Clasificación de redes.

Por prevalencia territorial

PAN (Personal Area Network) es una red personal diseñada para la interacción de varios dispositivos pertenecientes al mismo propietario.

LAN (Red de área local): redes de área local con una infraestructura cerrada antes de llegar a los proveedores de servicios. El término "LAN" puede describir tanto una pequeña red de oficinas como una gran red a nivel de planta que cubre varios cientos de hectáreas. Las fuentes extranjeras incluso dan una estimación cercana: alrededor de seis millas (10 km) de radio. Las redes locales son redes de tipo cerrado, el acceso a ellas está permitido solo a un círculo limitado de usuarios, para quienes el trabajo en dicha red está directamente relacionado con sus actividades profesionales.

CAN (Campus Area Network): conecta redes de área local de edificios cercanos.

MAN (Red de área metropolitana): redes de área metropolitana entre instituciones dentro de una o más ciudades, que conectan muchas redes de área local.

WAN (Wide Area Network) es una red global que cubre grandes regiones geográficas, incluidas las redes locales y otras redes y dispositivos de telecomunicaciones. Un ejemplo de una WAN es una red de retransmisión de tramas a través de la cual varias redes de computadoras pueden "hablar" entre sí. Las redes globales están abiertas y enfocadas a servir a cualquier usuario.

El término "red corporativa" también se utiliza en la literatura para referirse a la interconexión de varias redes, cada una de las cuales puede construirse sobre diferentes principios técnicos, de software y de información.

Por tipo de interacción funcional

Cliente-servidor, red mixta, red de igual a igual, red de varios rangos

Por tipo de topología de red

Neumático, anillo, anillo doble, estrella, malla, celosía, madera, árbol gordo

Por tipo de medio de transmisión

Cableado (cable telefónico, cable coaxial, par trenzado, cable de fibra óptica)

Inalámbrico (transmisión de información a través de ondas de radio en un cierto rango de frecuencia)

Por propósito funcional

Redes de área de almacenamiento, granjas de servidores, redes de control de procesos, redes SOHO, redes domésticas

Por velocidad de marcha

baja velocidad (hasta 10 Mbps), velocidad media (hasta 100 Mbps), alta velocidad (más de 100 Mbps);

Según sea necesario para mantener una conexión permanente

Red de paquetes como Fidonet y UUCP, red en línea como Internet y GSM

Redes de circuitos conmutados

Uno de los problemas más importantes en las redes de computadoras es el tema de la conmutación. El concepto de conmutación incluye:

1.el mecanismo para distribuir la ruta durante la transmisión de datos

2.Uso sincrónico del canal de comunicación

Hablaremos sobre una de las formas de resolver el problema de la conmutación, a saber, las redes de conmutación de circuitos. Pero cabe señalar que esta no es la única forma de solucionar el problema en las redes informáticas. Pero vayamos al meollo del asunto. Redes de circuitos conmutados forman entre los nodos finales una sección (canal) física común e inseparable de comunicación a través de la cual pasan los datos a la misma velocidad. Cabe destacar que se consigue la misma velocidad debido a la ausencia de un "stop" en determinados tramos, ya que el recorrido se conoce de antemano.

Estableciendo una conexión en redes de circuitos conmutados siempre comienza primero, porque no puede obtener una ruta al destino deseado sin conectarse. Y una vez establecida la conexión, puede transferir de forma segura los datos necesarios. Echemos un vistazo a los beneficios de las redes de conmutación de circuitos:

1.La velocidad de transferencia de datos es siempre la misma

2. no hay demoras en los nodos durante la transmisión de datos, lo cual es importante para varios eventos en línea (conferencias, comunicaciones, transmisiones de video)

Bueno, ahora debo decir algunas palabras sobre las deficiencias:

1.No siempre es posible establecer una conexión, es decir a veces la red puede estar ocupada

2. No podemos transmitir datos inmediatamente sin establecer primero la comunicación, es decir perdiendo el tiempo

3.Uso poco eficiente de los canales de comunicación físicos.

Permítanme explicar el último inconveniente: al crear un canal de comunicación físico, ocupamos por completo toda la línea, sin dejar oportunidad para que otros se conecten a él.

A su vez, las redes de conmutación de circuitos se dividen en 2 tipos, utilizando diferentes enfoques tecnológicos:

1.Conmutación de circuitos basada en multiplexación por división de frecuencia (FDM)

El esquema de trabajo es el siguiente:

1.Cada usuario transmite una señal a las entradas del interruptor

2.Todas las señales con un interruptor llenan las bandas ΔF mediante modulación de frecuencia de señal

2.Conmutación de circuitos basada en multiplexación por división de tiempo (TDM)

Principio Cambio de circuito basado en multiplexación temporal es bastante sencillo. Se basa en la división del tiempo, es decir cada uno de los canales de comunicación recibe servicio a su vez, y el intervalo de tiempo para enviar una señal a un abonado está estrictamente definido.

Conmutación de 3 paquetes
Esta técnica de conmutación ha sido diseñada específicamente para transferir de manera eficiente el tráfico informático. Los primeros pasos hacia la creación de redes informáticas basadas en la tecnología de conmutación de circuitos mostraron que este tipo de conmutación no permite alcanzar un ancho de banda de red general elevado. Las aplicaciones de red típicas generan tráfico de manera muy desigual, con una alta fluctuación de la velocidad de datos. Por ejemplo, al acceder a un servidor de archivos remoto, el usuario primero examina el contenido del directorio de ese servidor, lo que genera una pequeña cantidad de transferencia de datos. Luego abre el archivo requerido en un editor de texto, y esta operación puede crear un intercambio de datos bastante intensivo, especialmente si el archivo contiene inclusiones gráficas voluminosas. Después de mostrar varias páginas del archivo, el usuario trabaja con ellas localmente durante algún tiempo, lo que no requiere ninguna transferencia de datos a través de la red, y luego devuelve las copias modificadas de las páginas al servidor, y esto nuevamente genera datos intensivos. transferir a través de la red.

La relación de fluctuación del tráfico de un usuario de red individual, igual a la relación entre la tasa de intercambio de datos promedio y el máximo posible, puede alcanzar 1:50 o incluso 1: 100. Si la sesión descrita organiza el cambio de canal entre la computadora del usuario y el servidor, entonces la mayor parte del tiempo el canal estará inactivo. Al mismo tiempo, las capacidades de conmutación de la red se asignarán a este par de abonados y serán inaccesibles para otros usuarios de la red.

Con la conmutación de paquetes, todos los mensajes transmitidos por el usuario se dividen en el nodo de origen en partes relativamente pequeñas llamadas paquetes. Recuerde que un mensaje es un dato completado lógicamente: una solicitud para transferir un archivo, una respuesta a esta solicitud que contiene el archivo completo, etc. Los mensajes pueden tener una longitud arbitraria, desde unos pocos bytes hasta muchos megabytes. Por el contrario, los paquetes generalmente también pueden tener una longitud variable, pero dentro de límites estrechos, por ejemplo, de 46 a 1500 bytes. Cada paquete se suministra con un encabezado que indica la información de dirección requerida para entregar el paquete al nodo de destino, así como el número de paquete que será utilizado por el nodo de destino para ensamblar el mensaje (Figura 3). Los paquetes se transportan a través de la red como bloques de información independientes. Los conmutadores de red reciben paquetes de los nodos finales y, basándose en la información de la dirección, los transmiten entre sí y, en última instancia, al nodo de destino.

Los conmutadores de red de paquetes se diferencian de los conmutadores de canal en que tienen una memoria intermedia interna para el almacenamiento temporal de paquetes si el puerto de salida del conmutador en el momento de recibir un paquete está ocupado transmitiendo otro paquete (Fig. 3). En este caso, el paquete está durante algún tiempo en la cola de paquetes en la memoria intermedia del puerto de salida, y cuando la cola lo alcanza, se reenvía al siguiente conmutador. Un esquema de transferencia de datos de este tipo permite suavizar la ondulación del tráfico en los enlaces troncales entre conmutadores y, por lo tanto, el uso más eficiente de ellos para aumentar el rendimiento de la red en su conjunto.

De hecho, para un par de abonados, sería más eficaz proporcionarles un canal de comunicación conmutado para uso exclusivo, como se hace en las redes de conmutación de circuitos. En este caso, el tiempo de interacción de este par de abonados sería mínimo, ya que los datos se transferirían de un abonado a otro sin demora. Los suscriptores no están interesados ​​en el tiempo de inactividad del canal durante las pausas de transmisión; es importante que resuelvan su problema más rápido. Una red de conmutación de paquetes ralentiza el proceso de interacción de un par específico de suscriptores, ya que sus paquetes pueden esperar en los conmutadores mientras que otros paquetes que han llegado al conmutador antes se transmiten a lo largo de los enlaces troncales.

No obstante, la cantidad total de datos informáticos transmitidos por la red por unidad de tiempo con la técnica de conmutación de paquetes será mayor que con la técnica de conmutación de circuitos. Esto se debe a que la fluctuación de los abonados individuales, de acuerdo con la ley de los grandes números, se distribuye a lo largo del tiempo para que sus picos no coincidan. Por lo tanto, los conmutadores están cargados de trabajo de manera constante y bastante uniforme, si el número de suscriptores a los que sirven es realmente grande. En la Fig. 4 muestra que el tráfico desde los nodos finales a los conmutadores se distribuye de manera muy desigual a lo largo del tiempo. Sin embargo, los conmutadores en el nivel superior de la jerarquía que dan servicio a las conexiones entre los conmutadores inferiores se cargan de manera más uniforme, y el flujo de paquetes en las redes troncales que conectan los conmutadores superiores tiene una utilización casi máxima. El almacenamiento en búfer suaviza la ondulación, por lo que la relación de ondulación en los canales troncales es mucho más baja que en los canales de acceso de suscriptores: puede ser 1:10 o incluso 1: 2.

La mayor eficiencia de las redes de conmutación de paquetes en comparación con las redes de conmutación de circuitos (con el mismo ancho de banda de canales de comunicación) se demostró en los años 60 tanto de manera experimental como con la ayuda de la simulación. La analogía con los sistemas operativos multiprogramados es apropiada aquí. Cada programa individual en tal sistema tarda más en ejecutarse que en un sistema de un solo programa, cuando al programa se le asigna todo el tiempo de procesador hasta que se completa. Sin embargo, el número total de programas ejecutados por unidad de tiempo es mayor en un sistema multiprograma que en un sistema de un solo programa.
Una red de conmutación de paquetes ralentiza la interacción de un par específico de abonados, pero aumenta el ancho de banda de la red en su conjunto.

Latencia de la fuente de transmisión:

· Tiempo para transferir encabezados;

· Retrasos provocados por los intervalos entre la transmisión de cada paquete siguiente.

Retrasos en cada cambio:

· Tiempo de almacenamiento en búfer de paquetes;

Tiempo de conmutación, que consta de:

o tiempo de espera de paquetes en la cola (variable);

o tiempo de transferencia del paquete al puerto de salida.

Los beneficios de la conmutación de paquetes

1. Alto rendimiento general de la red mientras se transmite tráfico en ráfagas.

2. La capacidad de redistribuir dinámicamente el ancho de banda de los canales de comunicación físicos entre los abonados de acuerdo con las necesidades reales de su tráfico.

Desventajas de la conmutación de paquetes

1. Incertidumbre de la velocidad de transferencia de datos entre los abonados de la red, debido al hecho de que los retrasos en las colas de búfer de los conmutadores de red dependen de la carga total de la red.

2. El valor variable del retardo de los paquetes de datos, que puede ser bastante largo en momentos de congestión instantánea de la red.

3. Posible pérdida de datos debido a desbordamientos del búfer.
Actualmente, se están desarrollando e implementando activamente métodos para superar estas desventajas, que son especialmente graves para el tráfico sensible a retrasos, que requiere una velocidad de transmisión constante. Estas técnicas se denominan técnicas de calidad de servicio (QoS).

Las redes de conmutación de paquetes, en las que se implementan métodos para asegurar la calidad del servicio, permiten la transmisión simultánea de varios tipos de tráfico, incluidos los importantes como el teléfono y la computadora. Por lo tanto, los métodos de conmutación de paquetes se consideran hoy en día los más prometedores para construir una red convergente que proporcionará servicios integrales de alta calidad para suscriptores de cualquier tipo. Sin embargo, los métodos de conmutación de circuitos tampoco pueden descartarse. Hoy en día, no solo funcionan con éxito en redes telefónicas tradicionales, sino que también se utilizan ampliamente para formar conexiones permanentes de alta velocidad en las llamadas redes primarias (backbone) de las tecnologías SDH y DWDM, que se utilizan para crear canales físicos troncales entre conmutadores. de redes telefónicas o informáticas. En el futuro, es muy posible que aparezcan nuevas tecnologías de conmutación, de una forma u otra, combinando los principios de conmutación de paquetes y canales.

4.VPN (ing. Red privada virtual- red privada virtual) es un nombre generalizado para tecnologías que permiten proporcionar una o más conexiones de red (red lógica) a través de otra red (por ejemplo, Internet). A pesar de que las comunicaciones se realizan a través de redes con un nivel de confianza desconocido menor (por ejemplo, a través de redes públicas), el nivel de confianza en la red lógica construida no depende del nivel de confianza en las redes subyacentes debido a la uso de herramientas de criptografía (cifrado, autenticación, infraestructura de clave pública, medios de protección contra repeticiones y cambios de mensajes transmitidos a través de la red lógica).

Dependiendo de los protocolos utilizados y el propósito, VPN puede proporcionar conexiones de tres tipos: nodo-nodo,red de nodos y red-red... Las VPN generalmente se implementan en niveles no superiores al nivel de red, ya que el uso de criptografía en estos niveles permite el uso de protocolos de transporte (como TCP, UDP) sin cambios.

Los usuarios de Microsoft Windows denotan con el término VPN una de las implementaciones de redes virtuales: PPTP, y se usa a menudo no para crear redes privadas.

La mayoría de las veces, para crear una red virtual, PPP se encapsula en algún otro protocolo: IP (este método lo utiliza la implementación de PPTP, Protocolo de túnel punto a punto) o Ethernet (PPPoE) (aunque también tienen diferencias). La tecnología VPN se ha utilizado recientemente no solo para crear redes privadas ellos mismos, sino también por algunos proveedores de "última milla" en el espacio postsoviético para proporcionar acceso a Internet.

Con el nivel adecuado de implementación y el uso de software especial, una red VPN puede proporcionar un alto nivel de cifrado de la información transmitida. Con todos los componentes configurados correctamente, la tecnología VPN proporciona anonimato en la Web.

La VPN consta de dos partes: una red "interna" (controlada), de la cual puede haber varias, y una red "externa", a través de la cual pasa la conexión encapsulada (generalmente Internet). También es posible conectarse a una red virtual de una computadora separada. Un usuario remoto está conectado a una VPN a través de un servidor de acceso que está conectado a redes internas y externas (públicas). Cuando se conecta a un usuario remoto (o cuando se establece una conexión a otra red segura), el servidor de acceso requiere pasar por el proceso de identificación y luego el proceso de autenticación. Después de pasar con éxito ambos procesos, el usuario remoto (red remota) está facultado para trabajar en la red, es decir, se lleva a cabo el proceso de autorización. Las soluciones VPN se pueden clasificar según varios parámetros principales:

[editar] Por el grado de seguridad del entorno utilizado

Protegido

La versión más común de redes privadas virtuales. Con su ayuda, es posible crear una red confiable y segura basada en una red no confiable, generalmente Internet. Algunos ejemplos de VPN seguras son: IPSec, OpenVPN y PPTP.

Fideicomisarios

Se utilizan en los casos en que el medio de transmisión puede considerarse confiable y solo es necesario resolver el problema de crear una subred virtual dentro de una red más grande. Las preocupaciones de seguridad se están volviendo irrelevantes. Ejemplos de tales soluciones VPN son: Conmutación de etiquetas multiprotocolo (MPLS) y L2TP (Protocolo de túnel de capa 2) (más precisamente, estos protocolos transfieren la tarea de proporcionar seguridad a otros, por ejemplo, L2TP, como regla, se usa en tándem con IPSec).

[editar] A modo de implementación

En forma de software y hardware especiales

La red VPN se implementa mediante un conjunto especial de software y hardware. Esta implementación proporciona un alto rendimiento y, por regla general, un alto grado de seguridad.

Como solución de software

Utilice una computadora personal con software especial para proporcionar la funcionalidad de VPN.

Solución integrada

La funcionalidad VPN proporciona un complejo que también resuelve los problemas de filtrado del tráfico de la red, organizando un firewall y asegurando la calidad del servicio.

[editar] Con cita previa

Se utilizan para combinar varias ramas distribuidas de una organización en una única red segura, intercambiando datos a través de canales de comunicación abiertos.

VPN de acceso remoto

Se utilizan para crear un canal seguro entre un segmento de una red corporativa (oficina central o sucursal) y un único usuario que, mientras trabaja desde casa, se conecta a los recursos corporativos desde una computadora doméstica, computadora portátil corporativa, teléfono inteligente o quiosco de Internet.

Se utiliza para redes a las que se conectan usuarios "externos" (como clientes o clientes). El nivel de confianza en ellos es mucho menor que en los empleados de la empresa, por lo que es necesario proporcionar "líneas" especiales de protección, impidiendo o restringiendo el acceso de estos últimos a información confidencial especialmente valiosa.

Se utiliza para proporcionar acceso a Internet por parte de los proveedores, generalmente si varios usuarios están conectados a través de un canal físico.

VPN cliente / servidor

Protege los datos transmitidos entre dos nodos (no redes) en una red corporativa. La peculiaridad de esta opción es que la VPN se construye entre nodos que están, por regla general, en el mismo segmento de red, por ejemplo, entre una estación de trabajo y un servidor. Esta necesidad surge muy a menudo en los casos en que es necesario crear varias redes lógicas en una red física. Por ejemplo, cuando necesite dividir el tráfico entre el departamento de finanzas y el departamento de recursos humanos, accediendo a servidores ubicados en el mismo segmento físico. Esta opción es similar a la tecnología VLAN, pero en lugar de separar el tráfico, utiliza cifrado.

[editar] Por tipo de protocolo

Existen implementaciones de redes privadas virtuales para TCP / IP, IPX y AppleTalk. Pero hoy en día existe una tendencia hacia una transición general al protocolo TCP / IP, y la gran mayoría de las soluciones VPN lo admiten. El direccionamiento en él se elige con mayor frecuencia de acuerdo con el estándar RFC5735, de la gama de redes privadas TCP / IP

[editar] Por capa de protocolo de red

Por capa de protocolo de red basada en el mapeo a las capas del modelo de referencia de red ISO / OSI.

5. El modelo de referencia OSI, a veces denominado pila OSI, es una jerarquía de red de 7 capas (Figura 1) desarrollada por la Organización Internacional de Normalización (ISO). Este modelo contiene esencialmente 2 modelos diferentes:

Un modelo horizontal basado en protocolos que proporciona un mecanismo para la interacción de programas y procesos en diferentes máquinas.

Un modelo vertical basado en servicios proporcionados por capas adyacentes entre sí en la misma máquina

En el modelo horizontal, los dos programas requieren un protocolo común para intercambiar datos. En vertical, las capas adyacentes se comunican mediante API.

Información similar.

En las redes de conmutación de circuitos, existe una conexión de extremo a extremo entre las unidades terminales llamantes y llamadas durante todo el tiempo de transmisión (Figura 3.3).

Arroz. 3.3. Zapata de circuito conmutado

La ruta de conexión consta de una serie de secciones, que en el proceso de establecer una conexión se incluyen en serie una tras otra. Es "transparente" con respecto a los códigos utilizados por el terminal al transmitir datos y los métodos de control. El tiempo de propagación de la señal de datos a lo largo de la ruta de conexión es constante.

En una sesión de comunicación se distinguen tres fases: establecimiento de la conexión, transmisión de datos y liberación de la conexión (ver Fig. 3.1 a). El proceso de establecimiento de la llamada está controlado por la persona que llama.

el terminal, que envía una señal de llamada a su nodo de conmutación, recibe una señal de respuesta del nodo (una invitación para marcar un número) y luego transmite información de dirección (caracteres de marcación) al nodo. El nodo de conmutación procesa esta información, ocupa uno de los canales del paquete que conduce al siguiente nodo de conmutación y transmite a este último los caracteres de marcación necesarios para el establecimiento posterior de la conexión. De esta forma, se forma gradualmente un camino de conexión a lo largo de los tramos hasta el terminal llamado. Una vez que se completa este proceso, se envían señales desde la red a los terminales llamantes y llamados de que la conexión está activa y lista para enviar datos.

A partir de este momento, el terminal determina el progreso de la transferencia de datos. El terminal (de forma automática o con la participación del abonado) decide las medidas a tomar para detectar y corregir los errores de transmisión. Las medidas pueden ser diferentes dependiendo de las condiciones particulares de trabajo.

La desconexión puede iniciarse mediante cualquiera de los dos terminales vinculados con una señal clara. En esta señal, todos los nodos de conmutación que participan en la formación de la ruta de conexión desconectan las conexiones.

Entre las redes de transmisión de datos por conmutación de circuitos, se distinguen dos tipos: redes síncronas y asíncronas.

3.3.1. REDES ASINCRONAS CON CONMUTACION DE CANALES

3.3.1.1. CARACTERÍSTICAS DISTINTIVAS DE LAS REDES ASÍNCRONAS

En las redes asincrónicas, no hay una sincronización general entre los elementos y no se establecen "ticks" únicos para la red. Los dispositivos de conmutación y ADF separados tienen generadores de reloj independientes e independientes.

En la Fig. 3.4 muestra esquemáticamente la estructura de dicha red con unidades terminales, equipos multicanal y nodos de conmutación. Las líneas de abonado y los canales de los sistemas multicanal se utilizan para conectar instalaciones de terminales con nodos de conmutación. Los nodos de conmutación están interconectados por paquetes de canales. Frente a los nodos, las vigas se dividen en canales separados.

La división permite cierta libertad en la creación de redes. Por ejemplo, cuando se transmite a través de líneas de comunicación, se puede utilizar la división de canales tanto en frecuencia como en tiempo (consulte la Sección 1.4.2), se pueden instalar equipos para la conmutación de canales tanto espacial como temporal en los nodos de la red (consulte el Volumen 1, Sección 3). así como). Tanta libertad de elección

Arroz. 3.4. Red de conmutación de circuitos asíncrona

El equipo de formación y conmutación de canales es necesario, en particular, cuando se organiza la comunicación telegráfica y la transmisión de datos a través de una red común, cuando, en primer lugar, se debe utilizar el equipo existente de la red telegráfica, por ejemplo, sistemas de telegrafía de tonos (ver, Sección 1.4.2.2). Luego, de acuerdo con las posibilidades técnicas y económicas, el equipo especificado se puede complementar o reemplazar gradualmente por otros más avanzados basados ​​en nuevos desarrollos en el campo de la tecnología de la comunicación.

Como se muestra en la fig. 3.4, la ruta de conexión entre las unidades terminales llamante y llamada consta de varias secciones, que están conectadas en serie una tras otra a través de los nodos de conmutación. Dado que cada sección de la ruta de transmisión y cada nodo de conmutación contribuyen a la distorsión total de la señal de datos transmitida, la transmisión y la conmutación deben realizarse con la menor distorsión posible.

El requisito de un mínimo de distorsión es importante principalmente para señales no isócronas que no pueden corregirse en principio. Las señales de datos isócronas, por el contrario, se pueden corregir en cada sección de la ruta de transmisión y en cada nodo de conmutación. En sistemas de división de tiempo con canales síncronos o canales con formación de ciclos de signo (ver Sección 1.4.2.3), la corrección se realiza automáticamente. En los sistemas de división de frecuencia que permiten la transmisión a velocidad variable, es decir, son "transparentes" (ver 1.4.2.2), se deben instalar dispositivos adicionales para la corrección. Sin embargo, debido al alto costo, esto generalmente se evita, de modo que en tales casos la transmisión y la conmutación también deben llevarse a cabo con la menor distorsión posible.

3.3.1.2. SISTEMAS DE TRANSMISIÓN CON VRK EN REDES ASÍNCRONAS CON CONMUTACIÓN DE CANALES

En una red asíncrona con conmutación de circuitos, cada sistema de transmisión por división de tiempo (TDM) tiene su propia sincronización, independiente de la sincronización de otros sistemas. Como resultado, las frecuencias de reloj de los sistemas con VDK son diferentes, es decir, la ruta de conexión entre los abonados consta de secciones que no tienen exactamente las mismas velocidades de transmisión.

En sistemas con canales síncronos por división de tiempo (ver Sección 1.4.2.3), en los que a cada bit que llega del DTE se le asigna un bit en el flujo de multidifusión, debido a la diferencia en las velocidades de transmisión, el fenómeno de deslizamiento de la señal con bits faltantes o agregando superfluo. Esto significa que uno de los bits no se transmite más, ya que el siguiente sistema tiene una tasa de transmisión demasiado baja o, a la inversa, cualquiera de los bits se retransmite, ya que el siguiente sistema tiene una tasa demasiado alta (Fig. 3.5).

Arroz. 3.5. Deslizamiento de bits en una red asíncrona con conmutación de circuitos

Por lo tanto, en sistemas con VDC que operan en redes asíncronas de conmutación de circuitos, es necesario utilizar métodos especiales de ecualización de velocidad, en los que, debido a la exclusión o adición de bits coincidentes ("vacíos") en cada canal de datos separado, coinciden con los Se logra la velocidad de transmisión a través de los canales de la ruta de conexión. En otras palabras, se necesitan sistemas de división de tiempo que tengan canales con canales de relleno de coincidencia de velocidad (ver sección 1.4.2.3).

El fenómeno del deslizamiento de bits debe considerarse también en el caso de utilizar sistemas de división de tiempo con

canales con la formación de ciclos de signos (ver Sección 1.4.2.3). Dichos sistemas deberían detectar ciclos de señales y eliminar los desajustes de velocidad entre los canales de datos acortando o alargando el elemento de parada.

En los sistemas de división de tiempo con canales "transparentes" (véase la Sección 1.4.2.3), al convertir señales DTE en una secuencia de bits transmitida mediante codificación de tiempo posicional, no surge el problema del deslizamiento de bits. De hecho, en este caso, la señal después de cada sección de transmisión se caracteriza, en principio, por relaciones de tiempo invariables y la misma se transmite posteriormente. Por supuesto, para que las distorsiones resultantes de la codificación repetida no sean demasiado grandes, el error inevitable durante la codificación debe permanecer en un nivel suficientemente bajo.

3.3.1.3. EQUIPO PARA CONMUTACIÓN DE CANALES HORARIOS EN REDES ASÍNCRONAS

Si los nodos de conmutación de la red asíncrona están conectados a sistemas con TDC que tienen canales de relleno o canales con la formación de ciclos de signo, entonces en dispositivos para conmutación de tiempo secuencial por bits (ver Volumen 1, Sección 6.1.3.2), distorsiones de datos Se permiten señales, que ascienden a no más de media unidad de intervalo.

Cuando se utilizan sistemas de división de tiempo con canales "transparentes" o sistemas de multiplexación por división de frecuencia, las distorsiones que surgen en el proceso de conmutación en serie de bits deben ser muy pequeñas, ya que están incluidas en la distorsión total. Si bien, en el caso de señales de datos isócronas, se podría instalar un ecualizador entre el equipo de conmutación y el sistema de transmisión multicanal, debería realizar lo descrito en la Sec. 3.3.1.2. igualar las velocidades y tendría que llegar a un acuerdo con los costos asociados.

En presencia de canales de relleno y canales con formación de ciclos de signo, se puede utilizar la conmutación de grupos de bits, lo que proporciona un rendimiento superior (ver Sección 2. 1.1.1, ejemplo 3, Tabla 2.1).

3.3.1.4. ESTRUCTURA DE LA RED ASÍNCRONA CON CONMUTACIÓN DE CANALES

La estructura de una red asíncrona conmutada por circuitos se muestra en la Fig. 3.6, que representa el nivel inferior de la red: una parte de la red desde los suscriptores hasta el nodo de conmutación. Las interfaces de abonado forman la frontera entre el DTE y la red de transmisión de datos. En las ubicaciones de los suscriptores también hay dispositivos de conexión.

(PP), que aseguran la interfaz entre el DTE y la red (ver Sección 2.2.2). En los casos en que el DTE no controle directamente los procesos de establecimiento y desconexión de conexiones a través de los circuitos de datos de la interfaz, en lugar del PP, se instalan dispositivos de timbre (RP), que contienen los elementos necesarios para dicho control (ver Sección 2.2.1 ).

Arroz. 3.6. Estructura de una red asíncrona con conmutación de circuitos:

1 - juntas de abonados; 2 - dispositivos de conexión o dispositivos de timbre; 3 - líneas de abonado; 4 - multiplexores; 5 - concentradores; 6 - líneas de conexión; 7 - nodo de conmutación

A través de líneas de abonado, los PP y VP se conectan a multiplexores o concentradores, que suelen estar ubicados en el mismo lugar que los equipos de la central de conmutación de la red telefónica. Con la ayuda del multiplexor, se forma un paquete de canales, cuyo número es igual al número de líneas de abonado. El concentrador, por el contrario, recolecta y comprime la carga de las líneas de abonado, por lo tanto, debe haber menos canales en el paquete que líneas de abonado (ver Sección 2.1.1.2).

Los nodos de conmutación de la red de transmisión de datos se instalan en las ubicaciones de las estaciones de conmutación centrales de la red telefónica, y con una alta densidad de suscriptores, en los lugares de las estaciones de conmutación principales de esta red. Los nodos de conmutación del nivel superior de la red de transmisión de datos están interconectados por un extenso sistema de líneas.

3.3.1.5. SINCRONIZACIÓN DE DATOS DEL EQUIPO TERMINAL

De acuerdo con las Recomendaciones del CCITT relativas a las interfaces de abonado del equipo de transmisión de datos cuando el equipo terminal síncrono está conectado a una red de transmisión de datos (véase la Sección 1.1.3), la red debe proporcionar una señal de reloj a cada DTE y sincronismo mutuo entre los elementos entre el transmisor y el recibir DTE. En redes asíncronas de conmutación de circuitos, donde no hay sincronización de reloj de red interna, este requisito se cumple instalando generadores de reloj síncrono en el PP o VP de aquellos abonados que tienen un DTE síncrono. Estos generadores generan el reloj de transmisión y, una vez establecida la conexión, extraen el reloj de recepción de las señales de datos que vienen del lado opuesto. La sincronicidad de elementos lograda de esta manera es individual para cada conexión y se mantiene solo mientras exista esta conexión.

3.3.1.6. INDEPENDENCIA DE TRANSMISIÓN DE LA SECUENCIA DE BITS EN REDES ASÍNCRONAS

La transmisión entre terminales síncronos será independiente del tipo de secuencia de bits que se transmita. En las redes asíncronas, la independencia necesaria se puede proporcionar mediante codificadores (véanse las Secciones 2.2.1.1, 2.2.2.2). Según este método, las señales provenientes del DTE se codifican (sus bits se mezclan) en la fase de transferencia de datos en el PP o el IP en el lado de transmisión. En el PP o VP del lado de recepción, las señales se restauran en su forma original utilizando un desaleatorizador.

Antes del inicio de la transmisión, el AP o VU enciende el aleatorizador y pasado el tiempo que es necesario para que el desaleatorizador del lado opuesto adquiera sincronismo, envía una señal al DTE para habilitar la transmisión. A partir de este punto, el aleatorizador asegura que la señal enviada al nodo de conmutación tiene un cambio de símbolo incluso cuando el DTE emite una secuencia larga de símbolos idénticos. Esto evita la posibilidad de una desconexión accidental contra los deseos de los abonados, ya que no aparece una larga secuencia de ceros, que podría confundirse con una señal clara.

Si realmente necesitas desconectar la conexión, entonces el PP o VI, controlado a través del empalme desde el DTE, apaga el codificador y envía una larga secuencia de ceros a la línea de comunicación. Si, durante un cierto intervalo de tiempo, el nodo de conmutación recibió solo los caracteres "0", uno tras otro consecutivamente, entonces desconecta la conexión.

La transmisión se puede hacer independiente de la secuencia de símbolos (bits) de otra manera: en la secuencia de bits emitida por el DTE, de acuerdo con una regla determinada, utilizando el PP o VP, agregue bits adicionales. Sin embargo, este método conduce a un aumento en la velocidad de transmisión (ver Sección 3.3.2.5) y por lo tanto limita la libertad para elegir el tipo de ATM en redes asíncronas con conmutación de circuitos.

Considere las centrales telefónicas automáticas digitales electrónicas producidas por empresas de la República de Bielorrusia. Se trata de estaciones como TsSF "Neman", EATS "F - 50/1000" (ambas producidas por OJSC Svyazinvest), ATS "Beta" (fabricada por MPOVT).

Todas las estaciones presentadas anteriormente tienen las ventajas típicas de las centrales telefónicas digitales automáticas (mejorando la calidad de transmisión y conmutación, ampliando la gama de servicios prestados, reduciendo la cantidad de trabajo durante la instalación y mantenimiento, etc.), pero en comparación con sus contrapartes extranjeras tiene una ventaja indiscutible: el precio. El costo de un número es 2-4 veces menor que en centrales telefónicas automáticas importadas similares, y si tomamos en cuenta la reducción significativa en los costos operativos durante 25 años de operación, la ganancia económica será aún más tangible. Por lo tanto, no es sorprendente que la preferencia por la introducción de capacidad de abonado en redes locales se dé a productos de fabricantes exactamente bielorrusos. Esto también se ve facilitado por el hecho de que el Programa Estatal de Sustitución de Importaciones prescribe el uso de equipo exclusivamente doméstico.

Las principales características técnicas de los intercambios digitales producidos en la República de Bielorrusia se muestran en la Tabla 2.1. Al mismo tiempo, cabe señalar que los DATS extranjeros proporcionan a los abonados una gama de servicios mucho más amplia. Otra desventaja del DATS, producido en nuestra república, es la pequeña capacidad (hasta 10,000 puertos) de las estaciones producidas. Por lo tanto, la conclusión es la siguiente: desafortunadamente, los productos de las empresas bielorrusas no son adecuados para la solución exitosa del problema planteado en mi proyecto de tesis.

Tabla 2.1 - Características técnicas de las centrales digitales fabricadas en la República de Bielorrusia

Conectando;

Abonado

Nombre del parámetro
Capacidad máxima de suscriptores, números
Número máximo de SL
Número máximo de llamadas a CNN
Tráfico máximo en CNN (Earl)
Consumo de energía por habitación (W)
Número de puertos en 1 placa

Descripción general de los sistemas de conmutación importados

Los siguientes sistemas de conmutación son los más adecuados para mi proyecto de graduación: DX-200 de Telenokia (Finlandia), SI 2000 de Iskratel (Eslovenia), AX-10 de Ericsson (Suecia), EWSD de Siemens (Alemania), S12 Alkatel de "Alkatel " (Alemania).

Sistema de conmutación digital electrónica DX-200 El sistema DX-200 se ha utilizado activamente en todo el mundo durante muchos años y durante este tiempo se ha ganado el respeto por su trabajo confiable y de calidad. El sistema DX-200 se caracteriza por la división de canales en el tiempo en el campo de conmutación y un método digital de transmisión de información basado en el sistema de transmisión PCM-30/32. El control se realiza según el programa grabado mediante dispositivos de control funcional distribuidos, implementados en microprocesadores. El sistema está construido sobre una base modular, tanto hardware como software. Todos los bloques funcionales y el software se subdividen en módulos independientes. Los módulos se comunican mediante señales estandarizadas.

El sistema DX-200 se puede utilizar como estación base, estación de tránsito y concentradores de abonados. La estación base proporciona el establecimiento de conexiones terminales entre los teléfonos de los abonados de redes locales, así como el acceso a redes zonales, de larga distancia e internacionales. . Las estaciones también están diseñadas para operar en redes zonificadas con nodos de mensajes entrantes y salientes, así como en redes sin formación de nodos. En las redes, se puede utilizar la numeración de 5, 6 y 7 dígitos, así como la numeración mixta.

La estación de tránsito está destinada a la conmutación de canales, pasando la carga de tránsito a la central telefónica de la ciudad y proporciona la organización de los nodos del mensaje entrante, los nodos del mensaje saliente, los nodos del mensaje entrante de larga distancia, los nodos de líneas troncales personalizadas, los nodos combinados que unen los nodos anteriores, los nodos de las redes de oficinas.

El sistema DX-200 permite la interacción con las estaciones existentes en las redes: centrales telefónicas automáticas cuasi-electrónicas, coordinadas, de diez en etapas, así como con los servicios especiales de información de la central telefónica de la ciudad.

Se proporcionan varios tipos de servicios adicionales para los suscriptores de DX-200:

1) marcación abreviada;

3) llamada repetida sin marcación nueva;

5) transferencia de una llamada en caso de ocupación del abonado llamado a otro aparato telefónico;

6) transferencia de una llamada a un autoinformador u operador telefónico;

7) determinación del número del abonado llamado.

En el sistema DX-200, el registro temporal del costo de la llamada se lleva a cabo durante las llamadas salientes, teniendo en cuenta la categoría de suscriptores.

El sistema DX-200 incluye dos tipos de centrales telefónicas automáticas: DX-210 y DX-220. La DX-210 se utiliza principalmente como central telefónica automática de baja capacidad. Las principales características del sistema DX-200 se muestran en la tabla 2.2.

Sistema electrónico de conmutación digital SI 2000. El sistema SI 2000 está diseñado para dar servicio a redes telefónicas en áreas suburbanas y rurales. El concepto de red avanzada SI 2000 es la estrategia básica. A diferencia de otras soluciones, este concepto ofrece una flexibilidad y unos beneficios económicos incomparables. La mayoría de las redes de comunicación en muchos países siguen siendo analógicas y es casi imposible realizar una digitalización inmediata de todas las rutas de transmisión. Además de las capacidades estándar, el sistema SI 2000 tiene algunas otras características específicas que sirven para optimizar las soluciones relacionadas con la creación de una red de comunicación digital.

Todas las centrales telefónicas SI 2000 tienen kits de línea analógica integrados. Esta solución es la más rentable para los equipos de transmisión analógica existentes.

El diseño de una red rural y suburbana optimizada requiere islas digitales. La capacidad del SI 2000 para sincronizar desde la red digital permite la digitalización de centrales telefónicas automáticas subordinadas y rutas de transmisión. Para garantizar el buen desarrollo de la red de comunicaciones, el nodo SI 2000 realizará la conmutación y la conversión de analógico a digital en su conjunto. Si se instala una central telefónica automática de ciudad digital principal, la sincronización SI 2000 se realizará desde ella sin ningún equipo adicional.

Un suscriptor del sistema SI 2000 proporciona los siguientes servicios:

marcación por décadas o frecuencia;

el abonado tiene un medidor de control;

observación;

prohibición de ciertos tipos de comunicaciones salientes;

reenvío de llamadas;

Marcación abreviada (llamada directa);

configuración pendiente

y muchos otros con todo el apoyo necesario para dar cuenta de su valor.

Los módulos remotos en SI 2000 están optimizados de acuerdo con un concepto de red avanzado. Cuando surge la necesidad de grandes capacidades, se utilizan centrales telefónicas automáticas autónomas de la familia SI 2000. Una central telefónica automática autónoma se puede convertir en un módulo remoto o, por el contrario, sin ningún cambio de hardware.

La transmisión de larga distancia en las zonas rurales es más cara que en las zonas urbanas. Para ahorrar dinero en equipos de transmisión, un dispositivo de derivación para la ruta PCM-30 se integra en el sistema SI 2000 como una necesidad. En una ruta, el flujo PCM se puede dividir en un máximo de 15 estaciones. Los equipos de transmisión de datos pueden ingresar o emitir sobre dos flujos de datos a una velocidad de 64 kilobits por segundo.

Las principales ventajas del sistema SI 2000 son la confiabilidad (menos de 0,5 fallas por cada 100 líneas por año), la simplicidad, la distribución y modularidad y la eficiencia [7].

Las principales características del sistema SI 2000 se muestran en la tabla 2.2.

Sistema de conmutación automático electrónico AX-10. El sistema de conmutación AX-10 se puede utilizar como central telefónica automática de referencia, como varios nodos de comunicación (incluso internacionales), así como centrales telefónicas automáticas centrales, nodales y terminales de pequeña capacidad en telefonía rural redes ...

Dependiendo de la variante del uso propuesto, se hace una distinción entre:

1) estación local AX;

2) estación de tránsito;

3) una estación de comunicación móvil (móvil) para crear una red de comunicación celular.

La capacidad máxima del AX-10 utilizado como central telefónica automática local es de 200.000 líneas de abonado con una duración media de llamada de 100 segundos y una carga por línea de abonado de hasta 0,1 erlang.

La estación de tránsito tipo AX-10 está diseñada para hasta 2048 líneas de conexión digital y permite pasar la carga de tránsito de hasta 200 mil líneas de abonados conectadas a centrales telefónicas automáticas locales. La carga permitida por canal de la línea de conexión digital se establece en 0,8 Erlang.

Para la conversión de analógico a digital, se utiliza modulación de código de pulso con una tasa de transferencia de información de 2048 kilobits por segundo.

El intercambio de señales de control con centrales telefónicas automáticas coordinadas se realiza en base al sistema de señalización R2 mediante el código multifrecuencia "2 de 6".

Para las comunicaciones de larga distancia, se utiliza principalmente un sistema de señalización de frecuencia única, y también se utiliza un sistema de señalización para el canal de señalización común N. ° 7.

A través del sistema de operación y mantenimiento, monitoreo constante y completo del orden y resultados del establecimiento de conexiones, se asegura el control de la carga entrante.

Principales servicios prestados a los suscriptores:

1) marcación abreviada;

3) hacer consultas durante una conversación;

4) desvío de llamadas al teléfono o al autoinformador;

5) conferencias telefónicas automáticas;

6) configuración de espera en caso de un abonado ocupado con notificación;

7) llamar al abonado por orden;

8) llamada de acompañamiento;

9) cambiar a otro dispositivo cuando está ocupado o cuando el abonado no responde;

10) restricción de las comunicaciones salientes;

11) determinación del número del abonado que llama en presencia de una solicitud del abonado que llama;

12) despertador automático.

El sistema de conmutación se puede utilizar para planificar y diseñar redes de comunicación en áreas rurales. Esto debe tener en cuenta las largas distancias y la baja densidad telefónica. El sistema rural AX-10 se basa en el mismo hardware que la red digital urbana. Además, la entrega incluye un multiplexor de abonado remoto, que permite conectar hasta 128 líneas de abonado. El uso de líneas de comunicación digital por cable o líneas de comunicación por radio se proporciona para conectar multiplexores de abonados remotos con una central telefónica automática de referencia. Se han desarrollado variantes para colocar equipos en contenedores especiales que contienen los dispositivos necesarios para ser conectados a la red de alimentación para su puesta en servicio inmediata.

Para los suscriptores del sector institucional, se han desarrollado especialmente servicios como Centrex y transmisión de datos a través de canales especialmente dedicados. Con la ayuda de este servicio, algunos de los suscriptores del sistema de conmutación se unen en grupos con numeración cerrada y una llamada común desde la red telefónica a un número dedicado. En la práctica, las centrales telefónicas automáticas de oficina se pueden crear sobre la base del mismo equipo de conmutación.

El sistema de conmutación AX-10 está diseñado para usarse como estación central de una red de comunicación celular del tipo NMT-450. El desarrollo de un subsistema especial para la conmutación de telefonía móvil hizo posible organizar la interfaz del sistema AX-10 con estaciones base celulares.

Las principales características del sistema AX-10 se muestran en la tabla 2.2.

Sistema electrónico de conmutación automática EWSD El sistema EWSD ha ganado una excelente reputación en muchos países del mundo por su fiabilidad, rentabilidad y variedad de servicios.

La estación electrónica digital EWSD se utiliza: mediante una unidad digital remota para optimizar la red de abonados o para introducir nuevos servicios en la zona, como central telefónica local, como central telefónica de tránsito, como central urbana e interurbana de tránsito, como centralita centro de objetos móviles, como estación rural, estación de pequeña capacidad, como estación de contenedores, como sistema de conmutación, como centro de operación y mantenimiento para un grupo de estaciones, como nodo en un sistema de señalización de todo el canal, en una red digital de servicios integrados, para brindar servicios especiales.

EWSD proporciona a los operadores muchas capacidades ventajosas, que a su vez provienen de la versatilidad, flexibilidad y rendimiento del sistema de conmutación. Las principales características de EWSD incluyen: supervisión integrada, incluida la supervisión del trabajo, indicación de errores, procedimientos de análisis de errores y su diagnóstico, implementación en redes existentes, selección de ruta, selección de una ruta alternativa, registro de facturación de llamadas telefónicas, medición de carga, base de datos gerencia y otros.

Todos los sistemas de alarma estándar se pueden utilizar en EWSD. La señalización también se transmite mediante sistemas estándar. La estación puede trabajar tanto con abonados con marcación de diez días como con abonados con marcación por tonos. Todos los métodos estándar se utilizan para registrar la contabilidad de costos.

Un suscriptor analógico puede recibir los siguientes tipos de servicios:

1) marcación abreviada;

2) conexión sin marcar un número (conexión directa);

3) conexión sin demora de tiempo;

4) transferencia de una llamada entrante en ausencia de un abonado al servicio de abonados ausentes;

5) un autoinformador con frases pregrabadas;

7) prohibición temporal de las comunicaciones entrantes;

8) poner una llamada en espera (si el abonado llamado está ocupado);

9) hacer consultas durante una conversación;

10) conferencias telefónicas;

11) un registro impreso de la duración y el costo de la llamada;

12) despertador automático;

13) abonado especial;

14) prioridad de llamada

otro.

Para los suscriptores de la red digital de servicios integrados, se pueden proporcionar adicionalmente los siguientes tipos de servicios:

1) conexión de hasta ocho dispositivos terminales al mismo tiempo;

2) cambiar el dispositivo terminal, elegir el dispositivo terminal;

3) la movilidad de la terminal;

4) indicadores de servicio;

5) cambio de servicio en el momento de la llamada;

6) trabajar con el uso simultáneo de dos servicios;

7) registro de contabilidad del costo de una conversación para ciertos servicios;

8) llamadas pagadas por el abonado y otros.

Las principales características del sistema EWSD se muestran en la Tabla 2.2.

Sistema electrónico de conmutación automático Alkatel S12. Al desarrollar el sistema, se prestó mucha atención a los problemas de economía en la producción y operación. La eficiencia de producción está garantizada por un alto grado de estandarización de equipos.

La principal característica funcional de la estación Alkatel S12 es una estructura descentralizada basada en una gestión totalmente distribuida tanto de las funciones de procesamiento de información como de los procesos de conmutación directamente.

Combinado con hardware y software modular, el control distribuido proporciona:

1) alta confiabilidad del equipo;

2) la posibilidad de construir una estación en una amplia gama de capacidades;

3) flexibilidad en la expansión planificada de la capacidad del sistema de acuerdo con los requisitos del cliente;

4) resistencia a cambios en los requisitos del sistema en el futuro, ya que las nuevas aplicaciones solo se asociarán con la adición de nuevos módulos de hardware o software a la estación sin cambiar los principios arquitectónicos y el hardware y software básicos;

5) simplificación del software.

La arquitectura modular de la estación proporciona una implementación flexible de nuevas soluciones tecnológicas y la provisión de nuevos servicios en el campo sin interrupciones en la operación. Se han implementado nuevas soluciones tecnológicas y versiones de software en redes de diferentes países, llevando Alkatel S12 al perfecto nivel de cumplimiento de los requisitos de características funcionales y técnicas y operativas, así como asegurando su posterior transición evolutiva hacia una banda estrecha y banda ancha digital integrada. red de servicio.

El equipo de la estación Alkatel S12 está diseñado para su uso en redes de propósito general y especial, cubriendo la gama de aplicaciones desde pequeñas unidades remotas de abonados hasta grandes estaciones urbanas e interurbanas. Las principales opciones de configuración de hardware son:

1) centrales telefónicas automáticas urbanas de pequeña capacidad (de 256 a 5376 líneas de abonado);

2) centrales telefónicas automáticas urbanas de mediana y gran capacidad (hasta 100.000 líneas de abonado);

3) nodos de conmutación de tránsito (hasta 60.000 líneas de conexión);

4) concentradores de abonados remotos (hasta 976 líneas de abonado).

La estación "Alkatel S12" ofrece a los abonados los siguientes tipos de comunicación:

1) intercomunicador automático entre todos los abonados de la estación;

2) comunicación local entrante y saliente automática a los abonados de otras estaciones;

3) comunicación de tránsito entre líneas entrantes y salientes;

4) comunicación automática dentro de un determinado grupo de abonados;

5) comunicación saliente automática a servicios de referencia;

6) conmutación semipermanente.

Los suscriptores de Alkatel S12 cuentan con los siguientes tipos de servicios telefónicos adicionales:

1) reenvío de una llamada entrante a otro dispositivo;

2) reenvío de llamadas si el abonado está ocupado;

3) reenvío de una llamada entrante a un autoinformador u operador;

4) una llamada de contraseña adjunta al dispositivo desde el que se solicitaron los servicios;

5) alarma de búsqueda;

6) puesta en espera de la liberación del abonado llamado (espera con devolución de llamada);

7) llamada repetida sin marcar un número;

8) conexión con el suscriptor por pedido previo;

9) conferencias telefónicas y otros.

Las principales características del sistema "Alkatel S12" se muestran en la Tabla 2.2.

Cuadro 2.2 - Características principales de los sistemas de conmutación importados

Como se puede ver en lo anterior, los parámetros de los sistemas de conmutación importados son cercanos entre sí y, en este caso, el costo es de importancia decisiva. Es precisamente por este criterio que he elegido el sistema de conmutación AX-10, como el mejor en términos de "calidad-precio".

Arroz. 3.3. Relación entre intervalos de tiempo y marcos

3.2. Colocación de canales lógicos en canales físicos.

Se sabe que los canales lógicos se forman utilizando canales físicos. El método de colocar canales lógicos en canales físicos se llama "mapeo" - cartografía.

Aunque la mayoría de los canales lógicos solo ocupan un intervalo de tiempo, algunos canales lógicos pueden ocupar más de 1 TS. En este caso, la información del canal lógico se transmite en el mismo intervalo de tiempo del canal físico en tramas TDMA consecutivas.

Dado que los canales lógicos son cortos, varios canales lógicos pueden ocupar el mismo canal físico, lo que permite un uso más eficiente de los intervalos de tiempo.

En la Fig. 3.4. el caso se muestra cuando el DCCH ocupa un intervalo de tiempo adicional en una portadora de la celda debido a la alta carga.

Arroz. 3.4. Colocación de canales lógicos en canales físicos.

3.2.1. Transportista "0", intervalo de tiempo "0"

La ranura cero en la portadora cero en una celda siempre está reservada para señalización. Por tanto, cuando la MS ha determinado que la portadora es la portadora BCCH, sabe dónde y cómo leer la información.

En la dirección de transmisión desde BTS a MS (enlace descendente), se transmite información BCH y CCCH. El único canal en el que se transmite información solo en la dirección de la MS a la BTS (enlace ascendente) es el canal RACH. El canal para la transmisión de información RACH es siempre libre, por lo que la MS puede acceder a la red en cualquier momento.

3.2.2. Transportista "0", intervalo de tiempo "1"

Normalmente, el primer intervalo de tiempo ("1") en la portadora cero en una celda también se reserva siempre para fines de señalización. Las únicas excepciones son las células que experimentan un tráfico alto o bajo.

Como se ve en la Fig. 3.4, si el tráfico en la celda es grande, entonces el tercer canal físico se puede ocupar para el establecimiento de la conexión usando DCCH. Este canal puede ser cualquier intervalo de tiempo excluyendo los intervalos de tiempo "0" y "1" en la portadora "0".

Lo mismo sucede cuando la carga en la celda es baja. En este caso, es posible ocupar el intervalo de tiempo "0" en la portadora "0" para transmitir / recibir toda la información de señalización: BCH, CCCH y DCCH. Por tanto, el canal físico "1" puede liberarse para el tráfico.

Ocho canales SDCCH y 4 canales SACCH pueden compartir el mismo canal físico. Esto significa que se pueden establecer 8 conexiones simultáneamente en un canal físico.

3.2.3. Operador "0", intervalos de tiempo del segundo al séptimo y todos los demás intervalos de tiempo de otros operadores en la misma celda

Todos los demás intervalos, excepto los intervalos de señalización "0" y "1", se utilizan en la celda para el tráfico, es decir, para la transmisión de voz o datos. En este caso, se utiliza el canal lógico TCH.

Además, la MS durante una conversación transmite los resultados de las mediciones del nivel de la señal, la calidad y el retardo de tiempo. Para ello, se utiliza el canal SACCH, ocupando un intervalo TCH a la vez.

3.3. Ejemplo de manejo de una llamada entrante a MS

Arroz. 3.5 muestra esquemáticamente el mantenimiento entrante llamando a la MS y utilizando diferentes canales de control.

Arroz. 3.5. Llamar a MS

El MSC / VLR tiene información sobre en qué LA está ubicada la MS. El mensaje de señalización de búsqueda es enviado por el BSC que controla la LA.

1. El BSC distribuye el mensaje de llamada a todas las estaciones base en la LA requerida. Las estaciones base transmiten mensajes de timbre por aire utilizando el canal PCH.

2. Cuando la MS detecta el PCH identificador, realiza una solicitud para asignar un canal de control a través del RACH.

3. El BSC usa el AGCH para informar a la MS qué SDCCH y SACCH puede usar.

4. SDCCH y SACCH se utilizan para establecer una conexión. El canal TCH está ocupado y el canal SDCCH está liberado.

5. La MS y BTS cambian a la frecuencia TCH y el intervalo de tiempo asignado para este canal. Si el suscriptor responde, se establece la conexión. Durante la conversación, la conexión de radio es monitoreada por la información transmitida y recibida por la MS en el canal SACCH.

Capítulo 4 - Servicio general de radio por paquetes GPRS

GPRS comparte un recurso de interfaz de radio física común con los recursos conmutados de circuitos GSM existentes. El servicio GPRS puede verse como superpuesto a la red GSM. Esto permite que se utilice el mismo entorno físico en las células tanto para la voz conmutada por circuitos como para los datos conmutados por paquetes. Los recursos GPRS pueden asignarse dinámicamente para la transferencia de datos durante los períodos en los que no hay una sesión de transferencia de datos por conmutación de circuitos.

Para GPRS, utilizará los mismos canales físicos, pero la eficiencia de su uso es mucho mayor en comparación con la conmutación de circuitos GSM tradicional, ya que varios usuarios de GPRS pueden utilizar un canal. Esto permite una mayor utilización del canal. Además, GPRS utiliza recursos solo durante el período de transmisión y recepción de datos.

4.1 Arquitectura de red GPRS

La siguiente figura muestra la estructura del sistema GPRS. Dado que GPRS es un nuevo servicio GSM, utiliza la infraestructura GSM existente con algunas modificaciones. La solución para el sistema GPRS se diseñó de tal manera que fue posible implementar rápidamente GPRS en la red a bajo costo.

Para implementar GPRS, es necesario actualizar el software de los elementos de las redes GSM existentes, con la excepción del BSC, que requiere una actualización de hardware (ver Fig. 4.1). Aparecen dos nuevos nodos en la red GSM: Nodo de soporte de GPRS de servicio (SGSN) y Nodo de soporte de GPRS de puerta de enlace (GGSN). Estos dos nodos se pueden implementar físicamente como un solo nodo de hardware. Es posible una implementación flexible de GPRS, primero es posible, por ejemplo, implementar un nodo GPRS centralizado, que puede ser una combinación de nodos SGSN y GGSN. En la siguiente etapa, se pueden dividir en SGSN y GGSN dedicados.

A continuación se describe cómo la implementación del sistema GPRS afecta a los nodos GSM y qué terminales GPRS existen en la red.

Arroz. 4.1 Arquitectura de red GPRS (se muestran BSS, CSS y PSS)

La interfaz entre SSGN y BSC es compatible con la interfaz Gb abierta definida en el estándar ETSI. Esta interfaz permite al operador trabajar con una configuración de múltiples proveedores.

4.2 Sistema de estación base (BSS)

El sistema GPRS se comunica por aire con la MS, transmitiendo y recibiendo señales de radio a través del sistema BSS. El BSS gestiona la transmisión y recepción de señales de radio para todo tipo de mensajes: voz y datos, transmitidos en modo de conmutación de circuitos y modo de conmutación de paquetes. Al implementar GPRS para estaciones base BTS, se requieren software y bloques de hardware adicionales.

El BSS se utiliza para separar datos conmutados por circuitos y datos conmutados por paquetes, ya que solo los mensajes conmutados por circuitos se envían al MSC. Los paquetes se redirigen a nuevos nodos de conmutación de paquetes GPRS.

Sistema de conmutación de circuitos (CSS)

CSS es un sistema SS de red GSM tradicional que incluye los nodos discutidos anteriormente (consulte el Capítulo 1, Sección 1.7: “Descripción de los componentes de la red GSM”).

La implementación de GPRS requiere una actualización del software MSC, que permite procedimientos combinados GSM / GPRS, por ejemplo, MS (Adjuntar) combinado: procedimiento de conexión IMSI / GPRS.

La introducción de GPRS no afecta al GMSC, ya que este centro está involucrado en el establecimiento de una conexión con los suscriptores de la red GSM desde los suscriptores de la red fija PSTN.

El HLR es una base de datos que contiene todos los datos de los suscriptores, incluidos los datos relacionados con la suscripción al servicio GPRS. Por tanto, el HLR almacena datos tanto para el servicio de conmutación de circuitos como para el servicio de conmutación de paquetes. Esta información incluye, por ejemplo, permiso / prohibición para usar servicios GPRS para el suscriptor, el nombre del punto de acceso (APN) del proveedor de servicios de Internet (ISP), así como una indicación de si las direcciones IP están asignadas a MS ... . Esta información se almacena en el HLR como una suscripción de contexto de PDP. El HLR puede almacenar hasta 5 contextos PDP por suscriptor. Se accede a la información almacenada en el HLR desde el SGSN. En itinerancia, se puede solicitar información a un HLR que no esté asociado con su propio SGSN.

Para que el HLR funcione en la red GPRS, es necesario actualizar su software.

4.3.1 Centro de autenticación (AUC)

El AUC no requiere ninguna actualización cuando se trabaja con GPRS. Una nueva propiedad desde el punto de vista de AUC en la red GPRS es solo un nuevo algoritmo de cifrado, que se define para GPRS como A5.

Servicio de mensajes cortos: el MSC interoperable (SMS-IW-MSC) permite a los MS con funcionalidad GPRS enviar y recibir SMS a través de canales de radio GPRS. SMS-IW-MSC no cambia cuando se implementa GPRS.

4.3.2 Sistema de conmutación de paquetes (PSS)

PSS es un nuevo sistema especialmente diseñado para GPRS. Este sistema se basa en Protocolos de Internet (IP). Incluye nuevos nodos de conmutación de paquetes, generalmente conocidos como GSN (nodos de soporte GPRS). Actualmente existen dos tipos de nodo GPRS: Nodo de soporte GPRS de servicio (SGSN) y Nodo de soporte GPRS de puerta de enlace (GGSN). Las interfaces SGSN lo conectan a nodos GSM estándar como MSC / BSC, y las interfaces GGSN conectan este nodo a redes externas de paquetes de datos como Internet o Internet corporativa.

4.3.3 Terminales GGSN

Hay tres clases de MS que pueden funcionar con GPRS.

Clase A: Clase A MS admite GPRS y otros servicios GSM al mismo tiempo. Esto significa que la MS realiza simultáneamente las funciones de conexión, activación, supervisión, transferencia de información, etc. tanto para la transmisión de datos de voz como de paquetes. Una MS de clase A puede manejar simultáneamente una llamada de servicio de voz y recibir paquetes de datos.

Clase B: Clase B MS monitorea los canales GSM y GPRS al mismo tiempo, pero puede recibir / transmitir información de servicios de conmutación de circuitos o de paquetes en cualquier momento.

Clase C: Clase C MS solo admite operaciones no concurrentes como adjuntar. Si una MS de esta clase admite servicios GSM y GPRS, solo puede recibir llamadas del servicio predeterminado o designado por el operador. Los servicios no asignados o no seleccionados no están disponibles.

4.3.4 Otros objetos

Pasarela de facturación (BGw).

BGw facilita la implementación de GPRS en redes móviles mediante la implementación de funciones que simplifican la gestión de facturación para GPRS en un sistema de facturación. En particular, la función Procesamiento avanzado es muy útil: procesamiento avanzado de la información de facturación.

Los criterios de tarificación para utilizar los servicios GPRS son fundamentalmente diferentes de los de los servicios de conmutación de circuitos. En particular, se basan en la cantidad de información transmitida / recibida, no en el tiempo de ocupación del canal. Una sesión GPRS puede estar activa durante un período de tiempo suficientemente largo, mientras que la transmisión de datos reales se lleva a cabo en períodos cortos de tiempo cuando hay recursos de radio libres. En este caso, el tiempo de ocupación de los recursos de radio es un criterio irrelevante para calcular la tasa en comparación con la cantidad de datos.

La información de facturación se puede obtener de SGSN y GGSN utilizando interfaces distintas de las interfaces MSC y se generan nuevos tipos de CDR para esta información. Algunos de los tipos más nuevos de CDR son:

· S-CDR asociados al uso de la red de radio y transmitidos desde el SGSN.

· G-CDR asociados al uso de redes de datos externas y transmitidos desde el GGSN.

· CDR asociados al uso de un servicio de mensajes cortos basado en GPRS.

Se pueden generar varios S-CDR y G-CDR durante una sesión GPRS.

BGw permite la facturación de servicios de datos con un impacto mínimo en los sistemas de facturación existentes. BGw puede transformar los datos en un formato que sea reconocido por el sistema de facturación existente, o puede usarse para crear una nueva aplicación de facturación especialmente adaptada para cobrar por volumen. Esto le permite implementar servicios de datos muy rápidamente y cobrar por el uso de los servicios inmediatamente, en tiempo real.

Nodos de soporte GPRS

Los nodos de soporte de GPRS son SGSN y GGSN, cada uno de los cuales realiza funciones específicas dentro de la red GPRS. Estas funciones individuales específicas se describen a continuación.

Nodo de soporte de GPRS (SGSN)

El SGSN está ubicado en la red GPRS como se muestra en la Fig. 4.2. Este nodo interactúa con BSC, MSC / VLR, SMS-G y HLR. Este nodo se conecta a la red troncal para comunicarse con el GGSN y otros SGSN.

Arroz. 4.2 interfaces SGSN

El SGSN sirve a todos los suscriptores de GPRS ubicados físicamente dentro del área geográfica de servicio del SGSN. SGSN realiza funciones en GPRS similares a las que realiza MSC en la red GSM. Es decir, este nodo gestiona las funciones de conexión, desconexión de MS, actualización de información de ubicación, etc. Los suscriptores de GPRS pueden ser atendidos por cualquier SGSN de la red dependiendo de su ubicación.

Funciones SGSN.

Como parte de la red GPRS, el SGSN realiza las siguientes funciones. Gestión de la movilidad (MM). El SGSN implementa las funciones del protocolo MM en la MS y en las interfaces de red. Los procedimientos MM admitidos en esta interfaz son la conectividad IMSI para llamadas GPRS y con conmutación de circuitos, actualización del área de enrutamiento, actualización del área de enrutamiento combinada y del área de ubicación, paginación.

El protocolo MM permite que la red admita suscriptores en itinerancia. MM permite que MS se mueva de una celda a otra, se mueva de un área de enrutamiento SGSN a otra, se mueva entre SGSN dentro de la red GPRS.

El área de ubicación (LA) no se usa en GPRS. El análogo de este concepto en GPRS es el área de enrutamiento (RA). Una RA consta de una o más células. En la primera implementación, RA era equivalente a LA.

MM permite a los suscriptores transmitir y recibir datos mientras se mueven dentro de su red PLMN, así como cuando se trasladan a otra red PLMN. El SGSN admite la interfaz Gs estándar hacia MSC / VLR para MS clases A y B, lo que permite realizar los siguientes procedimientos:

- Conexión / desconexión combinadaGPRS/ IMSI... El procedimiento de "adjuntar IMSI" se realiza a través del SGSN. Esto le permite combinar / combinar acciones y así ahorrar recursos de radio. Estas acciones dependen de la clase de EM.

- Paginación combinada... Si el MS está registrado como un terminal IMSI / GPRS al mismo tiempo (operación en modo I), el MSC / VLR busca a través del SGSN. La red también puede coordinar la prestación de servicios de conmutación de circuitos o de paquetes. La coordinación de búsqueda significa que la red transmite mensajes de búsqueda para servicios de conmutación de circuitos en los mismos canales utilizados para servicios de conmutación de paquetes, es decir, un canal de búsqueda GPRS o un canal de tráfico GPRS.

- Actualización de ubicación combinada(Áreas de ubicación LA o áreas de enrutamiento RA) para servicios de conmutación de circuitos GSM y servicios de conmutación de paquetes GPRS. La MS realiza las funciones de actualización de posición por separado, transmitiendo información sobre una nueva LA al MSC y una nueva RA al SGSN. En la interfaz Gs, tanto el MSC como el SGSN pueden intercambiar información sobre la actualización de la ubicación del suscriptor, permitiéndose actualizar mutuamente. Esto ahorra funciones de señalización por radio.

Gestión de sesiones (SM)

Los procedimientos SM incluyen activar un contexto de protocolo de datos en paquetes (PDP), desactivar ese contexto y modificarlo.

El contexto PDP se utiliza para establecer y liberar un enlace de datos virtual entre un terminal conectado a la MS y el GGSN.

Luego, el SGSN almacena los datos, que incluyen:

ID de contexto de PDP: índice que se utiliza para hacer referencia a un contexto de PDP específico.

Tipo de PDP. Es un tipo de contexto de PDP. Actualmente se admite IPv4.

Dirección PDP. Esta es la dirección del terminal móvil. Esta es una dirección IPv4, si el suscriptor la especifica al concluir un contrato para la provisión de servicios de paquetes de datos, o es un conjunto vacío cuando se usa un modo dinámico de asignación de direcciones.

Nombre del punto de acceso (APN). Este es el identificador de red de la red externa, por ejemplo: wap. *****

Calidad de servicio definida (QoS). Este es un perfil de QoSu al que un suscriptor puede suscribirse.

El contexto de PDP debe estar activo en el SGSN antes de que cualquier Unidad de Paquete de Datos (PDU) pueda enviarse a la MS o recibirse de la MS.

Cuando el SGSN recibe una solicitud para despertar el contexto de PDP, solicita la función de control de concesión. Esta función limita el número de registros dentro de un SGSN y controla la calidad dentro de cada zona. El SGSN luego verifica si el suscriptor tiene permitido el acceso a un ISP específico o red de datos corporativos.

Venta de entradas

Esta característica proporciona al operador información suficiente sobre las actividades del suscriptor y permite la facturación en función de la cantidad de información transferida (volumen de datos transmitidos, SMS), así como la duración de la transmisión de datos (tiempo de activación / registro, duración del estado activo del contexto PDP).

Las capacidades de carga de GPRS cumplen totalmente con las especificaciones ETSI para S-CDR (SGSN), G-CDR (GGSN) y SMS CDR.

CDR contiene todos los campos obligatorios y los siguientes campos opcionales:

S-CDR: marca de clase de MS, información de área de enrutamiento de RA, código de área, ID de celda, información de cambio de SGSN durante una sesión, información de diagnóstico, número de secuencia de informe, ID de nodo.

G-CDR: bandera de dirección dinámica, información de diagnóstico, número de secuencia en el informe, ID de nodo.

Todos los CDR tienen ID, por lo que es posible clasificar todos los CDR que pertenecen a la misma sesión MM y están asociados con las sesiones PDP correspondientes, lo cual es importante desde el punto de vista de la facturación. Esto se aplica a todos los CDR de todos los nodos GPRS.

Los CDR en los nodos GPRS se colocan primero en el búfer de almacenamiento temporal, en el que se almacenan durante unos 15 minutos, luego se escriben en el disco duro. La capacidad del disco de almacenamiento de datos de facturación se calcula aproximadamente para almacenar datos de facturación equivalentes a 72 horas.

El operador puede configurar los siguientes parámetros:

Destino (por ejemplo, sistema de facturación);

Espacio máximo en disco para almacenar CDR;

Tiempo máximo de almacenamiento de CDR;

Temporizador de almacenamiento en búfer en la memoria de acceso aleatorio (RAM);

La cantidad de almacenamiento en búfer en la memoria de acceso aleatorio (RAM);

Método de extracción de datos.

Selección de GGSN

El SGSN selecciona el GGSN (incluido el servidor de acceso) según el protocolo de datos de paquetes (PDP), el nombre del punto de acceso (APN) y los datos de configuración. Utiliza un servidor de nombres de dominio en la red central para establecer la identidad del SGSN que atiende el APN solicitado. Luego, el SGSN configura un túnel utilizando el Protocolo de túnel GPRS (GTP) para preparar el GGSN para su procesamiento posterior.

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A continuación se muestra un ejemplo de la entrega exitosa de un mensaje SMS a través de canales de radio GPRS:

SMS-C determina que es necesario reenviar el mensaje a la MS. SMS-C reenvía este mensaje a SMS-GMSC. El SMS-GMSC verifica la dirección de destino y solicita información de enrutamiento al HLR para la entrega de SMS. El HLR transmite el mensaje resultante, que puede incluir información sobre el SGSN en el que se encuentra actualmente la MS, información sobre el MSC o información sobre ambos nodos. Si el mensaje resultante no contiene un SGSN, significa que el HLR es consciente de que la MS está fuera del alcance del SGSN y no está disponible a través de ese SGSN. Si el mensaje resultante contiene el número MSC, el mensaje SMS se entregará de la forma tradicional a través de la red GSM. Si el mensaje resultante contiene un número SGSN, el SMS-GMSC reenviará el SMS al SGSN. SGSN enviará SMS a MS y enviará un mensaje cuando se entregue correctamente el mensaje a SMS-C.

4.6 Nodo de soporte de Gateway GPRS (GGSN)

El GGSN proporciona una interfaz hacia la red de paquetes de datos IP externa. El GGSN proporciona funciones de acceso para dispositivos externos como enrutadores ISP y servidores RADIUS que brindan funciones de seguridad. Desde el punto de vista de la red IP externa, el GGSN actúa como un enrutador para las direcciones IP de todos los suscriptores atendidos por la red GPRS. El enrutamiento de paquetes al SGSN correcto y la conversión de protocolo también son manejados por el GGSN.

4.7 Funciones GGSN

El GGSN realiza las siguientes funciones dentro de la red GSPR:

- Conexión de redIP... El GGSN admite conexiones a redes IP externas mediante un servidor de acceso. El servidor de acceso utiliza un servidor RADIUS para asignar direcciones IP dinámicas.

- Garantizar la seguridad de la transmisión de datos a través del protocolo.IP. Esta función proporciona una transmisión segura entre SGSN y GGSN (interfaz Gi). Esta función es necesaria cuando se conectan suscriptores GPRS a través de su propia red corporativa (VPN). También mejora la seguridad de la gestión del tráfico entre los nodos GPRS y los sistemas de control. Las características de seguridad del Protocolo de Internet (IP) permiten cifrar todos los datos transmitidos. Esto protege contra el acceso ilegal y proporciona garantías de confidencialidad de la transmisión de paquetes de datos, integridad de los datos y autenticación de la fuente de datos. Los mecanismos de seguridad se basan en el filtrado, la autenticación y el cifrado a nivel de IP. Para proporcionar un mayor grado de seguridad para la transmisión a través de la red central IP, esta función está integrada en el enrutador tanto en el SGSN como en el GGSN (así como en los dispositivos de puerta de enlace que operan en los límites de la red). Esta solución utiliza el encabezado de autenticación Opv4 IPSEC mediante MD5 y la carga de seguridad encapsulada (ESP), que utiliza el modo de cifrado de bloques encadenado estándar de cifrado de datos estadounidense (DES-CBC). El sistema también está preparado para la introducción de nuevos algoritmos de cifrado (por ejemplo, protocolo de autenticación asimétrico con claves públicas, etc.)

- Enrutamiento. El enrutamiento es una función del SGSN.

- Gestión de sesiones. El GGSN admite procedimientos de control de sesión (es decir, activación, desactivación y modificación de un contexto PDP). La gestión de sesiones se describe en la sección “Funciones de SGSN. Gestión de sesiones ".

- Apoyar la función de carga. El GGSN también genera una CDR para cada MS servida. El CDR contiene un archivo de registro con sello de tiempo para los procedimientos de gestión de sesiones en el caso de un modo de carga basado en el tiempo y un archivo basado en la cantidad de información transferida.

4.8 Canales lógicos

Hay alrededor de 10 tipos de canales lógicos definidos en el sistema GSM. Estos canales se utilizan para transmitir varios tipos de información. Por ejemplo, el canal de búsqueda de PCH se usa para transmitir el mensaje de llamada, y la información del sistema se transmite en el canal de control de transmisión de BCCH. Se define un nuevo conjunto de canales lógicos para GPRS. La mayoría de ellos tienen nombres similares y correspondientes a los nombres de los canales en GSM. La presencia de la letra “P” en el nombre abreviado del canal lógico, que significa “Paquete” y antes de todas las demás letras, indica que se trata de un canal GPRS. Entonces, por ejemplo, el canal de búsqueda en GPRS se conoce como PPCH - Canal de búsqueda de paquetes.

El nuevo canal lógico del sistema GPRS es el PTCCH (Packet Timing Advance Control Channel). Este es el canal de notificación de retardo de tiempo TA y es necesario para ajustar este parámetro. En el sistema GSM, la información relacionada con este parámetro se transmite a través del canal SACCH.

Los grupos de circuitos conmutados por paquetes (PS) se pueden asignar para admitir GPRS. Los canales asignados a GPRS para servir el tráfico que se origina en un dominio de conmutación de circuitos (CSD) se denominan PDCH. Estos PDCH pertenecerán al dominio de paquetes conmutados (PSD). Para la asignación de PDCH, se utilizan una estructura de trama de múltiples ranuras y un TCH capaz de soportar PS.

En una celda, los PDCH coexistirán con los canales de tráfico CS. El responsable de asignar los PDCH es la Unidad de Control de Paquetes PCU.

En PSD, múltiples PS pueden compartir el mismo PDCH. Una conexión PS se define como un flujo de bloque de tiempo (TBF) que se envía en ambas direcciones: enlace ascendente y enlace descendente. Una MS puede tener dos TBF al mismo tiempo, uno de los cuales se usa en la dirección de enlace ascendente y el otro en la dirección de enlace descendente.

Al asignar TBF, uno o más PDCH se reservan para la MS. Los PDCH están ubicados en una colección de PDCH llamados PSET y solo se puede usar un PDCH en el mismo PSET para una MS. Antes de la reserva de canal, el sistema debe asegurarse de que haya uno o más PDCH libres en el PSD.

4.9 Asignación de canales en el sistema GPRS

El canal PBCCH, al igual que el canal GSM BCCH, es un canal de control de transmisión y se usa solo en el sistema de información de paquetes de datos. Si el operador no asigna canales PBCCH en el sistema, el sistema de información de paquetes de datos utiliza el canal BCCH para sus propios fines.

Este canal consta de canales lógicos utilizados para la señalización de control general necesaria para la transmisión de datos en paquetes.

Este canal de radiobúsqueda se utiliza únicamente en la dirección del enlace descendente. Se utiliza para transmitir la señal de llamada a la MS antes de iniciar la transmisión de paquetes. PPCH se puede utilizar en un grupo de canales de búsqueda para los modos de conmutación de paquetes y de circuitos. El uso del canal PPCH para el modo de conmutación de circuitos solo es posible para terminales GPRS de clases A y B en una red con modo de funcionamiento I.

PRACH: canal de acceso aleatorio de paquetes, utilizado solo en la dirección de enlace ascendente. La MS utiliza PRACH para iniciar la transmisión de enlace ascendente para la transmisión de datos o señalización.

PAGCH: el canal de concesión de acceso a paquetes se utiliza solo en la dirección del enlace descendente en la fase de establecimiento de la conexión para transmitir información sobre la asignación de recursos. Se transmite a la MS antes del inicio de la transmisión del paquete.

PNCH: el canal de notificación de paquetes se usa solo en la dirección del enlace descendente. Este canal se utiliza para enviar notificaciones PTM-M (Point-to-Multipoin - Multicast) al grupo MS antes de la transmisión del paquete PTM-M. Para monitorear el PNCH, se debe asignar DRX. Los servicios DRX no están especificados para la fase 1 de GPRS.

PACCH: el canal de control asociado a paquetes transporta información de señalización asociada con una MS específica. La información de señalización incluye, por ejemplo, reconocimientos e información de control de potencia de salida del terminal. El PACCH también lleva mensajes de asignación o reasignación de recursos. Este canal comparte recursos con los PDTCH asignados a una MS específica. Además, se puede enviar un mensaje de búsqueda a través de este canal a una MS en un estado CS conectado en el que la MS está involucrada en el modo de transferencia de paquetes.

PTCCH / U: el canal de control de avance de la temporización de paquetes solo se utiliza en la dirección del enlace ascendente. Este canal se utiliza para transmitir una ráfaga de acceso aleatorio para estimar el retardo de tiempo de una MS en modo paquete.

PTCCH / D - El canal de control de avance de temporización de paquetes se utiliza únicamente en la dirección del enlace descendente. Este canal se utiliza para transmitir información sobre la actualización del avance de temporización para múltiples MS. Un PTCCH / D se comparte con varios PTCCH / U.

Este canal transporta paquetes de datos. Si el sistema está funcionando en modo PTM-M, se asigna temporalmente a una MS del grupo. Si el sistema está funcionando en modo de múltiples ranuras, una MS puede usar múltiples PDTCH en paralelo para una sesión de paquetes. Todos los canales de tráfico de paquetes son bidireccionales, distinguiendo entre PDTCH / U para transmisión de enlace ascendente y PDTCH / D para transmisión de enlace descendente.

Capítulo 5 - Sistema de conmutación

Introducción

El sistema de conmutación de la comunicación por radio móvil se muestra en la Fig. 5.1

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5.2. Centro de conmutación móvil / Registro de visitantes (MSC / VLR)

5.2.1 Funciones de MSC

MSC es el nodo principal del sistema GSM. Este nodo gestiona todas las funciones para manejar llamadas entrantes y salientes entre MS. Las principales funciones de este nodo son.

Los proveedores proporcionan los límites de distancia para los enlaces de radio suponiendo que no hay interferencia física dentro de la primera zona de Fresnel. La limitación absoluta en el rango de comunicación de los canales de relevo de radio viene impuesta por la curvatura de la tierra, ver fig. 7.15. Para frecuencias superiores a 100 MHz, las ondas se propagan en línea recta (figura 7.15.A) y, por lo tanto, pueden enfocarse. Para altas frecuencias (HF) y UHF, la tierra absorbe ondas, pero HF se caracteriza por la reflexión de la ionosfera (Fig. 7.15B); esto expande enormemente el área de transmisión (a veces se llevan a cabo varias reflexiones sucesivas), pero este efecto es inestable y depende en gran medida del estado de la ionosfera.

Arroz. 7.15.

Al construir canales de relevo de radio largos, se deben instalar repetidores. Si las antenas se colocan en torres con una altura de 100 m, la distancia entre repetidores puede ser de 80-100 km. El costo del complejo de antenas suele ser proporcional al cubo del diámetro de la antena..

El patrón de radiación de una antena direccional se muestra en la Fig. 7.16 (la flecha marca la dirección principal de radiación). Este diagrama debe tenerse en cuenta al elegir un lugar de instalación de la antena, especialmente cuando se utiliza una alta potencia de radiación. De lo contrario, uno de los lóbulos de radiación puede caer sobre lugares de residencia permanente de personas (por ejemplo, vivienda). Dadas estas circunstancias, es aconsejable confiar el diseño de dichos canales a profesionales.

Arroz. 7.16.

El 4 de octubre de 1957, se lanzó el primer satélite terrestre artificial en la URSS, en 1961, Yu. A. Gagarin voló al espacio, y pronto se puso en órbita el primer satélite de telecomunicaciones "Molniya": este fue el comienzo de la era espacial. de comunicaciones. El primer canal de satélite de la Federación de Rusia para Internet (Moscú-Hamburgo) utilizó el satélite geoestacionario "Raduga" (1993). La antena INTELSAT estándar tiene un diámetro de 30 my un ángulo de radiación de 0,01 0. Los canales de satélite utilizan las bandas de frecuencia enumeradas en la Tabla 7.6.

Cuadro 7.6. Bandas de frecuencia utilizadas para telecomunicaciones por satélite

Distancia	Enlace descendente [GHz]	Enlace ascendente [GHz]	Fuentes de interferencia
CON	3,7-4,2	5,925-6,425	Interferencia de tierra
Ku	11,7-12,2	14,0-14,5	Lluvia
Ka	17,7-21,7	27,5-30,5	Lluvia

La transmisión se realiza siempre a una frecuencia superior a la recepción de la señal del satélite.

El rango aún no está "poblado" demasiado densamente, además, para este rango los satélites pueden estar separados 1 grado entre sí. La sensibilidad al ruido de la lluvia puede evitarse mediante el uso de dos estaciones receptoras terrestres muy separadas entre sí (los huracanes tienen un tamaño limitado). Un satélite puede tener muchas antenas apuntando a diferentes regiones de la superficie terrestre. El tamaño del punto de "llamarada" de dicha antena en el suelo puede ser de varios cientos de kilómetros. Un satélite ordinario tiene 12-20 transpondedores (transceptores), cada uno de los cuales tiene un ancho de banda de 36-50 MHz, lo que permite formar un flujo de datos de 50 Mbit / s. Dos transpondedores pueden usar diferentes polarizaciones de señal mientras operan a la misma frecuencia. Tal rendimiento suficiente para recibir 1600 canales telefónicos de alta calidad (32 kbps). Los satélites modernos utilizan tecnología de transmisión de apertura estrecha VSAT(Terminales de muy pequeña apertura). Para estas antenas, el diámetro del punto de "llamarada" en la superficie de la tierra es de aproximadamente 250 km. Los terminales terrestres utilizan antenas con un diámetro de 1 metro y una potencia de salida de aproximadamente 1 W. Al mismo tiempo, el canal al satélite tiene un ancho de banda de 19,2 Kbps y desde el satélite, más de 512 Kbps. Directamente, tales terminales no pueden trabajar entre sí a través de un satélite de telecomunicaciones. Para solucionar este problema, se utilizan antenas terrestres intermedias con alta ganancia, lo que aumenta significativamente el retardo (y aumenta el costo del sistema), ver Fig. 7.17.

Arroz. 7.17.

Para crear canales de telecomunicaciones permanentes, se utilizan satélites geoestacionarios que cuelgan sobre el ecuador a una altitud de unos 36.000 km.

En teoría, tres satélites de este tipo podrían proporcionar comunicaciones para casi toda la superficie habitada de la Tierra (véase la figura 7.18).

Arroz. 7.18.

En realidad, la órbita geoestacionaria está repleta de satélites de diversos propósitos y nacionalidades. Por lo general, los satélites están marcados con la longitud geográfica de los lugares sobre los que cuelgan. En el nivel actual de desarrollo tecnológico, no es razonable colocar satélites más cerca de 2 0. Así, hoy es imposible colocar más de 360/2 = 180 satélites geoestacionarios.

El sistema de satélites geoestacionarios parece un collar colgado en una órbita invisible. Un grado angular para tal órbita corresponde a ~ 600 km. Puede parecer que esta es una gran distancia. La densidad de satélites en órbita es desigual: hay muchos de ellos en la longitud de Europa y Estados Unidos, y hay pocos sobre el Océano Pacífico, simplemente no son necesarios allí. Los satélites no duran para siempre, su vida útil no suele superar los 10 años, fallan principalmente no por averías en los equipos, sino por falta de combustible para estabilizar su posición en órbita. Después de la falla, los satélites permanecen en su lugar, convirtiéndose en desechos espaciales. Ya existen muchos de estos satélites y, con el tiempo, habrá aún más. Por supuesto, se puede suponer que la precisión del lanzamiento en órbita aumentará con el tiempo y la gente aprenderá a lanzarlos con una precisión de 100 m. Esto permitirá colocar 500-1000 satélites en un "nicho" de maniobras). La humanidad puede así crear algo similar a un anillo artificial de Saturno, que consiste enteramente en satélites de telecomunicaciones muertos. Es poco probable que se llegue a esto, ya que se encontrará una forma de eliminar o restaurar satélites inoperantes, aunque inevitablemente esto aumentará significativamente el costo de los servicios de dichos sistemas de comunicación.

Afortunadamente, los satélites que utilizan diferentes bandas de frecuencia no compiten entre sí. Por esta razón, varios satélites con diferentes frecuencias de funcionamiento pueden estar en la misma posición en órbita. En la práctica, el satélite geoestacionario no se detiene, sino que se mueve a lo largo de una trayectoria que (cuando se ve desde la Tierra) tiene la forma de un número 8. El tamaño angular de este ocho debe encajar en la apertura de trabajo de la antena, de lo contrario la antena debe tener un servoaccionamiento que proporcione seguimiento automático del satélite ... Debido a problemas de energía, un satélite de telecomunicaciones no puede proporcionar un nivel de señal alto. Por esta razón, la antena terrestre debe tener un gran diámetro y el equipo receptor debe tener un nivel de ruido bajo. Esto es especialmente importante para las regiones del norte, en las que la posición angular del satélite sobre el horizonte no es alta (un problema real para latitudes superiores a 70 0), y la señal pasa a través de una capa bastante gruesa de la atmósfera y se debilita notablemente. . Los enlaces por satélite pueden ser rentables para áreas separadas por más de 400-500 km (suponiendo que no existan otros medios). La elección correcta del satélite (su longitud) puede reducir significativamente el costo del canal.

El número de posiciones para colocar satélites geoestacionarios es limitado. Recientemente, está previsto utilizar los denominados satélites de vuelo bajo para telecomunicaciones ( <1000 км; период обращения ~1 час ). Estos satélites se mueven en órbitas elípticas, y cada uno de ellos individualmente no puede garantizar un canal estacionario, pero en conjunto, este sistema proporciona toda la gama de servicios (cada uno de los satélites opera en modo "recordar y transmitir"). Debido a la baja altitud de vuelo, las estaciones terrestres en este caso pueden tener antenas pequeñas y de bajo costo.

Hay varias formas en las que una pluralidad de terminales terrestres operan con un satélite. En este caso, se puede utilizar multiplexación frecuencia (FDM), tiempo (TDM), CDMA (acceso múltiple por división de código), ALOHA o método de consulta.

El patrón de solicitud asume que las estaciones terrestres forman anillo lógico a lo largo del cual se mueve el marcador. La estación terrestre puede comenzar a transmitir al satélite solo después de recibir este marcador.

Sistema simple ALOHA(desarrollado por el grupo de Norman Abramson en la Universidad de Hawaii en la década de 1970) permite que cada estación comience a transmitir cuando quiera. Tal esquema conduce inevitablemente a choques de intentos. Esto se debe en parte al hecho de que el lado transmisor se entera de la colisión solo después de ~ 270 mseg. Basta que el último bit del paquete de una estación coincida con el primer bit de la otra estación, ambos paquetes se perderán y habrá que volver a enviarlos. Después de la colisión, la estación espera un tiempo pseudoaleatorio y vuelve a intentar la transmisión. Un algoritmo de acceso de este tipo proporciona una eficiencia de utilización del canal al nivel del 18%, lo cual es completamente inaceptable para canales tan costosos como el satélite. Por esta razón, la versión de dominio del sistema ALOHA se usa más comúnmente, lo que duplica la eficiencia (propuesto en 1972 por Roberts). La línea de tiempo se divide en intervalos discretos correspondientes al tiempo de transmisión de una trama.

En este método, la máquina no puede enviar una trama cuando quiere. Una estación terrestre (referencia) envía periódicamente una señal especial que todos los participantes utilizan para la sincronización. Si la longitud del dominio del tiempo es igual, entonces el dominio numerado comienza en un punto en el tiempo con respecto a la señal anterior. Dado que los relojes de las diferentes estaciones funcionan de manera diferente, es necesaria una resincronización periódica. Otro problema es la extensión del tiempo de propagación de la señal para diferentes estaciones. El factor de utilización del canal para este algoritmo de acceso resulta ser (donde está la base del logaritmo natural). No es una cifra demasiado grande, pero sigue siendo dos veces más alta que para el algoritmo ALOHA habitual.

Método de multiplexación de frecuencia (FDM) es el más antiguo y el más utilizado. Se puede usar un transpondedor típico de 36 Mbps para generar 500 canales PCM (Modulación de código de pulso) de 64 kbps, cada uno de los cuales opera en su propia frecuencia única. Para eliminar la interferencia, los canales adyacentes deben estar separados en frecuencia a una distancia suficiente entre sí. Además, es necesario controlar el nivel de la señal transmitida, ya que si la potencia de salida es demasiado alta, pueden producirse interferencias en el canal adyacente. Si el número de estaciones es pequeño y constante, los canales de frecuencia se pueden asignar de forma permanente. Pero con un número variable de terminales o con una fluctuación notable en la carga, uno tiene que cambiar a un dinámico Asignación de recursos.

Uno de los mecanismos de esta distribución se llama PALA, fue utilizado en las primeras versiones de sistemas de comunicación basados ​​en INTELSAT. Cada transpondedor SPADE contiene 794 canales PCM simplex de 64 kbps y un canal de señalización de 128 kbps. Los canales PCM se utilizan en pares para proporcionar una comunicación dúplex completa. En este caso, los canales ascendentes y descendentes tienen un ancho de banda de 50 Mbit / s. El canal de señalización se divide en 50 dominios de 1 ms (128 bits). Cada dominio pertenece a una de las estaciones terrestres, cuyo número no excede de 50. Cuando la estación está lista para transmitir, selecciona aleatoriamente un canal no utilizado y escribe el número de este canal en su siguiente dominio de 128 bits. Si dos o más estaciones intentan ocupar el mismo canal, se produce una colisión y tendrán que volver a intentarlo más tarde.

El método de multiplexación de tiempo es similar al FDM y se usa ampliamente en la práctica. Aquí también se requiere la sincronización de dominios. Esto se hace, como en el sistema de dominio ALOHA, utilizando una estación de referencia. La asignación de dominios a estaciones terrestres se puede realizar de forma centralizada o descentralizado... Considere el sistema HECHOS(Satélite de tecnología de comunicación avanzada). El sistema tiene 4 canales independientes (TDM) de 110 Mbit / s (dos enlaces ascendentes y dos enlaces descendentes). Cada uno de los canales está estructurado como tramas de 1 milisegundo, cada uno con 1.728 dominios de tiempo. Todos los dominios temporales llevan un campo de datos de 64 bits, lo que permite implementar un canal de voz con un ancho de banda de 64 Kbps. El control en el dominio del tiempo para minimizar el tiempo para mover el vector de radiación del satélite requiere conocimiento de la ubicación geográfica de las estaciones terrestres. Los dominios de tiempo están controlados por una de las estaciones terrestres ( MCS- Estación de control maestro). El funcionamiento del sistema ACTS es un proceso de tres pasos. Cada paso toma 1 ms. En el primer paso, el satélite recibe una trama y la almacena en un búfer de 1728 celdas. En el segundo, la computadora de a bordo copia cada registro de entrada al búfer de salida (posiblemente para una antena diferente). Finalmente, el registro de salida se transmite a la estación terrestre.

En el momento inicial, se asigna un dominio de tiempo a cada estación terrestre. Para obtener un dominio adicional, por ejemplo, para organizar otro canal telefónico, la estación envía una solicitud MCS. Para estos fines, se asigna un canal de control especial con una capacidad de 13 solicitudes por segundo. También existen métodos dinámicos de asignación de recursos en TDM (métodos de Crowser, Binder y Roberts).

El método CDMA (acceso múltiple por división de código) está completamente descentralizado. Como otros métodos, no está exento de inconvenientes. En primer lugar, la capacidad de un canal CDMA en presencia de ruido y falta de coordinación entre estaciones suele ser menor que en el caso de TDM. En segundo lugar, el sistema requiere hardware rápido y costoso.

La tecnología de redes inalámbricas está evolucionando con bastante rapidez. Estas redes son principalmente convenientes para vehículos móviles. El proyecto más prometedor parece ser IEEE 802.11, que debería desempeñar el mismo papel integrador para redes de radio que 802.3 para Ethernet y 802.5 para Token Ring. 802.11 usa el mismo algoritmo de mitigación de acceso y colisión que 802.3, pero usa ondas de radio en lugar de un cable de conexión (Figura 7.19). Los módems utilizados aquí también pueden funcionar en el rango de infrarrojos, lo que es atractivo si todas las máquinas están ubicadas en una sala común.

Arroz. 7.19.

El estándar 802.11 asume el funcionamiento a una frecuencia de 2.4-2.4835 GHz usando modulación 4FSK / 2FSK