвижной связи NMT-450. В настоящее время поддержка всех этих подсистем перестала быть актуальной.

Подсистема управления сигнальными соединениями SCCP (Signalling connection control part) дополняет функции МТРЗ до уровня 3 модели OSI и необходима для работы следующих подсистем-пользователей:

•    подвижной связи стандарта NMT-450 - MUP (Mobile User Part);

•    цифровой сети интегрального обслуживания - ISUP (ISDN User Part).

Функциональные возможности SCCP используются также прик­ладной подсистемой поддержки транзакций ТСАР (Transaction capabilities application part). Подсистема ТСАР, в свою очередь, необходима для функционирования следующих прикладных под­систем:

•    мобильной связи стандарта GSM - MAP (Mobile Application Part);

•    эксплуатационного управления - ОМАР (Operations, Maintenance and Administration Part);

•    Интеллектуальной  сети  -  INAP (Intelligent Network Application Protocol);

•    протокола CAMEL-CAP (CAMEL Application Protocol). Информация для ее последующей передачи формируется в виде

сигнальных сообщений определенного формата. Для передачи по ОКС сообщение преобразуется в сигнальную единицу (СЕ). Этот процесс можно представить как дополнение сигнального сообще­ния битами, которые необходимы для достоверной и надежной пе­редачи информации. Структура СЕ представлена на рис. 4.5.

Сигнальное сообщение (полезная информация) содержится в поле CIF. Длина этого поля - переменная величина, кратная байту. По этой причине СЕ также имеет переменную длину, которая крат­на байту благодаря структуре остальных полей. Назначение этих полей приведено в монографиях, посвященных общеканальной сигнализации. Их перечень приведен в списке рекомендованной литературы.

 

4.4.         Сеть сигнализации

 

Коммутационную станцию с программным управлением можно рассматривать как пункт сигнализации. В технической литературе обычно используется англоязычное сокращение термина «пункт сигнализации» - SP (Signaling Point). Пункт сигнализации выполняет функции формирования, передачи, приема и интерпретации сигнальных сообщений. Некоторые пункты сигнализации выпол­няют функции перемещения СЕ из одного звена сигнализации в другое. Они называются транзитными пунктами сигнализации -STP (Signaling Transfer Point). Совокупность SP и STP а также связываю­щих их сигнальных звеньев, образует своего рода сеть. Она называ­ется сетью сигнализации.

Любые два SP, между которыми возможен обмен сигнальной информацией, называются связанными. Связь двух SP может обес­печиваться либо прямым пучком сигнальных звеньев, либо средст­вами сети сигнализации с организацией транзита при помощи STP. В первом случае два SP (с точки зрения структуры сети сигнализа­ции) являются смежными, во втором - несмежными. Наличие в сети сигнализации и смежных, и несмежных SP обусловлено тем, что в ней возможно, в принципе, использование разных режимов функционирования.

В современной сети сигнализации могут применяться три режи­ма работы: связанный, несвязанный и квазисвязанный. Квазисвя­занный режим представляет собой частный случай несвязанного режима.

Путь, по которому сигнальная информация проходит через сеть, назначается заранее и является на некоторый период времени фиксированным. На практике сети сигнализации поддерживают связанный и квазисвязанный режимы. В технической литературе название режима работы обычно отождествляют с видом сети сиг­нализации. Иными словами, различают связанные и квазисвязан­ные сети сигнализации.

Примеры организации связанной и квазисвязанной сетей приве­дены на рис. 4.6. Для обоих вариантов предполагается, что система общеканальной сигнализации создается для телефонной сети, в которой установлены пять коммутационных станций. Все станции связаны между собой по принципу «каждая с каждой». Эту тополо­гию повторяет связанная сеть сигнализации.

 

 

В квазисвязанной сети установлено четыре STR Они связаны между собой по принципу «каждый с каждым». Любой из пяти SP опирается на два STR Такое решение обеспечивает высокую на­дежность сети сигнализации. Помимо высокой надежности сеть сигнализации должна также обеспечивать быстрое прохождение сигнальных сообщений. Это требование обусловлено существен­ным влиянием задержки сигнальных сообщений на показатели качества обслуживания трафика в ТфОП.

Сеть сигнализации - важный компонент телекоммуникационной системы. Она создается для решения задач, часть которых выхо­дит за рамки проблем системы телефонной связи. Исследованию различных аспектов сети сигнализации посвящены монографии и диссертации. Переход к сетям следующего поколения породил ряд новых интересных задач, касающихся совершенствования системы сигнализации.

 

Лекция 5

 

Система и план нумерации

 

5.1.  Некоторые определения

 

Под системой нумерации (numbering system) понимается со­вокупность правил, позволяющих идентифицировать сети, их фрагменты, а также вызывающих и вызываемых пользователей. В телефонных сетях термин «номер» используется для обозначения той последовательности цифр и символов, которая однозначно оп­ределяет место подключения к сети терминала, УАТС, ЦОВ и других устройств.

Следующее важное понятие - «план нумерации» (numbering plan). Он определяет формат и структуру номера, который должен набрать вызывающий абонент для установления требуемого со­единения. Десятичные цифры (и символы), определяемые планом нумерации, обычно сегментированы в группы, которые позволяют выделять информацию, относящуюся к стране, к сети и к терминалу абонента, оператора УАТС или ЦОВ. План нумерации не включает в себя префиксы и другую дополнительную информацию, необхо­димую для установления соединения. Префиксы и дополнительная информация определяются правилами набора номера (dialling plan). Например, абонент УАТС собирается позвонить в компанию по номеру, который известен из рекламы. Допустим, что номер

вызываемого абонента состоит из семи цифр - 2345678. Эти цифры установлены в соответствии с планом нумерации той местной сети, в которую включена УАТС. План набора номера будет таким:

•    сначала абонент УАТС набирает префикс выхода в местную телефонную сеть, в качестве которого рекомендуется использовать цифру «9»;

•    затем необходимо набрать семь цифр (2345678), которых может оказаться вполне достаточно для установления требуемого сое­динения;

•    в некоторых случаях вызывающий абонент получает речевую подсказку, в которой, например, содержится предложение пе­рейти в режим многочастотного набора и набрать номер «555» для получения подробных сведений о предлагаемых товарах или услугах.

Префикс выхода с УАТС в местную телефонную сеть, символ «#» для перехода в режим многочастотного набора и цифры «555» в данном случае входят в атрибуты плана набора номера. План нуме­рации содержит только семь упомянутых цифр- 2345678. Префикс в общем случае состоит из одной или более цифр. Он, в значитель­ной мере, определяет структуру набираемой далее совокупности цифр и символов. Принято выделять префиксы междугородной и международной связи.

В российской ТфОП пока в качестве этих префиксов используют­ся цифра «8» и комбинация «8-10» соответственно,

План нумерации для международной телефонной сети изложен в рекомендациях ITU-T серии Е. Основная информация для ТфОП содержится в рекомендации Е.164.

Разработка оптимального плана нумерации ТфОП - одна из са­мых сложных задач, возникающих перед Администрациями связи. Изменение плана нумерации связано с решением ряда организа­ционных, экономических, технических и, в некоторых случаях, психологических задач.

План нумерации в телекоммуникационных сетях и частотный спектр в радиосвязи имеют ряд схожих черт. И то, и другое пред­ставляет собой пример применения ограниченных ресурсов. После того как эти ресурсы исчерпаны, необходимо осваивать новые диа­пазоны (нумерации и спектра соответственно). Этот процесс требу­ет больших инвестиций и, как правило, сопряжен с изменениями в эксплуатируемом оборудовании.

Основные особенности плана нумерации, используемого в рос­сийской ТфОП, были определены Администрацией связи СССР. Администрации связи большинства развитых стран стремились разрабатывать план нумерации, рассчитанный на несколько десятилетий. Некоторые Администрации даже декларировали период действия системы нумерации от 50 до 100 лет. Развитие электро­связи привело к тому, что за последние годы планы нумерации во многих странах претерпели заметные изменения. Аналогичные процессы характерны и для российской ТфОП.

 

5.2. Действующий план нумерации ЕСЭ РФ

 

План нумерации, используемый в отечественной ТфОП, опреде­ляется рядом руководящих документов, принятых Администрацией связи России. Основным из этих документов считается «Система и план нумерации на сетях связи 7-й зоны всемирной нумерации». Этот руководящий документ утвержден в 1999 году. В названии фигурируют слова «7-я зона всемирной нумерации». Это связано с тем, что ITU-T выделил цифру «7» в качестве международного кода для связи с телефонной сетью бывшего СССР. В настоящее время цифра «7» используется для входящей международной связи с ТфОП России и республики Казахстан. Примеры номеров, исполь­зуемых в ЕСЭ РФ, приведены на рис. 5.1.

 

A

B

C

a

b

x

x

x

x

x

 

а) Национальный номер абонента в российской ТФОП

 

D

E

F

d

e

x

x

x

x

x

 

б) Номер абонента для негеографического плана нумерации

 

ТфОП в России делится на зоновые сети, каждой из которых выделяется код ABC (код автоматической междугородной связи). В качестве значений буквы А не могут использоваться цифры «1», «2» и «0» 1; на значения В и С ограничения не накладываются.

Национальный номер абонента российской ТфОП состоит из десяти цифр - фрагмент (а) на рис. 5.1. Обычно его обозначают

следующим образом: ABCabxxxxx. Код АВС «привязан» к террито­рии субъекта Федерации. По этой причине его иногда называют географическим кодом нумерации. Большинству субъектов Феде­рации выделен один код ABC. В новых официальных документах Администрации связи России, которые касаются изменений плана нумерации вТфОП, код ABC относится к географически определяе­мой зоне нумерации.

Номер abxxxxx называется полным местным номером абонента. Он всегда состоит из семи цифр при междугородной и международ­ной связи. При местной телефонной связи может также использо­ваться пяти- или шестизначный план нумерации. В этом случае при входящей междугородной и международной связи отсутствующие в номере цифры а или ab должны заменяться цифрами «2» или «22», соответственно.

В местных телефонных сетях используются два вида системы нумерации: закрытая и открытая. При закрытой системе нумерации в пределах местной сети (за исключением выхода к экстренным и информационно-справочным службам) всегда набирается одно и то же число цифр. В ГТС всегда используется закрытая система ну­мерации. Открытая система нумерации применяется в СТС. Сущест­вуют два варианта открытой нумерации - с индексом выхода и без индекса выхода. Индекс выхода позволяет отличить соединение в пределах АТС отсоединения, устанавливаемого с другой станцией.

С этой точки зрения правила обслуживания вызова схожи с ал­горитмом, принятым для УАТС. В системе без индекса выхода раз­личие между вызовами определяется путем анализа набираемых цифр. В табл. 5.1 приведены примеры нумерации при установлении соединений разных видов. Предполагается, что для СТС использу­ется закрытая пятизначная система нумерации. План нумерации ГТС - семизначный. В качестве примера нумерации при использо­вании УСС в этой и в двух следующих таблицах приведены цифры, набираемые для связи с оператором Министерства по чрезвычай­ным ситуациям (МЧС).

 

Таблица 5.1.      Цифры, набираемые при закрытой пятизначной системе нумерации в СТС

Примечания:

 

а)  предполагается, что вызываемый абонент включен в одну из коммутационных станций этой же СТС;

б)  префикс «9» может не набираться, если такое решение реализуе­мо в используемой УАТС.

Электромеханические АТС некоторых типов, имеющиеся в сель­ских телефонных сетях, поддерживают только открытые системы нумерации - с индексом выхода и без него.

В таких случаях используются специфические планы нумерации. Примеры открытой системы нумерации без индекса (префикса) вы­хода приведены в табл. 5.2.

Входящая связь от абонентов других зоновых сетей не имеет специфики (всегда набирается комбинация 8 - ABCabxxxxx. Поэто­му нумерация для входящей связи в табл. 5.2 не приводится.

Для внутристанционной связи вызывающий абонент набирает три цифры, а для межстанционной - пять. Абоненты ЦС для мест­ной связи всегда набирают пять цифр, то есть используют закрытую систему нумерации. В качестве «х» может использоваться любая цифра.

Примечания:

а)  в качестве значения с не должны использоваться цифры, с кото­рых начинаются сокращенные номера (то есть c^d);

б)  значения с и d не должны совпадать с цифрами «8» и "О».

Примеры открытой системы нумерации с индексом (префик­сом) выхода приведены в табл. 5.3. Префикс выхода обозначен символом Пм. Для внутристанционной связи вызывающий абонент набирает две или три цифры, а для межстанционной - пять (после индекса выхода).

Абоненты ЦС для местной связи всегда набирают пять цифр, то есть используют закрытую систему нумерации. В качестве х может использоваться любая цифра.

 

Примечания:

а)  к ОС первого типа относятся сельские станции всех типов, за исключением АТСК-50/200М, АТСК-100/2000, и все АТС с прог­раммным управлением;

б)  к  ОС второго типа относятся АТСК-50/200М, АТСК-100/2000 и все АТС с программным управлением;

в)  в качестве первого знака сокращенного номера не должна ис­пользоваться цифра, выделенная для индекса ПМ.

В конце XX века началось интенсивное развитие сотовых сетей и формирование платежеспособного спроса на некоторые услуги, поддерживаемые Интеллектуальной сетью (IN - Intelligent Network). Это стимулировало введение негеографических кодов, которые принято обозначать латинскими буквами DEF. Этим подчеркива­ется их отличие от кодов ABC, определяемых с учетом географи­ческого положения субъекта Федерации. В остальном структуры десятизначных номеров схожи - фрагменты (а) и (б) на рис. 5.1. Коды DEF присваиваются географически не определяемым зонам нумерации.

Каждый код DEF, выделенный Оператору сотовой сети, позво­ляет - теоретически - пронумеровать восемь миллионов пользова­телей. Существенно то, что эта емкость может распределяться по всей территории, границы которой определены лицензией, выдан­ной Оператору. В настоящее время в качестве значения символа D для сетей сотовой связи обычно используется цифра «9».

Для услуг IN и некоторых других приложений негеографический код DEF несет информацию, определяющую характер обслужива­ния вызова. Семь цифр, следующих за кодом DEF, интерпретируют­ся как логический номер, который обычно никак не связан с местом включения в ТфОП какого-либо терминала. Все УАТС, подключае­мые к коммутационным станциям ГТС или СТС, должны исполь­зовать план нумерации, принятый для соответствующей местной сети. В пределах УАТС может использоваться сокращенная нуме­рация. Для выхода абонентов УАТС в местную сеть рекомендуется использовать префикс «9».

Для выхода абонентов ГТС и СТС к экстренным службам пока используются двухзначные номера (01 - при пожаре, 02 - милиция, 03 - скорая медицинская помощь, 04 - аварийная служба газовой сети). На фрагменте (в) рис. 5.1 эти номера обозначены символами Оу. Доступ к информационно-справочным службам обычно органи­зуется за счет набора трехзначных номеров вида Oyz.

В европейских странах для выхода к экстренным и к информационно-справочным службам принят план нумерации вида 1тп - правая часть фрагмента (в) на рис. 5.1. "Службе спасения» во всей Европе присвоен единый номер - «112». В конце 2003 года было принято решение о создании российской «Службы спасения». Ей тоже присвоен общеевропейский номер «112».

 

 

 

 

5.3. Особенности нумерации в российской телефонной сети

 

В первой лекции была упомянута практика нарушения общепри­нятых норм при построении ТфОП. Эти нормы не определяются ни­какими международными стандартами. Они сформировались в ре­зультате анализа эволюционных процессов, характерных для ТфОП. При разработке системы и плана нумерации российской ТфОП был допущен ряд ошибок. Некоторые ошибки рассматриваются в этом разделе. В первую очередь, целесообразно рассмотреть различие планов нумерации в России и в других странах Европы. Они перечислены в табл. 5.4. Следует подчеркнуть, что в ближайшие годы предполагается привести план нумерации российской ТфОП в пол­ное соответствие с европейскими нормами.

Очевидно, что по трем перечисленным позициям принципы ну­мерации различны. На самом деле различия более существенны, так как аспекты нумерации тесно связаны с принципами установле­ния соединений в ТфОП. Общепринятый подход предусматривает накопление всех набираемых цифр в РАТС - рис. 5.2. После анализа этих цифр РАТС выбирает оптимальный маршрут для установления соединения. РАТС в российской ТфОП - после набора префикса выхода в междугородную телефонную сеть - не участвует в выборе маршрута для установления соединения.

При установлении соединения через центр коммутации мобиль­ной связи (MSC - Mobile Switching Center) с использованием номе­ра вида 8 - DEFdexxxxx маршрутизация вызовов в российской и в гипотетической европейской ТфОП осуществляется по-разному.

В отечественной ТфОП после набора префикса «8» проключается тракт до АМТС. Далее именно междугородная станция выполняет функции маршрутизации.

В гипотетической европейской ТфОП номер DEFdexxxxx анали­зируется в РАТС. Далее соединение может быть установлено по прямому пучку СЛ между РАТС и MSC.

С рассматриваемым примером связана еще одна особенность российской ТфОП, обусловленная отступлением от международ­ных норм. Речь идет о выборе Оператора дальней (междугородной и/или международной) связи.

При анализе всех цифр набранного номера в РАТС реализация функций выбора Оператора упрощается. Обычно с этой целью ис­пользуются категории оконечных устройств.

В российской ТфОП, в силу принятых ранее решений об обслу­живании вызовов, начинающихся с цифры «8», такой подход реа­лизовать очень сложно. На начальном этапе введения функций, касающихся выбора Оператора дальней связи, используется дополнительный префикс, который набирается после цифры «8».

Как правило, отступления от международных норм ведут к росту затрат Оператора, которые связаны с реконструкцией ТфОП, необ­ходимой для поддержки новых видов обслуживания.

 

5.4. Перспективный план нумерации для ЕСЭРФ

 

Перспективный план нумерации разрабатывался для ТфОП с учетом всех новых требований, связанных с услугами телефонной связи. Основные причины изменений в плане нумерации россий­ской ТфОП можно свести к следующим;

•    интеграция с европейской и мировой инфокоммуникационной системами  подразумевает внесение  некоторых изменений  в план нумерации;

•    рост емкости  некоторых ГТС стимулирует увеличение  числа цифр, которые образуют местный номер, что порождает ряд проблем для крупных сетей;

•    активное развитие сетей мобильной связи требует выделения значительного ресурса номерной емкости ТфОП;

•    необходимость предоставления абоненту возможности выбора Оператора при установлении междугородных и международных соединений;

•    либерализация   инфокоммуникационного   рынка   тоже  требу­ет выделения новым Операторам ресурса номерной емкости ТфОП;

•    предоставление услуг некоторых видов ориентировано на не­географические коды, которые ранее не предусматривались;

•    интеграционные процессы в электросвязи стимулировали раз­работку концепции, известной по аббревиатуре ENUM(tElephone NUmber Mapping)2.

Специальная комиссия Европейского сообщества разработа­ла перспективный план нумерации, который учитывает требова­ния, характерные для инфокоммуникационной системы в начале XXI века. Из этих требований следует выделить особенности, су­щественные для развития плана нумерации в российской ТфОП. Они были перечислены в табл. 5.4.

Одна из важных особенностей перспективного плана нумерации заключается в том, что в нем учтены потребности в нумерации так называемых глобальных услуг (Global Services). Это новое понятие введено для тех видов обслуживания, которые, как правило, не свя­заны с географическим местонахождением абонента или ЦОВ.

Характерный пример глобальной услуги - мобильная спутнико­вая связь. Все существующие сети мобильной связи обеспечивают обслуживание на сравнительно небольшой части поверхности зем­ного шара. Они не предназначены для связи в морях и океанах (как и на некоторых крупных реках), а также на воздушных судах. Систе­ма мобильной спутниковой связи свободна от этих недостатков.

В перспективном плане нумерации учтена потребность в расши­рении емкости ТфОП, которая свойственна ряду стран. Проблема решается за счет увеличения числа цифр в полном (международ­ном) номере абонента. Основные особенности перспективного плана нумерации иллюстрируются на рис. 5.3. Его верхний фраг­мент отображает структуру международного номера для географи­ческих зон.

 

Международный номер для географических зон

 

СС - код страны для географических зон (N-1, 2 или 3),

NDC - национальный код зоны, SN-номер абонента

 

Международный номер для глобальных услуг

 

 

СС - код страны для глобальных услуг,

GSN - глобальный абонентский номер

 

Рис. 5.3.        Примеры перспективного плана нумерации для ТфОП

 

Для России выделена одна цифра кода страны - семерка. Это означает, что длина национального номера может достигать четыр­надцати цифр. Напомним, что ранее длина этого номера составля­ла десять цифр.

Национальный код зоны (NDC) определяется тремя цифрами. Следовательно, местный номер абонента может содержать до одиннадцати цифр.

Допустим, что семи цифр для местного номера в российской ТфОП достаточно (именно столько знаков используется в крупных ГТС). Тогда для выбора Оператора дальней связи можно использо­вать до четырех цифр.

Нижний фрагмент рис. 5.3 иллюстрирует структуру междуна­родного номера для глобальных услуг. Код страны в данном случае всегда состоит из трех цифр. Это означает, что максимальная длина глобального абонентского номера (GSN) составляет двенадцать цифр.

Функциональные возможности перспективного плана нумера­ции в полной мере можно реализовать только в цифровой ТфОП. Тем не менее некоторые новые услуги ТфОП могут быть введены и до завершения процесса ее цифровизации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 6

 

Средства поддержки услуг

 

Sinepennis volare haud.

(Без перьев летать нелегко)

 

6.1.         Принципы интегрального обслуживания

 

Для концепции интегрального обслуживания, с точки зрения поддержки услуг, существенны следующие моменты:

•    обмен сигнальной информацией производится по специальному каналу, что позволяет эффективно вводить новые сообщения, необходимые для поддержки услуг разных видов;

•    цифровой поток доводится до терминального оборудования, что улучшает качество передачи информации и повышает (по срав­нению с ресурсами канала ТЧ) пропускную способность сети доступа;

•    каждый пользователь имеет возможность подключать к своей линии оконечное оборудование нескольких разных видов, что позволяет выйти за рамки услуг, предоставляемых средствами телефонной сети.

Во многих публикациях 80-х годов XX века идея ISDN рассматри­валась как основной путь развития цифровой телефонии. Теперь, когда ситуация изменилась, некоторые специалисты стали рас­сматривать ISDN как ошибочную стратегию развития цифровых телефонных сетей. Вряд ли это верно.

ISDN нашла свою нишу, хотя и более скромную, чем ожидалось ранее. Коммерческая эксплуатация оборудования интегрального обслуживания позволила накопить полезный опыт и Операторам ТфОП, и пользователям. Наконец, ряд исследований, выполненных для ISDN, был востребован для других технологий.

В частности, разработанные для ISDN технологии передачи циф­рового потока по двухпроводной цепи нашли применение в обору­довании семейства xDSL. Эта аббревиатура используется для груп­пы технологий, позволяющих организовать цифровую абонентскую линию (Digital Subscriber Line).

Вид конкретной технологии обозначает символ «х». Строго го­воря, ISDN нельзя считать самостоятельной коммутируемой сетью. Слово «сеть» в англоязычной технической литературе иногда ис­пользуется несколько в ином смысле, чем в отечественных публи­кациях. Чаще оно подчеркивает некие новые функциональные воз­можности. ISDN можно рассматривать как фазу развития цифровой ТфОП, на которой пользователям доступны дополнительные услуги новых видов. С этой целью модернизируются сеть доступа, а также аппаратно-программные средства в составе цифровых коммута­ционных станций. Значительные изменения произошли в системе общеканальной сигнализации: на смену протоколу TUP, например, пришел ISUP, о чем уже говорилось в четвертой лекции.

Цифровые каналы, используемые в ISDN, можно разделить на две основные группы. В первую группу входят D-каналы, предназначен­ные, в основном, для обмена информацией, которая связана с ра­ботой системы сигнализации. Такой подход позволяет «освободить» информационные каналы от функций обмена служебной информаци­ей. Для D-каналов стандартизованы две скорости обмена данными: 16 кбит/с и 64 кбит/с.

Во вторую группу входят В-каналы и Н-каналы, предназначен­ные исключительно для обмена полезной информацией. Скорость передачи информации по 6-каналу всегда равна 64 кбит/с. Пользо­вателю предоставляется возможность использования нескольких 6-каналов. Такая возможность обозначает так: Nx64 кбит/с. Обычно 2≤N≤30. Пропускная способность H-каналов представима следую­щим образом:

•    Н0 - 384 кбит/с (что эквивалентно пропускной способности шес­ти В-каналов);

•    Н10 - 1472 кбит/с (что эквивалентно пропускной способности двадцати трех В-каналов);

•    Н11 - 1536 кбит/с (что эквивалентно пропускной способности двадцати четырех В-каналов);

•    H12- 1920 кбит/с (что эквивалентно пропускной способности тридцати В-каналов).

Канал Н]{) стандартизован североамериканской организацией ANSI. Он не включен в перечень каналов ISDN, определенный реко­мендациями ITU-T. Канал H11 в ЕСЭ РФ не используется.

Для объяснения концепции ISDN обычно используется модель, в которой принято выделять функциональные элементы и эталонные точки - интерфейсы. Подобная модель показана в верхней части рис. 6.1. В нижней части этой же иллюстрации приведен пример реализации доступа ISDN.

Функциональный элемент ТЕ1 (TerminalEquipment) соответствует оборудованию, которое отвечает всем требованиям ISDN. Для это­го оборудования стандартизован четырехпроводный интерфейс S. Пользователь ISDN имеет возможность подключения терминаль­ного оборудования ТЕ2, которое не является стандартным с точки зрения рекомендаций, разработанных для ISDN. Для подобного оборудования определен ряд интерфейсов R. Для конвертирования параметров этого интерфейса, включая протоколы сигнализации, устанавливается функциональный элемент ТА (Terminal Adapter). На выходе терминального адаптера формируется интерфейсе. Для объединения терминального оборудования на стороне пользовате­ля необходим функциональный элемент NT2 (Network Termination). Он, при необходимости, выполняет функции мультиплексирования и/или концентрации. На выходе NT2 формируется четырехпровод­ный интерфейс Т. В ряде случаев функциональный элемент NT2 отсутствует. Тогда говорят об интерфейсе S/T.

Функциональный элемент NT1 служит для организации обмена информацией с коммутационной станцией. Часто для обмена ин­формацией используется двухпроводная абонентская линия. Тогда задача сводится к созданию дуплексного тракта по двухпроводной физической цепи.

Существует несколько вариантов реализации такого обмена и, соответственно, ряд спецификаций интерфейса U. Иногда функцио­нальные элементы NT2 и NT1 объединяются в единый модуль NT12. В коммутационной станции устанавливается функциональный эле­мент LT (Line Termination). Функции LT и NT1 очень схожи. Между функциональными элементами LT и ЕТ (Exchange Termination) раз­мещается эталонная точка V.

При реализации оборудования ISDN функциональные элементы обычно входят в состав терминалов и плат коммутационной стан­ции. В нижней части рис. 6.1 показан один из возможных вариантов построения ISDN. В состав цифрового телефонного аппарата входят сетевое окончание NT12 и терминальный адаптер ТА. В этом адап­тере в качестве интерфейса R используется стык RS232, что поз­воляет подключить к ТА персональный компьютер, используя стан­дартный кабель. Станционные модули ISDN обычно размещаются в едином блоке, объединяющем функциональные элементы LT и ЕТ. Важная особенность ISDN - поддержка широкого спектра услуг при помощи ограниченного набора интерфейсов «пользователь-сеть». Этими интерфейсами в ISDN служат эталонные точки Гили S/T

ITU-T (а впоследствии и ETSI) специфицировал для ISDN только два интерфейса «пользователь-сеть». Первый интерфейс в реко­мендациях ITU-T назван Basic Rate Interface (BRI).

В отечественной технической литературе чаще других исполь­зуется такой перевод: «интерфейс базового доступа ISDN». Реже встречаются другие трактовки - интерфейс базового уровня и ин­терфейс на базовой скорости. Обычно этот интерфейс обозначают в такой форме: 2B+D. Это означает, что организуются два В-канала и один D-канал.

Пропускная способность D-канала - 16 кбит/с.

Второй интерфейс в рекомендациях ITU-T назван Primary Rate Interface (PRI). Это словосочетание обычно переводится как доступ ISDN на первичной скорости.

Для ЕСЭ РФ этот интерфейс обозначается так: 30B+D. Для дос­тупа на первичной скорости пропускная способность D-канала со­ставляет 64 кбит/с.

Примеры услуг, доступных пользователям ISDN, рассматривают­ся в следующей лекции.

 

6.2.         Концепция Интеллектуальной сети

 

Стимулом для разработки концепции Интеллектуальной сети (далее используется аббревиатура IN, введенная в предыдущей лекции) стал коммерческий успех услуги, предусматривающей оп­лату соединения вызываемым абонентом. Эта услуга в англоязыч­ной технической литературе известна как Freephone.

В других публикациях чаще встречается термин «Услуга 800», Такое название связано с тем, что после префикса выхода на АМТС абонент набирает трехзначный код DEF «800».

Семизначный номер, который следует за кодом DEF, называ­ют логическим. Он, как правило, не определяет место включения соответствующей абонентской линии. Сеть должна «пересчитать» логический номер в физический на основании заранее заданных правил. Как и ISDN, Интеллектуальную сеть нецелесообразно рассматривать в качестве самостоятельного компонента ЕСЭ РФ. Фактически аппаратно-программные средства Интеллектуальной сети представляют собой некую надстройку над ТфОП. Основное назначение этой надстройки заключается в эффективной поддерж­ке ряда услуг.

Примеры услуг, которые реализованы в Интеллектуальной сети, приведены в следующей лекции. Функциональная модель Интел­лектуальной сети приведена на рис. 6.2.

В нижней части модели расположены два SSP (Service Switching Point) - узлы коммутации услуг. В отечественной технической ли­тературе встречается несколько вариантов перевода термина «SSP». Вместо слова «узел» иногда говорят «средства» или «пункт». Аппаратно-программные средства SSP могут быть частью коммута­ционной станции, что характерно для последних версий цифровых АТС, или автономным оборудованием. В любом случае SSP можно рассматривать как шлюз между ТФОП и аппаратно-программными средствами IN. Основные задачи SSP состоят в обнаружении вызо­вов, обслуживание которых должно производиться в IN, и обработ­ке таких вызовов в соответствии с инструкциями, полученными от SCP (Service Control Point) - узла управления услугами.

SCP содержит базу данных с необходимой информацией, вза­имодействует со всеми компонентами Интеллектуальной сети и управляет ими. Основные функции SCP заключаются в разработке инструкций для обработки вызова в SSP, а также в ведении базы данных, которая необходима для работы IN.

Оборудование SSP и SCP может совмещаться, образуя средства коммутации и управления услугами (SSCP). Один SCP может об­служивать несколько SSP. Каждый SSP может взаимодействовать с несколькими SCP, если подобное решение представляется целесо­образным. Такая ситуация может возникать, если один SCP предо­ставляет услуги, характерные для федерального уровня (например, телеголосование по важным для страны вопросам), а второй SCP используется для обработки предоплаченных карт, эмитируемых региональным банком.

Средства создания услуг SCEP (Service Creation Environment Point} предназначены для разработки, создания и тестирования программного обеспечения IN. Это программное обеспечение соз­дается, в основном, для формирования новых'или модификации уже используемых услуг. Задачи, решаемые средствами эксплуата­ционного управления услугами SMP (Service Management Point), по­нятны из названия соответствующего функционального блока. Эти средства необходимы для поддержки процессов внедрения услуг, начисления платы, сбора статистики, тестирования оборудования и управления трафиком IN.

Услуги некоторых видов могут предоставляться как с исполь­зованием ресурсов Интеллектуальной сети, так и разработан­ными ранее способами. Например, абонент может установить у себя аппаратуру АОН, чтобы фиксировать информацию о входя­щих вызовах. Возможности Интеллектуальной сети позволяют по­лучать аналогичную информацию без установки аппаратуры АОН.

Отличительная особенность рассмотренной модели состоит в том, что введение новых услуг, как правило, не требует никаких  изменений в оборудовании ТфОП. Иными словами, основные про­цессы развития ТфОП {например, рост емкости, замена старых коммутационных станций) и введения новых услуг становятся не­зависимыми. Важно также и то, что процесс предоставления услуг «распространяется» практически на всю ТфОП. Другие платформы не всегда способны обеспечить такую возможность.

 

6.3.         Средства компьютерной телефонии

 

Русскому термину «компьютерная телефония» в англоязычной технической литературе соответствует аббревиатура CTI (Computer Telephone Integration). В рекомендациях ITU-T, касающихся компью­терной телефонии, используется термин Service Node (SN) - узел поддержки услуг или сервисная платформа.

По ряду функциональных возможностей компьютерная теле­фония уступает Интеллектуальной сети, построенной в полном соответствии с принятыми стандартами, но существенно выигры­вает по стоимостным показателям. Оператор ТфОП должен оце­нить потенциальный рынок услуг и принять решение о выборе того оборудования, которое обеспечит ему максимальную прибыль при минимальном риске.

Сервисные платформы компьютерной телефонии часто ориен­тированы на решение определенной группы задач. По этой причине для реализации широкого спектра услуг применяется несколько сервисных платформ. Тем не менее, такой подход, как правило, оказывается экономически оправданным. На рис. 6.3 приведена структура многофункционального центра обслуживания вызовов Протей РВ, используемого рядом ВУЗов в качестве установки для лабораторных работ по этой теме.

Коммутационный модуль ТСМ-1 представляет собой шлюз IР-телефонии. В него включаются тракты Е1, по которым из ТфОП поступают вызовы. Оборудование модуля TCM-I, как и трех других компонентов многофункционального ЦОВ, дублировано. Все моду­ли обмениваются информацией через резервированную локальную сеть, которая работает по стандарту Ethernet. Это означает, что на выходе модуля TCM-I все речевые сигналы представлены в виде IP-пакетов. Модуль ACD (автоматическое распределение вызовов) предназначен для организации обслуживания заявок, поступающих в многофункциональный ЦОВ. Этот модуль формирует очереди на обслуживание. Управление очередями может быть организовано различными способами, что позволяет применять многофункцио­нальный ЦОВ для обслуживания трафика любой природы.

Информационный сервер IS содержит несколько подсистем: хранения данных, медиа-ресурсов, автоинформаторов, техни­ческого обслуживания. Подсистема хранения данных содержит информацию о конфигурации оборудования, статистические дан­ные, касающиеся его функционирования и обслуженного трафика. Подсистема медиа-ресурсов предназначена для хранения записей переговоров операторов ЦОВ в цифровой форме. Существует воз­можность прослушивания этих переговоров с рабочего места стар­шего оператора. Автоинформаторы служат для передачи абонентам сообщений, позволяющих повысить эффективность обслуживания трафика. Подсистема технического обслуживания реализует фун­кции конфигурации ЦОВ, диагностики оборудования, управления устранением отказов, генерации отчетов и архивации.

Рабочие места операторов включаются в локальную сеть. Через маршрутизатор к рабочим местам поступают вызовы, требующие обслуживания. Число рабочих мест - в зависимости от назначения многофункционального ЦОВ - может составлять от единиц до нескольких сотен. Архитектура системы не изменяется.

Почти все средства поддержки услуг, рассмотренные в этой лекции, в основном, были разработаны для ТфОП. Тем не менее, они могут использоваться абонентами СПС и, в меньшей степени, пользователями СДЭ. С учетом особенностей СПС и СДЭ созданы (и эти работы продолжаются) современные средства поддержки услуг, ориентированных на требования потенциальных клиентов. Эти вопросы рассматриваются в шестнадцатой и двадцать шестой лекциях.

 

Лекция 7

 

Услуги, поддерживаемые ТфОП

 

7.1.         Классификация услуг, предоставляемых ТфОП

 

Общепринятой классификации услуг электросвязи пока не су­ществует. Теория классификации (таксономия) ориентирована, в основном, на физические объекты. В книге Ганса Селье «От мечты к открытию» отмечается, что классификация - самый древний и самый простой научный метод. Она служит основой теоретичес­ких конструкций многих типов, включай процедуру установления причинно-следственных связей. Ганс Селье удачно сформулиро­вал оценку разных вариантов классификации. Лучшей считается та, которая объединяет наибольшее число фактов самым простым из возможных способов. В этом разделе предложено несколько способов классификации, основанных на различных таксонах (характерных признаках). Такой подход позволяет более полно сфор­мировать представления об услугах электросвязи, но сначала це­лесообразно обсудить предмет классификации. Следует ответить на вопрос: «Что такое услуга связи?». В последнее время перед словом «услуга» часто используются созвучные определения: «те­лекоммуникационная» и «инфокоммуникационная». Необходимо объяснить различие этих терминов.

В энциклопедиях и толковых словарях термин «услуга связи» объясняется как продукт деятельности, связанной с приемом, обработкой, передачей и доставкой почтовых отправлений или сообщений электросвязи. На сайте ITU содержится несколько определений терминов «услуга» (service) и «услуга электросвязи» (telecommunication service). Они определены в разных рекоменда­циях ITU-T и отражают важнейшие аспекты услуги с точки зрения вопросов, которые входят в сферу компетенции ИК, предложив­шей трактовку термина. Если попытаться обобщить возможные толкования рассматриваемых терминов, то можно сформулиро­вать следуюшее определение: услуга - это набор функций (в час­тности, информационных ресурсов и приложений), предлагаемых пользователям либо Операторами сетей связи, либо компаниями телевизионного или звукового вещания. Это определение позволяет уточнить термины «телекоммуникационная услуга» и «ин-фокоммуникационная услуга». Инфокоммуникационная система представляет собой симбиоз телекоммуникационных сетей и аппаратно-программных средств получения, передачи и обработки информации. С этой точки зрения термин «инфокоммуникационная услуга» представляется универсальным. Если рассматривать обыч­ное соединение двух терминалов в ТфОП, то доступ к каким-либо информационным ресурсам отсутствует. Это означает, что услугу можно рассматривать как телекоммуникационную. Иногда четкую границу между инфокоммуникационными и телекоммуникацион­ными услугами провести невозможно. В подобных случаях термин «инфокоммуникационная услуга» представляется предпочтительным.

Все инфокоммуникационные услуги - с точки зрения технологии распределения информации - могут быть разделены на три боль­шие группы. Услуги первой группы предоставляются при помощи технологии «коммутация каналов». Характерный пример - получе­ние сигнала о поступлении нового вызова в процессе разговора (Call Waiting). Услуги второй группы предоставляются за счет ис­пользования технологии «коммутация пакетов». IP-телефонию мож­но считать типичным примером второй группы услуг. Услуги третьей группы базируются на обеих технологиях коммутации. Характерный пример - доступ в Интернет с помощью модема, то есть установ­ление коммутируемого соединения через ТфОП и последующий обмен данными в виде пакетов. С точки зрения практики, сложив­шейся в телефонии, все инфокоммуникационные услуги делятся на две группы: основные и дополнительные. Для ТфОП основная услуга заключается в установлении соединения между двумя тер­миналами. Это коммутируемое соединение может быть местным, междугородным, международным.

Для ТфОП все те услуги, которые не входят в группу основных, считаются дополнительными. В некоторых отечественных публи­кациях они именуются дополнительными видами обслуживания (ДВО).

Еще один способ классификации услуг основан на принципах маршрутизации, которые приняты в ТфОП. Обычно такая классификация интересна для дополнительных услуг. Целесообразно выделить три характерных группы услуг: без изменения правил маршрутизации, с изменением правил маршрутизации, со специфической реализацией. Услуги без изменения правил маршрутизации вызовов основаны на новых функциональных возможностях терминального оборудования и/или коммутационных станций с программным управлением. Ха­рактерный пример - уже упомянутая услуга Call Waiting - получе­ние сигнала о поступлении нового вызова в процессе разговора. К услугам, для поддержки которых может потребоваться изме­нение правил маршрутизации, относятся виды обслуживания, обеспечиваемые в Интеллектуальной сети. Примеры таких услуг приведены в шестой лекции. Услуги со специфической реали­зацией требуют установки дополнительных средств либо в тер­минальном оборудовании, либо в станциях коммутации. Пример услуг такого рода - обеспечение конфиденциальности связи. На рис. 7.1 показаны три способа классификации услуг, предложен­ные в этом разделе. Они не охватывают все варианты классифи­кации, возможные и интересные с практической точки зрения. В частности, изложенные способы классификации могут быть до­полнены признаками, касающимися использования УСС.

Рис. 7.1.         Три способа классификации инфокоммуникационных услуг

 

Для телефонной связи, как правило, коммутируются каналы ТЧ. Значительная доля услуг также предоставляется за счет использо­вания транспортных ресурсов канала ТЧ или двухпроводных физи­ческих цепей, образующих сети доступа.

На рис. 7.2 представлена классификация видов обслуживания, реализуемых на базе ТфОП. Она основана на различных видах связи, опирающихся на ресурсы ТфОП. Следует подчеркнуть, что предлагаемая классификация весьма условна. В частности, СПС, которой посвящена вторая часть этой книги, можно полностью «уложить» в блок «Мобильный доступ», но вряд ли такой прием бу­дет методологически оправдан.

Рис. 7.2.        Классификация видов обслуживания, поддерживаемых ТфОП

 

Слово «service» в английском языке имеет, как минимум, два значения: услуга и обслуживание. Выбор адекватного варианта перевода может быть сделан только в процессе анализа текста на английском языке. В этой лекции термин «обслуживание» исполь­зуется для обозначения вида связи. Для каждого вида связи может быть определен набор услуг. С этой точки зрения термин «обслужи­вание» следует считать более общим. С другой стороны, некоторые услуги (в частности, мультимедийные, предусматривающие, напри­мер, одновременную передачу речи и данных) предоставляются за счет нескольких видов связи.

Для описания услуг используются так называемые атрибуты. Они обычно содержат количественные характеристики (например, скорость передачи информации и время доставки сообщения}. Кроме того, атрибутами могут быть и словесные утверждения (в частности, «да», «нет», «услуга временно не поддерживается»).

 

7.2.         Дополнительные услуги в телефонии

 

Левый нижний блок на рис. 7.2 включает в себя множество допол­нительных услуг, поддерживаемых ТфОП. Эти услуги могут предо­ставляться пользователям различными аппаратно-программными средствами.

До появления коммутационных станций с программным уп­равлением перечень дополнительных услуг, доступных абонентам ТфОП, был ограничен функциональными возможностями следую­щего рода:

•    вызов оператора одной из экстренных служб (пожарная коман­да, органы охраны правопорядка, скорая медицинская помощь, аварийная бригада газовой сети) или же объединенной «Службы спасения»);

•    доступ к информационно-справочным службам разного назна­чения для получения необходимых сведений;

•    выход к оператору междугородной и международной телефон­ной связи для установления требуемого соединения. Введение    в    коммерческую   эксплуатацию    коммутационных

станций с программным управлением позволило существенно расширить спектр дополнительных услуг, которые стали доступны абонентам ТфОП. Например, в североамериканской ТфОП широкую популярность получили дополнительные услуги четырех видов:

1.  Уведомление о поступлении нового вызова в процессе разго­вора (Call Waiting). Услышав соответствующий сигнал (тиккер) абонент может ответить на новый вызов. Установленное ранее соединение сохраняется. Ответив на новый вызов, абонент мо­жет вернуться к прерванному на время разговору.

2.   Переадресация   вызова  по  заранее  заданному  номеру  (Call Forwarding). Все входящие вызовы автоматически направляются на другой  номер,  который заранее выбран  абонентом.  Этот номер хранится в коммутационной станции в течение времени действия данной услуги.

3.   Подключение  к  уже  установленному  соединению  терминала третьего абонента (Three-Way Calling). Эту услугу можно рас­сматривать как простейший вариант конференции. Услуга поз­воляет эффективно решить задачи, в которых необходимо учи­тывать мнение трех сторон.

4.  Сокращенная   нумерация   для   вызова   определенной   группы абонентов (Speed Calling). Эта услуга позволяет сократить вре­мя установления соединения, а также уменьшить вероятность ошибок, которые неизбежны при наборе большого числа цифр. В связи с расширением функциональных возможностей теле­фонных терминалов интерес к этой услуге стал падать.

Примеры других дополнительных услуг, используемых абонента­ми ТфОП, могут быть представлены следующим перечнем:

•    переадресация   при  занятости  линии  вызываемого  абонента (один из видов услуги Call Forwarding);

•    временный запрет входящей связи (всех вызовов или только местных), что может оказаться полезным в период выполнения важной работы;

•    исходящая связь по паролю (вызовы всех видов,  или только к платным службам, а также междугородные и международные);

•    определение номера вызывающего абонента без установки ап­паратуры АОН рядом с вызываемым терминалом. Реализация этих и ряда других услуг возможна разными спосо­бами. На рис. 7.3 показана классификация аппаратно-программных средств, которые могут быть использованы для предоставления до­полнительных услуг абонентам ТфОП.

Рис. 7.3.        Классификация аппаратно-программных средств для поддержки дополнительных услуг в ТфОП

 

Дополнительные услуги могут предоставляться устройствами управления АТС без использования каких-либо дополнительных аппаратно-программных средств. Например, четыре приведенные выше дополнительные услуги могут быть предоставлены за счет функциональных возможностей, присущих коммутационным стан­циям с программным управлением. Более того, современные циф­ровые АТС способны предоставлять услуги CENTREX, позволяющие предприятию без установки оборудования коммутации получить все функциональные возможности УАТС.

В городских и сельских телефонных сетях малой емкости до­ступ к экстренным и к информационно-справочным службам также обеспечивается за счет тех функциональных возможностей, кото­рые присущи современным коммутационным станциям. В таких случаях создается своего рода виртуальный УСС. В большинстве городских и сельских телефонных сетей для выхода к экстренным и информационно-справочным службам устанавливается оборудование УСС. В настоящее время для связи с операторами экстренных служб набираются две цифры, которые идентичны на всей террито­рии России. Для выхода к операторам информационно-справочных служб обычно набираются три цифры. В качестве первой цифры вы­хода к УСС пока используется цифра «О». Б перспективе, согласно общеевропейским требованиям, нумерация всех дополнительных услуг будет начинаться с цифры «1».

В шестой лекции изложены принципы построения IN (Интеллек­туальной сети), аппаратно-программных средств ISDN (цифровой сети интегрального обслуживания) и оборудования компьютерной телефонии. Они обеспечивают доступ абонентов к экстренным и к информационно-справочным службам (иногда - более эффек­тивный), но главное преимущество этих аппаратно-программных средств состоит в высокой конкурентоспособности Оператора ТфОП на рынке инфокоммуникационных услуг.

Концепция «Интеллектуальная сеть» особо эффективна для пре­доставления услуг, которые предусматривают изменение правил маршрутизации вызовов - верхняя грань кубика на рис. 7.1. При использовании средств компьютерной телефонии подобные воз­можности ограничены. По этой причине средства компьютерной телефонии иногда называют одностанционной Интеллектуальной сетью (oneswitch intelligent network). При разработке концепции ISDN основное внимание уделялось дополнительным услугам, ко­торые не относятся к телефонии. Тем не менее, ряд интересных возможностей ISDN предлагает и для телефонной связи.

Дополнительные услуги, эффективно поддерживаемые аппаратно-программными средствами Интеллектуальной сети, мо­гут быть представлены следующими примерами:

1.   Оплата соединения вызываемым абонентом (Freephone). Пре­доставление этой услуги  подразумевает набор трехзначного кода (в настоящее время многими Операторами ТфОП для этого выделена комбинация «800») и семизначного номера. Набран­ные семь цифр, называемые логическим номером, определяют только вид услуги (например, заказ пиццы или бронирование авиабилета). Аппаратно-программные средства SSP и SCR в зависимости от времени суток, интенсивности трафика и других факторов, определяют ту точку (физический номер), куда следу­ет направить вызов. В ряде случаев (в частности, для бронирова­ния авиабилета) соединение может быть установлено С рабочим местом оператора, который находится в другом городе и даже в другой стране.

2.   Информационная услуга с начислением дополнительной платы {Premium Rate).  При заказе некоторых услуг абонент должен заплатить не только за трафик, но и за полученную информа­цию.   Полученные  деньги  делятся  между  Оператором  ТфОП и  поставщиком  информационных ресурсов в соответствии с заранее установленными правилами. В ряде стран для этой услу­ги в качестве трехзначного кода используется комбинация «900». По этой причине в технической литературе появилось название «Услуга 900».

3.   Виртуальная частная сеть (Virtual private network). Суть этой ус­луги - использование ресурсов ТфОП для организации корпора­тивной сети, в которой могут функционировать несколько УАТС и/или обслуживаться абоненты за счет функциональных возмож­ностей CENTREX.

4.   Телеголосование (Televoting). Эта услуга позволяет провести оп­рос общественного мнения с использованием ТфОП. Для разных вариантов ответа назначаются разные номера. Каждый участник голосования набирает тот номер,  который соответствует его мнению. Возможно использование единственного телефонного номера, набрав который участник голосования получает речевую подсказку и сообщает свое мнение либо путем дополнительного набора, либо в речевом диалоге.

Приведенные четыре примера услуг - теоретически - могут быть реализованы и средствами компьютерной телефонии. Услуга Freephone, если речь идет о заказе пиццы, за счет средств компью­терной телефонии реализуется, по всей видимости, экономичнее. Для организации бронирования авиабилетов в транснациональной компании необходимо централизованное управление информа­ционными ресурсами. В подобных случаях выбор платформы «Ин­теллектуальная сеть» представляется предпочтительным. Таким образом, средства компьютерной телефонии, скорее всего, ориен­тированы на услуги, которые предоставляются в пределах местной телефонной сети. Характерные примеры тех услуг, которые эффек­тивно поддерживаются средствами компьютерной телефонии, мо­гут быть представлены таким перечнем:

1.   Использование предоплаченных (prepaid) карт для разных видов обслуживания.

2.  Обеспечение связи с операторами и автоматическими устройст­вами в ЦОВ разного назначения.

3.  Организация системы речевой почты для абонентов фиксиро­ванных и мобильных сетей телефонной связи.

Среди услуг ISDN целесообразно выделить те возможности, реа­лизация которых обусловлена доведением цифрового потока до терминалов пользователя. Характерными примерами услуг такого рода следует считать:

1.  Телефонную связь с кодированием сигнала в полосе пропуска­ния 7 кГц, что обеспечивает более комфортное восприятие речи. Для связи при этом используется стандартный В-канал.

2.   Передача сигнальных сообщений между терминалами пользова­телей для обмена небольшими блоками информации.

Спектр услуг, которые Оператор ТфОП предлагает своим або­нентам, постоянно расширяется. Некоторые услуги не пользуются спросом; постепенно они исчезают из перечня поддерживаемых функциональных возможностей. Появляются новые виды услуг. Перспективы развития рынка услуг рассматриваются в конце этой лекции.

 

 

 

7.3.         Особенности предоставления услуг в СТС

 

Системе сельской телефонной связи свойственны некоторые особенности, среди которых важная роль принадлежит экономи­ческим, географическим, демографическим и историческим факто­рам. В мировой практике обычно выделяют два типичных фрагмен­та сельской местности. Первый фрагмент включает в себя сельские населенные пункты. Строго говоря, именно для таких фрагментов рассматриваются принципы построения сельской (rural) связи. Второй фрагмент - так называемые удаленные (remote) пункты. Организация связи для удаленных пунктов требует весьма сущес­твенных капитальных затрат. Для организации связи с удаленными пунктами, которые, как правило, являются и малонаселенными, ус­тановлены принципы «универсального обслуживания».

Федеральный закон «О связи» содержит отдельную главу «Уни­версальные услуги связи», посвященную этим принципам. Законом «О связи» предусмотрено, чтобы житель удаленного пункта мог без использования транспортных средств не более чем за час добрать­ся до таксофона. В населенных пунктах с численностью жителей свыше пятисот человек должен быть хотя бы один коллективный пункт доступа в Интернет. Отдельная программа предусматривает организацию доступа в Интернет для каждой школы. Еще одна осо­бенность системы сельской телефонной связи заключается в том, что в ней уже давно, раньше чем в городах, начались интеграцион­ные процессы.

Характер этих процессов иллюстрируется на рис. 7.4. На этом рисунке показана схема организации связи между ЦС и ОС. Пред­полагается, что обе сельские АТС относятся к аналоговым коммута­ционным станциям. Они связаны между собой трактом Е1, который образуют две цифровые системы передачи. Из всего комплекса систем передачи на схеме изображены только аналого-цифровые преобразователи. Для обмена телеграфными сообщениями и по­дачи программ звукового вещания в сельских транспортных сетях используются специальные блоки ввода и вывода сигналов. Эти блоки «перехватывают» линейный тракт системы передачи, чтобы занять заранее выбранные канальные интервалы. Канальный ин­тервал, предназначенный для передачи телеграфных сообщений, при необходимости, может быть уплотнен оборудованием для ор­ганизации нескольких трактов обмена дискретной информацией.

Рис. 7.4.        Принципы поддержки ряда услуг за счет использования

ресурсов СТС

 

Для подачи программ звукового вещания используется не­сколько канальных интервалов. Их количество определяется клас­сом канала вещания. Соединительные линии (все или их часть) на стороне ОС могут включаться через диспетчерский коммутатор, предназначенный для информационной поддержки процессов уп­равления сельскохозяйственным производством. Диспетчерский коммутатор может также «перехватывать» транспортные ресурсы в виде соединительных линий. Подобный способ организации связи используется в тех случаях, когда производственные процессы тре­буют наличия мощной диспетчерской службы.

 

7.4.        Перспективы развития рынка услуг ТфОП

 

Дальнейшее развитие рынка услуг, предоставляемых ТфОП, будет происходить по нескольким направлениям. Целесообразно выделить три основных пути развития тех услуг, которые прямо или косвенно связаны с телефонией.

Первое направление - расширение спектра услуг, предоставля­емых современными сетями телефонной связи. Новые виды услуг появляются как следствие развития ТфОП и под воздействием эво­люционных процессов, протекающих в других сетях. В частности, стало известно, что Операторы мобильной связи получают сравни­тельно высокие доходы за счет услуг передачи коротких сообщений SMS (Short Message Service). Этот факт стимулировал разработку телефонных аппаратов с аналогичными возможностями, предна­значенных для применения в ТфОП.

Второе направление развития рынка услуг связано с процесса­ми конвергенции, характерными для современной инфокоммуни-кационной системы. Одно из интересных направлений процессов конвергенции - сближение функциональных возможностей сетей фиксированной и мобильной связи. Характерным примером может считаться мобильность (хотя и ограниченная) новых видов бесшну­ровых (cordless) телефонных аппаратов, которые предназначены для ТфОП. Среди услуг, связанных с процессами конвергенции, следует выделить так называемый бесшовный (seamless) переход из одной сети в другую. Эта услуга позволяет абонентам снизить свои расходы на связь при переходе из сети мобильной связи в ТфОП. При обратном переходе важным свойством рассматривае­мой услуги становится возможность не прерывать сеанс связи.

Третье направление обусловлено одной из ведущих тенденций развития всей инфокоммуникационной системы. Речь идет о пере­ходе к NGN. Несомненно, в эпоху NGN, основанной на пакетных тех­нологиях передачи и коммутации, телефонная связь будет играть важную роль как одно из эффективных средств коммуникаций. Воп­рос заключается в следующем: корректно ли говорить об услугах телефонии при переходе к NGN? Ответ на этот вопрос - частично -содержится в заключительной лекции о ТфОП, а также во второй и третьей частях этой книги.

Лекция 8

Качество обслуживания вТфОП

 

Dilatio estqueadum negatio.

(Промедление - вид отказа)

 

8.1. Основные понятия

 

Термин «качество обслуживания» часто встречается в техничес­кой литературе. В публикациях на английском языке ему соответст­вует словосочетание Quality of Service (QoS). Термин «качество обслуживания» употребляется при описании различных аспектов функционирования телефонных сетей. В документах ITU-T терми­ны, относящиеся к качеству обслуживания, определяются реко­мендацией Е.800. Показатели QoS в этой рекомендации рассмат­риваются как результат совместного проявления характеристик обслуживания. На рис. 8.1, заимствованном из рекомендации ITU-T Е.800, показана модель, которая определяет компоненты качества обслуживания и их взаимные связи. Пунктирная линия делит рису­нок на две части. В верхней части приведены основные характерис­тики качества обслуживания. Характеристики сети перечислены в нижней части модели. Во всех блоках указаны только названия на русском языке.

В тексте после рис. 8.1 приведены термины и на языке оригина­ла. Эти термины применимы как для ТфОП, так и для других сетей связи, рассматриваемых в этой книге.

Аспекты качества обслуживания в СПС и СДЭ изложены в лекци­ях 18 и 28 соответственно.

Ожидаемый уровень обслуживания может оцениваться такими характеристиками:

•    поддержка обслуживания (service support};

•    удобство обслуживания (service operability);

•    предоставление обслуживания (serveability);

•    безопасность обслуживания (service security).

Характеристики поддержки обслуживания отражают способ­ность Оператора (или иного участника инфокоммуникационного рынка) предоставить услуги и способствовать их использованию. Характеристики удобства обслуживания оценивают успешность и простоту пользования услугами. Характеристики предоставления обслуживания, в свою очередь, делятся на три группы:

•    доступность услуг (service accessibility);

•    стабильность обслуживания (service retainability);

•    полноценность обслуживания (service integrity).

Характеристики доступности услуг оценивают возможность их получения по требованию пользователя (с заранее специфициро­ванными допусками и с соблюдением других заданных условий) и продолжения обслуживания в течение запрошенного интервала времени без ощутимого ухудшения. Характеристики устойчивости обслуживания определяют возможность пользования полученной услугой с заданными атрибутами в течение запрошенного интерва­ла времени. Характеристики полноценности обслуживания - общая мера того, что обслуживание, будучи полученным, происходит без значительного ухудшения.

Характеристики безопасности обслуживания связаны со сле­дующими аспектами функционирования сети электросвязи: не­санкционированный мониторинг, жульническое использование, злонамеренное повреждение, неправильное применение, ошибка человека,стихийное бедствие.

Все перечисленные выше характеристики обслуживания зависят от качества работы сети, а также от ее функциональных возможнос­тей. Соответствующие связи показаны на рис. 8.1 ниже пунктирной линии.

Характеристики начисления платы (charging performance) оце­ниваются в тексте рекомендации Е.800 проще, чем в ряде других международных документов. Они определяются через вероятность корректного начисления платы с точки зрения вида связи, пункта назначения, времени суток и длительности соединения.

Характеристики обслуживания трафика (trafficability perfor­mance) определяют способность технических средств обслуживать трафик с определенными параметрами. Эти характеристики разде­лены на три большие группы.

Термины для первой группы - «Ресурсы и оборудование» - еще не определены. По всей видимости, определения для характе­ристик планирования (planning performance), предоставления ус­луг (provisioning performance) и административного управления (administration performance) будут разработаны в ближайшее время.

Вторая группа названа функциональной надежностью (dependability). Этот собирательный термин указывает на характе­ристики готовности (работоспособности), учитывая основные вли­яющие факторы. Выделяются четыре важные характеристики:

•    готовность (availability) -способность технического средства вы­полнить требуемые функции в данный момент времени или в лю­бой момент внутри заданного интервала времени (при наличии соответствующих внешних ресурсов, если они необходимы);

•    надежность  (reliability)  -  способность  технического  средства выполнять требуемые функции при заданных условиях в течение определенного интервала времени;

•    восстанавливаемость (maintainability) - способность техничес­кого средства  в установленных условиях его  использования поддержать восстановление такого его состояния, в каком оно может выполнять требуемые функции при условии, что техничес­кое обслуживание проводится с применением установленных процедур и ресурсов;

• поддержка технического обслуживания (maintenance sup­port) - способность эксплуатационной компании при заданных правилах технического обслуживания по требованию использо­вать ресурсы, необходимые для обеспечения работоспособнос­ти определенного технического средства.

К третьей группе относятся характеристики передачи сигна­лов (transmission performance). Они определяются как уровень воспроизведения сигнала, переданного через систему связи, ко­торая находится в работоспособном состоянии. В рекомендации ITU-T E.800 выделены характеристики среды распространения (propagation performance). Они определяются способностью этой среды обеспечивать прохождение сигнала с заданными допусками без искусственного регулирования этого процесса.

Очевидно, что исследование вопросов качества обслуживания в ТфОП, как и в любой другой сети электросвязи, требует решения комплекса взаимосвязанных задач. Тем не менее, подход, предло­женный ITU-T, позволяет выделить ряд задач, решение которых -применительно к ТфОП - можно рассматривать как самостоятель­ные проблемы. Одна из важных задач построения ТфОП состоит в том, чтобы обслуживание вызова, которое включает в себя ряд этапов, происходило с соблюдением всех установленных норм, а при телефонном разговоре соблюдались заданные показатели качества передачи речи. Эти нормы и показатели в каждой стране регламентируются национальной Администрацией связи. Их сово­купность, а также соответствующие численные значения базируют­ся на документах ITU и ETSI.

Для российской ТфОП показатели качества обслуживания тради­ционно делятся на две большие группы. В первую группу входят по­казатели качества обслуживания вызовов. Значительная часть этих показателей входит в блок, названный на рис. 8.1 характеристиками предоставления обслуживания. Характерные примеры показателей качества обслуживания вызовов рассматриваются во втором раз­деле. Параметры, определяющие качество передачи речи, обра­зуют вторую группу показателей. В третьем разделе приведены соответствующие примеры.

 

8.2. Качество обслуживания вызовов

 

Для оценки качества обслуживания вызовов в ТфОП чаще других используются две меры: вероятность случайного события и время выполнения связанного с этим событием процесса. Длительность выполнения большинства процессов, касающихся обслуживания вызовов, является случайной величиной. По этой причине она тоже оценивается при помощи характеристик, принятых для описания случайных величин.

На рис. 8.2 показано гипотетическое соединение между двумя телефонными аппаратами, установленное в ТфОП. Слева показан телефонный аппарат вызывающего абонента. Пользователя, ко­торый инициирует соединение в ТфОП, обычно именуют абонен­том «Д». Абонентом «Б», соответственно, называют вызываемого пользователя. Его телефонный аппарат изображен в правой части рис. 8.2. Нижний индекс местной станции соответствует виду або­нента (вызывающий или вызываемый). Предполагается, что соеди­нение установлено через N транзитных станций, а оба телефонных аппарата включены (каждый в свою станцию) по индивидуальным двухпроводным абонентским линиям.

На основании теоретических исследований и результатов изме­рений в ТфОП были установлены нормы, которые определяют по­казатели качества обслуживания вызовов для сети в целом. Далее соответствующие нормы указываются с нижним индексом «О».

На рис. 8.2 указаны только два таких показателя: Р0-вероятность потери вызова и Т0(1) - среднее время установления соединения. Обычно показатели качества обслуживания вызовов нормируются для часа наибольшей нагрузки (ЧНН).

Для местной станции, в которую включен абонент «Л», показа­ны два возможных исхода процесса установления соединения. С вероятностью Рj вызов в МСAтеряется. Это означает, что с вероят­ностью Qj =1-Pj соединение продолжает устанавливаться. Если ве­роятности обслуживания вызова во всех коммутационных станциях являются взаимно независимыми случайными величинами, то зна­чение Р0 определяется по такой формуле:

На установление соединения между терминалами абонентов «A» и «Б» каждая коммутационная станция затрачивает время Tk (1) Величина T0(1) определяется как математическое ожидание суммы случайных величин:

Допустимая вероятность потерь выбирается с учетом двух ос­новных соображений. С одной стороны, большие потери делают неприемлемым обслуживание с точки зрения абонентов. С другой стороны, при построении ТфОП с очень малыми потерями сущест­венно увеличиваются затраты Оператора. В результате он вынуж­ден устанавливать высокие тарифы, что также неприемлемо для абонентов. Это означает, что необходимо найти компромиссное решение.

Нормативные документы Администрации связи России, дейст­вующие в настоящее время, определяют величину Р0  для типичных соединений между терминалами абонентов «А» и «Б». В частности, для соединений в пределах местной телефонной сети были уста­новлены следующие допустимые вероятности потерь:

•    при связи двух абонентских терминалов одной ГТС - 2,0% 1;

•    при связи абонентского терминала ГТС с УСС -0,1%;

•    при связи УСС с рабочим местом оператора экстренных служб -0,1%;

•    при связи УСС с рабочим местом оператора информационных и справочных служб - 3,0%;

•    при связи двух абонентов одной СТС - 7,0%.

Следовательно, при связи абонентов ТфОП допускаются вероят­ности потерь в ЧНН, измеряемые единицами процентов. При обра­щении к оператору экстренных служб предполагается нормирова­ние потерь, составляющих доли процента.

Выбор средних значений длительности установления соедине­ния и отдельных этапов обслуживания вызова осуществляется с учетом тех же соображений, которыми руководствуется Оператор для установления допустимых потерь. При нормировании величин Тk  наряду со средним значением – Tk(1), иногда устанавливается и квантиль соответствующей функции распределения. Это означает, что определяется вероятность, с которой рассматриваемая случай­ная величина не должна превышать некий порог – Tх. Как правило, эта вероятность - значение функции распределения случайной ве­личины - выбирается на уровне 0,95 или более.

Тогда справедливо такое неравенство: Tk(1) < Тх.

Вызов начинается с поднятия микротелефонной трубки. Через случайное время - Тос абонент услышит акустический сигнал «От­вет станции». ITU-T рекомендует, чтобы для эталонной нагрузки «А» были установлены следующие нормы:

•    среднее значение длительности интервала времени Tос не долж­но быть выше 400 мс;

•    с вероятностью 95% длительность интервала времени Тос не должна превышать 600 мс.

Акустический сигнал «Ответ станции» посылается абоненту своей МС. Поэтому в формулу (8.2} входит всего одно слагаемое. При расчете времени установления соединения формула (8.2) бу­дет содержать максимальное число слагаемых. Рассматриваемый отрезок времени начинается после набора последней цифры но­мера вызываемого абонента. Заканчивается время установления соединения получением акустического сигнала («Контроль посылки вызова» или «Занято»). Этот сигнал определяет состояние терми­нала вызываемого абонента. В ряде зарубежных ТфОП для этого отрезка времени – Tуc при междугородном соединении выбраны такие нормы:

•    среднее значение длительности интервала времени – Tус не долж­но быть выше 2,5 с;

•    с вероятностью 95% длительность интервала времени Тус не должна превышать 4,0c.

Численные значения этих норм определены для страны с не­большой территорией (когда временем распространения сигнала можно пренебречь) и при условии передачи сигналов управления и взаимодействия по сети ОКС. С другой стороны, приведенные величины выбраны с учетом реакции абонента на длительность вре­мени установления соединения. По этой причине их можно считать близкими к тем, которые универсальны для ТфОП любой страны.

Величины Tk(1), как элементы множества {К}, могут быть связаны между собой через весовые коэффициенты - βk, сумма которых равна единице. Эти коэффициенты определяются Операторами ТфОП на основании довольно простых соображений. Тогда величи­ны Tk(1) определяются по формуле (8.2) тривиально. В левую часть (8.2) подставляется среднее значение времени установления сое­динения – Tk(1)

Существенно сложнее «распределить» 95%-й квантиль функции распределения (в рассматриваемом примере он равен 4,0 с) по элементам сети. Метод решения подобных задач приведен в сле­дующей лекции.

Важная особенность показателей качества обслуживания в ТфОП - их постепенное изменение. Этот процесс обусловлен двумя основными тенденциями. Первая тенденция связана с тем, что большинство абонентов предъявляет все более жесткие требо­вания к качеству обслуживания трафика. Вторая тенденция форми­руется вследствие расслоения клиентской базы. Некоторые группы абонентов, приносящих Оператору ТфОП самые высокие доходы, предъявляют особые требования к показателям обслуживания тра­фика. Операторы ТфОП безусловно заинтересованы в том, чтобы такие абоненты не ушли к конкурентам. В качестве меры удержания абонентов с высокими доходами (повышения их лояльности) используется практика заключения соглашений об уровне обслужи­вания, более известных по англоязычной аббревиатуре SLA (Service Level Agreement).

Один из характерных примеров тех показателей, которые обыч­но входят в состав соглашения об уровне обслуживания, - блок «функциональная надежность» (центральный фрагмент в нижней части рис. 8.1). В частности, для коэффициента готовности - А при заключении соглашения SLA устанавливается уровень 0,99999. В технической литературе появилось выражение «Правило пяти де­вяток». Коэффициент готовности за период времени - Tх определя­ется отношением времени нахождения рассматриваемого объекта в работоспособном состоянии - Та к величине Tх. Предполагается, что в течение времени Тх исследуемый объект находится либо в работоспособном состоянии, либо выведен из эксплуатации. Длительность периода, когда рассматриваемый объект не эксплу­атируется равно ТF Тогда выражение для расчета коэффициента готовности может быть представлено следующим образом:

Подставляя значение А=0,99999, можно определить допустимое значение ТF  Для выбранного периода эксплуатации. За год искомая величина составляет около 5,3 минуты. Для выполнения такой нор­мы часто требуется резервирование многих элементов сети. Это означает, что прогнозирование тех изменений, которые связаны с показателями качества обслуживания, становится одной из важных задач, стоящих перед Операторами ТфОП.

 

8.3. Качество телефонной связи

 

Показатели качества обслуживания, рассмотренные в предыду­щем в разделе этой лекции, интересны - при использовании техно­логии «коммутация каналов» - для этапов установления и прекра­щения соединений в ТфОП.

Соответствующие операции выполняются до и после основного этапа обслуживания вызова - телефонного разговора двух абонен­тов (в общем случае - обмена информацией между терминалами). На этом этапе для абонентов ТфОП существенны показатели качес­тва телефонной связи. Они определяются характеристиками транс­портной сети и коммутационных станций.

Важнейшей оценкой качества телефонной связи считается мнение абонента. В качестве меры качества речи ITU-T использу­ет среднюю экспертную оценку, известную по аббревиатуре MOS (Mean Opinion Score). Она определяется по пятибалльной шкале. В стандартах ETSI для оценки качества телефонной связи исполь­зуется величина R. Она связана с оценкой MOS нелинейной зави­симостью. В практически значимом диапазоне MOS (от 2,5 до 4,4) применяется простое правило пересчета: MOS=R/20. Для основной массы абонентов приемлема оценка R>70. Связь величин R с або­нентской оценкой телефонной связи иллюстрируется табл. 8.1.

С точки зрения восприятия звуковой информации особое значе­ние придается показателю LSQ (Listener Speech Quality) - качеству речи для слушающего абонента. Величины LSQ, как и значения Я, определяются субъективно. Тем не менее, существуют и объек­тивные оценки качества телефонной связи. Они прямо или косвен­но связаны с субъективными оценками качества передачи речи. Объективные оценки, как правило, отражают один или несколько аспектов качества телефонной связи. Ценность подобных оценок заключается в том, что они позволяют планировать ТфОП с учетом требований к качеству передачи речи. Для объективных оценок обычно используются характеристики, которые могут быть измере­ны в процессе эксплуатации ТфОП.

Оценки, подобные приведенным в табл. 8.1, интересны также для СПС и СДЭ. Правда, для обеспечения заданного уровня показа­телей качества обслуживания в этих сетях приходится решать ряд других задач. Они рассматриваются в восемнадцатой и двадцать восьмой лекциях.

На рис. 8.3 приведена модель тракта обмена информацией меж­ду телефонными аппаратами двух абонентов. Как и для модели, рассмотренной ранее, предполагается, что соединение установ­лено через N транзитных станций, а включение обоих телефонных аппаратов осуществляется по индивидуальным двухпроводным абонентским линиям. Для показателей, определяемых между або­нентскими терминалами, в качестве нижнего индекса используется цифра «О». В других случаях вводятся буквенные обозначения при нормируемых показателях.

Одним из важнейших показателей качества телефонной связи считается величина остаточного затухания между абонентскими терминалами – А0  Она определяется как разность между уровня­ми сигнала частотой 1020 Гц на входе и на выходе канала, который организован между абонентскими терминалами. Снижение уровня принимаемого сигнала (при значительном остаточном затухании) ухудшает восприятие речи. В сочетании с другими мешающими факторами (в частности, с шумами) рост остаточного затухания мо­жет привести к невозможности телефонного разговора.

Требования абонентов ТфОП к остаточному затуханию разговор­ного тракта можно оценить при помощи сравнения с общением двух человек, находящихся на расстоянии друг от друга. Процессы, свя­занные с восприятием речи, очень схожи. В обоих случаях сигнал ослабевает. В табл. 8.2 приведены данные об изменении требова­ний абонентов к качеству телефонной связи.

Очевидно, что величина остаточного затухания A0 в процессе мо­дернизации ТфОП должна уменьшаться. При цифровизации ТфОП  такая возможность достигается за счет использования концепции «наложенной сети», рассмотренной в третьей лекции. Для цифрового участка ТфОП (между двумя АЦП) остаточное затухание целе­сообразно устанавливать на уровне 7 дБ. Эта величина относится к базовой сети, о которой говорилось во вводной лекции. Тогда в цифровой ТфОП {рис. 8.4) остаточное затухание разговорного трак­та будет определяться параметрами абонентских линий.

В скобках для каждого обозначения остаточного затухания (меж­ду терминалами двух абонентов – A0, абонентской линии – ААЛ  и базовой сети - АБС) приведены те перспективные нормы, которые рекомендуются для цифровой ТфОП. Следует заметить, что повы­шение допустимой величины остаточного затухания для абонент­ской линии (ранее было нормировано значение 4,5 дБ) может при­вести к проблемам с применением технологий xDSL. Кроме того, увеличиваются затраты на построение сети доступа. Эти вопросы рассматриваются в следующей лекции.

Еще одним важным показателем качества телефонной связи в цифровой ТфОП является коэффициент искажений битов - BER (Bit Error Rate). В ряде публикаций этот коэффициент называется частотой появления искаженных битов. Увеличение количества та­ких битов может заметно искажать речевой сигнал и существенно влиять на процессы обмена данными при использовании ресурсов ТфОП для передачи дискретной информации. Качество тракта Е1, соединяющего цифровые коммутационные станции между собой, считается хорошим, если коэффициент искаженных битов не пре­вышает уровень 10-6.

Качество обслуживания стало очень эффективным средством для повышения конкурентоспособности Оператора связи. По этой причине исследованию характеристик качества обслуживания и разработке методов его улучшения уделяется серьезное внимание. Один из примеров, касающихся современных исследований харак­теристик качества обслуживания в ТфОП, приведен в следующей лекции.

 

Лекция 9

 

Задачи анализа и проектирования ТфОП

 

Plus usus sine doctrina, quam citra usum doctrina valet

(Практика без теории ценнее, чем теория без практики)

 

9.1. Основные направления исследований в телефонии

 

Эта лекция посвящена аспектам использования результатов на­учных работ для анализа, проектирования и эксплуатационного уп­равления ТфОП. Исследования, проводимые с целью дальнейшего развития ТфОП и других телекоммуникационных сетей, могут быть представлены множеством разных направлений. На рис. 9.1 пока­зана классификация направлений основных исследований, имею­щих существенное значение для построения ТфОП, ее технической эксплуатации и дальнейшего развития. Структура сети существен­но влияет на инвестиции, которые необходимы для создания сис­темы телефонной связи. По этой причине задачи выбора структуры сети составляют одно из важнейших направлений в исследованиях, которые проводятся специалистами по ТфОП. Среди задач выбора структуры сети следует выделить три группы проблем:

•    определение числа уровней иерархии в сети;

•    оптимизация структуры транспортной и коммутируемой сети;

•    поиск места установки коммутационной станции.

Существенная особенность задач, относящихся к выбору струк­туры сети, состоит в том, что возникающие ошибки исправить, как правило, очень сложно, а в некоторых случаях - невозможно. По этой причине математические методы выбора структуры ТфОП разрабатывались очень тщательно.

Второе направление исследований, связанных с вопросами построения и развития ТфОП, представлено задачами расчета про­пускной способности и производительности как сети в целом, так и ее основных компонентов. Эти задачи стали стимулом развития теории массового обслуживания - математической дисциплины, успешно используемой специалистами многих отраслей знаний. Среди телефонистов более известно другое название - теория телетрафика. Задачи расчета пропускной способности сети на рис. 9.1 представлены следующими примерами:

•    анализ пропускной способности систем коммутации;

•    оценка необходимых транспортных ресурсов;

•    прогнозирование изменений пропускной способности сети.

Производительность системы коммутации в телефонии чаще всего выражается количеством вызовов, которое обрабатывается в период наибольшей нагрузки (в общем случае - в единицу вре­мени). В качестве меры такого периода обычно выбирают один час. Этим обусловлено возникновение термина «час наибольшей нагрузки» - ЧНН. Можно считать, что задачи оценки производительности связаны, в основном, с исследованием характеристик устройств управления системами коммутации и сетями в целом.

Пропускную способность оценивают разными величинами. Для коммутационных полей и пучков СЛ пропускная способность обыч­но измеряется в Эрлангах. В последнее время для транспортных ресурсов в качестве меры пропускной способности используется количество информации (например, битов или байтов), передан­ной за единицу времени (как правило, за секунду). В этом случае единицы измерений пропускной способности и скорости передачи совпадают. Оценку объема необходимых транспортных ресурсов можно считать одной из первых задач, возникшей при построении районированных телефонных сетей. Ее решение было предложено А.К. Эрлангом. На результатах, полученных этим ученым, базирует­ся одна из важнейших ветвей теории телетрафика.

Развитие ТфОП, появление новых технологий, формирование спроса на различные виды услуг заметно влияют на пропускную способность сети. Для решения задач, которые связаны с пропуск­ной способностью сети, необходимы прогностические оценки. Ме­тоды прогнозирования в электросвязи стали одним из важнейших инструментов исследования.

Третье направление исследований в области телефонии - анализ характеристик качества обслуживания. Абоненты ТфОП формируют субъективное мнение о качестве функционирования телефонной сети. Важнейшие аспекты восприятия абонентами ТфОП качества ее работы необходимо сопоставить с рядом показателей, которые могут быть измерены или оценены иным способом. Эти показатели должны быть нормированы в виде официальных документов, гаран­тирующих абонентам ГТС и СТС установленное качество обслужива­ния вызовов. К третьему направлению исследований, характерных для ТфОП, относится также оптимизация процессов технической эксплуатации. Система технической эксплуатации включает в себя совокупность технических и административных действий, обеспе­чивающих поддержание ТфОП (а также ее основных элементов) в состоянии, в котором она может выполнять заданные функции. В настоящее время издержки Оператора ТфОП, которые связаны с решением задач технической эксплуатации, весьма существенны. Именно по этой причине оптимизация соответствующих процессов стала актуальна. Требования абонентов ТфОП к качеству обслу­живания постоянно изменяются. Таблица 8.2, которая приведена в предыдущей лекции, - наглядная иллюстрация этого процесса. Последний пример рассматриваемого направления исследований связан с прогнозированием подобных изменений.

В трех следующих разделах для каждого из перечисленных выше направлений исследований рассматривается ряд характерных при­меров.

 

9.2. Место установки коммутационной станции и ее емкость

 

Задача, рассматриваемая в этом разделе, возникла на первом этапе построения ГТС, когда надо было принять решение о месте размещения - пока единственной - телефонной станции. Очевид­но, что первое решение этой задачи датируется концом XIX века. Именно в конце позапрошлого века были созданы первые нерайонированные ГТС. Тем не менее, в технической литературе эту задачу обычно связывают с именем ученого, который предложил ее реше­ние в середине XX века. В результате появилось выражение «Задача Раппа». В отечественной технической литературе до публикаций Раппа (Y Rapp) был напечатан ряд работ, в которых предлагались интересные способы решения задачи выбора места для установки коммутационной станции.

В последние годы публикации, прямо или косвенно связанные с решением задачи Раппа, появляются крайне редко. Основная при­чина объясняется, по всей видимости, двумя обстоятельствами. Во-первых, для большинства ГТС и СТС редко возникает задача введения новой коммутационной станции. Обычно проблемы Опе­раторов ТфОП заключаются в расширении емкости эксплуатируе­мых коммутационных станций, а также в их замене современными аппаратно-программными средствами. Во-вторых, стоимость сети доступа, построенной с выносными концентраторами, не столь су­щественно зависит от точности выбора места для установки комму­тационной станции.

Это отнюдь не означает, что практическая ценность решения оп­тимизационных задач снижается. По мере эволюции ТфОП изменя­ется характер оптимизационных задач. Очевидно, что необходимо ставить и решать подобные задачи для тех элементов ТфОП, реали­зация которых связана с максимальными затратами Операторов.

Еще одна важная задача, возникающая при установке коммута­ционной станции, - выбор ее оптимальной емкости - Nopt

На рис. 9.2 показаны три типичные функции fj (N), описывающие тенденции-изменения стоимости основных элементов местной те­лефонной сети при изменении ее емкости - N. Все функции опреде­ляют затраты на подключение одного терминала к коммутационной станции.

Суммарные затраты на подключение одного терминала к ком­мутационной станции – F(N) определяются очевидным соотноше­нием:

Для определения оптимальной емкости коммутационной стан­ции необходимо найти производную функции F(N) и приравнять ее нулю. Решение полученного уравнения позволяет получить экстре­мумы функции F(N). Для большинства функций fj (N), аппроксимиру­ющих стоимостные зависимости отдельных элементов телефонной сети, существует один минимум функции F(N).

Интересны также исследования, связанные с изменением фун­кций fj (N) при смене технологий передачи и коммутации, а также в случае использования новых сред распространения сигналов. Статистические данные о развитии местных телефонных сетей за рубежом свидетельствуют, что в последнее десятилетие произош­ло заметное смещение величины Nopt вправо.

 

9.3. Оценка необходимых транспортных ресурсов

 

Одна из первых задач оценки необходимых транспортных ре­сурсов возникла при определении емкости пучка СЛ между двумя коммутационными станциями. Многие специалисты, занимаю­щиеся историей электросвязи, считают, что возникновение теории телетрафика связано именно с этой задачей. В 1917 году датский ученый А.К. Эрланг опубликовал свою работу «Решение некоторых проблем теории вероятностей, особенно важных для автоматичес­ких телефонных станций». В этой работе содержалась формула, которая используется и в наши дни. Она определяет вероятность потери вызова - π в пучке СЛ емкостью V каналов, который обслу­живает нагрузку с интенсивностью У. Соответствующая модель по­казана на рис. 9.3 (возможность отказа в самом устройстве комму­тации в этой модели не учитывается). В технической литературе она часто называется моделью полнодоступного пучка каналов. Такое название обусловлено тем, что вызов может быть обслужен любым свободным каналом.

Левая часть рисунка иллюстрирует модель полнодоступного пучка с точки зрения его технической реализации. Терминалы, чис­ленность которых равна N, включены по индивидуальным абонент­ским линиям в некое устройство коммутации. Это устройство при поступлении вызова ищет свободную СЛ. Всего в обслуживании находятся VСЛ. Если все они заняты, то вызов теряется.

В правой части показана модель полнодоступного пучка с точки зрения теории телетрафика. Этот пучок может рассматриваться как система массового обслуживания, на вход которой поступает поток вызовов. В теории телетрафика их принято называть заявками или требованиями. Поток заявок представляет собой случайный про­цесс.

Часто он может быть описан с помощью функции распределения длительности интервалов между поступающими заявками – A(t). Время обслуживания заявок обычно является случайной величи­ной с функцией распределения B(t). С вероятностью π заявка бу­дет потеряна из-за отсутствия свободных СЛ. Это означает, что с вероятностью 1- π вызов будет успешно обслужен пучком СЛ. Оба возможных исхода могут быть представлены функциями распреде­ления P(t) и D(t) соответственно.

 

А.К. Эрланг исследовал модель полнодоступного пучка, предпо­лагая, что функции A(t) и B(t) являются экспоненциальными:

Иногда ее называют В-формулой Эрланга или первой формулой Эрланга. Вместо буквы π в ряде монографий встречаются обозна чения В и EV(Y). Как позднее доказал Б.А. Севастьянов, соотноше­ние, полученное А.К. Эрлангом, справедливо для любого закона распределения длительности обслуживания заявок.

Сложность анализа систем телетрафика зависит от вида функций A(t) и B(t), а также от алгоритма обслуживания заявок. Существенен также и способ нормирования показателей качества обслуживания. Если показатель качества обслуживания нормируется только сред­ним значением (математическим ожиданием), то анализ систем телетрафика обычно не сложен. Если нормируется параметр, для которого необходимо знать вид распределения случайной величи­ны, то часто требуются сложные исследования.

 

9.4. Нормирование показателей качества обслуживания в ЧНН

 

Нормируемые показатели качества обслуживания выбираются так, чтобы они позволяли решить ряд задач. Во-первых, перечень выбранных показателей должен быть достаточен для обеспечения организационных и технических мероприятий, направленных на то, чтобы удовлетворить абонентов ТфОП качеством работы сети. Во-вторых, эти показатели должны контролироваться имеющимися в распоряжении эксплуатационной компании техническими средс­твами. В-третьих, затраты Оператора, связанные с контролем по­казателей качества обслуживания, должны быть приемлемыми с точки зрения допустимой суммарной величины эксплуатационных расходов.

На рис. 9.4 показана модель, используемая для объяснения ряда принципов, которые эффективны при нормировании показателей качества обслуживания. В модели вводится новый термин - узел коммутации (УК). Он применяется как общее понятие для коммутационных станций всех уровней иерархии в ТфОП.

Предполагается, что соединение будет устанавливаться через четыре УК, в каждом из которых реализована «коммутация кана­лов». В ТфОП, использующей эту технологию, была установлена (с учетом мнения абонентов) совокупность показателей качества обслуживания. В нижней части рис. 9.4 указаны три показателя: P0, T0(1) и R0 {tq ,≥ t0},  которые определяют:

•      вероятность потери вызова для сети в целом;

•      среднее значение времени установления соединения;

•      вероятность того, что время установления соединения tq - превысит некий уровень – t0.

В восьмой лекции, посвященной качеству обслуживания в ТфОП, были приведены формулы (8.1) и (8.2), позволяющие рассчитать величины P0 и T0 (1) соответственно. Для нормирования представ­ляет интерес и обратная задача: по нормам P0 и T0 (1) определить требования ко всем элементам ТфОП. Например, для соединения, которое показано на рис. 9.4, необходимо найти допустимую сред­нюю задержку установления соединения в каждом к-ом УК - Tk(1). Для соединения, включающего в себя четыре УК, формулу (8.2) можно переписать в следующей редакции:

Простейший способ определения значений Tk(1) состоит в том, чтобы специфицировать их как идентичные. Тогда задача выбора норм для величины Tk(1)  решается элементарно:

Такому подходу свойственен существенный недостаток. УК, ко­торые участвуют в процессе установления соединения, выполняют разный объем операций, влияющих на время задержки Tk(1). Можно установить весовые коэффициенты так, чтобы учитывался «вклад» каждого УК в суммарную задержку T0 (1).

Существенно сложнее решить ту же задачу для показателей качества обслуживания вида R0 {tq ,≥ t0}. Такой показатель в некой точке t0 определяет значение функции распределения времени задержки в процессе установления соединения. Применительно к рассматриваемой модели необходимо найти выражения для функ­ции распределения исследуемой случайной величины - S0(t). Дли­тельность установления соединения для рассматриваемой модели складывается из четырех компонентов. Каждый компонент - это время, необходимое для выполнения операций в УК. Предположим, что значения времени выполнения необходимых операций в каждом УК - взаимно независимые случайные величины. Если функция распределения длительности установления соединения для каж­дого j-го компонента известна - Sj (t), то справедливо следующее соотношение:

Для функции Sj (t) то значение fjf которое не должно быть превы­шено с вероятностью 0,95, легко определяется графически. Значе­ние tj может быть получено и аналитически в результате решения уравнения Sj(t)=0,95 относительно переменной t. Такой подход мо­жет быть использован при условии, что для функции S0(t) определе­ны все параметры трафика (например, необходимая интенсивность обслуживания µ для известной интенсивности входящего потока заявок λ.

 

 

Лекция 10

 

Перспективы развития ТфОП

 

Futura suntin manibus deorum.

(Будущее в руках богов)

 

10.1. Направления эволюции телефонии

 

Для телефонной связи начинается другая эпоха. По всей види­мости, телефония станет одним из приложений мультисервисной сети, которая, в свою очередь, будет качественно изменяться в процессе своей эволюции. Подобное утверждение относится к дол­госрочным прогнозам. Пока же имеет смысл ограничиться ближай­шими пятью-десятью годами.

Эволюцию телефонии можно рассматривать с нескольких то­чек зрения. Причинами развития телефонии, как и других видов электросвязи, служит совокупность факторов, которые целесооб­разно разделить на две большие группы: внутренние и внешние -рис. 10.1. Внутренние факторы порождаются процессами естес­твенного развития телефонии как одного из видов электросвязи. Внешние факторы обусловлены процессами, истоки которых, как правило, находятся вне системы телефонной связи.

Внутренние факторы определяют ряд системных и сетевых реше­ний. Примеры системных решений представлены проблемами учета трафика и нумерации, а также введения новой функциональной воз­можности, связанной с оперативно-розыскной деятельностью.

Из сетевых решений рассматриваются три направления: про­должение процесса цифровизации ТфОП, модернизация сети до­ступа и поддержка универсального обслуживания, что включено в Федеральный закон «О связи».

На дальнейшее развитие телефонии значительное влияние оказывают внешние факторы самого разного рода. Из них в дан­ной лекции основное внимание уделяется четырем вопросам. Во-первых, становятся существенными изменения, которые свя­заны с организацией Операторской деятельности. Они, в свою очередь, происходят вследствие трансформации экономических отношений. Во-вторых, образуются группы абонентов с заметно различающимися требованиями к инфокоммуникационным услу­гам. Этот процесс также связан с объективными процессами раз­вития экономики. В-третьих, усиливаются процессы интеграции и конвергенции, свойственные современному уровню развития электросвязи. В-четвертых, формируются предпосылки для пере­хода к NGN, что - отчасти - обусловлено процессами интеграции и конвергенции (по этой причине между соответствующими бло­ками на рис. 10.1 пунктиром показана стрелка). Внешние факторы, судя по всему, приведут к тому, что телефонная сеть в ее нынешней форме перестанет существовать. Возможно, останутся некоторые привычные термины, отдавая дань одному из величайших достиже­ний науки и техники конца XIX - начала XXI века.

 

10.2. Системные аспекты развития телефонной связи

 

Исторически сложилось так, что в России плата за соединения в пределах одной местной телефонной сети не зависела от объ­ема трафика. Это правило не касалось исходящей связи с таксо­фонов, а также соединений с операторами рабочих мест платных информационно-справочных служб. Существует ряд положитель­ных и отрицательных результатов подобной практики. Это подт­верждает и зарубежный опыт.

На протяжении более чем столетней истории развития отечест­венной ТфОП не раз предпринимались попытки введения системы повременного учета соединений (СПУС), но практическая реали­зация этого масштабного проекта началась недавно. Пока сложно оценить целесообразность и эффективность этой акции, но можно говорить о потенциальном расширении функциональных возмож­ностей системы телефонной связи. При грамотной реализации СПУС появляется возможность получения статистических данных о нагрузке тех видов коммутационного оборудования, которые не со­держат средств для сбора соответствующей информации. Получа­емые статистические данные нужны для прогнозирования трафика, для планирования сети и для ряда других целей.

Изменения в системе нумерации ТфОП обусловлены несколь­кими причинами, которые можно разделить на общие и частные. Общие причины свойственны всем местным телефонным сетям. Их типичный пример, упомянутый в пятой лекции, - переход на план нумерации, принятый в Европе. Он требует освобождения первой цифры «1» в планах нумерации всех ГТС и СТС. Частные причины связаны с условиями, сложившимися в конкретных местных теле­фонных сетях.

Последний пример изменения системных решений, принятых в ТфОП, связан с проведением оперативно-розыскных мероприятий, Для эффективной работы министерств и ведомств, занимающихся охраной правопорядка и обеспечением безопасности (граждан и государства) во многих странах введена в эксплуатацию сис­тема оперативно-розыскных мероприятий (СОРМ). Она предус­матривает  возможность  перехвата  информации  при   получении официального разрешения. Реализация функций СОРМ - обя­зательное требование. Очевидно, что оно не изменяет основные функциональные возможности ТфОП. Тем не менее, оно позволяет ввести в ТфОП новые услуги.

 

10.3. Сетевые аспекты развития телефонной связи

 

До принятия Администрацией связи России окончательного решения о принципах перехода к NGN будет продолжаться цифровизация ТфОП. В истории цифровизации российской ТфОП можно выделить, по крайней мере, пять аспектов, которые не были свойственны процессам модернизации большинства других националь­ных телефонных сетей.

Во-первых, цифровизация ТфОП длительное время проводилась преимущественно в городах. Во многих странах цифровое ком­мутационное оборудование в первую очередь устанавливалось в междугородной телефонной сети. В российской ТфОП аналогичный процесс начался позже (относительно старта цифровизации ГТС), но был завершен в сжатые сроки. Правда, вследствие географичес­ких особенностей страны транспортная сеть не могла быть модер­низирована столь же быстро.

Во-вторых, темпы цифровизации, по разным объективным и субъективным причинам, были и остаются не столь высокими, как бы хотелось Операторам и другим участникам инфокоммуникационного рынка. За двадцать лет с момента установки первой циф­ровой коммутационной станции в 1984 году уровень цифровизации достиг отметки 60%. Темпы цифровизации в большинстве других стран были существенно выше.

В-третьих, достигнутый уровень цифровизации ТфОП заметно различается по уровням иерархии. В междугородной сети практи­чески достигнута 100%-я цифровизация. Зато в сельской местнос­ти этот показатель на порядок ниже.

В-четвертых, в городах - по крайней мере, в начале процесса цифровизации - преимущественно использовались коммутацион­ные станции такой же емкости, что и аналоговые АТС. Практически во всех других странах Операторы стали устанавливать цифровые коммутационные станции большой емкости, используя для постро­ения сети доступа выносные концентраторы.

В-пятых, использование нестандартных (относительно рекомен­дованных ITU-T) систем сигнализации привело к необходимости доработки программного обеспечения импортных коммутационных станций. Это привело к росту затрат на коммутационное оборудование. С некоторым опозданием началось применение в цифровой части ТфОП системы общеканальной сигнализации.

Можно сказать, что к началу XXI века большинство отличий, перечисленных выше, уже не столь существенны. Только низкие темпы цифровизации СТС и не столь частое применение коммута­ционных станций большой емкости в ГТС еще свойственны россий­ской ТфОП. Завершится ли процесс цифровизации в том же виде, какой можно было наблюдать в большинстве развитых стран? Этот важный вопрос будет обсуждаться в заключительном разделе этой лекции.

Цифровизация местных телефонных сетей практически не за­тронула сети доступа. Этот компонент телефонной сети имеет ряд специфических особенностей. Капитальные затраты на его реали­зацию составляют 20 - 30% от суммарных инвестиций на построе­ние ТфОП. Использование этих дорогих ресурсов оставляет желать лучшего: в ЧНН абонентская линия, в среднем, занята шесть минут (эта величина более известна по интенсивности трафика 0,1 Эрл, которая используется при планировании сети доступа). Кроме того, сеть доступа представляет собой один из самых ненадежных ком­понентов ТфОП. По международной статистике 25% всех наруше­ний связи обусловлено отказами в сети доступа.

Сети доступа создавались Операторами ТфОП для передачи речи. Это означает, что эксплуатируемые сети доступа предназна­чались для обмена информацией в полосе пропускания канала ТЧ. Такое положение было вполне приемлемо при использовании сети доступа для телефонной связи, а также как транспортных ресурсов в системах охранной сигнализации, абонентского телеграфирования и среднескоростной передачи данных. Ситуация радикально изме­нилась в конце XX века, когда сформировался - у некоторой группы абонентов ТфОП - платежеспособный спрос на широкополосный доступ. В результате появилось семейство технологий xDSL.

Еще одним важным направлением развития ТфОП, отнесен­ным на рис. 10.1 к сетевым решениям, стала реализация универ­сального обслуживания. В законе «О связи» оно названо универ­сальными услугами. Соответствующему англоязычному термину «Universal Service», судя по его использованию в документах ITU и в ряде публикаций, в последнее время придается несколько иной смысл - одинаковое обслуживание. Это словосочетание трактуется как идентичность обслуживания абонентов города и сельской мес­тности, включая ее отдаленные пункты, в которых может проживать несколько человек или даже один.

Очевидно, что сложности реализации универсального обслу­живания проявляются именно при анализе возможных решений для отдаленных пунктов.  Положение,  как правило, усугубляется проблемами с обеспечением устойчивого электропитания средств доступа и с организацией технического обслуживания установлен­ного оборудования. Для организации связи в большинстве отда­ленных пунктов невозможно или нецелесообразно использовать кабельные линии связи.

В настоящее время для введения универсального обслуживания предполагается установка таксофонов, до которых можно доб­раться в течение часа без использования транспортных средств. В поселениях с числом жителей свыше пятисот человек должен быть организован, как минимум, один коллективный пункт досту­па в Интернет. Проблемы, возникающие перед Оператором ТфОП при организации связи в отдаленных пунктах, отличаются высокой сложностью. В ряде стран приняты программы разработки опти­мальных решений для введения универсального обслуживания. Эти вопросы находятся в поле зрения ITU. Им предложен ряд вариан­тов экономичного решения задач организации связи в отдаленных пунктах.

 

 

 

10.4. Пример воздействия внешних факторов: переход к NGN

 

На рис. 10.1 перечислен ряд внешних факторов развития ТфОП. Первый из них связан с изменениями принципов Операторской дея­тельности. Интересны два процесса.

Первый процесс - появление новых Операторов ТфОП в нача­ле 90-х годов XX века. Эти Операторы обслуживали сравнительно малочисленные абонентские группы, предоставляя им, в первую очередь, высококачественные коммутируемые соединения для телефонной связи, для передачи факсимильных сообщений и для модемного доступа в Интернет.

Второй процесс связан с демонополизацией рынка междугород­ной и международной телефонной связи. Оба процесса привели и к положительным, и к отрицательным последствиям. В целом, они способствовали развитию ТфОП, но не стимулировали тех ради­кальных изменений, которые характерны для других внешних фак­торов эволюции телефонии. Расслоение клиентской базы Операто­ра ТфОП можно рассматривать с двух точек зрения. Если деление абонентов на группы связано только с долей доходов, порождаемых разными объемами исходящего трафика и услугами, которые ха­рактерны для телефонии, то радикальные изменения в ТфОП вряд ли нужны. Если же деление абонентов на группы обусловлено тре­бованиями услуг, выходящих за пределы функциональных возмож­ностей ТфОП, то возможны два основных решения.

Первое решение - построение еще одной сети для поддержки тех услуг, которые невозможно или нецелесообразно поддерживать за счет модернизации ТфОП. Не исключено, что придется создавать несколько таких сетей.

Второе решение заключается в радикальной модернизации ТфОП, которая должна быть направлена на поддержку практически неограниченного набора услуг. Более того, в «обновленной» ТфОП следует предусмотреть возможность заключения SLА, о которых говорилось в предыдущих лекциях.

Операторы ТфОП, как, впрочем, и другие участники инфокомму-никационного рынка, склоняются ко второму решению. Целесооб­разно выделить несколько важных движущих сил, стимулирующих переход к NGN. Заключение соглашений SLA отражает стремление определенной группы абонентов (их часто называют новаторами} к новому уровню обслуживания (сточки зрения качественных показа­телей) и к широкому спектру инфокоммуникационных услуг.

Из множества других движущих сил перехода к NGN следует выделить процессы интеграции и конвергенции, свойственные сов­ременному этапу развития электросвязи. Современные интеграци­онные процессы, в первую очередь, выражаются в экономической целесообразности объединения сетей или их ресурсов. В послед­нем случае, вероятно, уместнее говорить о консолидации, которая выражается в частичной интеграции сетей или систем.

Примером первых интеграционных процессов можно считать системно-сетевые решения по организации связи в сельской мест­ности, которые были изложены в седьмой лекции.

Цифровизация ТфОП многими специалистами рассматривается как процесс интеграции систем передачи и коммутации. Такая трак­товка цифровизации вследствие перевода АЦП из оборудования передачи в абонентский комплект местной станции вполне право­мерна. Самым характерным примером интеграционных процессов служит концепция ISDN. В ней заложена возможность интеграции нескольких сетей.

Концепция ISDN поначалу рассматривалась как основное на­правление развития ТфОП. Вскоре стало очевидным, что рынок  ISDN ограничен. В первую очередь, это касается численности абонентов ТфОП, которые готовы оплачивать функциональные возможности ISDN. В результате к интеграционным процессам стали относиться с некоторой настороженностью. В частности, при формировании концепции NGN термин «интеграция» стараются не упоминать. С другой стороны, одна из основных целей NGN -рис. 10.2 - классическая интеграция сетей.

Сети, которые были построены для телефонной связи, обме­на данными, а также телевизионного и звукового вещания, могут слиться в одну сеть, основанную на концепции NGN (эти вопросы частично отражены в двадцатой и тридцатой лекциях).

Существенно то, что NGN способна обслуживать трафик речи, данных и видео. Такая возможность породила термин «triple-play services», указывающий на способность NGN поддерживать услу­ги, связанные стремя формами представления информации: речь (звук), данные и видео.

Чаще этот аспект концепции NGN связывают с процессами конвергенции. Это не совсем корректно с точки зрения основного значения термина «конвергенция», которое определяется как воз­никновение сходства в строении и функциях у систем, изначально далеких по происхождению и назначению. Процессы конвергенции можно рассматривать как сближение функциональных возможнос­тей различных сетей в процессе их эволюции. Динамику процес­сов конвергенции можно проследить на примере развития двух сетей - фиксированной и подвижной связи. При этом для каждой сети целесообразно ввести два этапа ее эволюции, условно опре­деляемых системой понятий «вчера и сегодня». В табл. 10.1 приве­ден ряд примеров реализации услуг в обеих сетях на двух этапах их развития. Для сети подвижной связи использованы данные, прису­щие стандарту GSM.

Примечания к таблице 10.1:

а)   подразумевается телефонная сеть общего пользования;

б)   этап I связан с периодом времени, когда не поддерживались ус­луги ISDN;

в)   этап II начинается с момента введения функциональных возмож­ностей ISDN;

г)   этап II начинается с введения функций GPRS;

д)   информация о технологиях приведена в лекциях по мобильной связи;

е)   предполагается, что введены функции EDGE и Wi-Fi;

ж)    реализуется в сетях передачи программ телевидения и - частич­но - в Интернет;

з)   услуги поддерживаются не в полном объеме;

и)   мобильность терминала ограничивается стандартом беспровод­ной связи.

 

Сведения, приведенные в табл. 10.1, отражают основной смысл конвергенции: функциональные возможности сетей фиксирован­ной и подвижной связи сближаются. Очевидно, что некоторые функциональные возможности становятся идентичными. Такая ситуация складывается, например, со скоростью обмена данными. С другой стороны, различие размеров дисплея мобильного теле­фона и экрана персонального компьютера не позволяет сравнивать эффективность многих видов работы для этих терминалов. Точно так же и постоянное расширение функций мобильности термина­лов фиксированной сети не корректно сравнивать с аналогичными возможностями сотовых телефонов.

Близость многих функциональных возможностей для термина­лов фиксированной и подвижной связи открывает новые возмож­ности их совместного использования. Один из характерных приме­ров - смена сети при перемещении терминала - рассматривается в лекциях по подвижной связи.

В предыдущем разделе этой лекции был сформулирован воп­рос о завершении процесса цифровизации ТфОП в России. Дейст­вительно, у Оператора ТфОП есть два основных пути развития эксплуатируемой инфокоммуникационной системы. Первый из них состоит в использовании варианта модернизации ТфОП, апро­бированного в развитых странах. Сначала полностью завершился процесс цифровизации ТфОП. Вскоре появились объективные предпосылки для формирования NGN. Второй путь базируется на так называемом «Преимуществе отстающего». Это словосочетание означает, что идущий с опозданием может проанализировать все достоинства и недостатки тех, кто шел впереди. В результате, он может принимать более взвешенные решения.

Практическая реализация «преимущества отстающего» иллюст­рируется на рис. 10.3. В верхней части рисунка показаны основные этапы первой стратегии модернизации инфокоммуникационной системы. Они отражают историю эволюции системы телефонной связи в развитых странах. В нижней части рисунка изображены основные этапы второй стратегии модернизации инфокоммуника­ционной системы. Эта стратегия более похожа на вероятный путь эволюции ТфОП в России.

Для первой стратегии между точками завершения процесса цифровизации ТфОП – T6 и началом формирования NGN – T4 можно видеть некоторую паузу, в течение которой отсутствуют радикаль­ные преобразования инфокоммуникационной системы.

Для второй стратегии развития  инфокоммуникационной сис­темы характерна иная ситуация. Формирование NGN начинается задолго до момента ожидаемого завершения процесса цифрови­зации ТфОП - точки Т4 и T6 соответственно. Возникает резонный вопрос: не следует ли в некоторой точке Т5  прекратить цифровизацию ТфОП, форсировав создание NGN? Фактически такой подход (он обозначен ломаной линией со стрелкой) означает радикальное изменение принципов модернизации ТфОП за счет новых техноло­гий коммутации и передачи. С другой стороны, его можно считать примером «Преимущества отстающего». Тогда удастся сократить отставание в развитии национальной инфокоммуникационной сис­темы. Это означает, что процесс завершения формирования NGN (точка T7) может быть ускорен.

Ответ на поставленный вопрос можно считать утвердительным. Практическая ценность рассмотренного решения в значительной мере будет определяться величиной ΔТ-Т5 – Т4. Если она сущест­венна, а точки Т5 и T6  близки друг к другу, то смысл разработки кон­цепции форсированного создания NGN теряется. С учетом нынеш­них, сравнительно медленных, темпов цифровизации российской ТфОП использование «преимущества отстающего» представляется перспективным.

Соображения, изложенные в этой лекции, не охватывают всех аспектов, которые прямо или косвенно связаны с перспективами развития телефонии. Тем не менее, они дают представление о глав­ных направлениях развития ТфОП на ближайшее десятилетие.