Структура сетей электросвязи
Понятие структуры сети раскрывает схему связей и взаимодействия ее элементов. При рассмотрении структуры сети выделяют следующие аспекты её описания: физический, определяющий состав и связи элементов, и логический, отображающий взаимодействие элементов в процессе функционирования сети.
Физическая структура сети — это схема связей физических элементов сети: узлов коммутации (УК), оконечных пунктов (ОП) — станций и линий передачи в их взаимном расположении с характеристиками передачи и распределения сообщений.
Логическая структура сети определяет принципы установления связей, алгоритмы организации процессов и управления ими, логику функционирования программных средств.
Топологическая структура сети или просто топология – это обобщенная геометрическая модель физической структуры сети.
Более конкретный состав аппаратно-программных средств и схема их связей называется конфигурацией сети.
В дальнейшем, если не оговорено особо, под термином «структура» понимается топологическая структура.
Под архитектурой сети понимается совокупность физической, логической и функциональной структуры.
В качестве математической модели топологической структуры сети широко используется модель в виде графа:
Обычно вершины графа обозначаются цифрами (1, 2, 3, 4) и сопоставляются с УК и/или ОП, а ребра графа — буквами (a, b, c, d, e) и соответствуют каналам связи. В символической форме графы обозначаются G(А, В), где знак G выражает логическое содержание данного понятия;
В = ij> — множество ребер между вершинами аi и aj.
Вершины графа называются смежными, если они соединены ребром. Ребра могут быть ориентированными или направленными (ребро e) и неориентированными или ненаправленными (ребра а, b, с, d). Ориентированные ребра соответствуют односторонним каналам, а неориентированные — двусторонним каналам.
Различают три типа графов:
1) ориентированные графы, все ребра которых ориентированные;
2) неориентированные графы, не содержащие ориентированных ребер;
3) графы смежного типа, в которых имеются как ориентированные, так и неориентированные ребра.
Каждому ребру может быть приписан некоторый «вес» — число или совокупность чисел, характеризующих какие-либо свойства данного ребра. В качестве веса принимаются, например, длина канала, пропускная способность, скорость передачи информации, число стандартных каналов, надежность, стоимость и т. д. Вершинам графа также могут быть приписаны веса.
Число входящих или исходящих (инцидентных) ребер называют рангом узла r(ai), где i — номер узла. На рис.: r(a1) = 2, r(a2) = 3. Узел ранга 1 является тупиковым, так как через него не могут проходить никакие пути.
Путь ij из узла ai в узел aj — это упорядоченный набор ребер, начинающихся в узле ai и заканчивающихся в узле aj. Для пути конец каждого предыдущего ребра совпадает с началом последующего ребра. Путь должен быть самонепересекающимся, т.е. не проходящим дважды через один и тот же узел. Для графа на рис. между вершинами 1 и 3 существуют три пути: ab, cd, aed. Множество путей между этими вершинами 13 = ab и cd и aed. Пути, как и ребра, могут быть направленными и ненаправленными.
Рангом пути r(ij) называется число ребер, входящих в данный путь. Минимальный ранг пути равен 1, например r(12) = 1, а максимальный — равен N — 1, где N — число вершин графа, в этом случае путь проходит через все вершины. Путь, начинающийся и заканчивающийся в одной и той же вершине, называется контуром (циклом). Связностью h называется минимальное число независимых путей между всеми парами вершин. Для графа на рис. h = 2.
Основные топологии телекоммуникационных сетей. Выбор конкретной топологии сети влияет не только на ее физическую структуру, но и существенно определяет все основные показатели сети.
В одних случаях топология задается заранее, в других — определяется на разных стадиях проектирования. Разработанная или выбранная топология сети оценивается по различным критериям: надежности, экономичности и т. д. Рассмотрим разновидности топологических структур, получивших наибольшее распространение в телекоммуникационных сетях.
1. Древовидная топология предполагает между каждой парой узлов только один путь, т.е. связность сети h = 1.
Разновидности древовидной топологии: а — дерево; б — звезда;
в — линейная (шина); г — снежинка; д — узловая с иерархией узлов
2. Сетевидная топология, в которой каждый узел является смежным только с небольшим числом других узлов. Связность такой сети h > 1.
Разновидности сетевидной топологии: а — петлевая (кольцевая);
б — радиально-петлевая; в — сотовая; г — решетка; д — двойная решетка
3. Полносвязная топология, в которой узлы соединены по принципу «каждый с каждым».
Если N — число узлов, то число ребер равно, ранг узла r = N-1. Без нарушения связности можно исключить N-2 ребер.
Топология сети оказывает значительное влияние на основные показатели сети, особенно на надежность и живучесть. Чем выше связность сети, тем она более живуча и надежна. Наибольшей связностью обладает полносвязная сеть, но для ее реализации требуется максимальное число каналов и, следовательно, сеть имеет высокую стоимость.
Топология реальной сети обычно строится по иерархическому принципу: крупные узлы соединяются по принципу «каждый с каждым», а на низших уровнях используются простые топологии — дерево, шина, звезда, кольцо и т. д.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Основные топологии телекоммуникационных сетей.
Структура первичной сети, назначение, классификация.
Первичной сетью называется совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи системы электросвязи. В основе современной системы электросвязи лежит использование цифровой первичной сети, основанной на использовании цифровых систем передачи. Как следует из определения, в состав первичной сети входит среда передачи сигналов и аппаратура систем передачи. Современная первичная сеть строится на основе технологии цифровой передачи и использует в качестве сред передачи электрический и оптический кабели и радиоэфир.
Первичная цифровая сеть на основе PDH/SDH состоит из узлов мультиплексирования (мультиплексоров), выполняющих роль преобразователей между каналами различных уровней иерархии стандартной пропускной способности (ниже), регенераторов, восстанавливающих цифровой поток на протяженных трактах, и цифровых кроссов, которые осуществляют коммутацию на уровне каналов и трактов первичной сети. Схематично структура первичной сети представлена на рис. 1.2. Как видно из рисунка, первичная сеть строится на основе типовых каналов, образованных системами передачи. Современные системы передачи используют в качестве среды передачи сигналов электрический и оптический кабель, а также радиочастотные средства (радиорелейные и спутниковые системы передачи). Цифровой сигнал типового канала имеет определенную логическую структуру, включающую цикловую структуру сигнала и тип линейного кода. Цикловая структура сигнала используется для синхронизации, процессов мультиплексирования и демультиплексирования между различными уровнями иерархии каналов первичной сети, а также для контроля блоковых ошибок. Линейный код обеспечивает помехоустойчивость передачи цифрового сигнала. Аппаратура передачи осуществляет преобразование цифрового сигнала с цикловой структурой в модулированный электрический сигнал, передаваемый затем по среде передачи. Тип модуляции зависит от используемой аппаратуры и среды передачи.
Таким образом, внутри цифровых систем передачи осуществляется передача электрических сигналов различной структуры, на выходе цифровых систем передачи образуются каналы цифровой первичной сети, соответствующие стандартам по скорости передачи, цикловой структуре и типу линейного кода.
Обычно каналы первичной сети приходят на узлы связи и оканчиваются в линейно-аппаратном цехе (ЛАЦе), откуда кроссируются для использования во вторичных сетях. Можно сказать, что первичная сеть представляет собой банк каналов, которые затем используются вторичными сетями (сетью телефонной связи, сетями передачи данных, сетями специального назначения и т.д.). Существенно, что для всех вторичных сетей этот банк каналов един, откуда и вытекает обязательное требование, чтобы каналы первичной сети соответствовали стандартам.
Cовременная цифровая первичная сеть строится на основе трех основных технологий: плезиохронной иерархии (PDH), синхронной иерархии (SDH) и асинхронного режима переноса (передачи) (ATM). Из перечисленных технологий только первые две в настоящее время могут рассматриваться как основа построения цифровой первичной сети.