Материал: Телекоммуникационные системы и сети - КНИГА

Рис. 19.8. Трехзвенная коммутационная схема

На всех звеньях коммутационного поля коммутации использу­ются простейшие коммутационные элементы (КЭ), имеющие два вхо­да и два выхода. На рис. 19.8 приведена трехзвенная коммутацион­ная схема, в которой БП, поступающий на любой вход любого КЭ, пе­редается по маршруту, указанному в ММ. Нумерация выходов схемы соответствует коду в ММ коммутируемого БП.

Маршрутизация БП в такой коммутационной схеме выполняется с помощью жесткой логики (без программного управления комму­тацией), в отличие от выбора маршрута и управления коммутацией в многозвеньевых коммутационных полях станций и узлов с про­граммным управлением современной телефонной сети. Каждый вход КЭ первой ступени связан со своим входным буферным нако­пителем в составе входного порта. Поэтому в КЭ, связанном с дву­мя такими портами, могут возникать внутренние блокировки, когда БП на входе «0» и БП на входе «1» должны быть переданы на один и тот же выход. В каждом КЭ выполняется самомаршрутизация БП от входа к выходу по содержимому соответствующего бита в ММ. Пример самомаршрутизации БП от входа «1» в одном из КЭ звена А приведен на рис. 19.9. Значение бита А в ММ однозначно опре­деляет направление БП к выходу «0» {ММ(А) = 1} (кросс) или к вы­ходу 1 {ММ(А) = 0} (транзит). В трехзвенной коммутационной схеме (см. рис. 19.8) показан маршрут передачи БП от входа с адресом 000 к выходу с адресом 101.

Рис. 19.9. Пример коммутации на станции БКП:

а - коммутационный элемент; б - коммутация в КЭ при различных значениях бита А в ММ

Это соединение реализуется в соот­ветствие с ММ = 101.

В процессе обмена адресными (о номере вызываемого абонен­та) и линейными сигналами с другими станциями сети станция Ш-ЦСИО устанавливает виртуальное соединение из конца в конец. С этого момента накопленные в буфере входного порта ячейки данного виртуального канала будут передаваться к найденному супервизором выходному порту в соответствие с подготовленной записью в БДП. Запись имеет такой вид: ИВТ, ИВК > ММ > ИВТ, ИВК'. В ней выражена связь между ИВТ, ИВК входного порта и ИВТ', ИВК' выходного порта с помощью маршрутной метки ММ. Эта запись дублируется во входном порте и используется им для маршрутизации каждого БП данного ВК. Благодаря такой автономии маршрутизации БП в установленном виртуальном соединении в каждом входном порте, супервизор освобождается от рутинных и весьма объемных по количеству операций функций обработки БП для уже установлен­ных виртуальных соединений. Так на станции БКП реализуется принцип распределенного управления коммутацией. В БДП выход­ного порта ММ стирается, но сохраняется копия данных БДП вход­ного порта. Это необходимо для предотвращения сбоев маршрути­зации в коммутационном поле станции. Если сбои возникают, то ин­формация о них передается в супервизор для выполнения необхо­димых коррекций. В БДП выходных портов имеются регистры сво­бодных и занятых ВК. Данные этих регистров используются при не­обходимости передачи БП по обходному пути в сети, если заняты все ВК в линии прямого направления.

Выше был описан один из возможных способов управления ком­мутацией на станциях Ш-ЦСИО. Его особенность состоит в том, что он ориентирован на соединение, т.е. все БП одного ВК проходят по одному маршруту от входа до выхода на станции Ш-ЦСИО. Благо­даря этому последовательность БП в ВК не нарушается и задержки одинаковы.

Показателями качества коммутационных полей станций Ш-ЦСИО, построенных с использованием схем, подобных приведенной на рис. 19.8, являются:

а) производительность, определяемая как среднее количество элементов, прошедших через станцию за единицу времени;

б) нормированная производительность представляет собой отно­шение производительности к максимально возможной произво­дительности станции при отсутствии конфликтов между БП;

в) задержка элемента, определяемая как число тактовых интер­валов между моментом поступления БП и моментом появления его на выходе.

Нормированная производительность коммутационного поля стан­ции в целом практически не может быть близкой к единице [3].

Свойства коммутационных схем с буферными накопителями БП ATM позволяют строить коммутаторы БКП станций Ш-ЦСИО, которые могут поддерживать не только все виды интерактивных служб пере­дачи данных, но и службы передачи речи и видеоконференций. В табл. 19.5 даны характеристики центров коммутации пакетов и станций (узлов) БКП. В ней приведены характеристики современных центров КП и станций (узлов) БКП.

Во второй половине 90-х годов XX в. и в первые два года нового века в США, Канаде, Японии, Западной Европе и России созданы ма­гистральные Ш-ЦСИО с технологией ATM. Для этих сетей ITU-T стан­дартизовал интерфейс «сеть-сеть», а также рекомендовал к внедре­нию метод коммутации ATM, позволяющий обеспечить высокие каче­ственные характеристики коммутационных узлов и сети в целом (ско­рости до сотен мегабит в секунду и задержки не более 10 мс).

Таблица 19.5. Характеристики старых центров КП и станций БКП

До конца не решенными остаются еще три проблемы: управле­ние сетью, управление соединениями и построение коммутацион­ных полей станций и узлов. Решение задач управления сетью свя­зано с выбором и обоснованием методов управления ресурсами сети, маршрутизации и межстанционной сигнализации. Сложность решения этих задач связана, в частности, с необходимостью уста­новления многоточечных соединений для вещательных служб. Бы­стрые изменения топологии и характеристик Ш-ЦСИО требуют соз­дания протоколов, учитывающих эти изменения.

Процессы управления соединениями связаны с производительно­стью элементов сети. Существующие коммутационные поля коммута­торов ATM имеют производительность в сотни Мбит/с. Однако ско­рость передачи информации по ВОЛС может быть на порядок выше.

19.5. Причины и условия перехода к интеллектуальной сети (ис)

Цель создания ИС. Совершенствование современных сетей элек­тросвязи идет по пути их цифровизации и интеграции все большего количества служб. Эти службы предлагают как обычные (базовые) услуги, так и большое разнообразие дополнительных видов услуг (об­служивания). Пользователям цифровых станций еще не полностью цифровизованных сетей может быть предложен большой спектр со­временных услуг, не доступный другим абонентам сети. Переход к цифровой сети позволит охватить новыми услугами всех абонентов. При предоставлении современных услуг требуется весьма сложная обработка запросов, пересылка больших объемов данных с высокой скоростью. Если ресурсы, используемые для предоставления услуг, рассредоточены на многих объектах сети, то это приводит к недопус­тимым задержкам и искажениям информации при ее многократной пересылке от одной станции к другой [9].

Для преодоления этих недостатков необходимо использовать та­кую стратегию предоставления многообразных услуг, которая осно­вывается на централизации наиболее сложной обработки данных и на использовании протоколов информационного обмена (Х.25, ОКС № 7, ATM) между элементами сети, гарантирующих высокие скорость и верность передачи информации.

Разработка технологии ИС началась в 1990 г., а первые реко­мендации ITU-T, посвященные ИС, утверждены в 1992 г. (рекоменда­ции Q.1201 - Q.1203). Основная цель ИС состоит в быстром, эф­фективном и экономичном предоставлении информационных услуг массовому пользователю. Удовлетворение этих требований возмож­но лишь при построении сетей электросвязи на основе новой концеп­ции, состоящей в том, что функции предоставления ДВО отделяют­ся от основных услуг. В традиционных ЦСК эти функции неразрывно связаны.

В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т [1.211, 1.212] вся сово­купность услуг, предоставляемых сетью, делится на две группы: ос­новные услуги и дополнительные виды обслуживания. Основные ус­луги связаны с процессами установления соединений (при способе коммутации каналов), тарификации, организации виртуальных соеди­нений (при способе коммутации пакетов), передачи пакетов между элементами сети. Основные услуги, как правило, редко изменяются и реализуются сетью при обслуживании каждого вызова.

Дополнительные услуги весьма разнообразны. Можно упомянуть, например, такие:

- универсальный номер доступа (УНД);

- персональный номер (ПН);

- «зеленый телефон» (ЗТ).

Услуга УНД предоставляет возможность по единому номеру, за­крепляемому, например, за предприятием, фирмой, банком, получить связь с требуемым пользователем. В процессе предоставления этой услуги ИС запрашивает вызывающего абонента о требуемом подраз­делении, предлагает дополнительно набрать определенное число знаков номера и адресует вызов на свободный телефон (терминал). Вся требуемая для предоставления ДВО информация концентрируется в сетевых базах данных «интеллектуальной надстройки» коммути­руемой сети (в частности, телефонной).

Услуга ПН подобна той, которой пользуются абоненты сетей под­вижной связи. Абонент, желающий получить услугу ПН, регистри­руется в ИС и получает логический номер, по которому его можно отыскать независимо от того, где он находится. Для этого он, пере­езжая в другой населенный пункт страны или мира, сообщает ИС номер (или номера) телефона, куда нужно переадресовать все вхо­дящие вызовы.

Услуга ЗТ, относящаяся к «службе 800» [1], обеспечивает уста­новление местных и междугородных соединений с поставщиками ин­формации (например, рекламными фирмами) и передачу информа­ции за их счет.

Услуги, относящиеся к ДВО, реализуются только по специальному запросу пользователя. Разные группы пользователей могут получать разные наборы ДВО. Элементом концепции ИС является отделение функций управления основными услугами от управления ДВО.

Несмотря на отставание России в цифровизации первичных и вто­ричных сетей, проекты реализации ИС создаются с участием Госко­митета по связи и информатизации РФ [1].

Концепция и архитектура ИС. Услуги могут быть отнесены к ин­теллектуальным, если при их предоставлении требуется использо­вать большие массивы данных и выполнять сложную обработку. Ес­ли при разработке и проектировании аппаратных и программных средств новых услуг не исходить из единой концепции, то затраты на их реализацию будут неоправданно велики. Поэтому современ­ный подход к проектированию аппаратных и программных средств услуг основан на модульном принципе. Сущность его состоит в том, что все процедуры реализации услуг делят на законченные авто­номные модули услуг - МУ (Service Independent Block, SIB), не зави­сящие от видов услуг и друг от друга и представляющие собой за­конченные процедуры обработки запросов. Процедуры обмена меж­ду модулями услуг тоже стандартизируют. При таком подходе дос­таточно большой набор модулей позволяет создавать новые услуги путем сочетания имеющихся МУ и интерфейсных модулей. Про­грамма реализации новой услуги будет простой и не потребует больших затрат. Лишь при проектировании экстраординарной по сложности услуги, реализация которой из имеющихся модулей не­возможна, потребуется разработка новых модулей. Описанная кон­цепция проектирования услуг интеллектуальных сетей предполагает использование языков высокого уровня, обеспечивающих уменьше­ние затрат при вводе новых услуг. Таким образом, вторым элемен­том концепции ИС - оригинальная методика структурного проекти­рования и реализации услуг.