Проблема построения структуры сети, с учетом развития, может быть искусственно разделена на две части:
а) синтез структуры сети на конечный период проектирования;
б) оптимальное развитие сети от начального до конечного периода проектирования с указанием очередности введения отдельных элементов сети и изменения параметров сети по времени.
Выбор способа и очередности развития сети определяется необходимостью наиболее эффективно обеспечить потребности пользователей сети.
Рассмотрим пример развития структуры сети от начального до некоторого коне-чного момента ее развития. Структуру сети будем считать заданной графом G = {A, B), где А — множество пунктов (узлов сети), а В - множество ребер (линий связи сети). Исходными данными для решаемой задачи являются матрицы смежности R начального G 0 и конечного G графов, а также матрица тяготений (нагрузок) A =||Aji ||, где Aij — заданная нагрузка между соответствующими пунктами сети. Процесс развития сети будем считать происходящим по этапам t = 0, 1,…, tmax. На каждом из этапов t сеть должна иметь граф G t. При t=0 G t = G 0, а при t = tmax G t = G.
Под развитием сети (графа G t) будем понимать определение очередности реализации ее ребер в соответствии с максимальным показателем эффективности. Для оценки эффективности процесса развития сети на каждом этапе используется отношение нагрузки, передаваемой в реализованной части сети (текущей нагрузки), к обшей нагрузке, которая передавалась бы по сети при условии се полной реализации:
η = At /A.
Исходная матрица нагрузок A используется для определения суммарной нагрузки между узлами сети. Суммарная нагрузка узла i на этапе t реализации сети равна сумме его исходящей нагрузки, т. е. нагрузки от узла i ко всем прочим узлам, и входящей нагрузки от всех" прочих узлов к рассматриваемому узлу i. Максимальное значение эффективности процесса развития (максимум η) на каждом этапе t определяется максимальным значением нагрузки, которую можно обслужить при реализации соответствующего ребра графа. Поэтому па каждом из этапов необходимо реализовать такое ребро графа, которое позволит передавать максимальную суммарную нагрузку. Выбор ребра, удовлетворяющего указанному условию, можно производить двумя способами:
1. Сначала определяются ребра графа, которые являются смежными (имеют хотя бы одну общую вершину) с реализованными на предыдущих этапах. Из полученного набора смежных ребер выбирается и реализуется ребро, имеющее наибольший вес (наибольшую суммарную нагрузку). Процедура повторяется до тех пор, пока не будет реализован весь граф.
2. Из набора еще нереализованных ребер графа выбирается ребро с максимальным весом и проверяется на смежность с уже реализованными ребрами. Если условие смежности выполнено, то ребро реализуется, если нет, то выбирается следующее по весу ребро. Процесс продолжается до полной реализации всех ребер.
Сравнение указанных способов выбора очередного ребра графа указывает на преимущества второго способа.
12.5 Перспективы развития сетей и услуг электросвязи
Развитие сетей электросвязи идет в следующих основных направлениях:
а) реконструкции и расширения существующих сетей на основе новейших технологий (сети NGN) с охватом все больших территорий и большего числа пользователей;
б) совершенствование качества обслуживания;
в) развитие новых видов связи, а также различных услуг как в рамках существующих сетей, так и вновь создаваемых;
г) интеграции видов связи и сетей на различных уровнях;
д) интеграции «связь—ЭВМ» в направлении создания инфокоммуника-ционной сети.
Одной из важнейших задач развития сетей связи является повышение производительности труда обслуживающего персонала. Совершенствование средств связи возможно на базе достижений микроэлектроники, освоения новых систем передачи и диапазонов при широкой автоматизации процессов проектирования, строительства, тренировки и эксплуатации, при повышении надежности аппаратуры и сети в целом.
В связи с этим перед специалистами стоят большие задачи по социально-экономическому обоснованию развития отрасли, определению потребности в различных видах связи, прогнозированию потоков сообщений, определению эффективности средств связи (включая тарифы, санкции и способы расчета с пользователями).
Наряду с развитием «традиционных» видов связи — телефонной, телеграфной, факсимильной, звукового и телевизионного вещания и различных систем телемеханики — за последние годы получают все более широкое распространение такие виды связи, как передача данных, передача газет. Однако появившийся в последние годы видеотелефон, которому предрекали большое будущее, не находит широкого применения и, по-видимому, его развитие будет сравнительно небольшим, особенно если появятся системы передачи медленно движущихся изображений по телефонным каналам. В ближайшее время можно ожидать развития объемного телевидения. Внедрение оптического кабеля приводит к совершенно новому построению сетей связи и появлению принципиально новых видов связи.
Сети передачи данных в сочетании с телефонными, телеграфными сетями и сетями ЭВМ, обеспечивают пользователям различные виды телеобработки информации (проведение расчетов, получение справок и т. п.).
Наряду с появлением новых видов связи, требующих новых каналов и оконечного, а иногда и коммутационного оборудования, увеличивается число различных услуг (видов обслуживания) прежде всего в пределах существующих телефонных сетей, позволяющих абоненту экономить время как при пользовании связью, так и в других случаях. К числу таких услуг
можно отнести следующие:
- Применение кнопочных номеронабирателей и сокращенного набора часто вызываемых абонентов. При занятости линий повторные вызовы могут посылаться специальным устройством с помощью простого нажатия кнопки или автоматически через небольшие интервалы.
Уменьшение числа повторных вызовов достигается применением следующих мер:
а) предупреждением вызываемого абонента специальным звуковым сигналом о том, что его вызывают;
б) подключением к разговаривающим абонентам с подачей им соответствующего звукового сигнала;
в) автоматическим установлением соединения после окончания разговора (по заказу вызывающего абонента);
г) автоматической передачей вызываемому абоненту после освобождения его линии сообщения типа: «Вас просят вызвать номер такой-то» и т. п.
- Служба отсутствующего абонента, или поиска обеспечивает установление связи с абонентом, который может менять свое местоположение. Для этой цели предусмотрены различные поисковые системы, которые передают вызов в то место, где в данный момент находится вызываемый абонент («сопровождающий вызов») или предупреждают его по радиосети или с помощью стационарных сигналов о поступлении вызовов. За отсутствующего абонента может отвечать автоматический секретарь (индивидуальный у абонента или общий на станции), который сообщает, куда ушел и когда будет абонент, записать необходимую информацию, а в некоторых случаях (по специальному коду) выдать вызывающему абоненту записанную для него информацию.
- Конференцсвязь - организация совещаний работников, находящихся в разных местах (у себя на рабочем месте или в специальных студиях), с предоставлением им возможности не только слышать, но и видеть (с использованием видеотелефона), а иногда даже и осуществлять синхронный перевод. Частным случаем такой связи является возможность циркулярного (группового) вызова.
- Выдача всевозможных справок (о погоде, расписании транспорта, состоянии дорог, наличии товаров и т. п.) и выполнение всевозможных поручений (вызов такси, заказ продуктов, билетов и т. п.), передаваемых голосом, номеронабирателем или с помощью дополнительных устройств.
- Передача «звуковых писем» — телефонограмм, различных распоряжений или сбор сведений с использованием центрального автоматического устройства записи и вызова, а также централизованное проведение стенографической записи, организация перевода, размножение, документов и т. п. Сюда же относятся получение различных консультаций, например юридических, но вопросам языка («служба языка»), приготовлению блюд и т. п., а также осуществление различных напоминаний и уведомлений абонента, например о предстоящем совещании, побудка в заданное время и т. п. Особое место занимает телефонная справочная служба, которая должна не только выдавать справки о номерах телефонов по запросам абонентов, но и автоматически сообщать им об изменении или выключении номера вызываемого абонента, о наборе несуществующего или незадействованного номера.
- Фиксация у абонентов времени разговоров, а также фиксация у вызываемого абонента номера вызывавшего, а у вызывавшего — номера ответившего для определения правильности установления связи.
- Автоматическая охранная сигнализация из помещения, где установлен телефон, о пожаре, ограблении, несчастном случае и т. п.
- Автоматическая передача в соответствующий медицинский центр сведений о состоянии больного, дистанционная медицинская диагностика, анализ кардиограмм и т. п.
- Проведение различных финансовых операций, таких, как безналичный перевод денег, оплата за услуги и покупки, выписка счетов и их оплата и т. п.
- Документирование (фиксация) информации, поступающей по телефону или на экран телевизора.
- Установление связи с ЭВМ или вычислительным центром для выполнения ими различных поручений и решения задач.
- Дистанционное управление домашними бытовыми приборами,
- Связь с подвижными объектами (автомашинами, поездами, самолетами, кораблями и т. п.), которая позволяет не только обеспечить едущего человека связью с «внешним миром», но и обеспечить управление движения и оказание в необходимых случаях помощи.
Средства связи являются важным звеном в обеспечении охраны человека, природы и окружающей среды. В США в 1906 г. была создана «Национальная лига спасения жизни», служащие которой, беседуя по телефону с людьми, желающими покончить жизнь самоубийством, убеждали их отказаться от этой мысли, а в Англии в 1969 г. — служба «надежды и вдохновении» для тех, кто хотел бы найти утешение в своих горестях. Подобный «добрый телефон» находит все большее распространение.
Развитие цифрового кабельного и спутникового телевидения не только улучшит качество приема и увеличит число передаваемых программ, но и в сочетании с вычислительными центрами, банками информации, фильмотеками и видеобиблиотеками позволит пользователям ознакомиться с содержанием газет как сегодняшних, так и старых, журналов и книг (а при необходимости и с выводом на печать), осуществить по заказу просмотр спектаклей, кинофильмов и других передач.
В дальнейшем возможен переход к индивидуальному программируемому обучению с помощью ЭВМ.
Ознакомившись с имеющимися в магазине товарами, из дома можно оформить заказ и оплатить его. Сейчас, даже трудно представить, какие удобства создадут нам средства связи, когда ЭВМ «научатся» понимать устную речь.
Реализация многих услуг достигается применением микропроцессоров, которые могут быть установлены даже в микротелефонной трубке у абонента. Микропроцессоры и микро-ЭВМ позволят проводить обработку части информации непосредственно у пользователя, что должно привести к уменьшению нагрузок на сеть связи.
Предоставление пользователям различных дополнительных услуг создаст для них удобства и даст экономию служебного и личного времени. Для сети же введение одних услуг приводит к уменьшению повторных вызовов и непроизводительных занятий каналов, в то время как другие услуги вызывают увеличение нагрузки на сеть из-за появления дополнительных вызовов. Введение всяких услуг связано с созданием соответствующих технических средств как на станциях и узлах, так и у пользователей. Большинство услуг не дает непосредственного экономического эффекта для сети связи, и за пользование ими абонент должен платить. Часто из-за отсутствия технических средств для получения платы от абонента не вводятся отдельные услуги. В настоящее время проблема оценки эффективности предоставления различных услуг еще не решена.
Контрольные вопросы
1.Перечислите основные проблемы расчета, возникающие при модернизации и развитии сетей связи.
2.Какие локальные параметры относятся к технико – экономической характеристике сети связи?
3.Перечислите основные экономические показатели сети связи.
4.Почему для расчета реальных сетей связи используются приближенные (инженерные) методы расчета?
5. Сформулируйте в общем виде задачу анализа (синтеза) сети связи.
6. Перечислите специфические особенности сети как объекта для решения задач анализа и синтеза.
7. Что понимается под стационарностью сети связи при решении задач ана-
лиза и синтеза?
8. Охарактеризуйте теоретическую модель сети связи.
9. Какими параметрами характеризуется узел (линия связи) сети?
10. Что понимается под пучком каналов в теоретической модели сети связи?
11. Какие факторы определяют тип сети в ее теоретической модели?
12. Перечислите типы сетей связи при рассмотрении их теоретических моделей.
13. Укажите подтипы сетей в зависимости от удовлетворения потребности в связи между корреспондирующими узлами.
14. Какие технологические подтипы сетей можно выделить в сетях с
коммутацией?
15. Какие критерии качества обслуживания могут быть использованы для сетей различного типа (сигнальных, без коммутации, c коммутацией)?
16. Что такое целевой критерий синтеза сети связи?
17. Перечислите основные ограничения,используемые при решении задач анализа и синтеза сете связи.
18. Какие признаки могут быть использованы для классификации задач
анализа и синтеза сетей связи?
19. Дайте определение графа как математической модели сети.
20. Что такое ориентированный граф (неориентированный, смешанный) граф?
21. Какие параметры могут быть использованы в качестве весов элементов графа?
22. Что такое ранг узла?
23. Дайте определение сечению графа. Как определить пропускную способность сечения графа?
24. Какие матрицы могут быть использованы для алгебраического представления графа?
25. Сформулируйте общий подход к решению задач анализа и синтеза сети связи.
26. Что такое коммутируемая сеть без обходных или с обходными направлениями связи?
27. Сформулируйте сущность метода эквивалентной замены.
28. Перечислите основные достоинства сети с обходными направлениями.
29. Укажите сущность итерационного метода расчета качества обслуживания в сетях с коммутацией каналов.
30. Сформулируйте задачу анализа сети связи с пакетной коммутацией.
31. Какие функции развития используются для прогнозирования телефонной плотности в настоящее время?
32. Проведите анализ логистической функции, используемой для прогнозирования телефонной плотности.
33. Сформулируйте задачу оптимального развития структуры сети связи.
34. Перечислите современные услуги, внедряемые на сетях связи.
35. Укажите основные направления развития сетей.
Список литературы
1.Форд Л., Фалкерсон Д. Потоки в сетях. – М.: Мир, 1966.-274c.
2. Давыдов Г.Б., Рогинский В.Н., Толчан А.Я. Сети электросвязи.- М.: Связь,
1977.- 279c.
3. Сети ЭВМ. Под редакцией В.М. Глушкова.- М.: Связь, 1979.- 279с.
4. Лившиц Б.С., Пшеничников А.П., Харкевич А.Д. Теория телетрафика.
- М.: Связь, 1979.- 224c.
5. Теория сетей связи. Под редакцией В.Н. Рогинского. – М.: Радио и связь, 1981.- 192с.
6. Бесслер Р., Дойч А. Проектирование сетей связи.-М.: Радио и связь, 1988.
- 268с.
7. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Построение сетей интегрального обслужи-вания. - Ленинград: Машиностроение, 1990.- 332c.
8. Шмалько А.В. Цифровые сети связи. Основы планирования и
построения. - М.: Эко – трендз, 2001. – 282с.
9. Битнер В.И. Качество телекоммуникационных услуг вторичных сетей.
- Новосибирск: СибГУТИ, 2003.- 151с.
10. Попков В.К. Математические модели связности. – Новосибирск: Прайс-курьер, 2006.- 490с.
11. Семенов Ю.В. Проектирование сетей связи следующего поколения.
- Санкт- Петербург, Наука и техника, 2005.- 240с.
12. Алехин В.В., Летников Л.И. Основные этапы развития и реконструкции при внедрении новых технологий. Вестник связи.- 2007.-№ 7.- С.-46 – 50.
13. Бежаева Е.Б., Егунов М.М. Проектирование ГТС на базе систем передачи синхронной цифровой иерархии. Учебное пособие. – Новосибирск: УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2007.- 62с.
14. Летников Л.И., Пшеничников А.П. Системный подход к реконструк-
ции сетей. Вестник связи. – 2007. - №7. – С. 46 -50.
