Навчальна програма дисципліни “Телекомунікаційні мережі "

1.

НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ
“Телекомунікаційні мережі ", код 5/c
(назва дисципліни, код)
для напряму підготовки бакалавр
спеціальності
172 «Телекомунікації та радіотехніка»
(шифр та назва спеціальності)
спеціалізації
"Телекомунікаційні системи та мережі ”
(шифр та назва спеціалізації)
денна
(форма навчання)
.

2.

І. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ
Основний зміст даної навчальної
дисципліни спрямований на вивчення
принципів побудови і функціонування
телекомунікаційних мереж різного
призначення, їх аналітичних та
імітаційних моделей, а також освоєння
основних методів розрахунку і оцінки
параметрів цих мереж.

3.

Дисципліна є складовою частиною теорії складних
організаційно-технічних систем і ґрунтується на
знаннях, отриманих студентами при вивченні
навчальних дисциплін бакалаврської підготовки
напряму “Електроніка та телекомунікації" (17), а також
дисципліни "Спеціальні розділи математики", розвиває
їх у напрямку поглиблення питань теорії телетрафіку
стосовно до телекомунікаційних мереж.
Вона забезпечує системний підхід до вивчення
засобів і комплексів різних видів і родів зв'язку, мереж
доступу і транспортних мереж зв'язку, які
споруджуються на їх основі, принципів структурнофункціональної та принципової побудови систем
комутації, які використовуються на мережах зв’язку,
закономірностей їх функціонування, розрахунку
основних параметрів та проектування .

4.

Контрольні роботи
27
1
Денна (5сем.)
108
36
18
1
Денна (6сем.)
Заочна
(4,5,6сем)
180
36
18
18
1
залік
диф.
54
залік
108 іспит
396
20
8
2
1
366 іспит
Семестрова
атестація
27
СРС
Практичні заняття
108
Комп’ютерний
практикум
Лекції
Денна (4сем.)
Семінари
Форма
навчання
Всього
Лабораторні роботи
Розподіл за семестрами та видами занять
54

5.

ІІ. ЗМІСТ НАВЧАЛЬНОГО МАТЕРІАЛУ
Дисципліна «Телекомунікаційні
мережі» (код НП-04) складається з
трьох кредитних модулів:
1. «Основи теорії телекомунікаційних
мереж» (код НП-04/01),
2. «Керування телекомунікаційними
мережами» (код НП-04/02) і
3. «Комутаційні системи
телекомунікаційних мереж» (код НП04/03).

6.

Кредитний модуль «Основи теорії телекомунікаційних
мереж» (код НП-04/01) вивчається в 4 семестрі і включає
наступні теми.
Введення в дисципліну.
Тема 1. Функціональний склад телекомунікаційних мереж та
їх моделі.
Тема 2. Елементи математичного опису телекомунікаційних
мереж.
Тема 3. Прикладні питання теорії телетрафіку стосовно до
функціонування телекомунікаційних мереж.
Тема 4. Основні характеристики телекомунікаційних мереж.
Тема 5. Основні методи розрахунку і оцінки параметрів
телекомунікаційних мереж.
Тема 6. Організаційно-технічна побудова
телекомунікаційних мереж.
Всього на кредитний модуль відведено 108 годин, з них 27 –
лекції, 27 – практичні заняття, 54 – СРС, передбачена
модульна контрольна робота, форма контролю – залік.

7.

Кредитний модуль «Керування
телекомунікаційними мережами» (код НП04/02) вивчається в 5 семестрі і включає
наступні теми.
Тема 1. Цілі, задачі та принципи побудови
систем управління телекомунікаційними
мережами.
Тема 2. Методи рішення задач управління
телекомунікаційними мережами.
Всього на кредитний модуль відведено 108
години, з них 36 – лекції, 18 – практичні
заняття, 54 – СРС, передбачена модульна
контрольна робота, розрахунково-графічна
робота, форма контролю – диф. залік.

8.

Кредитний модуль «Комутаційні системи
телекомунікаційних мереж» (код НП-04/03) вивчається в
6 семестрі і включає наступні розділи і теми.
Розділ1. Теоретичні основи побудови систем комутації.
Тема1.1 Загальні основи побудови СК.
Тема 1.2. Мультиплексування цифрових сигналів.
Тема 1.3. Принципи синхронної цифрової комутації.
Тема 1.4. Цифрові комутаційні поля.
Тема 1.5. Стики цифрових АТС.
Тема 1.6. Концентратори абонентського навантаження.
Розділ 2. Основи проектування телекомунікаційних
мереж.
Всього на кредитний модуль відведено 180 годин, з них 36
– лекції, 18 – практичні заняття, 18 – лабораторні заняття,
108 – СРС, передбачена модульна контрольна робота,
курсова робота, форма контролю – іспит.

9.

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНІ МАТЕРІАЛИ
Кредитні модулі: «Основи теорії телекомунікаційних
мереж» ( код НП-04/01), «Керування
телекомунікаційними мережами» (код НП-04/02):
1. Романов А.И. Телекоммуникационные сети и
управление. К.:ИПЦ «Киевский университет, 2003 - 247с.
2. Максимов В.В. Структурний аналіз мереж зв'язку.
Навч.-метод. посібник. – 2-е вид., переробл. – К.: ІВЦ
"Видавництво "Політехніка", 2004. – 60 с.
3. Конспект лекцій
4. Щербина Л.П., Біленко А.І., Кучеренко А.Г. Розрахунок
параметрів систем телекомунікації методами теорії
телетрафіку. - Київ, НТУУ "КПІ", 1996 - 147с.

10.

Положення
про рейтингову систему оцінки успішності
студентів
з кредитного модуля № 1
«Основи теорії телекомунікаційних мереж»,
по дисципліні “Телекомунікаційні мережі”
для напрямку підготовки бакалавр
спеціальності
172 «Телекомунікації та радіотехніка»
(шифр та назва спеціальності)
спеціалізації
"Телекомунікаційні системи та мережі ”
(шифр та назва спеціалізації)
Інституту телекомунікаційних систем НТУУ
«КПИ»

11.

Рейтинг студента по кредитному модулю
№ 1 у четвертому семестрі складається з
балів, які він одержує:
за письмову п'ятихвилинну відповідь на
початку кожного другого практичного
заняття;
за 3 (три) відповіді (кожного студента в
середньому) на практичних заняттях (за
умови, що на одному занятті опитуються 5
студентів при максимальній чисельності
групи 25 осіб (14пр*5студ/25студ=3);
за модульну контрольну роботу;
за відповідь на заліку.

12.

Система рейтингових балів і
критерії оцінювання
1. Рейтингові бали на практичних
заняттях за письмову п'ятихвилинну
відповідь
Оцінюється по п’ятибальній системі.
Максимальна кількість балів на всіх
практичних заняттях дорівнює 7* 5 = 35
балів.

13.

2. Робота на практичних заняттях
Робота на практичних заняттях оцінюється по
п’ятибальній системі. Максимальна кількість балів
на всіх практичних заняттях дорівнює 3 * 5 = 15
балів.
Критерії оцінювання:
повна відповідь на питання або правильно
вирішена задача - 5 балів;
неповна відповідь на питання або частково
правильно вирішена задача - 3 або 4 бали;
не дана відповідь на питання або невирішена
задача (вирішена зовсім невірно) - 2 бали.
абсолютна непідготовленість до заняття - 0
балів

14.

3. Модульний контроль
Максимальний ваговий бал за контрольну
роботу 50 балів.
Критерії оцінювання:
повні відповіді на поставлені питання й
правильно вирішені практичні задачі – 50
балів;
кожне питання й задача білета МКР
мають залежно від складності свою вагу й
тому 40 балів відповідають у п'ятибальній
системі оцінці «добре», а 30 балів «задовільно».

15.

4. Штрафні й заохочувальні бали
4.1. Заохочувальні бали:
за участь у факультетській олімпіаді по
дисципліні, виконання задач по вдосконаленню
дидактичних матеріалів по дисципліні надається
5 заохочувальних балів;
за зразкове ведення конспекту лекцій (з
уклеєними малюнками) надається 5
заохочувальних балів.
4.2. Штрафні бали:
за відсутність на практичному або лекційному
занятті без поважної причини - (-1) бал;
за відсутність на контрольній роботі без
поважної причини – (-5) баллов;

16.

Необхідною умовою допуску до
заліку є відпрацювання всіх
практичних занять, виконання
модульної контрольної роботи, а також
стартовий рейтинг не менше 60% від
RC, тобто 60 балів.
Для отримання студентом
відповідних оцінок автоматом (ECTS
та традиційних) його рейтингова оцінка
RD = RС переводиться згідно з
таблицею:

17.

Значення
рейтингу з
Оцінка ECTS та
Традиційна
кредитного
визначення
залікова оцінка
модуля RС
95…100
А – Відмінно
85…94
В – Дуже добре
75…84
С – Добре
65…74
D – Задовільно
60…64
Е – Достатньо
RD <60
FX – Незадовільно
Незараховано
RD <40
F – Незадовільно
Недопущено
Зараховано

18.

Студенти, які мають 40 ≤ RС ≤ 59,
зобов’язані пройти семестрову атестацію
на останньому занятті. Студенти, які мають
R С < 40 і не допущені до заліку,
зобов’язані його підвищити до RС ≥40 у
строк за один тиждень і пройти семестрову
атестацію після здачі іспитів. У противному
випадку студенти залишаються не
допущеними до заліку й питання про їхнє
подальше перебування в стінах інституту
виноситься на комісію.
Семестрову атестацію проходять також і
ті студенти, які побажають підвищити свою
позитивну оцінку.

19.

Тема 1: Основні елементи ТКМ, їх
призначення і функції
План:
1. Узагальнена структура ТКМ.
2. Загальні вимоги до зв'язку.
3. Види зв'язку, їх особливості.
4. Термінали.
5. Лінії зв'язку. Структура багатоканальної лінії зв'язку.
6. Види комутації:
- довгострокова (кросова) і оперативна;
- комутація каналів;
- комутація повідомлень;
- датаграмний режим комутації пакетів;
- режим віртуальних з'єднань;

20.

Тема 1: Основні елементи ТКМ, їх
призначення і функції
План (продовження):
7) Класификація ТКМ:
за призначенням;
за характером утворення та використання каналів;
по виду комутації;
за ступенем рухливості;
за ступенем автоматизації.

21.

1. Узагальнена структура ТКМ
І – джерела і споживачі інформації;
II – термінали;
III – лінії зв'язку;
IV – системи розподілу інформації .

22.

Функціонування практично будь-якої системи припускає
обмін інформацією в процесі рішення покладених на неї
задач. Доставка інформації з заданих адрес забезпечується
телекомунікаційними мережами (ТКМ) різного призначення.
У загальному випадку телекомунікаційну мережу можна
представити у вигляді узагальненої структури, що містить 4
макрорівні.
Джерела і споживачі інформації.
Вони користуються послугами ТКМ і створюють потоки
повідомлень різного виду і призначення. Саме вони
визначають вимоги до ТКМ по доставці й обробці інформації
з дотриманням визначених якісних і кількісних показників.
Це зовнішнє середовище ТКМ. При відсутності першого
рівня всі інші стають непотрібними.

23.

Термінали
Це кінцеві пристрої різного призначення. У
загальному випадку вони являють собою
інструмент, за допомогою якого джерела і
споживачі інформації здійснюють
введення/вивід повідомлень.
Під повідомленням розуміється сукупність
даних, що передані засобами телекомунікацій і
мають ознаки початку і кінця.

24.

Лінії зв'язку
Вони забезпечують доставку повідомлень на необхідні
відстані у вигляді сигналів електрозв'язку.
Системи розподілу інформації (СРІ)
Вони забезпечують розподіл повідомлень відповідно до
зазначеної у заявці адреси і є ланкою, що поєднує ТКМ та
всю телекомунікаційну систему в цілому. Основним
елементом СРІ є різного роду комутаційні центри (КЦ) .
Вони багато в чому визначають показники якості
функціонування ТКМ.
Оптимальність побудови технічних пристроїв на кожному
рівні, можливості їх адаптації до змін внутрішніх і зовнішніх
параметрів, надійність і живучість багато в чому визначають
можливості телекомунікаційної мережі.

25.

2. Загальні вимоги до зв'язку
1. Доставка повідомлень за заданою адресою.
2. Забезпечення передачі заданого обсягу
інформації.
3. Своєчасність доставки повідомлень.
4. Забезпечення заданої достовірності передачі
інформації.
5. Дотримання необхідної дисципліни
обслуговування.

26.

1. Доставка повідомлень за заданою адресою
Помилкова доставка повідомлення може
призвести не тільки до втрати інформації, але і
можливо небажане розголошення відомостей,
що містяться в повідомленні.
2. Забезпечення передачі заданого обсягу
інформації.
Зменшення обсягу переданої інформації від
необхідного може різко знизити інформативність
переданого повідомлення.

27.

3. Своєчасність доставки повідомлень.
Затримка в передачі повідомлення понад
припустиму норму веде до втрати цінності
інформації, що міститься в ньому, а у
визначених умовах можлива дезорганізація
управління.
4. Забезпечення заданої вірогідності передачі
інформації.
Викривлення, допущені при передачі
інформації, можуть привести до перекручення
змісту переданого повідомлення.

28.

5. Дотримання необхідної дисципліни
обслуговування.
Відповідно до положення, яке займає абонент
в ієрархії системи управління, чи категорією
терміновості інформації, що міститься в
повідомленні, повинні бути забезпечені
пріоритети в алгоритмах обробки інформації.
У залежності від виду переданого
повідомлення значимість тих чи інших вимог
може змінюватися.

29.

3. Види зв'язку
Основними видами зв'язку, поширеними в даний час на
Україні є телефонний, факсимільний і передача даних.
Надання абонентам того чи іншого виду зв'язку
обумовлюється:
1.Зручністю користування і доступністю того чи іншого
термінала для передачі необхідного виду інформації.
2.Характером повідомлень, що підлягають передачі.
3.Способами збереження і подальшого використання
повідомлень
Вид зв'язку визначається характером переданого
повідомлення.
Рід зв'язку визначається характером середовища для
передачі повідомлення.
Повідомлення різних видів зв'язку висувають специфічні
вимоги до їхньої передачі.

30.

Телефонний зв'язок
• Телефонні повідомлення не допускають затримок
передачі різних елементів повідомлення (не
більше 300 мс).
• Велика надмірність телефонного повідомлення
допускає, в порівнянні з іншими видами зв'язку,
значну втрату елементів без зниження
вірогідності передачі (розбірливість,
натуральність).
• Мовне повідомлення передає кілька видів
інформації: змістовну (текст повідомлення), про
особу, яка говорить (ознаки, що дозволяють
довідатися хто говорить по голосу), і про
емоційні фактори (інтонаційні ознаки).

31.

Факсимільний зв'язок
• Передача даних факсимільним способом
відноситься до документальних видів зв'язку.
• Факсимільний зв'язок вимагає більшої
достовірності передачі, але допускає значні
затримки як елементів, так і повідомлення в
цілому.
• Факсимільні повідомлення можуть спочатку
передаватися в документальному вигляді, можуть
мати вигляд кодограм, шифрограм або прямих
переговорів між абонентами і документуватися на
відповідному носії.

32.

4. Термінали
• Термінал - це кінцеве обладнання, призначене для
перетворення повідомлення від абонента в сигнали зручні
для передачі технічними засобами зв'язку і зворотного
перетворення в форму зручну для сприйняття абонентом на
приймальній стороні.
• Форма повідомлення, яке надходить, визначається видом
зв'язку.
• Термінали телефонного зв'язку: телефонні апарати.
• Термінали передачі даних: телетайпи, алфавітно-цифрові
друкувальні пристрої, графічні дисплеї. Швидкість доставки
повідомлення досить висока (до 1 Гбіт / сек).
• Комплексні термінали поєднують в собі можливість обміну
повідомленнями різних видів.

33.

Різні приклади терміналів
Платіжний термінал:
Термінал ISDN:
Термінал IP-телефонії:

34.

Термінал оплати (термінал прийому платежів)
• Термінал оплати або платіжний термінал - це
обладнання, оснащене спеціальним програмним
забезпеченням, за допомогою якого здійснюється
переведення коштів.
• Платіжні термінали - це повністю автоматизоване
обладнання, призначене для оплати
найрізноманітніших сервісів: оплачувати послуги
зв'язку, комунальні платежі, платити за Інтернет і
інші сервіси.
• Платіжний термінал в процесі транзакцій не вимагає
участі оператора, простий і зручний в роботі.

35.

ISDN VideoPhone з 5.6 "дисплеєм WVP -1000
• ISDN-відеотелефон TelePhoSee WVP -1000
функціонує відповідно до міжнародного стандарту
ITU-T H.320. Телефон безпомилково взаємодіє з
ISDN відеосистемами інших виробників.
• Особливістю телефону є функція Touch Screen, що
дозволяє управляти сервісними функціями та
налаштуваннями телефону за допомогою дотику до
зображення пункту меню на дисплеї.
• Відмінною особливістю є досить широкий
(діагональ 14 см) дисплей з можливістю
регулювання кута нахилу.
• Телефон має роз'єми Відео (вхід / вихід) і Аудіо
(вхід / вихід) для підключення до відео-обладнання
(наприклад, до телевізора для виведення
зображення на збільшений екран).

36.

IP телефон SKYPIK
• Включивши USB VoIP телефон в USB порт комп'ютера
можно здійснювати і приймати Skype-дзвінки.
• Телефон подає звуковий сигнал для всіх викликів, що
поступають. Ви можете вибрати абонента зі списку
контактів Skype або набрати номер SkypeOut для здійснення
дзвінка на звичайний телефон.
• З клавіатурою і сигналом виклику цим USB телефоном
можна легко користуватися як мобільним телефоном.
• Можливості та особливості:
- Клавіатура і сигнал виклику як у мобільних телефонів.
- Звуковий сигнал для всіх викликів, що поступають.
- Колірна індикація вхідного дзвінка.
- Регулювання гучності динаміка.
- Вбудована 16-ти бітова звукова плата.
- Не потрібно зовнішнє живлення.
- Сумісний з USB1.1 і USB2.0.
- Компактний і тонкий (товщина всього 9 мм).

37.

5. Лінії зв'язку
Рис.1. Структурна
схема лінії зв'язку
До складу лінії зв'язку входять:
- Кабель чи фізичне середовище поширення сигналів.
- Лінійне обладнання (ЛО), яке утворює лінійний тракт.
- Групове обладнання (ГО), яке дозволяє створити на одному
лінійному кілька групових трактів.
- Індивідуальне обладнання (ІО), яке формує у кожному
груповому тракті визначене число каналів передачі.

38.

У залежності від принципів побудови системи передачі (СП) і
фізичної основи носіїв сигналів розрізняють кабельні, радіо,
радіорелейні й інші типи ліній зв'язку.
При використанні СП із частотним поділом каналів за основу
береться канал тональної частоти (ТЧ). Розподіл діапазону частот по
каналах ТЧ і канальним групам наступний.
Аналогова система передачі:
– один канал ТЧ – 0,3 – 3,4 кГц;
– 3 – х канальна група – 12,3 – 23,4 кГц;
– первинна 12 – ти канальна група – 60,6 – 107,7 кГц;
– вторинна 60 – ти канальна група – 312,3 – 552,4 кГц;
– третинна 300 –т канальна група – 812,3 – 2043,3 кГц.
При побудові цифрових СП швидкість передачі цифрових потоків
також стандартизуется.
Цифрова система передачі:
– Основний цифровий канал (ОЦК). Bкан = 64 кбіт/c;
– Основний доступ: 2B + D; BRI: 2 * 64 + 16 = 144 кбіт/с;
– Первинний груповий тракт 2048 кбіт/с => 30 каналів;
– Вторинний груповий тракт 8448 кбіт/с => 120 каналів;
– Третинний груповий тракт 34368 кбіт/с => 480 каналів;

39.

6. Системи комутації
У загальному випадку рішення кожної з приватних задач
комутації - визначення потоків і відповідних маршрутів,
фіксація маршрутів в конфігураційних параметрах і таблицях
мережевих пристроїв, розпізнавання потоків і передача даних
між інтерфейсами одного пристрою, мультиплексування/демультиплексування потоків і поділ середовища передачі - тісно
пов'язане з вирішенням усіх інших.
Комплекс технічних рішень узагальненої задачі комутації в
сукупності становить базис будь-якої мережевої технології. Від
того, який механізм прокладки маршрутів, просування даних і
спільного використання каналів зв'язку закладений в тій чи
іншій мережевій технології, залежать її фундаментальні
властивості.
Серед безлічі можливих підходів до вирішення завдання
комутації абонентів в мережах виділяють три основних вида
оперативної комутації:
– комутація каналів (circuit switching);
– комутація повідомлень (message switching);
– комутація пакетів (packet switching).

40.

Джерела і споживачі інформації підключаються до
необхідного каналу зв'язку за допомогою систем розподілу
інформації. Їхньою основою є комутаційні системи (КС) чи
комутаційні центри (КЦ) .
Під КЦ розуміється КС разом з контрольно –
вимірювальним, сигнальним, обладнанням електроживлення і
іншим станційним обладнанням. Дані елементи виконують два
види комутації: довгострокову й оперативну.
Під довгостроковою розуміється комутація, яка
виконується незалежно від надходження вимог абонентів на
передачу повідомлень. Вона здійснюється по заздалегідь
розроблених схемах чи розкладах, або за розпорядженням осіб,
що керують зв'язком. Під оперативною комутацією
розуміється комутація, яка здійснюється для передачі одного
повідомлення. При цьому з'єднання виконується при
надходженні заявки від абонента, а роз'єднання при відбої.

41.

• Мережі з комутацією каналів походять від перших
телефонних мереж. Мережі з комутацією пакетів з'явилися
в кінці 60-х років як результат експериментів з першими
глобальними комп'ютерними мережами. За
довгостроковими прогнозами багатьох фахівців, майбутнє
належить технології комутації пакетів, як більш гнучкій і
універсальній.
• При комутації каналів комутаційна мережа утворює між
кінцевими вузлами безперервний фізичний канал
складений з послідовно з'єднаних комутаторів проміжних
канальних ділянок.
• Умовою того, що кілька фізичних каналів при
послідовному з'єднанні утворюють єдиний фізичний
канал, є рівність швидкостей передачі даних в кожному зі
складових фізичних каналів. Рівність швидкостей означає,
що комутатори такої мережі не повинні буферизувати
передані дані.

42.

• У мережі з комутацією каналів перед передачею даних
завжди необхідно виконати процедуру встановлення
з'єднання, в процесі якої і створюється складений канал. І
тільки після цього можна починати передавати дані.
• Наприклад, якщо мережа, яка зображена на малюнку,
працює за технологією комутації каналів, то вузол 1, щоб
передати дані вузлу 7, спочатку повинен передати
спеціальний запит на встановлення з'єднання комутатора A,
вказавши адресу призначення 7. Комутатор А повинен
вибрати маршрут для утворення складеного каналу, а потім
передати запит наступному комутатору, в даному випадку
E. Потім комутатор E передає запит комутатору F, а той, у
свою чергу, передає запит вузлу 7. Якщо вузол 7 приймає
запит на встановлення з'єднання, він направляє за
допомогою вже встановленого каналу відповідь вихідному
вузлу, після чого складений канал вважається
скомутованним, і вузли 1 і 7 можуть обмінюватися по
ньому даними.

43.

Загальна структура мережі з комутацією абонентів

44.

При КК здійснюється взаємне з'єднання каналів чи
з'єднувальних ліній.
Процес проходження інформації в мережі з КК складається з
наступних операцій:
– формування і передача заявки від кінцевого пристрою КП1 до
КЦ1 на обслуговування;
– видача КЦ1 сигналу готовності до обслуговування;
– прийом адресної інформації і встановлення з'єднання КЦ 1
з КЦ–Е;
– виклик КЦ–Е кінцевого пристрою КП-Е и чекання відповіді;
– фіксація складеного каналу від КП1 до КП-Е ;
– передача повідомлення;
– передача сигналу відбою;
– підтвердження відбою і звільнення задіяного ресурсу мережі.

45.

46.

Переваги способу комутації каналів
• 1. Відносна простота технічної реалізації комутаційних
центрів, що реалізують спосіб КК.
• 2. Забезпечує передачу усіх видів інформації з заданими
вимогами.
• 3. Постійна і відома швидкість передачі даних по
встановленому між кінцевими вузлами каналу. Це дає
користувачеві мережі можливість, на основі заздалегідь
виробленої оцінки необхідної для якісної передачі даних
пропускної здатності, встановити в мережі канал потрібної
швидкості.
• 4. Низький і постійний рівень затримки передачі даних
через мережу. Це дозволяє якісно передавати дані, чутливі
до затримок (трафік реального часу) - голос, відео, різну
технологічну інформацію.

47.

Недоліки комутациії каналів
• 1. В усіх гілках мережі повинні використовуватися однотипні
канали.
• 2. Низький, у порівнянні з іншими способами комутації, коефіцієнт
використання каналів.
• 3. Обов'язкова затримка перед передачею даних через фази
встановлення з'єднання.
• 4. Відмова мережі в обслуговуванні запиту на встановлення
з'єднання (наприклад, на ділянці мережі потрібно встановити
з'єднання вздовж каналу, через який вже проходить максимально
можлива кількість інформаційних потоків; якщо абонент здатний
підтримувати тільки одне з'єднання (абонент зайнятий)).
• 5. Нераціональне використання пропускної здатності фізичних
каналів (після встановлення з'єднання, воно надається на весь час,
поки не буде розірвано). Неможливість динамічного перерозподілу
пропускної здатності обмежує мережу з комутацією каналів, так як
одиницею комутації тут є інформаційний потік в цілому.

48.

Техніка комутації каналів добре працює в тих випадках,
коли потрібно передавати тільки трафік телефонних розмов.
Комутатори, а також канали які їх з'єднують, повинні
забезпечувати одночасну передачу даних декількох
абонентських каналів. Для цього вони повинні бути
високошвидкісними і підтримувати будь-яку техніку
мультиплексування абонентських каналів.
В даний час для мультиплексування абонентських каналів
використовуються дві техніки:
– технологія частотного мультиплексування (Frequency
Division Multiplexing, FDM);
– технологія мультиплексування з поділом часу (Time
Division Multiplexing, TDM).

49.

Комутація повідомлень
Комутація повідомлень являє собою спосіб розподілу
інформації, при якому процес комутації на кожному КЦ
розбивається на два етапи:
1. На першому - забезпечується з'єднання каналу (лінії),
від якого прийшов виклик, з запам'ятовуючим пристроєм
(ЗП) на час передачі повідомлення в це ЗП.
2. На другому - ЗП з'єднується з необхідним каналом
(лінією) на час передачі повідомлення, що зберігається
в ньому,

50.

Тривалість збереження повідомлення в ЗП залежить
від часу чекання надання каналу в необхідному
напрямку зв'язку. Цей час визначається:
1. Кількістю заявок, що очікують передачі в даному
напрямку зв'язку (довжина черги).
2. Числом каналів у цьому напрямку зв'язку.
3. Обсягом переданих повідомлень.
4. Швидкістю передачі і рядом інших факторів.

51.

Використання системи обслуговування з чеканням на мережах із
комутацією повідомлень дозволяє:
1. Одержати максимально можливу ефективність використання
канального обладнання мережі.
2. Забезпечити обмін повідомленнями між абонентами, що
використовують термінали з різною швидкістю передачі інформації, з
різними кодами і форматами повідомлень.
3. Використовувати канали в гілках мережі з різною швидкістю
передачі інформації.
4. Відносно просто реалізувати пріоритетні дисципліни
обслуговування, а також багатоадресну (циркулярну) передачу
повідомлень.
До недоліків способу комутації повідомлень варто віднести:
1. Необхідність застосування на КЦ запам'ятовуючих пристроїв
великого обсягу.
2. Великий час доставки повідомлень:
,
l+1
Tдост = (Т іпер + Т ічек )
i
де l – число транзитів у шляху передачі повідомлення;
Тiпер – час передачі повідомлення на i – тій дільниці;
Тiчек – час чекання в черзі на i – тій дільниці.

52.

Комутація пакетів
Протяжні телекомунікаційні мережі з комутацією каналів
при розробці оптимізувались для досягнення найкращих
показників при передачі голосу, і переважна частка потоку
даних в цих мережах пов'язувалася саме з голосовою
передачею. Ключова характеристика таких мереж в тому,
що ресурси всередині мережі виділяються під певні
телефонні виклики. Для голосового з'єднання це не погано,
оскільки один з абонентів зазвичай говорить, і канал не
простоює. Можна сказати, що двобічний канал
телефонного зв'язку використовується на 50%. Смуга
пропускання для каналу також оптимізована і
встановлена ​так, щоб можна було забезпечити прийнятну
якість передачі мови. Однак при використанні таких
телекомунікаційних мереж для передачі даних між
комп'ютерами, з'являються два очевидні недоліки:

53.

• 1. При типовому з'єднанні (наприклад, термінал-хост)
значну частину часу канал зв'язку може бути вільний.
Але телекомунікаційна мережа виділяє цілком певну
смугу пропускання під цей канал і не може
використовувати його для іншої програми. Таким
чином, підхід з комутацією каналів не ефективний.
2. У мережах з комутацією каналів з'єднання забезпечує
передачу на постійній швидкості. Тому будь-якій парі
пристроїв термінал-хост буде надана одна і та ж
фіксована швидкість, що обмежує можливості мережі
при підключенні різноманітних хостів і терміналів.
• Мережа з комутацією пакетів здатна усунути ці
недоліки. Дані в такій мережі передаються у вигляді
блоків, званих пакетами (або кадрами).
Зазвичай верхня межа довжини пакета в залежності
від стандарту може бути від тисячі до кількох тисяч
байт. Якщо пристрій - джерело передачі бажає
передати дані розміром більше максимальної довжини
пакета, то дані поділяються на кілька пакетів, (рис.
нижче).

54.

Кожен пакет має поле даних, заголовок, інші
службові поля, розташовані на початку або в кінці
пакета.
Поле заголовка, як мінімум, повинно містити
інформацію, необхідну вузлу мережі для
перенаправлення (маршрутизації) пакетів в потрібний
канал. Можлива буферизация пакетів на вузлі.

55.

Робоча станція або інший мережний пристрій
посилає повідомлення (наприклад, файл даних) у
вигляді послідовності пакетів.
Кожен пакет поряд з даними містить керуючу і/або
контрольну інформацію, зокрема, адреса станції
призначення, або ідентифікатор маршруту.
Пакет спочатку надсилається на вузол, до якого
підключена станція передачі. Вузол, отримуючи
пакет, визначає по контрольній інформації напрямок
маршруту і на підставі цього перенаправляє пакет у
вихідний порт відповідного каналу. Якщо зв'язок між
вузлами по цьому каналу справний, пакет
передається на сусідній вузол.
Всі пакети послідовно "відпрацьовують" свої
шляхи, рухаючись через мережу до потрібної станції
призначення.

56.

Комутація пакетів має кілька переваг перед
комутацією каналів.
1. Ефективність використання лінії при пакетній
комутації, оскільки один сегмент від вузла до вузла
може динамічно розподіляти свої ресурси між багатьма
пакетами від різних додатків. Якщо на передавальному
вузлі пакетів, призначених для відправки по певному
каналу, збирається більше, ніж ємність цього каналу,
то пакети поміщаються в буфер, і встановлюється
черговість передачі пакетів. Навпаки, в мережах з
комутацією каналу час, призначений для кожної
програми, виділяється у вигляді певного тайм-слота на
основі синхронного часового мультиплексування.
Максимальна швидкість передачі визначається смугою
цього тайм-слота, а не всією смугою каналу.

57.

• 2. Мережа з пакетною комутацією може
здійснювати перетворення швидкості передачі
даних. Так здатні обмінюватися між собою
пакетами станції, підключені до відповідних вузлів
мережі каналами різної смуги пропускання.
• 3. Коли потік через мережу з комутацією каналів
зростає, мережа може виявитися перевантаженою, і
у встановленні каналів зв'язку між новими
станціями може бути відмовлено. При
перевантаженості телефонної мережі спроба
дозвону може бути блокована. У мережах з
пакетною комутацією при великій завантаженості
передача пакетів зберігається, хоча і можуть
виникати затримки з доставкою пакетів, або може
зменшуватися швидкість передачі.

58.

4. У мережах з пакетною комутацією можна
використовувати систему пріоритетів. Якщо вузол
хоче передати кілька пакетів, то він може, в першу
чергу, передати пакети які мають найвищий
пріоритет. Пакети з високим пріоритетом будуть
доставлятися з меншою затримкою, ніж пакети з
низьким пріоритетом.
5. Високий коефіцієнт використання каналу за
рахунок реалізації принципів статистичного
ущільнення.
6. Підвищення якості обслуговування телефонних
викликів за рахунок реалізації принципів
колективного використання каналів зв'язку.
7. Підвищення криптографічних властивостей
передачі мовної інформації.

59.

Комутація пакетів може здійснюватися в двох
режимах:
– датаграмний режим (ДР);
– режим віртуальних з'єднань (ВЗ).
У датаграмній (дейтаграмній) мережі кожен
пакет передається без посилання на пакети, які
йдуть до або після нього. Кожен вузол на підставі
контрольної інформації заголовка пакета і власних
даних про оточуючих вузлах мережі вибирає
наступний вузол, на який перенаправляється пакет.
Пакети з одним і тим же адресом призначення
можуть слідувати від станції відправника до станції
призначення різними маршрутами. Кінцевий вузол
маршруту відновлює правильну послідовність
пакетів і вже в цій послідовності передає їх станції
призначення.

60.

У деяких датаграмних мережах може бути
відсутня функція упорядкування пакетів на
вихідному вузлі - тоді цю функцію бере на
себе станція призначення.
Якщо один з вузлів в мережі вийшов з
ладу, то всі пакети, що знаходяться на
цьому вузлі в черзі на передачу, будуть
втрачені. Знову ж, функцію виявлення
втрачених пакетів може брати на себе як
кінцевий вузол маршруту, так і станціяодержувач.

61.

62.

У мережі з віртуальними каналами перед тим, як
пакети починають йти, створюється певний
маршрут слідування. Цей маршрут служить для
підтримки логічного з'єднання між віддаленими
станціями.
Якщо маршрут встановлений, то всі пакети між
взаємодіючими станціями будуть йти строго за цим
маршрутом. Оскільки на час логічного з'єднання
маршрут строго фіксований, то таке логічне з'єднання
в деякій мірі аналогічно утворенню каналу в мережах
з комутацією каналів і називається віртуальним
каналом. Кожен пакет тепер містить ідентифікатор
віртуального каналу поряд з полем даних. Всі вузли
по маршруту знають, куди направляти такі пакети ніякого рішення по маршрутизації ці вузли не
приймають.

63.

• У будь-який час кожна станція може встановити
один або кілька віртуальних каналів з іншою
станцією або станціями. Зауважимо, що віртуальний
канал не є виділеним каналом, що було характерно
для мереж з комутацією каналів. Пакети, рухаючись
по віртуальному каналу, можуть у разі
перевантаженості вузла або сегмента поміщатися у
вхідні і вихідні буфери на вузлах. Головна
відмінність з дейтаграмним підходом і класичною
маршрутизацією полягає в тому, що в мережах з
віртуальними каналами вузол не приймає рішення
про вибір маршруту для кожного пакета, який
входить, а робить це (вірніше, отримує інструкцію
перенаправляти пакети з відповідними
ідентифікаторами маршруту) тільки один раз - на
етапі формування віртуального каналу.

64.

65.

Переваги мережі з віртуальними каналами.
Якщо дві станції бажають обмінюватися пакетами протягом
тривалого часу, то підхід з використанням віртуальних каналів має
певні переваги.
1. Мережа може підтримувати ряд служб, пов'язаних з
віртуальними каналами, включаючи порядок проходження,
контроль помилок і контроль потоку. Правильний порядок
проходження легко підтримується, оскільки всі пакети рухаються
одним і тим же маршрутом і прибувають у встановленій спочатку
послідовності. Служба контролю помилок гарантує не тільки те,
що пакети прибувають в потрібній послідовності, але і те, що всі
пакети на приймальній стороні коректні. Наприклад, якщо один з
пакетів в послідовності, рухаючись від вузла 4 до вузла 8 (рис.)
загубився або прийшов на вузол 8 з помилкою, то вузол 8 може
надіслати запит на вузол 4 з проханням повторити "відповідний
пакет послідовності. Служба контролю потоку гарантує, що
відправник не може "завалити" одержувача даними. Наприклад,
якщо станція Е буферизує дані від станції А і бачить, що
приймальний буфер близький до переповнення, то вона може
просигналізувати через зворотний віртуальний канал про
необхідність зменшити або тимчасово припинити передачу даних
від станції А.

66.

• 2. Пакети передаються через вузол швидше, коли
вузол не приймає рішення про маршрутизацію
пакета.
3. При ВЗ немає порушення послідовності
проходження пакетів. Тому часу на відновлення
повідомлення витрачається менше.
4. Довжина заголовка при ВЗ менше, тому що
вказується тільки приналежність пакета.
Недолік: Шлях ВЗ з плином часу може стати
неоптимальним (тривалість інформаційного обміну
може бути більше часу передачі окремих пакетів в
мережі).

67.

Переваги дейтаграмної мережі.
1. При передачі пакетів в дейтаграмній мережі відсутня фаза
встановлення логічного віртуального каналу.
Дейтаграмна служба більш примітивна і допускає велику
гнучкість. Наприклад, якщо один з вузлів в мережі з
використанням віртуальних каналів стає перевантаженим, то
"відкриті" віртуальні канали, що проходять через цей вузол,
неможливо перебудувати. У дейтаграмній мережі при
перевантаженні одного з вузлів інші вузли можуть
перенаправити пакети, що приходять, в обхід перевантаженого
вузла.
2. Доставка самої дейтаграми надійніша. При використанні
віртуальних каналів, якщо вузол пошкоджується, то всі віртуальні
канали, що проходять через нього, також руйнуються.
3. Мовні пакети передаються по оптимальному шляху.
4. Висока кріптографічность.
Недоліки
1. великий заголовок, що містить повну інформацію
2. затримка через відмінності порядку прибуття в '' точку
призначення''.

68.

7. Класифікація ТКМ
1. За призначенням:
а) мережі загального користування.
б) мережі спеціального призначення.
До мереж загального користування відноситься загальнодержавна
мережа зв'язку (ЗДМЗ), що забезпечує обслуговування населення країни
(міські, районні і місцеві мережі, що надають послуги зв'язку різним
шарам населення країни).
До мереж спеціального призначення відносяться мережі військового
зв'язку, міністерства з надзвичайних становищ (МНС), банківські й інші
відомчі мережі.
2. За способом утворення і виділення каналів зв'язку
телекомунікаційні мережі поділяються на первинні і вторинні.
Первинні - частина системи зв'язку, що включає лінії зв'язку, на яких
утворюються типові канали і групові тракти, а також КЦ для їхнього
розподілу. КЦ первинної мережі, як правило, здійснюють кросову
(довгострокову) комутацію.
Вторинні - сукупність КЦ, терміналів (кінцевих пристроїв), і каналів
зв'язку, утворених на базі каналів первинної мережі, що забезпечують
передачу інформації визначеного виду зв'язку (телефонну, передачу
даних, телеграфну, факсимільну і т.д.). КЦ, як правило, здійснюють
оперативну комутацію.

69.

3. За видом комутації телекомунікаційні мережі поділяються на
такі, що не комутуються, такі, що комутуються і такі, що
частково комутуються:
а) такі, що не комутуються - оперативна комутація відсутня,
але виконуються усі види кросової комутації.
б) такі, що комутуються - виконуються усі види оперативної
комутації (КК, КС, КП).
в) такі, що частково комутуються - виконуються усі види
кросової і оперативної комутації.
4. За ступеню мобільності телекомунікаційні мережі
поділяються на стаціонарні і мобільні:
а) стаціонарні – розміщуються в стаціонарних спорудженнях;
б) мобільні – розміщуються на транспортній базі.
5. За ступеню автоматизації телекомунікаційні мережі
поділяються на неавтоматизовані й автоматизовані:
а) неавтоматизовані – переважна більшість операцій
виконується людиною;
б) автоматизовані – переважна більшість операцій виконується
технічними пристроями.

70.

Класифікація систем телекомунікацій
Під телекомунікаційними системами (ТС) прийнято
розуміти структури і засоби, призначені для передачі великих
обсягів інформації (як правило, в цифровій формі) за
допомогою спеціально прокладених ліній зв'язку або
радіоефіру. При цьому передбачається обслуговування
значної кількості користувачів систем (від декількох тисяч).
Телекомунікаційні системи включають такі структури
передачі інформації, як телемовлення (колективне, кабельне,
супутникове, стільникове), телефонні мережі загального
користування (ТМЗК), стільникові системи зв'язку (в тому
числі макро- і мікро- стільникові), системи персонального
виклику, супутникові системи зв'язку і навігаційне
обладнання, волоконні мережі передачі інформації.
Слід зазначити, що основною вимогою до систем зв'язку є
відсутність факту переривання зв'язку, але допускається
деяке погіршення якості переданого повідомлення і
очікування встановлення зв'язку.

71.

За призначенням телекомунікаційні системи групуються
наступним чином:
- системи телемовлення;
- системи зв'язку (в т.ч. персонального виклику);
- комп'ютерні мережі.
За типом використовуваного середовища передачі інформації:
- кабельні (традиційні мідні);
- оптоволоконні;
- ефірні;
- супутникові.
За способом передачі інформації:
- аналогові;
- цифрові.
Системи зв'язку поділяються за мобільністю на:
- стаціонарні (традиційні абонентські лінії);
- рухливі.
Рухливі системи зв'язку поділяються за принципом охоплення
зони обслуговування:
- на мікростільникові - DECT;
- стільникові - NMT-450, D-AMPS, GSM, CDMA;
- транкінгові (макросотовие, зонові) - TETRA, SmarTrunk;
- супутникові.