Sieci telekomunikacyjne stanowią część infrastruktury państwa. Zasadniczą i największą częścią tych sieci jest publiczna sieć telekomunikacyjna, świadcząca powszechne usługi dla dowolnego abonenta.
Abonenci sieci publicznej są bardzo zróżnicowani: od najprostszego abonenta jakim jest abonent telefoniczny domowy do najbardziej skomplikowanego technicznie i usługowo jakim jest centrala telefoniczna należąca do przedsiębiorstwa.
Poza publiczną siecią telekomunikacyjną istnieją telekomunikacyjne sieci wydzielone, nazywane również prywatnymi. Sieci wydzielone współpracują z publiczną siecią telekomunikacyjną. Z wielkości i powszechności publicznych sieci telekomunikacyjnych państwa oraz międzynarodowej współpracy sieci publicznej wynika, że podstawowe standardy techniczne i usługowe na sieci telekomunikacyjne są narzucone przez sieć publiczną. W publicznych sieciach teletransmisyjnych wyróżnia się ze względów technicznych i eksploatacyjnych sieci telefoniczne, telegraficzne, teleinformatyczne, sieci radiokomunikacji ruchomej, sieci łączy radiofonicznych i telewizyjnych. W wyżej wymienionych usługowo-autonomicznych sieciach, instalowane są różne podsystemy usługowe, np. systemy telefaksowe i teletekstowe w sieciach telefonicznych. Sieci i systemy są usługowo niezależne, chociaż wykorzystują wspólne zasoby transmisyjne i komutacyjne. Podstawową funkcją klasycznej telekomunikacji jest transport informacji na drodze elektromagnetycznej. We współczesnych systemach informacyjnych, wzrasta rola przetwarzania informacji. Różnorodność usług niefonicznych wynikająca z zapotrzebowania na szybką komunikację człowiek-maszyna, wymaga ścisłego współdziałania na poziomie procedur między źródłem generacji informacji, punktami odbioru i systemami transportu informacji. Powoduje to zwiększenie zakresu usług współczesnej telekomunikacji i jej ścisłego powiązania z systemami komputerowymi - głównymi elementami źródeł i ujść informacji. Sprostanie tym zadaniom jest możliwe tylko w przypadku utworzenia jednolitej sieci telekomunikacyjnej świadczącej wszystkie rodzaje usług telekomunikacyjnych Taką sieć można było zrealizować dopiero przy odpowiednim poziomie rozwoju metod cyfrowego przesyłania mowy. Obecnie telekomunikacja zmierza do jednolitej sieci cyfrowej z integracją usług tzw. sieci wąskopasmowej ISDN ( Integrated Services Digital Network )i szerokopasmowych BISDN ( Broadband ISDN ), informatyka rozwija metody rozproszonego przetwarzania, obie dziedziny zmierzają do oprogramowania opartego na językach postprocedualnych i systemach ekspertowych. W ostatnich latach są rozważane koncepcje telekomunikacyjnych sieci inteligentnych drugiej generacji IN/2 ( Intelligont Network ) budowane z wykorzystaniem technicznych sieci ISDN.
Rozwój cyfrowych sieci telekomunikacyjnych dokonuje i dokonywał się będzie poprzez wykorzystanie techniki półprzewodnikowej, światłowodów i optyki zintegrowanej dla transmisji i komutacji. Wybór strategii rozwoju sieci cyfrowych sprowadza się do wyboru właściwych metod komutacji i związanych z nimi metod transmisji i sygnalizacji. Każda strategia musi w pierwszym rzędzie uwzględniać obecny stan sieci telekomunikacyjnej, a w szczególności interesy właścicieli sieci. Z tego punktu widzenia jest oczywiste, że dochodzenie do sieci zintegrowanej usługowo będzie musiało się odbywać na drodze ewolucji dostatecznie długotrwałej, aby zamortyzowały się olbrzymie nakłady zainwestowane w istniejące sieci. Dotychczasowy rozwój publicznej sieci telekomunikacyjnej jest zdominowany przez telefonię. Z tej dominującej roli telefonii wynika główne założenie dla koncepcji ITU dotyczące sieci IDN, w której za podstawę przyjęto komutację synchronicznych, dwukierunkowych kanałów cyfrowych o przepustowości 64 kbit/s.
Nowe usługi telekomunikacyjne z punktu widzenia planowania cyfrowych sieci zintegrowanych charakteryzują się następującymi właściwościami:
· przyszły
"abonent zintegrowany" będzie posługiwał się terminalami pracującymi
z bardzo różnymi szybkościami transmisji;
· należy się liczyć z różnymi formatami sygnałów w poszczególnych usługach;
· w
obecnej sieci telekomunikacyjnej przeważają
połączenia "punkt-punkt" pomiędzy dwoma abonentami
charakteryzujące się wymianą informacji w obu kierunkach
o zbliżonej objętości. Nowe usługi mają odmienne cechy
ruchowe. Objętość informacji wymieniona w obu kierunkach
połączenia jest bardzo różna. Coraz więcej będzie połączeń
"punkt-wiele punktów" oraz "wiele punktów - punkt".
Obecna, powszechna komutowana sieć telefoniczna przekształcana jest w sieć cyfrową z kanałami PCM o przepływności 64 kbit/s dla transmisji i komutacji.
Cyfryzacja sieci prowadzi do cyfrowej sieci zintegrowanej technicznie IDN. Zastosowanie cyfrowej techniki transmisyjnej i komutacyjnej powoduje zasadnicze zmiany w strukturze hierarchicznej sieci i metodach jej eksploatacji. Zmiany te dotyczą nie tylko zasad komutacji ale również organizacji systemu węzłów komutacyjnych i systemów teletransmisyjnych.
W systemie sieci telekomunikacyjnych w pierwszej kolejności cyfrowe centrale są stosowane na wyższych poziomach hierachii sieci; w centralach tranzytowychi międzymiastowych. Centrale końcowe są instalowane w drugiej kolejności. Wynika to ze względów technicznych i ekonomicznych. Strategia przejścia z dotychczasowej sieci telefonicznej na sieć cyfrową nie polega jedynie na zastosowaniu nowego sprzętu komutacyjnego i transmisyjnego. Tworzenie telekomunikacyjnej sieci cyfrowej powoduje istotne zmianyw strukturze sieci, planie numeracji, technicznych zasadach taryfikacji oraz metodach utrzymaniai zarządzania siecią. Aby ewolucyjnie dokonać tego przejścia, uzasadnione jest wykonanie w pierwszej kolejności zmian na poziomie central tranzytowych. Komputerowe sterowanie w tych węzłach umożliwia ruchową reorganizację sieci magistralnej oraz implementację komputerowych, scentralizowanych systemów utrzymania i zarządzania siecią. Ucyfrowienie sieci lokalnej i central końcowych wiąże się z innymi trudnościami. Najwięcej jest central końcowych, a analogowe doprowadzenia abonenckie stanowią bardzo duży majątek sieci. W sieciach IDN zakłada się pozostawienie dotychczasowych analogowych doprowadzeń abonenckich. Wobec tego, elektroniczne centrale końcowe różnią się znacznie od central tranzytowych. W centralach tranzytowych "abonentem" jest wielokrotny strumień cyfrowy, dość łatwo sprzężony z cyfrowym polem komutacyjnym.
W centralach końcowych, sprzężenie z cyfrowym polem komutacyjnym musi być poprzedzone zastosowaniem koncentratorów, które mają dwa podstawowe zadania:
· konwersję analogowych sygnałów z linii abonenckich na sygnały cyfrowe z modulacją PCM;
· koncentrację łączy abonenckich na cyfrowe wielokrotne strumienie do pola komutacyjnego.
Rozwój cyfrowych systemów transmisyjnych wyprzedzał historycznie rozwój
cyfrowych pól komutacyjnych. Sposób współpracy cyfrowych strumieni
wielokrotnych z polami cyfrowymi nie był brany pod uwagę przy standaryzacji
systemów wielokrotnych PCM. Poza systemem
2 Mbit/s, wyższe krotności systemów cyfrowych pracują na zasadzie
multipleksowania bitowego strumieni o krotnościach niższych oraz zakładają
asynchroniczność tych strumieni. Powoduje to komplikacje przy współpracy z
synchronicznymi polami komutacyjnymi central.
W wyniku zastosowania:
· cyfrowej międzycentralowej sieci transmisyjnej,
· węzłów komutacyjnych z cyfrowymi polami komutacyjnymi, sterowanymi programowo,
· scentralizowanego systemu sygnalizacji CCITT Nr 7,
· zmian strukturalnych sieci telekomunikacyjnej ukształtowała się logiczna struktura sieci cyfrowych
W cyfrowej sieci typu IDN można wyróżnić następujące warstwy logiczne:
1. Międzycentralową sieć transmisyjną odpowiedzialną za tworzenie dróg transportu informacji użytkowników w kanałach podstawowych o przepływności 64 kbit/s. Sieci teletransmisyjne mogą być samodzielnie rekonfigurowane bez udziału central komutacyjnych.
2. Sieć węzłów komutacyjnych, sterowanych programowo, dla komutacji cyfrowych kanałów o przepustowości 64 kbit/s.
3. Autonomiczną sieć sygnalizacyjną Dla sieci cyfrowych przewidziany jest scentralizowany system sygnalizacji CCITT Nr 7. Kanał sygnalizacyjny ma przepustowość 64 kbit/s; fizycznie tworzony jest w szczelinach sygnalizacyjnych (szczelina 16) cyfrowych traktów PCM o przepływności 2 Mbit/s.
4. Autonomiczną
sieć synchronizacji węzłów
Integracja techniczna sieci
z zastosowaniem techniki cyfrowej dla
transmisji i komutacji wymaga zastosowania synchronizacji
nie stosowanej w klasycznych sieciach analogowych z
przestrzennymi polami komutacyjnymi. Cyfrowe pola komutacyjne central
muszą pracować synchronicznie. Dla realizacji tych wymagań zegary węzłów
sieci są wzajemnie powiązane w sieć synchroniczną.
5. Sieć utrzymania i zarządzania Rozproszona struktura central końcowych oraz wprowadzenie metod alternatywnego sterowania ruchem w sieci uzasadnia centralizację zarządzania i utrzymania sieci, tworzone są centra eksploatacji technicznej (CET) obejmujące co najmniej kilka central.
Centra CET są ze sobą powiązane w sieć zarządzania i utrzymania. Komunikacja między węzłami CET tworzona jest zwykle na kanałach sygnalizacyjnych sieci sygnalizacyjnej, jednak logicznie jest to sieć wydzielona.
Opisany sposób przebudowy sieci telekomunikacyjnej w
sieć IDN jest uzasadniony ekonomicznie nawet przy założeniu
wyłącznie usług telefonicznych. Dokładniejsza analiza
możliwości takiej sieci: szybka komutacja porównywalna z
komutacją
w sieciach pakietowych, efektywny system sygnalizacji
wywołują uzasadnione pytania, dlaczego tak
zbudowana sieć ma przenosić wyłącznie ruch telefoniczny. Sieć IDN
daje techniczne uzasadnienie dla
integracji usług i dla ewolucyjnego przejścia do sieci ISDN.
Zaspokajanie potrzeb na różne usługi telekomunikacyjne przez budowanie wielu sieci, z których każda realizuje inne usługi ma wiele wad zarówno z punktu widzenia użytkownika jaki operatora sieci.
Z punktu widzenia użytkownika niedogodności te w szczególności dotyczą:
· kosztów (każdy rodzaj sieci wymaga własnego fizycznego styku oraz urządzenia końcowego; im mniejsza jest sieć tym większy jest średni koszt za przyłączenie, ze względu na małą liczbę użytkowników droższe są także urządzenia końcowe),
· efektywność (współpraca między różnymi sieciami jest niemożliwa lub prowadzi do redukcji usług oferowanych przez takie sieci a także potęguje "słabości" każdej z tych sieci),
· łatwości użytkowania (procedury dostępu są różne dla różnych sieci, co często prowadzi do pomyłek przy zestawieniu połączenia przez osoby korzystające z różnych sieci; co więcej każda z sieci ma własne procedury adresowania, a co za tym idzie, własną książkę teleadresową).
Dla operatora budowanie
wielu różnych sieci dla różnych
usług wiąże się nie tylko
z kosztami inwestycyjnymi, ale także
ze zwiększonymi kosztami eksploatacyjnymi
i utrzymaniowymi. Dla każdego rodzaju
sieci niezbędne jest bowiem posiadanie
odpowiednio przeszkolonego i
przygotowanego personelu.
Rys.1. Przykłady usług w różnych sieciach telekomunikacyjnych
Dalszy rozwój sieci telekomunikacyjnych wymagał nie tylko poprawiania
i ulepszania właściwości poszczególnych
rodzajów sieci, ale przede wszystkim przejścia na nowy poziom jakości,
polegający na uniwersalnym podejściu do wszelkiego
rodzaju usług. Stąd zrodził się pomysł sieci zintegrowanych pozwalających na oferowanie różnego rodzaju usług. Usługi te powinny być
oferowane przez ograniczoną liczbę styków dostępnych dla
użytkownika. Na rys.1 pokazano
ideę sieci ISDN, w której urządzenia końcowe do realizacji różnych usług
połączone są przez jeden styk z centralą
ISDN. Sama centrala z kolei zapewnia
połączenia do różnego rodzaju
sieci telekomunikacyjnych.
Rys.2.Przykłady usług oferowanych użytkownikowi w sieciach ISDN
Warunkiem zrealizowania takiej sieci było spełnienie trzech podstawowych wymagań. Pierwszym z nich było zrealizowanie zintegrowanej sieci, w której zarówno transmisja jaki komutacja wykonywane byłyby w sposób cyfrowy. Drugim warunkiem było rozszerzenie transmisji cyfrowej także na pętlę abonencką, a trzecim - wprowadzenie nowych systemów sygnalizacyjnych. Spełnienie tych warunków wymagało opracowania odpowiednich metod cyfrowego przetwarzania sygnałów mowy oraz cyfrowych systemów komutacyjnych. Konieczne było także opracowanie nowych procedur zestawiania i rozłączania połączenia poprzez standardowe styki pomiędzy urządzeniami końcowymi a siecią.
Szybki rozwój cyfrowych systemów komutacyjnych oraz postęp w konstruowaniu układów scalonych o dużej skali integracji miały istotny wpływ na wprowadzenie sieci ISDN. W 1984 roku CCITT opublikowało w czerwonej księdze pierwsze zalecenia dotyczące ISDN. Zalecenia te zostały poprawione i uzupełnione w kolejnej, niebieskiej księdze, wydanej w 1988 roku. Zalecenia te są w dalszym ciągu rozbudowywane i uaktualniane. Niedawno opublikowane zostały zmiany i uzupełnienia do niebieskiej księgi CCITT.
Rys.3. Przegląd zaleceń dotyczących sieci ISDN