ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ СИСТЕМА СЕТЕЙ

ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ СИСТЕМА СЕТЕЙ
Предложенная система относится к системам сбора и передачи информационных потоков посредством территориально распределенных сетей связи, охватывающий локальные (местные) зоны, региональные сети и магистральные сети связи с образованием иерархической структуры передачи данных.
Известна коммутационная сеть многоканальных
вычислительных систем, позволяющая организовать одновременную передачу информационных потоков между вычислительными блоками в сети с произвольной конфигурацией за счет хранения информации о конфигурации сети в памяти вычислительных блоков. С этой целью ячейки коммутации соединены в соответствии с топологией сети. К ячейкам, представляющим узлы коммутации подключены вычислительные блоки, в понятие которых заложена информация о топологии сети. Используя магистраль настройки каждый вычислительный блок узла коммутации может определять состояние сети и выбрать необходимый канал связи (1).
Известна распределенная мультипроцессорная система, архитектура которой основана на подключении множества удаленных процессоров к основному процессору. Архитектура обеспечивает улучшенный интерфейс и организацию подключения процессоров к каналам связи. Интерфейс содержит буфер коллективного пользования для хранения данных, обмен которыми происходит между основным процессором и удаленными процессорами. Система имеет контроллер (на основе микропроцессора) для управления буфером и каналами связи. Контроллер периодически обеспечивает основному процессору доступ к буферу. В контроллере используют способ опроса для осуществления связи каждого удаленного процессора по каналу связи с буфером коллективного пользования (2) .
Известна клеточная сеть телекоммуникационной системы, содержащая множество пар рядов и столбцов с чередующимися направлениями. Объекты связи находятся в узлах сети на пересечении рядов и столбцов.
Крайние узлы сети соединены между собой в результате чего образуется трехмерная сеть.
Стратегия работы сети состоит в том, что в каждом узле коммутации требуется, чтобы каждый пакет сообщений, поступающий на вход линии связи проходил в соответствующую линию для последующей передачи в сети. Клеточная сеть использует различные алгоритмы продвижения сообщений, чередующуюся адресацию, метод добавления узлов сети, метод контроля неисправностей в узлах и каналах связи, схему с иерархической структурой и средства для эффективной передачи файлов не только в виде пакета сообщений, но и другой структуры (3).
Наиболее близкой по технической ценности к данной системе является информационная телекоммуникационная система сетей, разнесенная географически, содержащая локальные телекоммуникационные сети и региональные телекоммуникационные сети, каждая локальная телекоммуникационная сеть состоит из соединенных в кольцо посредством каналов связи цифровых приемопередатчиков пользователей и узла коммутации сети. Система передает данные с момента инициирования сеанса работы удаленных пользователей до момента завершения такого сеанса. Система содержит основной процессор, обеспечивающий режимы инициирования и управления передачей информации от удаленных пользователей, образующих локальную телекоммуникационную сеть, одной из функций основного процессора является взаимосвязь локальной телекоммуникационной сети с внешней (региональной) телекоммуникационной сетью, таким образом, основной процессор выполняет функции узла или центра коммутации. Локальная телекоммуникационная система служит для обмена данными между ресурсами через внутренние связи процессора в соответствии с коммуникационными параметрами, определенными в управляющих данных.
По меньшей мере, каждая локальная телекоммуникационная сеть имеет один узел коммутации, связанный с региональной (внешней) телекоммуникационной сетью. (4).
Вышеперечисленные известные телекоммуникационные сети не предназначены для сбора информации и передачи различного рода сообщений на большой территории, например, территории России с использованием, кроме телекоммуникационных сетей, другие типы каналов связи и сочетаний различных процедур управления передачей данных.
Техническим результатом заявленной системы является создание системы, объединяющей распределенные вычислительные сети и телекоммуникационные сети для передачи цифровых сигналов с целью обеспечения широкого круга современных информационных услуг со средой мультимедиа.
0
Технический результат достигается тем, что в информационную систему сетей, содержащую локальные телекоммуникационные сети, региональные телекоммуникационные сети, и в которой каждая локальная телекоммуникационная сеть состоит из соединенных в кольцо посредством каналов связи цифровых приемо-передатчиков пользователей и узла коммутации, подключенного к соответствующей региональной телекоммуникационной сети, введена магистральная телекоммуникационная сеть, каждая региональная телекоммуникационная сеть состоит из соединенных в кольцо узла коммутации сети и территориальных центров коммутации, магистральная телекоммуникационная сеть выполнена в виде клеточной сети, на пересечении рядов и столбцов которой установлены магистральные центры коммутации, соединенные между собой посредством широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания, один территориальный центр коммутации каждой предыдущей территориальной сети объединен с одним территориальным центром коммутации каждой последующей региональной телекоммуникационной сети, другой территориальный центр коммутации каждой региональной телекоммуникационной сети соединен через канал связи с соответствующим магистральным центром коммутации магистральной телекоммуникационной сети, каналы связи выполнены в виде волоконно-оптических кабелей.
Цифровые приемо-передатчики пользователей соединены с источниками информации, например, выполненными в виде терминальной сети кабельного телевидения .
Широкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания образована цифровыми приемо-передатчиками одних узлов или центров коммутации, соединенными через волоконно-оптические кабели с цифровыми приемо-передатчиками других узлов или центров коммутации.
Источники информации выполнены, например, в виде терминальной учрежденческой сети.
Соответствующие магистральные центры коммутации соединены посредством радиоканалов связи со станциями космической связи.
Система проиллюстрирована чертежами.
На фиг.1 представлена структурная схема
системы,характеризующая иерархическую архитектуру формирования сетей системы.
На фиг.2 представлены примеры подключения различных пользователей и различных видов сетей (радиосеть, сеть кабельного телевидения, учрежденческая сеть) к каналам связи системы через узлы коммутации, предназначенные для транспортировки стандартных информационных пакетов внутри региона и сопряжения с локальными и магистральными сетями.
На фиг. 3 и 4 представлены примеры подключения различных пользователей к транспортным каналам сети и обратного подключения при выходе пакетов из транспортных каналов сети к различным пользователям.
Система содержит локальные телекоммуникационные сети 1 по числу зон, например, района, состоящие из соединенных в кольцо цифровых приемо-передатчиков 2, которые предназначены для сопряжения линий связи пользователей (на чертеже не показаны) с волоконно-оптическими каналами 3 системы, предназначенные для транспортировки стандартных информационных пакетов по сетям системы. Региональные телекоммуникационные сети 4, например, объединяющие различных пользователей области, состоящие из территориальных центров коммутации 5. Магистральная телекоммуникационная сеть б выполнена в виде клеточной сети, на пересечении рядов и столбцов которой установлены магистральные центры коммутации 7.
Система в магистральных центрах коммутации 7 соединена со станциями космической связи 8 и с сетями подвижной радиосвязи 9.
На фиг.2 система содержит подключенные через узлы коммутации 3 терминальную сеть кабельного телевидения 10 с пользователями, терминальную учрежденческую сеть 11, терминальную радиосеть 12, комплекс системы управления сетью 13, представляющий собой процессор, предназначенный дляконтроля за работой узлов и центров коммутации в кольце сети и работающий в асинхронном режиме доставки информационных пакетов (см.ссылки ниже).
Автоматическая междугородняя телефонная станция 14 соединена через шлюзовую станцию 15 представляет собой блок для преобразования аналоговых сигналов, например, в телефонной сети в цифровые для дальнейшего стандартного пакетирования информации в узлах коммутации.
На фиг.3 представлен более подробный вариант подключения различных пользователей к сети для транспортировки стандартных информационных пакетов. Аналоговая телефонная станция 14, соединенная с телефонами 16 абонентов, подключенная через модем 17 к пользователям персональными ЭВМ 18, соединена с телефонной цифровой сетью 19, к которой могут быть подключены телефонные абоненты 16 через аналого-цифровые преобразователи 20, телефонные абоненты 16, имеющие цифровой выход и персональные ЭВМ 18. К сети системы могут быть подключены терминалы 21i и ЭВМ 21г через сеть 22 передачи данных. Телефонная цифровая сеть 19 и сеть 22 передачи данных могут подключаться к каналам связи сети через узлы 3 и/или центры 5 коммутации, в которых поступающая от них информация пакетируется в стандартные пакеты и включается в единую сеть транспортировки информационных пакетов, цифровые приемо-передатчики и волоконно-оптические каналы связи образуют широкоплосную сеть интегрального обслуживания различных пользователей.
На фиг.4 представлен фрагмент сети, в котором осуществляют распакетирование информационных потоков, т.е. преобразование стандартных пакетов, поступивших из сети в стандарт пользователя.
Пользователем могут быть видеотелефоны 23, видеотерминалы 24, видеоконференции 25, ЭВМ 212, терминалы 21i, базы данных 26.
В основу разработки и реализации данной системы положена концепция перевода существующих сетей связи в цифровые сети на базе действующих в настоящее время линий связи различного назначения.
С появлением волоконно - оптических кабелей и возможностью их использования на существующей сети, например, линий электропередач (ЛЭП) реализуется возможность создания единого информационного пространства на всей территории Российской Федерации с использованием средств информационных телекоммуникационных сетей различной архитектуры, распределенных вычислительных сетей, средств цифровой обработки и передачи информационных массивов по волоконно-оптическим каналам связи и сопряжения с ними существующих сетей связи ( телефонной, радиосети, сетей кабельного телевидения и т.п.) с образованием широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания.
Строительство подземных кабелей для данной системы нецелесообразно, т.к. это требует не только больших материальных затрат, но и большого промежутка времени (около 20 лет на создание). Таким образом, в данной системе в качестве готовой широкоразветвленной сети используют сеть ЛЭП, на которой размещают волоконно-оптический кабель с большой пропускной способностью, содержащий 16 пар волокон в грозотросе или самонесущий неметаллический (в регионах и локальных сетях) 4-8 парный кабель.
Для формирования локальных телекоммуникационных сетей используют, например, цифровые приемо-передатчики с волоконнооптическим каналом связи. В качестве цифровых приемопередатчиков могут быть использованы средства сопряжения, описанные в (4). В качестве региональных центров коммутации, предназначенных для объединения в телекоммуникационную сеть отдельного региона нескольких локальных телекоммуникационных сетей и для организации связи с соседней региональной сетью используют региональные центры 4 коммутации с оптической связью цифровых приемо-передатчиков описанных в (5), от 2.048 до 34 Мбит/с. В качестве таких центров коммутации используют, например, структуру центра, описанную в (2), на выходах которых и входах каналов связи подключают цифровой приемо-передатчик (5).
При переходе от региональных телекоммуникационных сетей к магистральной сети используют клеточную структуру сети (3), в узлах которых располагают магистральные центры коммутации. Магистральные центры предназначены для обмена данными между информационными потоками, передаваемыми как между рядами (строки структуры) так и между столбцами/ на каждом из четырех входов-выходов магистрального центра коммутации установлены цифровые приемо-передатчики, описанные в (5) для сопряжения цифровых потоков с волоконно-оптическим каналом, таким образом цифровой приемо-передатчик одного магистрального центра коммутации, волоконнно-оптические каналы связи и цифровой приемо-передатчик другого магистрального центра коммутации образуют широкополосную цифровую сеть интегрального обслуживания с обеспечением на высших ступенях иерархии скорости передачи, 140 М бит/с (155 М бит/с) на существующей аппаратуре. В клеточной магистральной телекоммуникационной сети предусмотрена буферизация сообщений, т.е. возможность хранения поступающих данных, в связи с чем в системе осуществлено дублирование в магистральных центрах коммутации каналов связи посредством использования дополнительных цифровых приемопередатчиков для приема информации со станций космической связи.
Используемыми в качестве источников информации могут быть пользователи не только с цифровым выходом данных, но и с аналоговым выходом через средства сопряжения их с цифровыми каналами (это могут быть соответственно радио-релейные линии, радиолинии, тропосферные линии, ведомственные, региональные сети, телефонные и радиосети, сети отдельных организаций и учреждений таких как АК Транснефть, сети спутниковой связи Министерства по чрезвычайным ситуациям, каналы кабельного телевидения и т.п.), т.е. создается информационное пространство по всей территории России (мультимедиа).
Длина регенерационного участка на магистралях составляет 75-150 км (может быть выше). В каждом направлении из 16 пар волокон предусмотрено использовать:
Iпару - для служб административного и технологического управления;
3 пары - для телевидения;
IIпар - для обеспечения основного информационного обмена, включая резерв.Общая кабельная емкость 11 информационных пар в магистральной сети составит от 20 до 80 тыс.каналов по 64 кбт/с.
При создании единой системы сетевой связи следует руководствоваться тем, что необходимо соблюдать заданное качество обслуживания, расширять диапазон предоставляемых информационных услуг, уменьшать вероятность блокировок при соединении, сокращать время доставки информации и повышать ее достоверность. Кроме того, система должна обеспечить комплексность информационных услуг за счет формирования средымультимедиа. Стратегия создания таких сетей может основываться на стратегии замещения или на стратегии наложения. Стратегия замещения известна под названием эволюционной стратегии и заключается в последовательном наращивании емкости существующих систем и замены устаревшего оборудования на современные цифровые системы передачи и коммутации.
Стратегия наложения, предлагаемая в концепции, заключается в том, что наряду с существующей сетью создается новая цифровая сеть, которая оптимизируется по своей структуре и числу узлов путем создания кольцевых структур, рассчитываемых на определенную пропускную способность и надежность. Структура такой сети значительно отличается от существующих.
Предложенная сеть формирует единое информационное пространство, прозрачное для всех видов пользователей, путем интеграции в сети базовой наземной оптоволоконной сети на линиях электропередачи, цифровых широкополосных сетей наземного радиодоступа и цифровых сетей спутниковой связи.
В сети для обеспечения транспортировки стандартных информационных пакетов от одного узла коммутации к другому используют технологию асинхронного режима доставки стандартных информационных пакетов (6,7,8) для формирования стандартных пакетов и их транспортировки по сети.
Выполнение узлов и центров коммутации, программное обеспечение их работы в асинхронном режиме доставки и возможность их сопряжения с различными источниками информации на первом этапе создания объединенных сетей основывается на коммутационном оборудовании, описанном в (6,7,8).
Источники информации:
1.SU, авторское свидетельство № 1411766, кл.бОбГ 15/16,1988.
2.ЕР, патент № 174446, кл.СОбГ 15/16, 1986.
3.РСТ, заявка № 87102157, кл.СОбГ 15/16,H04L 11/16,1987.
4.US, патент № 4500960, кл.СОбГ 15/16, 1985 (прототип).
5. Технические требования на аппаратуру линейного тракта ДСП плезихронной цифровой иерархии по оптическому кабелю для городских сетей связи, Министерство связи РФ, 06.07.94, ССЭ., регистрационный номер РОСС RU. 0001.01ЭСОО. Сертификат № ОС/1СП-78.
6.Burston К. An international broadband ATM network, Australian fast packet switching workshop, Melbourne, Juli 1990.
7.Carbone P., Chhura S., Wernik V., Kwong K. Evolving ATM service opportunities in public networks, ISS 92, Yokohama, October 1992.
8.Chao J.H. A general architecture for link-layer congestion control in ATM networks, ISS 92, Yokohama, October 1992.