Clasificarea rețelelor.

După repartizarea zonei

PAN (Personal Area Network) - o rețea personală concepută pentru interacțiunea diferitelor dispozitive aparținând aceluiași proprietar.

LAN (Local Area Network) - rețele locale care au o infrastructură închisă înainte de a ajunge la furnizorii de servicii. Termenul „LAN” poate descrie atât o rețea de birouri mici, cât și o rețea mare de fabrici care acoperă câteva sute de hectare. Surse străine oferă chiar o estimare apropiată - aproximativ șase mile (10 km) pe rază. Rețelele locale sunt rețele de tip închis, accesul la ele este permis doar unui cerc restrâns de utilizatori pentru care munca într-o astfel de rețea este direct legată de activitățile lor profesionale.

CAN (Campus Area Network - campus network) - combină rețele locale de clădiri strâns distanțate.

MAN (Metropolitan Area Network) - rețele urbane între instituții din unul sau mai multe orașe, care leagă multe rețele locale.

WAN (Wide Area Network) este o rețea globală care acoperă regiuni geografice mari, incluzând atât rețele locale, cât și alte rețele și dispozitive de telecomunicații. Un exemplu de WAN este o rețea cu comutare de pachete (Frame Relay), prin care diferite rețele de calculatoare pot „vorbi” între ele. Rețelele globale sunt deschise și concentrate pe servirea oricărui utilizator.

Termenul „rețea corporativă” este folosit și în literatură pentru a se referi la combinația mai multor rețele, fiecare dintre acestea putând fi construită pe diferite principii tehnice, software și informaționale.

După tipul de interacțiune funcțională

Client-Server, Rețea Mixtă, Rețea Peer-to-Peer, Rețele Multi-Peer

După tipul de topologie de rețea

Anvelopă, inel, inel dublu, stea, fagure, zăbrele, copac, copac gras

După tipul de mediu de transmisie

Cablat (fir telefonic, cablu coaxial, pereche răsucită, cablu cu fibră optică)

Wireless (transmiterea de informații prin unde radio într-un interval de frecvență specific)

După funcție

Rețele de stocare, ferme de servere, rețele de control al proceselor, rețele SOHO, rețele de acasă

După viteza de transmisie

viteză mică (până la 10 Mbps), viteză medie (până la 100 Mbps), viteză mare (peste 100 Mbps);

Trebuie să mențineți o conexiune permanentă

Rețea de pachete, cum ar fi Fidonet și rețea UUCP Online, cum ar fi Internet și GSM

Rețele cu comutare de circuite

Una dintre cele mai importante probleme în rețelele de calculatoare este problema comutării. Conceptul de comutare include:

1. mecanism de distribuire a rutelor pentru transmiterea datelor

2. utilizarea sincronă a canalului de comunicare

Vom vorbi despre una dintre modalitățile de rezolvare a problemei de comutare, și anume, rețelele cu comutare de circuite. Dar trebuie menționat că aceasta nu este singura modalitate de a rezolva problema în rețelele de calculatoare. Dar să trecem la miezul problemei. Rețele cu comutare de circuite formează o secțiune fizică comună și inseparabilă (canal) de comunicare între nodurile terminale, prin care trec datele cu aceeași viteză. De menționat că aceeași viteză se realizează din lipsa unui „oprire” în tronsoane individuale, întrucât traseul este cunoscut dinainte.

Stabilirea unei conexiuni în rețele cu comutare de circuiteîncepe întotdeauna primul, deoarece nu puteți obține o rută către destinația dorită fără a vă conecta. Și după ce conexiunea este stabilită, puteți transfera în siguranță datele necesare. Să aruncăm o privire la beneficiile rețelelor cu comutare de circuite:

1. rata de transfer de date este întotdeauna aceeași

2. nu există nicio întârziere la noduri în timpul transferului de date, ceea ce este important pentru diverse evenimente on-line (conferințe, comunicații, transmisii video)

Ei bine, acum trebuie spuse câteva cuvinte despre deficiențe:

1. Nu este întotdeauna posibilă stabilirea unei conexiuni, adică. uneori, rețeaua poate fi ocupată

2. nu putem transfera imediat date fără a stabili mai întâi o conexiune, de ex. timpul este pierdut

3. utilizarea nu foarte eficientă a canalelor fizice de comunicare

Permiteți-mi să explic ultimul minus: atunci când creăm un canal de comunicare fizică, ocupăm complet întreaga linie, ne lăsând nicio oportunitate celorlalți să se conecteze la el.

La rândul lor, rețelele cu comutare de circuite sunt împărțite în 2 tipuri folosind diferite abordări tehnologice:

1. comutare de circuit pe baza multiplexării prin diviziune de frecvență (FDM)

Schema de lucru este următoarea:

1. fiecare utilizator trimite un semnal la intrările comutatorului

2. toate semnalele cu ajutorul unui comutator umple benzile ΔF prin metoda modulării în frecvență a semnalului

2. comutare de circuit pe baza multiplexării în timp (TDM)

Principiu comutare circuit bazat pe multiplexarea în timp este destul de simplă. Se bazează pe diviziunea în timp, adică fiecare dintre canalele de comunicație este deservit pe rând, iar intervalul de timp pentru trimiterea unui semnal către abonat este strict definit.

3. Comutarea de pachete
Această tehnică de comutare a fost concepută special pentru a transporta eficient traficul pe computer. Primii pași către crearea rețelelor de calculatoare bazate pe tehnologia de comutare de circuite au arătat că acest tip de comutare nu permite realizarea unui debit general mare al rețelei. Aplicațiile tipice de rețea generează trafic foarte inegal, cu un nivel ridicat de ondulație a ratei de date. De exemplu, atunci când accesează un server de fișiere la distanță, utilizatorul răsfoiește mai întâi conținutul directorului respectivului server, ceea ce implică o cantitate mică de transfer de date. Apoi deschide fișierul necesar într-un editor de text, iar această operațiune poate crea un schimb destul de intens de date, mai ales dacă fișierul conține incluziuni grafice mari. După afișarea mai multor pagini ale fișierului, utilizatorul lucrează cu ele local pentru o perioadă, ceea ce nu necesită deloc transfer de rețea, apoi returnează copiile modificate ale paginilor către server - iar acest lucru generează din nou transfer de date în rețea.

Raportul de ondulare a traficului unui utilizator individual de rețea, egal cu raportul dintre intensitatea medie a schimbului de date la maximum posibil, poate ajunge la 1:50 sau chiar 1:100. Dacă pentru sesiunea descrisă se organizează comutarea canalului între computerul utilizatorului și server, atunci de cele mai multe ori canalul va fi inactiv. În același timp, capacitățile de comutare ale rețelei vor fi atribuite acestei perechi de abonați și nu vor fi disponibile pentru alți utilizatori ai rețelei.

În comutarea de pachete, toate mesajele transmise de utilizator sunt împărțite la nodul sursă în părți relativ mici, numite pachete. Amintiți-vă că un mesaj este o bucată de date completată logic - o solicitare de a transfera un fișier, un răspuns la această solicitare care conține întregul fișier și așa mai departe. Mesajele pot avea o lungime arbitrară, de la câțiva octeți la mulți megaocteți. În contrast, pachetele pot fi de obicei de lungime variabilă, dar în limite înguste, cum ar fi 46 până la 1500 de octeți. Fiecare pachet este prevăzut cu un antet care specifică informațiile de adresă necesare pentru a livra pachetul către gazda destinație, precum și numărul pachetului care va fi utilizat de gazda destinație pentru a asambla mesajul (Fig. 3). Pachetele sunt transportate prin rețea ca blocuri independente de informații. Switch-urile de rețea primesc pachete de la nodurile terminale și, pe baza informațiilor despre adresă, le transmit unul altuia și, în cele din urmă, la nodul destinație.

Comutatoarele de rețea de pachete diferă de comutatoarele de circuit prin faptul că au o memorie tampon internă pentru stocarea temporară a pachetelor dacă portul de ieșire al comutatorului este ocupat cu transmiterea unui alt pachet în momentul primirii pachetului (Fig. 3). În acest caz, pachetul se află în coada de pachete din memoria tampon a portului de ieșire de ceva timp, iar când ajunge în coadă, este transferat la următorul comutator. O astfel de schemă de transmisie a datelor permite netezirea ondulației traficului pe legăturile de coloana vertebrală dintre comutatoare și, prin urmare, să le folosească cel mai eficient pentru a crește debitul rețelei în ansamblu.

Într-adevăr, pentru o pereche de abonați, cel mai eficient ar fi să le furnizeze un canal de comunicație comutat pentru uzul lor exclusiv, așa cum se face în rețelele cu comutare de circuite. În acest caz, timpul de interacțiune al acestei perechi de abonați ar fi minim, deoarece datele ar fi transmise fără întârziere de la un abonat la altul. Timpul de nefuncționare a canalului în timpul pauzelor de transmisie nu prezintă interes pentru abonați, este important ca aceștia să își rezolve problema mai rapid. O rețea cu comutare de pachete încetinește procesul de interacțiune a unei anumite perechi de abonați, deoarece pachetele acestora pot aștepta în comutatoare, în timp ce alte pachete care au ajuns la comutator mai devreme sunt transmise prin legăturile trunk.

Cu toate acestea, cantitatea totală de date computerizate transmise de rețea pe unitatea de timp cu tehnologia de comutare de pachete va fi mai mare decât cu tehnologia de comutare de circuit. Acest lucru se datorează faptului că ondulațiile abonaților individuali, în conformitate cu legea numerelor mari, sunt distribuite în timp, astfel încât vârfurile lor să nu coincidă. Prin urmare, comutatoarele sunt încărcate în mod constant și destul de uniform de lucru dacă numărul de abonați pe care îi deservesc este cu adevărat mare. Pe fig. Figura 4 arată că traficul care vine de la nodurile terminale către comutatoare este foarte neuniform distribuit în timp. Cu toate acestea, comutatoarele de nivel superior care servesc conexiuni între comutatoarele de nivel inferior sunt încărcate mai uniform, iar fluxul de pachete în legăturile trunk care conectează comutatoarele de nivel superior are o utilizare aproape maximă. Bufferingul netezește ondulațiile, astfel încât raportul de ondulare pe canalele trunk este mult mai mic decât pe canalele de acces abonaților - poate fi egal cu 1:10 sau chiar 1:2.

Eficiența mai mare a rețelelor cu comutare de pachete în comparație cu rețelele cu comutare de circuite (cu lățime de bandă egală a canalelor de comunicație) a fost dovedită în anii 60 atât experimental, cât și prin simulare. O analogie cu sistemele de operare multiprogramare este potrivită aici. Fiecare program individual dintr-un astfel de sistem rulează mai mult decât într-un sistem cu un singur program, când programului i se alocă tot timpul procesorului până la finalizarea execuției sale. Cu toate acestea, numărul total de programe executate pe unitatea de timp este mai mare într-un sistem cu mai multe programe decât într-un sistem cu un singur program.
O rețea cu comutare de pachete încetinește procesul de interacțiune a unei anumite perechi de abonați, dar crește debitul rețelei în ansamblu.

Întârzieri la sursa de transmisie:

Este timpul să trimiteți anteturi

· întârzieri cauzate de intervalele dintre transmisia fiecărui pachet următor.

Întârzieri la fiecare comutare:

Timp de stocare a pachetelor

Timpul de comutare, care constă în:

o timpul de așteptare a pachetului în coadă (valoare variabilă);

o timpul necesar pentru ca pachetul să ajungă la portul de ieșire.

Beneficiile comutării de pachete

1. Debit mare general al rețelei atunci când se transmite trafic intens.

2. Capacitatea de a redistribui dinamic lățimea de bandă a canalelor de comunicații fizice între abonați în conformitate cu nevoile reale ale traficului acestora.

Dezavantajele comutării de pachete

1. Incertitudinea ratei de transfer de date între abonații rețelei, datorită faptului că întârzierile în cozile tampon ale comutatoarelor de rețea depind de încărcarea totală a rețelei.

2. Cantitate variabilă de întârziere a pachetelor de date, care poate fi destul de lungă în momentele de congestie instantanee a rețelei.

3. Posibilă pierdere de date din cauza depășirilor de buffer.
În prezent, metodele sunt dezvoltate și implementate în mod activ pentru a depăși aceste neajunsuri, care sunt deosebit de acute pentru traficul care este sensibil la întârzieri și necesită o rată de transmisie constantă. Astfel de metode sunt numite metode de calitate a serviciului (QoS).

Rețelele cu comutare de pachete, în care sunt implementate metode de calitate a serviciului, permit transmiterea simultană a diferitelor tipuri de trafic, inclusiv a celor atât de importante precum traficul telefonic și pe computer. Prin urmare, metodele de comutare de pachete sunt acum considerate cele mai promițătoare pentru construirea unei rețele convergente care să ofere servicii complete de calitate pentru abonații de orice tip. Cu toate acestea, metodele de comutare a circuitelor nu pot fi ignorate. Astăzi, ele nu numai că funcționează cu succes în rețelele telefonice tradiționale, dar sunt și utilizate pe scară largă pentru a forma conexiuni permanente de mare viteză în așa-numitele rețele primare (backbone) ale tehnologiilor SDH și DWDM, care sunt folosite pentru a crea canale fizice de coloană vertebrală între comutatoare. a retelelor telefonice sau de calculatoare. În viitor, este foarte posibil să apară noi tehnologii de comutare, într-o formă sau alta combinând principiile comutării de pachete și canale.

4. VPN Rețea virtuală privată- rețea privată virtuală) - un nume generalizat pentru tehnologii care permit ca una sau mai multe conexiuni de rețea (rețea logică) să fie furnizate printr-o altă rețea (de exemplu, Internet). În ciuda faptului că comunicațiile sunt efectuate prin rețele cu un nivel mai scăzut de încredere necunoscut (de exemplu, prin rețele publice), nivelul de încredere în rețeaua logică construită nu depinde de nivelul de încredere în rețelele subiacente din cauza utilizarea instrumentelor criptografice (criptare, autentificare, infrastructură cu chei publice, instrumente de protecție împotriva repetății și modificării mesajelor transmise prin rețeaua logică).

În funcție de protocoalele utilizate și de scop, un VPN poate oferi trei tipuri de conexiuni: nod-nod,rețea-nodȘi rețea-rețea. De obicei, VPN-urile sunt implementate la niveluri nu mai mari decât rețeaua, deoarece utilizarea criptografiei la aceste niveluri permite utilizarea protocoalelor de transport (cum ar fi TCP, UDP) neschimbate.

Utilizatorii Microsoft Windows folosesc termenul VPN pentru a se referi la una dintre implementările rețelei virtuale - PPTP, care este adesea folosit nu pentru a crea rețele private.

Cel mai adesea, pentru a crea o rețea virtuală, se folosește încapsularea protocolului PPP într-un alt protocol - IP (această metodă folosește implementarea PPTP - Point-to-Point Tunneling Protocol) sau Ethernet (PPPoE) (deși au și diferențe). ). Tehnologia VPN a fost folosită recent nu numai pentru a crea rețele private în sine, ci și de către unii furnizori de „ultimul mile” din spațiul post-sovietic pentru a oferi acces la Internet.

Cu un nivel adecvat de implementare și utilizarea unui software special, o rețea VPN poate oferi un nivel ridicat de criptare a informațiilor transmise. Când toate componentele sunt configurate corect, tehnologia VPN asigură anonimatul pe Web.

Un VPN este format din două părți: o rețea „internă” (controlată), dintre care pot fi mai multe și o rețea „externă” prin care trece conexiunea încapsulată (de obicei se folosește Internetul). De asemenea, este posibil să conectați un singur computer la o rețea virtuală. Un utilizator de la distanță este conectat la VPN printr-un server de acces care este conectat atât la rețelele interne, cât și la cele externe (publice). Când se conectează un utilizator de la distanță (sau când se stabilește o conexiune la o altă rețea securizată), serverul de acces necesită procesul de identificare și apoi procesul de autentificare. După finalizarea cu succes a ambelor procese, utilizatorul de la distanță (rețea la distanță) este împuternicit să lucreze în rețea, adică are loc procesul de autorizare. Soluțiile VPN pot fi clasificate în funcție de mai mulți parametri principali:

[editează] În funcție de gradul de securitate al mediului utilizat

Protejat

Cea mai comună versiune a rețelelor private virtuale. Cu ajutorul acestuia, este posibil să se creeze o rețea fiabilă și sigură bazată pe o rețea nesigură, de obicei Internet. Exemple de VPN-uri securizate sunt: ​​IPSec, OpenVPN și PPTP.

Încredere

Ele sunt utilizate în cazurile în care mediul de transmisie poate fi considerat fiabil și este necesară doar rezolvarea problemei creării unei subrețele virtuale în cadrul unei rețele mai mari. Problemele de securitate devin irelevante. Exemple de astfel de soluții VPN sunt: ​​Multi-protocol label switching (MPLS) și L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) (mai precis, aceste protocoale transferă sarcina de securitate către altele, de exemplu L2TP este de obicei utilizat împreună cu IPSec).

[editare] Metoda de implementare

Sub formă de software și hardware special

Implementarea rețelei VPN se realizează folosind un set special de software și hardware. Această implementare oferă performanțe ridicate și, de regulă, un grad ridicat de securitate.

Ca soluție software

Ei folosesc un computer personal cu software special care oferă funcționalitate VPN.

Soluție integrată

Funcționalitatea VPN este asigurată de un complex care rezolvă și problemele de filtrare a traficului de rețea, organizarea unui firewall și asigurarea calității serviciului.

[editare] La programare

Acestea sunt folosite pentru a combina mai multe ramuri distribuite ale unei organizații într-o singură rețea securizată, schimbând date prin canale de comunicare deschise.

VPN de acces la distanță

Acestea sunt folosite pentru a crea un canal securizat între un segment de rețea corporativă (birou central sau sucursală) și un singur utilizator care, în timp ce lucrează acasă, se conectează la resursele corporative de pe un computer de acasă, laptop corporativ, smartphone sau chioșc de internet.

Folosit pentru rețelele la care utilizatorii „externi” (de exemplu, clienții sau clienții) se conectează. Nivelul de încredere în ei este mult mai scăzut decât în ​​angajații companiei, prin urmare, este necesar să se asigure „frontiere” speciale de protecție care să împiedice sau să restricționeze accesul acestora din urmă la informații deosebit de valoroase, confidențiale.

Folosit pentru a oferi acces la Internet de către furnizori, de obicei dacă mai mulți utilizatori se conectează printr-un canal fizic.

VPN client/server

Asigură protecția datelor transmise între două noduri (nu rețele) ale unei rețele corporative. Particularitatea acestei opțiuni este că VPN-ul este construit între noduri care sunt de obicei situate în același segment de rețea, de exemplu, între o stație de lucru și un server. Această nevoie apare foarte des în cazurile în care este necesară crearea mai multor rețele logice într-o singură rețea fizică. De exemplu, atunci când este necesară împărțirea traficului între departamentul financiar și departamentul de resurse umane, accesând servere situate în același segment fizic. Această opțiune este similară cu tehnologia VLAN, dar în loc să separe traficul, este criptată.

[editează] După tipul de protocol

Există implementări de rețele private virtuale sub TCP/IP, IPX și AppleTalk. Dar astăzi există o tendință spre o tranziție generală la protocolul TCP/IP, iar marea majoritate a soluțiilor VPN o acceptă. Adresarea în acesta este cel mai adesea aleasă în conformitate cu standardul RFC5735, din gama de rețele private TCP / IP

[editare] După nivelul protocolului de rețea

Prin stratul de protocol de rețea, bazat pe o mapare la straturile modelului de referință de rețea ISO/OSI.

5. Modelul de referință OSI, denumit uneori stiva OSI, este o ierarhie de rețea cu 7 straturi (Figura 1) dezvoltată de Organizația Internațională de Standardizare (ISO). Acest model conține în esență 2 modele diferite:

un model orizontal bazat pe protocoale care oferă un mecanism de interacțiune a programelor și proceselor pe diferite mașini

un model vertical bazat pe servicii furnizate de straturi adiacente unul altuia pe aceeași mașină

În modelul orizontal, două programe au nevoie de un protocol comun pentru a face schimb de date. În verticală - nivelurile învecinate schimbă date folosind API-uri.

Informații similare.

În rețelele cu comutare de circuite, există o conexiune end-to-end între terminalul apelant și cel apelat pe toată durata de transmisie (Fig. 3.3).

Orez. 3.3. rețea cu comutare de circuite

Calea de conectare constă dintr-un număr de secțiuni, care sunt conectate succesiv una după alta în timpul stabilirii conexiunii. Este „transparent” în ceea ce privește codurile folosite în terminale la transmiterea datelor și metodele de control. Timpul de propagare a semnalului de date de-a lungul căii de conectare este constant.

Într-o sesiune de comunicare se disting trei faze: stabilirea conexiunii, transferul de date și deconectarea conexiunii (vezi Fig. 3.1 a). Apelantul controlează procesul de stabilire a conexiunii.

un terminal care trimite un semnal de apel către nodul său de comutare primește un semnal de răspuns de la nod (prompt de apelare) și apoi trimite informații despre adresă (caracterele de apelare) către nod. Nodul de comutare prelucrează aceste informații, ocupă unul dintre canalele din pachetul care duce la următorul nod de comutare și transmite ultimului caractere de apelare necesare pentru stabilirea ulterioară a conexiunii. În acest fel, se formează treptat o cale de legătură peste secțiunile până la terminalul numit. Când acest proces este finalizat, semnalele sunt trimise de la rețea către terminalele apelante și apelate pentru a indica faptul că conexiunea este deschisă și gata pentru transmiterea datelor.

Din acest moment, progresul transferului de date este determinat de stația finală. La punctul final (automat sau cu participarea abonatului) se ia o decizie cu privire la măsurile care trebuie luate pentru detectarea și corectarea erorilor de transmisie. Măsurile pot fi diferite în funcție de anumite condiții de lucru.

Deconectarea poate fi inițiată de către oricare dintre cele două terminale interconectate folosind semnalul clear. Pe acest semnal, toate nodurile de comutare care participă la formarea căii de conectare deconectează conexiunile.

Există două tipuri de rețele de transmisie de date cu comutare de circuite: rețele sincrone și rețele asincrone.

3.3.1. REȚELE ASINCRONE CU CANALE

3.3.1.1. CARACTERISTICI DISTINCTIVE ALE RETELELOR ASINCRONE

În rețelele asincrone, nu există o sincronizare generală pe elemente, iar „cicluri” individuale nu sunt setate pentru rețea. ADF-urile și dispozitivele de comutare separate au generatoare de ceas independente, independente unele de altele.

Pe fig. 3.4 prezintă schematic structura unei astfel de rețele cu terminale, echipamente multicanal și noduri de comutare. Liniile de abonat și canalele sistemelor multicanal sunt utilizate pentru conectarea instalațiilor terminale cu noduri de comutare. Nodurile de comutare sunt interconectate prin mănunchiuri de canale. Înainte de noduri, pachetele sunt împărțite în canale separate.

Divizarea permite o anumită libertate în rețea. De exemplu, atunci când se transmite prin linii de comunicație, pot fi utilizate sisteme atât de divizare în frecvență, cât și în timp a canalelor (a se vedea Secțiunea 1.4.2), echipamente pentru comutarea atât în ​​spațiu, cât și în timp a canalelor pot fi instalate în nodurile de rețea (a se vedea Volumul 1, Secțiunea 6.1.3 și, de asemenea). O asemenea libertate de alegere

Orez. 3.4. Rețea asincronă cu comutare de circuite

Echipamentele de formare și comutare a canalelor sunt necesare, în special, atunci când se organizează comunicațiile telegrafice și transmisia de date printr-o rețea comună, atunci când, în primul rând, ar trebui utilizate echipamentele de rețea telegrafică existente, de exemplu sistemele de telegrafie cu frecvență vocală (a se vedea secțiunea 1.4.2.2). Apoi, în măsura posibilităților tehnice și economice, echipamentele specificate pot fi treptat completate sau înlocuite cu echipamente mai avansate bazate pe noile dezvoltări în domeniul tehnologiei comunicațiilor.

După cum se arată în fig. 3.4, calea de conectare între terminalele apelante și cele chemate constă din mai multe secțiuni, care sunt conectate în serie prin nodurile de comutare unul după altul. Deoarece fiecare secțiune a căii de transmisie și fiecare nod de comutare contribuie la distorsiunea totală a semnalului de date transmis, transmisia și comutarea trebuie efectuate cu cea mai mică distorsiune posibilă.

Cerința pentru un minim de distorsiune este importantă în primul rând pentru semnalele neizocrone, care nu pot fi corectate în principiu. În schimb, semnalele de date izocrone pot fi corectate la fiecare secțiune a căii de transmisie și la fiecare nod de comutare. În sistemele de divizare în timp care au canale sincrone sau canale cu formare de cicluri de semne (vezi Secțiunea 1.4.2.3), corectarea se realizează automat. În sistemele de divizare a frecvenței care permit transmisia la o rată variabilă, adică sunt „transparente” (a se vedea 1.4.2.2), trebuie instalate dispozitive suplimentare pentru corecție. Cu toate acestea, din cauza costurilor ridicate, acest lucru este de obicei abandonat, drept urmare, în astfel de cazuri, transmisia și comutarea trebuie, de asemenea, efectuate cu o distorsiune cât mai mică posibil.

3.3.1.2. SISTEME DE TRANSMISIE CU TDM ÎN REȚELE ASINCRONE CU COMUTARE DE CANAL

Într-o rețea asincronă cu comutare de circuite, fiecare sistem de transmisie cu divizare în timp (TDM) are propriul sincronism independent de sincronismul altor sisteme. Ca urmare, frecvențele de ceas ale sistemelor cu TDC sunt diferite, adică calea de conectare între abonați constă din secțiuni cu viteze de transmisie nu chiar aceleași.

În sistemele cu diviziune în timp a canalelor sincrone (vezi Secțiunea 1.4.2.3), în care fiecărui bit care intră de la DTE i se atribuie câte un bit în fluxul multicast, din cauza diferențelor de rate de transmisie, fenomenul de derapaj a semnalului cu scăderea biților sau adăugarea de prisos. Aceasta înseamnă că unul dintre biți nu este transmis în continuare deoarece următorul sistem are o rată de transmisie prea mică sau, dimpotrivă, unul dintre biți este retransmis deoarece următorul sistem are o rată de transmisie prea mare (Fig. 3.5).

Orez. 3.5. Alunecarea biților într-o rețea asincronă cu comutare de circuite

Prin urmare, în sistemele cu TDM care funcționează în rețele asincrone cu comutare de circuite, este necesar să se aplice metode speciale de egalizare a ratei, în care, datorită excluderii sau adăugării de biți de potrivire („goală”) în fiecare canal de date individual, coordonarea cu se realizează viteza de transmisie pe canalele căii de legătură. Cu alte cuvinte, sunt necesare sisteme cu împărțire în timp, având canale cu potrivire rate - canale de personal (vezi Secțiunea 1.4.2.3).

Fenomenul de alunecare a biților trebuie avut în vedere și în cazul sistemelor de diviziune în timp care au

canale cu formarea de cicluri de semne (vezi Secțiunea 1.4.2.3). Astfel de sisteme trebuie să detecteze ciclurile de semne și să elimine discrepanțele de rată între canalele de date prin scurtarea sau prelungirea elementului de oprire.

În sistemele de diviziune în timp cu canale „transparente” (vezi Secțiunea 1.4.2.3), care convertesc semnalele DTE într-o secvență de biți transmisă prin codificare poziție-timp, problema derapajului biților nu se pune. Într-adevăr, în acest caz, semnalul după fiecare secțiune de transmisie este caracterizat, în principiu, de relații de timp neschimbate și același este transmis în continuare. Desigur, pentru ca distorsiunile datorate codificării multiple să nu fie prea mari, eroarea care este inevitabilă în timpul codării trebuie să rămână la un nivel suficient de scăzut.

3.3.1.3. ECHIPAMENT PENTRU COMUTAREA CANALELOR DE TIMP ÎN REȚELE ASINCRONE

Dacă nodurile de comutare ale rețelei asincrone sunt conectate la sisteme cu TDC-uri care au canale de umplere sau canale cu formarea de cicluri de semne, atunci în dispozitive pentru comutarea timpului în serie cu biți (a se vedea Volumul 1, Secțiunea 6.1. interval unic.

Atunci când se utilizează sisteme de divizare în timp cu canale „transparente” sau sisteme de diviziune în frecvență, distorsiunile care apar în timpul comutării în serie a biților trebuie să fie foarte mici, deoarece sunt incluse în distorsiunea totală. Deși în cazul semnalelor de date izocrone ar putea fi instalat un egalizator între echipamentul de comutație și sistemul de transmisie multicanal, ar fi necesară efectuarea lucrărilor descrise în Sec. 3.3.1.2. potrivirea vitezei și ar trebui să se împace cu costurile asociate.

În prezența canalelor de umplere și a canalelor cu formarea de cicluri de semne, se poate folosi comutarea grupurilor de biți, ceea ce oferă performanțe mai mari (vezi Secțiunea 2. 1.1.1, Exemplul 3, Tabelul 2.1).

3.3.1.4. STRUCTURA REȚELEI ASINCRONE CU COMUTARE DE CANAL

Structura unei rețele asincrone cu comutare de circuite este prezentată în fig. 3.6, care arată nivelul inferior al rețelei - parte a rețelei de la abonați la nodul de comutare. Interfețele de abonat formează granița dintre DTE și rețeaua de date. Dispozitivele de conectare sunt, de asemenea, amplasate în locațiile abonaților.

(PP), care asigură interfața DTE cu rețeaua (a se vedea secțiunea 2.2.2). În cazurile în care DTE nu controlează direct procesele de stabilire și deconectare a conexiunilor prin circuitele de date ale interfeței, în locul PP-ului sunt instalate dispozitive de sonerie (VP) care conțin elementele necesare unui astfel de control (vezi Secțiunea 2.2.1).

Orez. 3.6. Structura unei rețele asincrone cu comutare de circuite:

1 - îmbinări de abonat; 2 - dispozitive de conectare sau dispozitive de apelare; 3 - linii de abonat; 4 - multiplexoare; 5 - concentratoare; 6 - linii de legătură; 7 - nod de comutare

Prin liniile de abonat, SS și VP sunt conectate la multiplexoare sau concentratoare, care de obicei sunt amplasate în același loc cu echipamentele centralei de comutare a rețelei telefonice. Cu ajutorul unui multiplexor, se formează un pachet de canale, al căror număr este egal cu numărul de linii de abonat. Concentratorul, dimpotrivă, colectează și compactează încărcătura liniilor de abonat, prin urmare, ar trebui să existe mai puține canale în pachet decât sunt linii de abonat (a se vedea Secțiunea 2.1.1.2).

Nodurile de comutare ale rețelei de transmisie a datelor sunt instalate în locațiile stațiilor centrale de comutare ale rețelei telefonice și cu o densitate mare de abonați - în locurile principalelor stații de comutare ale acestei rețele. Nodurile de comutare ale nivelului superior al rețelei de transmisie a datelor sunt interconectate printr-un sistem extins de linii.

3.3.1.5. SINCRONIZARE TERMINAL DE DATE

Conform Recomandărilor CCITT privind interfețele de abonat ale echipamentelor de transmisie a datelor atunci când sunt conectate la o rețea de transmisie de date a echipamentelor terminale sincrone (a se vedea secțiunea 1.1.3), rețeaua ar trebui să furnizeze un semnal de ceas pentru fiecare DTE și sincronism reciproc între elementele de transmisie și primirea DTE. În rețelele asincrone cu comutare de circuite, unde nu există o sincronizare internă a ceasului la nivel de rețea, această cerință este îndeplinită prin instalarea generatoarelor de ceas sincron în PP sau VP acei abonați care au DTE sincron. Aceste generatoare formează semnalele de ceas de transmisie și, după ce se stabilește conexiunea, extrag semnalele de ceas de recepție din semnalele de date care vin din partea opusă. Sincronismul element cu element realizat în acest fel este individual pentru fiecare conexiune și se menține numai pe perioada în care această conexiune există.

3.3.1.6. INDEPENDENȚA DE TRANSMISIE A SECVENȚEI DE BIȚI ÎN REȚELELE ASINCRONE

Transmisia între terminalele sincrone trebuie să fie independentă de natura secvenței de biți transmise. În rețelele asincrone, independența necesară poate fi obținută folosind codificatori (vezi secțiunile 2.2.1.1, 2.2.2.2) . Conform acestei metode, semnalele care provin de la DTE sunt amestecate (biții lor sunt amestecați) în faza de transfer de date în PP sau EP pe partea de transmisie. În DP sau EP pe partea de recepție, semnalele sunt restaurate în forma lor originală folosind un decriptator.

Înainte de începerea transmisiei, PP sau VP pornește codificatorul și, după timpul necesar pentru ca decriptorul de pe partea opusă să intre în sincronism, trimite un semnal către DTE care permite transmisia. Din acest moment, codificatorul se asigură că sunt prezente modificări de simbol în semnalul trimis către nodul de comutare chiar și atunci când DTE-ul emite o secvență lungă de simboluri identice. Acest lucru previne posibilitatea deconectarii accidentale neintenționate, deoarece o secvență lungă de zerouri care ar putea fi confundată cu un semnal clar nu apare.

Dacă este într-adevăr necesar să deconectați conexiunea, atunci PP sau VP, controlat prin îmbinarea de la DTE, oprește scrambler-ul și trimite o secvență lungă de zerouri către linia de comunicație. Dacă într-un anumit interval de timp nodul de comutare a primit doar caracterele „0”, urmându-se la rând, atunci deconectează conexiunea.

Transmisia se poate face independent de secvența de caractere (biți) într-un alt mod: în succesiunea de biți emiși de DTE, după o anumită regulă, folosind PP sau VP, introduceți biți suplimentari. Cu toate acestea, această metodă duce la o creștere a ratei de transmisie (vezi Secțiunea 3.3.2.5) și, prin urmare, în rețelele asincrone cu comutare de circuite, limitează libertatea în alegerea tipului de ATM.

Luați în considerare centralele telefonice electronice digitale automate fabricate de întreprinderi din Republica Belarus. Acestea sunt stații precum CSF "Neman", EATS "F - 50/1000" (ambele produse de OJSC "Svyazinvest"), ATS "Beta" (producător - MPOVT).

Toate stațiile prezentate mai sus au avantajele tipice ale schimburilor digitale (îmbunătățirea calității transmisiei și comutării, extinderea gamei de servicii furnizate, reducerea volumului de muncă în timpul instalării și întreținerii etc.), dar în comparație cu omologii străini, au un avantaj incontestabil - prețul. Costul unui număr este de 2-4 ori mai mic decât la centralele telefonice automate similare din import, iar dacă luăm în considerare reducerea semnificativă a costurilor de operare peste 25 de ani de funcționare, atunci câștigul economic va fi și mai tangibil. Prin urmare, nu este surprinzător faptul că preferința pentru introducerea capacității de abonat în rețelele locale este acordată produselor producătorilor din Belarus. Acest lucru este facilitat și de faptul că Programul de stat pentru înlocuirea importurilor prescrie utilizarea exclusivă a echipamentelor casnice.

Principalele caracteristici tehnice ale DATS produse în Republica Belarus sunt prezentate în Tabelul 2.1. În același timp, trebuie remarcat faptul că DATS străini oferă abonaților o listă mult mai mare de servicii. Un alt dezavantaj al DATS-urilor produse în republica noastră este capacitatea redusă (până la 10.000 de porturi) a stațiilor produse. De aici rezultă concluzia: pentru rezolvarea cu succes a problemei stabilite în proiectul meu de absolvire, produsele întreprinderilor din Belarus, din păcate, nu sunt potrivite.

Tabelul 2.1 - Caracteristicile tehnice ale DATS produse în Republica Belarus

Conectare;

Abonat

Denumirea parametrilor
Capacitate maximă de abonați, numere
Numărul maxim de SL
Numărul maxim de apeluri pe oră
Trafic maxim în HNN (Earl)
Consumul de energie per cameră (W)
Numărul de porturi pe 1 placă

Prezentare generală a sistemelor de comutare importate

Următoarele sisteme de comutare sunt cele mai potrivite pentru proiectul meu de absolvire: DX-200 de la Telenokia (Finlanda), SI 2000 de la Iskratel (Slovenia), AXE-10 de la Ericsson (Suedia), EWSD de la Siemens (Germania), S12 Alkatel de la „Alkatel " (Germania).

Sistemul electronic de comutare digitală DX-200.Sistemul DX-200 a fost utilizat activ în întreaga lume de mulți ani și a câștigat respect pentru performanța sa fiabilă și de înaltă calitate. Sistemul DX-200 se caracterizează prin împărțirea în timp a canalelor în câmpul de comutare și o metodă digitală de transmitere a informațiilor bazată pe sistemul de transmisie PCM-30/32. Controlul se realizează conform unui program scris folosind dispozitive de control funcțional distribuite implementate pe microprocesoare. Sistemul este construit pe un principiu modular, atât hardware cât și software. Toate blocurile funcționale și software-ul sunt împărțite în module independente unele de altele. Modulele comunică prin semnale standardizate.

Sistemul DX-200 poate fi utilizat ca stație de bază, stație de tranzit, precum și concentratoare de abonați.Stația de bază asigură stabilirea conexiunilor terminale între seturile de telefonie ale abonaților rețelei locale, precum și accesul la zonele, pe distanțe lungi și rețele internaționale. De asemenea, stațiile sunt proiectate să funcționeze pe rețele regionale cu noduri de mesaje de intrare și de ieșire, precum și pe rețele fără joncțiuni. Rețelele pot utiliza numerotarea din 5, 6 și 7 cifre, precum și numerotarea mixtă.

Stația de tranzit este destinată comutării canalelor, care trece prin sarcina de tranzit către centrala telefonică a orașului și asigură organizarea nodurilor de mesaje de intrare, nodurilor de mesaje de ieșire, nodurilor de comunicație la distanță lungă de intrare, nodurilor de linie de conexiune comandă, nodurilor combinate care combină deasupra nodurilor, nodurile rețelei de birouri.

Sistemul DX-200 asigură interacțiunea cu stațiile existente în rețele: centrale telefonice automate, deceniale, coordonate, cvasi-electronice, precum și cu servicii de informare speciale ale centralei telefonice a orașului.

O serie de tipuri suplimentare de servicii sunt furnizate pentru abonații DX-200:

1) apelare abreviată;

3) reapelare fără apelare nouă;

5) transferul apelului în cazul în care abonatul apelat este ocupat la un alt telefon;

6) transfer de apel către un autoinformator sau operator de telefonie;

7) identificarea numărului abonatului apelat.

În sistemul DX-200, facturarea în funcție de timp a costului unui apel este efectuată pentru apelurile efectuate, ținând cont de categoria de abonați.

Sistemul DX-200 include două tipuri de centrale telefonice automate: DX-210 și DX-220. DX-210 este folosit în principal ca un PBX de capacitate mică. Principalele caracteristici ale sistemului DX-200 sunt prezentate în Tabelul 2.2.

Sistem electronic de comutare digitală SI 2000. Sistemul SI 2000 este conceput pentru a deservi rețelele de telefonie din zonele suburbane și rurale. Conceptul avansat de rețea SI 2000 este strategia de bază. Spre deosebire de alte soluții, acest concept oferă beneficii economice și flexibilitate incomparabile. Rețelele de comunicații din multe țări sunt în mare parte încă analogice și este practic imposibil să se realizeze digitalizarea imediată a tuturor căilor de transmisie. Alături de caracteristicile standard, sistemul SI 2000 are câteva caracteristici mai specifice care servesc la optimizarea soluțiilor legate de crearea unei rețele de comunicații digitale.

Toate centralele telefonice SI 2000 au seturi de linii analogice integrate. Aceasta este soluția cea mai rentabilă pentru echipamentele de transmisie analogică existente.

Dezvoltarea unei rețele optimizate concentrată pe zonele suburbane și rurale necesită crearea de insule digitale. Capacitatea SI 2000 de a sincroniza din rețeaua digitală permite digitizarea PBX-urilor subordonate și a căilor de transmisie. Pentru a asigura buna dezvoltare a rețelei de comunicații, nodul SI 2000 va efectua comutarea generală și conversia analog-digitală. Dacă este instalat un birou central digital principal, SI 2000 se va sincroniza de la acesta fără nici un echipament suplimentar.

Abonatul sistemului SI 2000 oferă următoarele servicii:

apelare decenială sau frecvență;

prezența unui contor de control la abonat;

observare;

interzicerea anumitor tipuri de comunicații de ieșire;

redirecționare a apelurilor;

apelare abreviată (apel direct);

setare standby

și mulți alții cu tot sprijinul necesar pentru a contabiliza valoarea lor.

Modulele de la distanță din SI 2000 sunt optimizate conform conceptului avansat de rețea. Dacă este nevoie de capacități mari, se folosesc centrale telefonice automate autonome din familia SI 2000. O centrală telefonică automată autonomă poate fi transformată într-un modul la distanță sau, dimpotrivă, fără modificări hardware.

Transmisia pe distanțe lungi în zonele rurale este mai costisitoare decât în ​​zonele urbane. Pentru a economisi echipamentele de transmisie, sistemul SI 2000 a integrat, în mod obligatoriu, un dispozitiv de ramificare a canalelor traseului IKM-30. Într-o cale PCM, fluxul poate fi împărțit în maximum 15 stații. Echipamentul de comunicație de date poate introduce sau ieși mai mult de două fluxuri de date la o rată de 64 kilobiți pe secundă.

Principalele avantaje ale sistemului SI 2000 sunt fiabilitatea (mai puțin de 0,5 defecțiuni la 100 de linii pe an), simplitatea, distribuția și modularitatea și economia [7].

Principalele caracteristici ale sistemului SI 2000 sunt prezentate în Tabelul 2.2.

Sistem electronic de comutare automată AXE-10.Sistemul de comutare AXE-10 poate fi utilizat ca centrală telefonică automată de bază, ca diverse centre de comunicații (inclusiv cele internaționale), precum și centrale telefonice automate centrale, nodale și terminale de capacitate mică în mediul rural. retelele telefonice.

În funcție de cazul de utilizare propus, există:

1) stația locală AX;

2) statie de tranzit;

3) stație de comunicație mobilă (mobilă) pentru a crea o rețea de comunicații celulare.

Capacitatea maximă a AXE-10 utilizat ca central telefonică automată locală este de 200.000 de linii de abonat cu un timp mediu de convorbire de 100 de secunde și o încărcare per linie de abonat de până la 0,1 erlang.

Stația de tranzit de tip AXE-10 este proiectată pentru până la 2048 de linii trunchi digitale, permite trecerea sarcinii de tranzit a până la 200 de mii de linii de abonat incluse în centralele telefonice automate locale. Sarcina permisă pe canal a unei linii digitale trunchi este setată la 0,8 Erlang.

Pentru conversia analog-digitală, modularea impuls-cod este utilizată cu o rată de transfer de informații de 2048 kilobiți pe secundă.

Schimbul de semnale de control cu ​​centrale telefonice automate coordonate se realizează pe baza sistemului de semnalizare R2 prin intermediul codului multifrecvență „2 din 6”.

În comunicațiile la distanță lungă, se folosește în mod predominant un sistem de semnalizare cu o singură frecvență, iar un sistem de semnalizare este folosit și pe un canal de semnalizare comun nr. 7.

Prin sistemul de operare și întreținere, monitorizarea constantă și cuprinzătoare a ordinii și a rezultatelor stabilirii legăturilor se asigură monitorizarea sarcinii de intrare.

Principalele servicii oferite abonaților:

1) apelare abreviată;

3) efectuarea de întrebări în timpul unei conversații;

4) redirecționarea apelurilor către un telefon sau un autoinformator;

5) apel conferință automată;

6) setarea așteptării în cazul abonatului ocupat cu notificare;

7) apelarea unui abonat la cerere;

8) apel de însoțire;

9) trecerea la alt dispozitiv când este ocupat sau când abonatul nu răspunde;

10) restrângerea comunicării de ieșire;

11) determinarea numărului abonatului apelant în prezența unei aplicații de la abonatul apelant;

12) trezire automată.

Sistemul de comutare poate fi utilizat pentru planificarea și dezvoltarea rețelelor de comunicații în zonele rurale. În acest caz, trebuie luate în considerare distanțele mari și densitatea scăzută a telefonului. Sistemul AXE-10 pentru zonele rurale se bazează pe aceeași compoziție de echipamente ca și pentru rețeaua digitală urbană. În plus, în livrare este inclus un multiplexor de abonat la distanță, permițându-vă să conectați până la 128 de linii de abonat. Utilizarea liniilor de comunicație digitală prin cablu sau a liniilor de comunicație radio este prevăzută pentru conectarea multiplexoarelor de abonat la distanță cu o centrală telefonică automată de referință. Au fost dezvoltate optiuni pentru amplasarea echipamentelor in containere speciale care contin dispozitivele necesare pentru includerea in reteaua de alimentare cu energie pentru punerea in functiune imediata.

Servicii precum Centrex și transmisia de date prin canale dedicate au fost dezvoltate special pentru abonații din sectorul instituțional. Cu ajutorul acestui serviciu, o parte a abonaților sistemului de comutare este combinată în grupuri cu numerotare închisă și un apel general din rețeaua de telefonie la un număr dedicat. În practică, centralele telefonice automate de birou pot fi create pe baza aceluiași echipament de comutare.

Sistemul de comutare AXE-10 este conceput pentru a fi utilizat ca stație centrală a rețelei celulare NMT-450. Dezvoltarea unui subsistem special pentru includerea comunicațiilor prin telefonie mobilă a făcut posibilă organizarea interfeței sistemului AXE-10 cu stațiile de bază celulare.

Principalele caracteristici ale sistemului AXE-10 sunt prezentate în Tabelul 2.2.

Sistem electronic de comutare automată EWSD Sistemul EWSD și-a câștigat o reputație excelentă în multe țări ale lumii datorită fiabilității, rentabilității și varietății de servicii furnizate.

Stația electronică digitală EWSD este utilizată: folosind o unitate digitală la distanță pentru optimizarea rețelei de abonați sau pentru a introduce noi servicii în zonă, ca centrală telefonică locală, ca centrală telefonică de tranzit, ca centrală de oraș și de tranzit pe distanțe lungi, ca un centru de comutare pentru obiecte mobile, ca stație rurală, ca stație de capacitate mică, ca stație de containere, ca sistem de comutare, ca centru de operare și întreținere a unui grup de stații, ca nod într-un sistem de semnalizare canal comun, într-o rețea digitală de servicii integrate, pentru a oferi servicii speciale.

EWSD oferă operatorilor multe beneficii, care la rândul lor provin din versatilitatea, flexibilitatea și performanța sistemului de comutare. Principalele caracteristici ale EWSD includ: supravegherea integrată, inclusiv supravegherea funcționării, indicarea erorilor, procedurile de analiză a erorilor și diagnosticarea acestora, implementarea în rețelele existente, selectarea rutei, selectarea rutei alternative, înregistrarea contabilității apelurilor, măsurarea sarcinii, gestionarea bazei de date și altele.

Toate sistemele de semnalizare standard pot fi utilizate în EWSD. Semnalizarea este realizată și prin sisteme standard. Stația poate funcționa atât cu abonați cu apelare de zece zile, cât și cu abonați cu apelare pe ton. Toate metodele standard sunt utilizate pentru a înregistra contabilitatea costurilor.

Următoarele tipuri de servicii pot fi furnizate unui abonat analogic:

1) apelare abreviată;

2) conectare fără apelare (conexiune directă);

3) conectare fără întârziere;

4) transferul unui apel primit în absența unui abonat la serviciul abonaților absenți;

5) autoinformator cu fraze preînregistrate;

7) interzicerea temporară a comunicațiilor de intrare;

8) plasarea unui apel în așteptare (dacă abonatul apelat este ocupat);

9) efectuarea de întrebări în timpul unei conversații;

10) apeluri conferință;

11) o înregistrare tipărită a duratei și costului apelului;

12) trezire automată;

13) abonat special;

14) prioritatea apelului

si altii.

Pentru abonații rețelei digitale de servicii integrate pot fi furnizate suplimentar următoarele tipuri de servicii:

1) conectarea a până la opt dispozitive terminale simultan;

2) schimbarea dispozitivului terminal, selectarea dispozitivului terminal;

3) mobilitate terminală;

4) indicatori de serviciu;

5) schimbarea serviciului la momentul apelului;

6) lucru cu utilizarea simultană a două servicii;

7) înregistrarea contabilității pentru costul unei conversații pentru servicii individuale;

8) apeluri plătite de abonat și altele.

Principalele caracteristici ale sistemului EWSD sunt prezentate în Tabelul 2.2.

Sistem electronic de comutare automată Alkatel S12. La dezvoltarea sistemului, s-a acordat multă atenție problemelor economiei în producție și exploatare. Rentabilitatea producției este asigurată de un grad ridicat de unificare a echipamentelor.

Principala caracteristică funcțională a stației „Alkatel S12” este o structură descentralizată bazată pe un control complet distribuit atât al funcțiilor de procesare a informațiilor, cât și al proceselor de comutare în sine.

Combinat cu modularitatea hardware și software, controlul distribuit oferă:

1) fiabilitate ridicată a funcționării echipamentului;

2) posibilitatea construirii unei stații într-o gamă largă de capacități;

3) flexibilitate în creșterea planificată a capacității sistemului în funcție de cerințele clienților;

4) rezistența la schimbările în cerințele de sistem în viitor, deoarece noile aplicații vor fi asociate doar cu completarea stației cu noi module hardware sau software, fără a modifica principiile arhitecturale și hardware și software de bază;

5) simplificare software.

Arhitectura modulara a statiei permite introducerea flexibila de noi solutii tehnologice si furnizarea de noi servicii in domeniu fara intrerupere in functionare. Noi soluții tehnologice și versiuni de software au fost introduse în rețelele diferitelor țări, aducând Alkatel S12 la un nivel perfect de conformitate cu cerințele privind caracteristicile funcționale și tehnice și operaționale, precum și asigurând tranziția sa evolutivă ulterioară către un sistem integrat de bandă îngustă și bandă largă. servicii de rețea digitală.

Echipamentul stației „Alkatel S12” este proiectat pentru utilizare în rețele de uz general și special, acoperind gama de aplicații de la mici unități de abonat la distanță până la stații mari urbane și interurbane. Principalele opțiuni de configurare a echipamentelor sunt:

1) centrale telefonice automate urbane de capacitate mică (de la 256 la 5376 linii de abonat);

2) centrale telefonice automate urbane de capacitate medie și mare (până la 100.000 de linii de abonat);

3) noduri de comutare de tranzit (până la 60.000 de linii de legătură);

4) concentratoare de abonați la distanță (până la 976 de linii de abonați).

Stația „Alkatel S12” oferă abonaților următoarele tipuri de comunicare:

1) comunicare internă automată între toți abonații stației;

2) comunicații locale automate de intrare și de ieșire către abonații altor stații;

3) legătura de tranzit între liniile de intrare și de ieșire;

4) comunicare automată în cadrul unui anumit grup de abonați;

5) comunicare automată de ieșire către serviciile de referință;

6) comutare semipermanenta.

Abonații „Alkatel S12” beneficiază de următoarele tipuri de servicii telefonice suplimentare:

1) redirecționarea unui apel primit către un alt dispozitiv;

2) redirecționarea apelului în cazul abonatului ocupat;

3) redirecționarea unui apel primit către un autoinformator sau către un operator;

4) un apel însoțitor cu o parolă către dispozitivul de la care au fost comandate serviciile;

5) semnalizare căutare;

6) setarea de a aștepta ca apelatul să fie eliberat (în așteptare cu un apel invers);

7) apel repetat fără formare;

8) conectarea cu un abonat prin comandă prealabilă;

9) apeluri conferință și altele.

Principalele caracteristici ale sistemului „Alkatel S12” sunt prezentate în tabelul 2.2.

Tabel 2.2 - Principalele caracteristici ale sistemelor de comutare importate

După cum se poate observa din cele de mai sus, parametrii sistemelor de comutare importate sunt aproape unul de celălalt, iar în acest caz, costul este decisiv. Asta e pentru acest criteriu, am ales sistemul de comutare AXE-10, ca fiind cel mai bun din punct de vedere „calitate-pret”.

Orez. 3.3. Relații între intervale de timp și cadre

3.2. Plasarea canalelor logice pe canalele fizice

Se știe că canalele logice se formează folosind canale fizice. Metoda de plasare a canalelor logice pe cele fizice se numește „mapping” - cartografiere.

Deși majoritatea canalelor logice ocupă doar un interval de timp, unele canale logice pot ocupa mai mult de 1 TS. În acest caz, informațiile de canal logic sunt transmise în același interval de timp al canalului fizic în cadre TDMA consecutive.

Deoarece canalele logice sunt scurte, mai multe canale logice pot ocupa același canal fizic, permițând o utilizare mai eficientă a intervalelor de timp.

Pe fig. 3.4. cazul este afișat atunci când un interval de timp suplimentar este ocupat de canalul DCCH din cauza sarcinii mari pe o celulă purtătoare.

Orez. 3.4. Plasarea canalelor logice pe canalele fizice

3.2.1. Operator „0”, interval orar „0”

Intervalul de timp zero la frecvența purtătoare zero din celulă este întotdeauna rezervat pentru semnalizare. Astfel, atunci când MS a stabilit că transportatorul este un purtător BCCH, știe unde și cum să citească informațiile.

În direcția de transmisie de la BTS la MS (downlink), informațiile BCH și CCCH sunt transmise. Singurul canal pe care informațiile sunt transmise numai în direcția de la MS la BTS (uplink) este canalul RACH. Canalul RACH este întotdeauna gratuit, astfel încât MS poate accesa rețeaua în orice moment.

3.2.2. Operator „0”, interval orar „1”

De obicei, primul interval de timp ("1") la purtătorul zero din celulă este, de asemenea, întotdeauna rezervat pentru scopuri de semnalizare. Singurele excepții sunt celulele în care există trafic mare sau scăzut.

După cum se poate observa din fig. 3.4, dacă există mult trafic în celulă, atunci al treilea canal fizic poate fi ocupat folosind DCCH pentru a stabili o conexiune. Acest canal poate fi orice interval de timp, excluzând intervalele de timp „0” și „1” de pe operatorul „0”.

Același lucru se întâmplă atunci când sarcina din celulă este scăzută. În acest caz, este posibil să se ia un interval de timp „0” pe purtătorul „0” pentru transmiterea/recepția tuturor informațiilor de semnalizare: BCH, CCCH și DCCH. Astfel, canalul fizic „1” poate fi eliberat pentru trafic.

Opt canale SDCCH și 4 canale SACCH pot partaja același canal fizic. Aceasta înseamnă că pot fi stabilite 8 conexiuni simultan pe un canal fizic.

3.2.3. Operatorul „0”, intervalele de timp de la 2 la 7 și toate celelalte intervale de timp ale altor operatori din aceeași celulă

Toate celelalte intervale, cu excepția intervalelor de semnalizare „0” și „1” sunt utilizate în celulă pentru trafic, adică pentru transmisia de voce sau de date. În acest caz, este utilizat canalul logic TCH.

În plus, în timpul conversației, MS transmite rezultatele măsurătorilor nivelului semnalului, calității, întârzierii. În acest scop, este utilizat canalul SACCH, ocupând un interval TCH pentru un timp.

3.3. Exemplu de serviciu de apeluri primite către MS

Orez. 3.5 arată schematic serviciul sosit apel către MS și utilizarea diferitelor canale de control.

Orez. 3.5. Sunați la MS

MSC/VLR știe în ce LA se află MS. Mesajul de semnalizare de paginare este transmis de către BSC care controlează LA dată.

1. BSC distribuie mesajul de apel către toate stațiile de bază din LA dorită. Stațiile de bază transmit mesaje de apel prin aer folosind canalul PCH.

2. Când un MS detectează un PCH care îl identifică, emite o Cerere de atribuire a canalului de control prin intermediul RACH.

3. BSC utilizează AGCH pentru a informa MS ce SDCCH și SACCH poate folosi.

4. SDCCH și SACCH sunt folosite pentru a stabili o conexiune. TCH este ocupat și SDCCH este eliberat.

5. MS și BTS comută la frecvența canalului TCH și la intervalul de timp alocat pentru acest canal. Dacă abonatul răspunde, conexiunea este stabilită. În timpul unui apel, conexiunea radio este controlată de informațiile trimise și primite de MS pe SACCH.

Capitolul 4 - Serviciul de date prin pachete radio GPRS

GPRS partajează resursa fizică a interfeței radio cu resursele existente ale sistemului GSM cu comutare de circuite. Serviciul GPRS poate fi văzut ca suprapus rețelei GSM. Acest lucru permite folosirea aceluiași mediu fizic din celule atât pentru voce cu comutare de circuite, cât și pentru date cu comutare de pachete. Resursele GPRS pot fi alocate dinamic pentru transmisia de date în perioadele în care nu există o sesiune de transmisie de informații cu comutare de circuite.

Pentru GPRS, va folosi aceleași canale fizice, dar eficiența utilizării lor este mult mai mare în comparație cu GSM tradițional cu comutare de circuite, deoarece mai mulți utilizatori GPRS pot folosi un canal. Acest lucru vă permite să creșteți utilizarea canalelor. În plus, GPRS utilizează resurse doar în perioada de transmitere și recepție a datelor.

4.1 Arhitectura rețelei GPRS

Figura de mai jos arată structura sistemului GPRS. Deoarece GPRS este un nou serviciu GSM, folosește infrastructura GSM existentă cu unele modificări. Soluția pentru sistemul GPRS a fost dezvoltată în așa fel încât GPRS să poată fi implementat rapid în rețea la costuri reduse.

Pentru implementarea GPRS, este necesar să se efectueze o actualizare software a elementelor rețelelor GSM existente, cu excepția BSC, care necesită o actualizare hardware (vezi Figura 4.1). În rețeaua GSM apar două noduri noi: Nodul de suport GPRS (SGSN) și Nodul de suport GPRS Gateway (GGSN). Aceste două noduri pot fi implementate fizic ca un singur nod hardware. O implementare flexibilă a GPRS este posibilă, mai întâi este posibilă, de exemplu, implementarea unui nod GPRS centralizat, care poate fi o combinație de noduri SGSN și GGSN. În etapa următoare, acestea pot fi împărțite în noduri dedicate SGSN și GGSN.

În continuare se descrie modul în care implementarea sistemului GPRS afectează nodurile GSM și care terminale GPRS există în rețea.

Orez. 4.1 Arhitectura de rețea GPRS (se arată BSS, CSS și PSS)

Interfața dintre SSGN și BSC este suportul de interfață deschisă Gb definit în standardul ETSI. Această interfață permite operatorului să lucreze cu o configurație cu mai mulți furnizori.

4.2 Sistemul stației de bază (BSS)

Sistemul GPRS comunică cu MS prin transmisie și primire de semnale radio prin BSS. BSS gestionează transmisia și recepția semnalelor radio pentru toate tipurile de mesaje: vorbire și date transmise în moduri cu comutare de circuite și comutare de pachete. Atunci când implementați GPRS pentru stațiile de bază BTS, sunt necesare software adițional și blocuri hardware suplimentare.

BSS este utilizat pentru a separa datele cu comutare de circuite de datele cu comutare de pachete, deoarece numai mesajele cu comutare de circuite sunt trimise către MSC. Pachetele sunt redirecționate către noi noduri de comutare a pachetelor GPRS.

Sistem cu comutare de circuite (CSS)

CSS este un sistem SS tradițional al rețelei GSM, care include nodurile deja discutate mai devreme (vezi Capitolul 1, Secțiunea 1.7: „Descrierea componentelor rețelei GSM”).

Când implementați GPRS, este necesară o actualizare a software-ului MSC pentru a activa procedurile combinate GSM/GPRS, cum ar fi procedura de conectare combinată MS (Atașare): IMSI/GPRS.

Introducerea GPRS nu afectează GMSC, deoarece acest centru este implicat în stabilirea unei conexiuni cu abonații rețelei GSM de la abonații rețelei fixe PSTN.

HLR este o bază de date care conține toate datele abonaților, inclusiv datele legate de abonamentul la serviciu GPRS. Astfel, HLR stochează date atât pentru serviciul cu comutare de circuite, cât și pentru serviciul cu comutare de pachete. Aceste informații includ, de exemplu, dacă abonatului i se permite/interzice utilizarea serviciilor GPRS, numele punctului de acces (APN) al furnizorului de servicii de internet (ISP) și o indicație dacă adresele IP au fost atribuite MS. . Aceste informații sunt stocate în HLR ca un abonament de context PDP de pachete de date. HLR poate stoca până la 5 contexte PDP per abonat. Informațiile stocate în HLR sunt accesate din SGSN. În roaming, informațiile pot fi solicitate într-un HLR care nu este asociat cu propriul său SGSN.

Pentru ca HLR să funcționeze într-o rețea GPRS, software-ul său trebuie să fie actualizat.

4.3.1 Centru de autentificare (AUC)

AUC nu necesită nicio actualizare atunci când lucrați cu GPRS. Singura caracteristică nouă în ceea ce privește AUC în rețeaua GPRS este noul algoritm de criptare, care este definit pentru GPRS ca A5.

Serviciul de mesaje scurte - Interworking MSC (SMS-IW-MSC) permite MS cu funcționalitate GPRS să trimită și să primească SMS-uri prin radiouri GPRS. SMS-IW-MSC nu se modifică atunci când este implementat GPRS.

4.3.2 Sistem de comutare de pachete (PSS)

PSS este un sistem nou conceput special pentru GPRS. Acest sistem se bazează pe protocoale Internet (IP). Include noi noduri de comutare de pachete, cunoscute în mod colectiv ca GSN-uri (GPRS Support Nodes). În prezent, există două tipuri de noduri GPRS: Nodul de suport GPRS (SGSN) și Nodul de suport GPRS Gateway (GGSN). Interfețele SGSN îl conectează la noduri de rețea GSM standard, cum ar fi MSC/BSC, iar interfețele GGSN conectează acest nod la rețele externe de pachete de date, cum ar fi Internetul sau Internetul corporativ.

4.3.3 Terminale GGSN

Există trei clase MS care pot funcționa cu GPRS.

Clasa A: Clasa A MS acceptă simultan GPRS și alte servicii GSM. Aceasta înseamnă că MS îndeplinește simultan funcțiile de atașare, activare, monitorizare, transmitere a informațiilor etc. atât pentru voce, cât și pentru pachete de date. Un MS clasa A poate gestiona simultan un apel pentru un serviciu de voce și poate primi pachete de date.

Clasa B: A Clasa B MS monitorizează canalele GSM și GPRS simultan, dar poate primi/transmite fie servicii cu comutare de circuite, fie servicii cu comutare de pachete în orice moment.

Clasa C: Clasa C MS acceptă numai operațiuni neconcurente, cum ar fi atașarea. Dacă un MS din această clasă acceptă atât serviciile GSM, cât și GPRS, poate primi apeluri numai de la serviciul implicit sau de la serviciul desemnat de operator. Serviciile nealocate sau neselectate nu sunt disponibile.

4.3.4 Alte obiecte

Gateway de facturare (BGw).

BGw facilitează implementarea GPRS în rețeaua de comunicații mobile prin implementarea unor funcții care simplifică gestionarea taxării GPRS în sistemul de facturare. În special, funcția Advanced Processing este foarte utilă - procesarea avansată a informațiilor de facturare.

Criteriile de taxare pentru serviciile GPRS sunt fundamental diferite de cele aplicate pentru serviciile cu comutare de circuite. În special, acestea se bazează pe cantitatea de informații transmise/primite, nu pe timpul de ocupare a canalului. O sesiune GPRS poate fi activă pentru o perioadă de timp suficient de lungă, în timp ce transmisia de date reale se realizează în perioade scurte de timp dacă există resurse radio gratuite. În acest caz, timpul de ocupare a resurselor radio este un criteriu nesemnificativ pentru acumularea unei taxe în comparație cu cantitatea de date.

Informațiile de încărcare pot fi obținute de la SGSN-uri și GGSN-uri folosind alte interfețe decât interfețele MSC și este generat un nou tip de CDR pentru aceste informații. Câteva tipuri noi de CDR-uri sunt:

· S-CDR-uri asociate cu utilizarea rețelei radio și transmise de la SGSN.

· G-CDR-uri asociate cu utilizarea rețelelor de date externe și transmise de la GGSN.

· CDR-uri asociate cu utilizarea unui serviciu de mesaje scurte bazat pe GPRS.

În timpul unei sesiuni GPRS, pot fi generate mai multe S-CDR și G-CDR.

BGw vă permite să taxați pentru serviciile de date cu impact minim asupra sistemelor de facturare existente. BGw poate fie transforma datele într-un format care este recunoscut de un sistem de facturare existent, fie poate fi folosit pentru a crea o nouă aplicație de facturare special adaptată pentru facturarea în volum. Acest lucru vă permite să implementați servicii de date foarte rapid și să taxați pentru utilizarea serviciilor imediat, în timp real.

Noduri de suport GPRS

Nodurile suport GPRS sunt SGSN și GGSN, fiecare dintre ele îndeplinește funcții specifice în cadrul rețelei GPRS. Aceste funcții individuale specifice sunt descrise mai jos.

Servirea nodului de asistență GPRS (SGSN)

SGSN este situat în rețeaua GPRS, așa cum se arată în Fig. 4.2. Acest nod comunică cu BSC, MSC/VLR, SMS-G și HLR. Acest nod se conectează la rețeaua principală pentru a comunica cu GGSN și alte SGSN-uri.

Orez. 4.2 Interfețe SGSN

SGSN deservește toți abonații GPRS aflați fizic în aria geografică de serviciu a SGSN. SGSN îndeplinește funcții în GPRS similare cu cele efectuate de MSC în rețeaua GSM. Adică, acest nod controlează funcțiile de conectare, deconectare a MS, actualizarea informațiilor despre locație etc. Abonații GPRS pot fi deserviți de orice SGSN din rețea în funcție de locația lor.

Funcții SGSN.

Ca parte a rețelei GPRS, SGSN îndeplinește următoarele funcții. Managementul mobilității (MM). SGSN implementează funcțiile protocolului MM în MS și prin interfețele de rețea. Procedurile MM acceptate pe această interfață sunt conexiunea IMSI atât pentru apeluri GPRS, cât și pentru apeluri cu comutare de circuite, actualizarea zonei de rutare, actualizarea combinată a zonei de rutare și a zonei de locație, semnalizare de paginare.

Protocolul MM permite rețelei să accepte abonați în roaming. MM-ul permite MS să se deplaseze de la o celulă la alta, să se deplaseze de la o zonă de rutare SGSN la alta, să se deplaseze între SGSN-uri într-o rețea GPRS.

Conceptul de zonă de locație (LA) nu este utilizat în GPRS. Analogul acestui concept în GPRS este Zona de rutare (RA). Un RA este format din una sau mai multe celule. În prima implementare, RA era echivalent cu LA.

MM permite abonaților să trimită și să primească date în timp ce se deplasează în propriul lor PLMN, precum și atunci când se mută într-un alt PLMN. SGSN acceptă o interfață standard Gs către MSC/VLR pentru MS Clasa A și Clasa B, care permite efectuarea următoarelor proceduri:

- Conectare/deconectare combinatăGPRS/ IMSI. Procedura „IMSI attach” se realizează prin intermediul SGSN. Acest lucru vă permite să combinați / combinați acțiuni și astfel economisiți resurse radio. Aceste acțiuni depind de clasa MS.

- Paginare combinată. Dacă MS este înregistrat ca terminal IMSI/GPRS în același timp (operare în modul I), MSC/VLR efectuează paginarea prin SGSN. De asemenea, rețeaua poate coordona furnizarea de servicii cu comutare de circuite sau de pachete. Coordonarea de paginare înseamnă că rețeaua transmite mesaje de paginare pentru servicii cu comutare de circuite pe aceleași canale utilizate pentru serviciile cu comutare de pachete, adică canal de paginare GPRS sau canal de trafic GPRS.

- Actualizări combinate de locație(zone de locație LA sau zone de rutare RA) pentru servicii cu comutare de circuite GSM și servicii cu comutare de pachete GPRS. MS realizează separat funcțiile de actualizare a locației, transmițând informații despre noul LA către MSC și noul RA către SGSN. Prin interfața Gs, ambele noduri: MSC și SGSN pot face schimb de informații despre actualizarea locației abonatului, permițându-se astfel reciproc să efectueze actualizarea. Acest lucru economisește funcțiile de semnalizare prin interfața aeriană.

Managementul sesiunii (SM)

Procedurile SM includ activarea unui context PDP (Packet Data Protocol), dezactivarea acelui context și modificarea acestuia.

Contextul PDP este utilizat pentru a stabili și elibera o legătură de date virtuală între un terminal conectat la MS și GGSN.

SGSN stochează apoi datele, care includ:

Identificatorul de context PDP este un index folosit pentru a indica un anumit context PDP.

tip PDP. Acesta este tipul de context PDP. IPv4 este acceptat în prezent.

adresa PDP. Aceasta este adresa terminalului mobil. Aceasta este fie o adresă IPv4 dacă abonatul o specifică atunci când intră într-un contract de servicii de pachete de date, fie este un set gol dacă folosește modul de atribuire dinamică a adresei.

Numele nodului de acces (APN). Acesta este identificatorul de rețea al rețelei externe, de exemplu: wap. *****

O anumită calitate a serviciului (QoS). Acesta este profilul QoSU la care se poate abona abonatul.

Contextul PDP trebuie să fie activ în SGSN înainte ca orice unitate de date de pachete (PDU) să poată fi trimisă sau primită de la MS.

Când SGSN primește un mesaj de solicitare de activare a contextului PDP, solicită o funcție de control a permisiunii. Această caracteristică limitează numărul de înregistrări într-un singur SGSN și controlează calitatea în fiecare zonă. SGSN verifică apoi dacă abonatului i se permite accesul la o anumită rețea ISP sau rețea de date corporativă.

Bilete de avion

Această caracteristică oferă operatorului suficiente informații despre activitățile abonatului și permite facturarea pe baza cantității de informații transmise (volumul de date transmise, SMS), precum și a duratei sesiunii de date (ora de pornire/înregistrare, durata de starea activă a contextului PDP) .

Capacitățile de încărcare ale serviciului GPRS sunt pe deplin conforme cu specificațiile ETSI pentru S-CDR (SGSN), G-CDR (GGSN) și SMS CDR.

CDR-ul conține toate câmpurile obligatorii și următoarele câmpuri opționale:

S-CDR: steag de clasă MS, informații despre zona de rutare RA, cod de zonă, ID de celulă, informații de modificare a SGSN de sesiune, informații de diagnosticare, număr de secvență de raportare, ID de nod.

G-CDR: steag de adresă dinamică, informații de diagnosticare, număr de secvență a raportului, ID nod.

Toate CDR-urile au ID-uri, astfel încât este posibil să sortați toate CDR-urile legate de aceeași sesiune de gestionare a mobilității MM și asociate cu sesiunile PDP corespunzătoare, ceea ce este important din punct de vedere al facturării. Acest lucru se aplică tuturor CDR-urilor de la toate nodurile GPRS.

CDR-urile din nodurile GPRS sunt mai întâi plasate într-un buffer de stocare temporar, unde sunt stocate timp de aproximativ 15 minute, apoi sunt scrise pe hard disk. Capacitatea de stocare a datelor de încărcare este de aproximativ 72 de ore echivalent cu stocarea datelor de încărcare.

Operatorul poate configura următorii parametri:

Destinație (de exemplu, sistemul de facturare);

Spațiu maxim pe disc pentru stocarea CDR;

Timp maxim de stocare CDR;

Temporizator de buffering în memoria cu acces aleatoriu (RAM);

Cantitatea de tamponare din memoria cu acces aleatoriu (RAM);

Metoda de extragere a datelor.

Selectați GGSN

SGSN selectează GGSN (inclusiv serverul de acces) pe baza protocolului de date de pachete (PDP), a numelui nodului de acces (APN) și a datelor de configurare. Acesta utilizează serverul de nume de domeniu din rețeaua de bază pentru a stabili identitatea SGSN care deservește APN-ul solicitat. SGSN stabilește apoi un tunel utilizând protocolul de tunel GPRS (GTP) pentru a pregăti GGSN pentru procesarea ulterioară.

DIV_ADBLOCK192">

Mai jos este un exemplu de livrare cu succes a unui mesaj SMS prin canale radio GPRS:

SMS-C stabilește că mesajul trebuie redirecționat către MS. SMS-C redirecționează acest mesaj către SMS-GMSC. SMS-GMSC verifică adresa de destinație și solicită informații de rutare de la HLR pentru a livra SMS-ul. HLR transmite mesajul rezultat, care poate include informații despre SGSN în care MS țintă se află în prezent, informații despre MSC sau informații despre ambele noduri. Dacă mesajul rezultat nu conține un SGSN, aceasta înseamnă că HLR este conștient de faptul că MS se află în afara razei SGSN și nu este accesibil prin acel SGSN. Dacă mesajul rezultat conține un număr MSC, mesajul SMS va fi livrat în mod tradițional prin rețeaua GSM. Dacă mesajul rezultat conține un SGSN, SMS-GMSC va redirecționa SMS-ul către SGSN. SGSN va trimite SMS-ul către MS și va trimite un mesaj de succes către SMS-C.

4.6 Gateway GPRS Support Node (GGSN)

GGSN oferă o interfață către rețeaua IP externă de pachete de date. GGSN oferă funcții de acces pentru dispozitive externe, cum ar fi routerele ISP și serverele RADIUS, pentru a oferi funcții de securitate. Din punct de vedere al rețelei IP externe, GGSN acționează ca un router pentru adresele IP ale tuturor abonaților deserviți de rețeaua GPRS. Redirecționarea pachetelor către SGSN corect și traducerea protocolului sunt, de asemenea, furnizate de GGSN.

4.7 Funcții GGSN

GGSN îndeplinește următoarele funcții în cadrul rețelei GSPR:

- Conexiune reteaIP. GGSN menține conexiuni la rețele IP externe folosind un server de acces. Serverul de acces folosește un server RADIUS pentru a atribui adrese IP dinamice.

- Asigurarea securității transferului de date prin protocolIP. Această caracteristică asigură o transmisie sigură între SGSN și GGSN (interfață Gi). Această caracteristică este necesară la conectarea abonaților GPRS prin propria lor rețea corporativă (VPN). De asemenea, îmbunătățește securitatea gestionării traficului între nodurile GPRS și sistemele de management. Caracteristicile de securitate ale protocolului IP fac posibilă criptarea tuturor datelor transmise. Aceasta este o protecție împotriva accesului ilegal și oferă garanții pentru confidențialitatea transmiterii pachetelor de date, integritatea datelor și autentificarea originii datelor. Mecanismele de securitate se bazează pe filtrare, autentificare și criptare la nivelul IP. Pentru a oferi un grad mai mare de securitate la transportul prin rețeaua de bază IP, această funcție este integrată în router atât în ​​SGSN, cât și în GGSN (precum și dispozitivele gateway care operează la marginile rețelei). Această soluție folosește un antet de autentificare Opv4 IPSEC care utilizează algoritmul MD5 și o sarcină utilă de securitate încapsulată (ESP) care utilizează modul de cifrare bloc înlănțuită din American Data Cipher Block Cipher (DES-CBC). Sistemul este, de asemenea, pregătit pentru introducerea de noi algoritmi de criptare (de exemplu, protocol de autentificare asimetric cu chei partajate etc.)

- Dirijare. Rutarea este o funcție a SGSN.

- Managementul sesiunii. GGSN acceptă proceduri de gestionare a sesiunii (adică activarea, dezactivarea și modificarea contextului PDP). Gestionarea sesiunii este descrisă în secțiunea Funcții SGSN. Managementul sesiunii.

- Suport pentru funcția de facturare. GGSN generează, de asemenea, un CDR pentru fiecare MS deservit. CDR conține un fișier jurnal cu un marcaj de timp pentru procedurile de gestionare a sesiunii în cazul unui mod de încărcare bazat pe timp și un fișier bazat pe cantitatea de informații transferate.

4.8 Canale logice

În sistemul GSM sunt definite aproximativ 10 tipuri de canale logice. Aceste canale sunt folosite pentru a transmite diferite tipuri de informații. De exemplu, canalul de paginare PCH este utilizat pentru a trimite un mesaj de paginare, în timp ce canalul de control al difuzării BCCH este utilizat pentru a transporta informații de sistem. Un nou set de canale logice este definit pentru GPRS. Cele mai multe dintre ele au nume similare și corespunzătoare numelor de canale din GSM. Prezența literei „P” în denumirea prescurtată a canalului logic, care înseamnă „Pachet” și care sta în fața tuturor celorlalte litere, indică faptul că acesta este un canal GPRS. Deci, de exemplu, canalul de paginare în GPRS este desemnat PPCH - Packet Paging Channel.

Un nou canal logic al sistemului GPRS este PTCCH (Packet Timing advance Control Channel). Acesta este canalul de notificare cu întârziere TA și este necesar pentru ajustarea acestui parametru. În sistemul GSM, informațiile legate de acest parametru sunt transmise pe SACCH.

Pentru a accepta GPRS, pot fi atribuite grupuri de circuite pentru conexiunile cu comutare de pachete (PS). Canalele alocate GPRS pentru a servi traficul care provine dintr-un domeniu cu comutare de circuite (CSD) sunt denumite canale de date de pachete PDCH. Aceste PDCH-uri vor aparține domeniului cu comutare de pachete (PSD). Pentru atribuirea PDCH, se utilizează o structură de cadru cu mai multe sloturi și un TCH capabil să suporte PS.

Într-o celulă, PDCH-urile vor coexista cu canalele de deservire a traficului pentru CS. PCU este responsabil pentru alocarea PDCH-urilor.

În PSD, mai multe conexiuni PS pot partaja același canal PDCH. O conexiune PS este definită ca un flux de timp bloc (TBF) care este trimis atât în ​​direcția uplink, cât și în direcția downlink. Un MS poate avea două TBF-uri în același timp, dintre care unul este utilizat în direcția uplink și celălalt în direcția downlink.

Când se atribuie un TBF unui MS, unul sau mai multe PDCH-uri sunt rezervate. PDCH-urile sunt situate într-un set de PDCH-uri numit PSET și numai un PDCH din același PSET poate fi utilizat pentru un MS. Înainte de rezervarea canalului, sistemul trebuie să se asigure că există unul sau mai multe PDCH-uri gratuite în PSD.

4.9 Atribuirea canalelor în sistemul GPRS

PBCCH, ca și BCCH în GSM, este un canal de control al difuzării și este utilizat numai în sistemul de informații de pachete de date. Dacă operatorul nu atribuie PBCCH-uri în sistem, sistemul de informații de pachete de date utilizează BCCH în scopurile sale.

Acest canal constă din canale logice utilizate pentru semnalizarea de control generală necesară pentru pachete de date.

Acest canal de paginare este utilizat numai în direcția downlink. Este folosit pentru a trimite un semnal de apel către MS înainte de începerea transmisiei pachetelor. PPCH poate fi utilizat într-un grup de canale de paginare atât pentru modul pachet, cât și pentru modul circuit. Utilizarea canalului PPCH pentru modul circuit comutat este posibilă numai pentru terminalele GPRS din clasele A și B într-o rețea cu modul de operare I.

PRACH - Canal de acces aleatoriu de pachete, utilizat doar în direcția uplink. PRACH este utilizat de MS pentru a iniția transmisia în direcția uplink pentru date sau semnalizare.

PAGCH – Canalul de acordare a accesului la pachet este utilizat numai în direcția downlink în faza de configurare a conexiunii pentru a transmite informații de atribuire a resurselor. Trimis către MS înainte de începerea transmiterii pachetelor.

PNCH - Canalul de notificare a pachetelor este utilizat numai în direcția downlink. Acest canal este utilizat pentru a trimite o notificare PTM-M (Point-to-Multipoint - Multicast) către grupul MS înainte de transmiterea pachetului PTM-M. Pentru a monitoriza PNCH, trebuie să fie atribuit modul DRX. Serviciile DRX nu sunt specificate pentru faza 1 GPRS.

PACCH - Canalul de control asociat pachetelor transportă informații de semnalizare asociate cu un MS specific. Informațiile de semnalizare includ, de exemplu, confirmări și informații de control al puterii de ieșire a terminalului. PACCH transportă, de asemenea, mesaje de atribuire sau reatribuire a resurselor. Acest canal partajează resurse cu PDTCH-urile alocate unui anumit MS. În plus, un mesaj de paginare poate fi trimis pe acest canal către MS în starea conectată cu comutare de circuit, în care MS intră în modul pachet.

PTCCH/U - Canalul de control al avansului de sincronizare a pachetelor este utilizat numai în direcția uplink. Acest canal este folosit pentru a transmite o rafală de acces aleatoriu pentru a estima întârzierea unui MS în modul pachet.

PTCCH/D - Canalul de control al avansului de sincronizare a pachetelor este utilizat numai în direcția downlink.Acest canal este folosit pentru a transmite informații despre actualizarea valorii de întârziere a timpului pentru mai multe MS. Un PTCCH/D este partajat cu mai mulți PTCCH/Us.

Pachetele de date sunt transmise pe acest canal. Dacă sistemul este în modul PTM-M, acesta este alocat temporar unui MS din grup. Dacă sistemul funcționează în modul cu mai multe sloturi, un MS poate folosi mai multe PDTCH-uri în paralel pentru o sesiune de pachete. Toate canalele de trafic de pachete sunt bidirecționale, fiind făcută o distincție între PDTCH/U pentru direcția uplink și PDTCH/D pentru direcția downlink.

Capitolul 5 - Sistemul de comutare

Introducere

Sistemul de comutare radio mobil este prezentat în fig. 5.1

676 "style="width:506.9pt;border-collapse:collapse;border:none">

5.2. Centru de comutare mobil/registru de vizitare (MSC/VLR)

5.2.1 Funcții MSC

MSC este nodul principal în sistemul GSM. Acest nod gestionează toate funcțiile de gestionare a apelurilor de intrare și de ieșire între MS. Principalele funcții ale acestui nod sunt.

Limitele de distanță pentru legăturile radio sunt date de vânzători, presupunând că nu există interferențe fizice în prima zonă Fresnel. Limitarea absolută a razei de comunicare a canalelor de relee radio este impusă de curbura pământului, vezi fig. 7.15. Pentru frecvențele de peste 100 MHz, undele se propagă în linie dreaptă (Fig. 7.15.A) și, prin urmare, pot fi focalizate. Pentru frecvențele înalte (HF) și UHF, pământul absoarbe unde, dar HF se caracterizează prin reflexie din ionosferă (Fig. 7.15B) - aceasta extinde foarte mult zona de difuzare (uneori apar mai multe reflexii succesive), dar acest efect este instabil și depinde puternic de starea ionosferei.

Orez. 7.15.

Când construiți canale radio releu lungi, trebuie să instalați repetoare. Dacă antenele sunt amplasate pe turnuri de 100 m înălțime, distanța dintre repetoare poate fi de 80-100 km. Costul unui complex de antene este de obicei proporțional cu cubul diametrului antenei..

Modelul de radiație al unei antene direcționale este prezentat în fig. 7.16 (săgeata marchează direcția principală a radiației). Această diagramă trebuie luată în considerare atunci când alegeți locația antenei, în special atunci când utilizați o putere mare de radiație. În caz contrar, unul dintre lobii de radiație poate cădea pe locurile de reședință permanentă a oamenilor (de exemplu, locuințe). Având în vedere aceste circumstanțe, este recomandabil să încredințați proiectarea unor astfel de canale profesioniștilor.

Orez. 7.16.

La 4 octombrie 1957, primul satelit artificial de pământ a fost lansat în URSS, în 1961 Yu. A. Gagarin a zburat în spațiu, iar în curând primul satelit de telecomunicații Molniya a fost lansat pe orbită - acesta a fost începutul erei spațiale a comunicațiilor. . Primul canal rusesc prin satelit pentru Internet (Moscova-Hamburg) a folosit satelitul geostaționar Raduga (1993). Antena standard INTELSAT are un diametru de 30 m și un unghi de radiație de 0,01 0 . Canalele prin satelit utilizează intervalele de frecvență enumerate în Tabelul 7.6.

Tabelul 7.6. Benzile de frecvență utilizate pentru telecomunicații prin satelit

Gamă	Legătură în jos ( Legătură în jos ) [GHz]	Uplink ( Uplink )[GHz]	Surse de interferență
DIN	3,7-4,2	5,925-6,425	Interferență la sol
Ku	11,7-12,2	14,0-14,5	Ploaie
Ka	17,7-21,7	27,5-30,5	Ploaie

Transmisia se realizează întotdeauna la o frecvență mai mare decât recepția unui semnal de la satelit.

Intervalul nu este încă „populat” prea dens, în plus, pentru acest interval, sateliții pot fi distanțați de 1 grad unul de celălalt. Sensibilitatea la interferența ploii poate fi depășită prin utilizarea a două stații de recepție la sol separate de o distanță suficient de mare (uraganele au dimensiuni limitate). Un satelit poate avea multe antene orientate către diferite regiuni ale suprafeței pământului. Dimensiunea punctului „flare” al unei astfel de antene pe sol poate fi de câteva sute de kilometri. Un satelit tipic are 12-20 de transpondere (transceiver), fiecare dintre ele având o bandă de 36-50 MHz, ceea ce face posibilă formarea unui flux de date de 50 Mbps. Două transpondere pot folosi polarizare diferită a semnalului în timp ce funcționează la aceeași frecvență. Astfel de debitului suficient pentru a primi 1600 de canale telefonice de înaltă calitate (32 kbps). Sateliții moderni folosesc tehnologia de transmisie cu deschidere îngustă VSAT(Terminale cu deschidere foarte mică). Diametrul punctului „flare” de pe suprafața pământului pentru aceste antene este de aproximativ 250 km. Terminalele de masă folosesc antene cu un diametru de 1 metru și o putere de ieșire de aproximativ 1 watt. În același timp, canalul către satelit are o lățime de bandă de 19,2 Kbps, iar de la satelit - mai mult de 512 Kbps. Direct astfel de terminale nu pot lucra între ele prin intermediul unui satelit de telecomunicații. Pentru a rezolva această problemă se folosesc antene terestre intermediare cu câștig mare, ceea ce mărește semnificativ întârzierea (și crește costul sistemului), vezi fig. 7.17.

Orez. 7.17.

Pentru a crea canale de telecomunicații permanente, se folosesc sateliți geostaționari, care atârnă deasupra ecuatorului la o altitudine de aproximativ 36.000 km.

Teoretic, trei astfel de sateliți ar putea asigura comunicații pentru aproape întreaga suprafață locuibilă a Pământului (vezi Fig. 7.18).

Orez. 7.18.

În realitate, orbita geostaționară este plină de sateliți pentru diverse scopuri și naționalități. De obicei, sateliții sunt marcați cu longitudinea geografică a locurilor peste care trec. La nivelul actual de dezvoltare a tehnologiei, este nerezonabil să plasăm sateliți mai aproape de 2 0 . Astfel, astăzi este imposibil să plasați mai mult de 360/2=180 de sateliți geostaționari.

Sistemul de sateliti geostaționari arată ca un colier înșirat pe o orbită invizibilă pentru ochi. Un grad unghiular pentru o astfel de orbită corespunde la ~600 km. Poate părea o distanță uriașă. Densitatea sateliților pe orbită este neuniformă - sunt mulți dintre ei la longitudinea Europei și a SUA și puțini peste Oceanul Pacific, pur și simplu nu sunt necesari acolo. Sateliții nu sunt eterni, durata lor de viață nu depășește, de obicei, 10 ani, eșuează în principal nu din cauza defecțiunilor echipamentelor, ci din cauza lipsei de combustibil pentru a-și stabiliza poziția pe orbită. După eșec, sateliții rămân la locul lor, transformându-se în resturi spațiale. Există deja destul de mulți astfel de sateliți, cu timpul vor fi și mai mulți. Desigur, se poate presupune că acuratețea lansării pe orbită va deveni mai mare în timp și oamenii vor învăța să le lanseze cu o precizie de 100 m. Acest lucru va permite plasarea a 500-1000 de sateliți într-o „nișă” (care astăzi pare aproape de necrezut, pentru că trebuie să le lași loc manevrelor). Omenirea poate crea astfel ceva ca un inel artificial al lui Saturn, constând în întregime din sateliți de telecomunicații morți. Este puțin probabil ca lucrurile să se ajungă la asta, deoarece se va găsi o modalitate de a elimina sau restabili sateliții inoperanți, deși acest lucru va crește inevitabil semnificativ costul serviciilor unor astfel de sisteme de comunicații.

Din fericire, sateliții care folosesc benzi de frecvență diferite nu concurează între ei. Din acest motiv, mai mulți sateliți cu frecvențe de operare diferite pot fi în aceeași poziție pe orbită. În practică, un satelit geostaționar nu stă nemișcat, ci se deplasează de-a lungul unei traiectorii care (când este observată de pe Pământ) arată ca numărul 8. Mărimea unghiulară a acestor opt trebuie să se încadreze în deschiderea de lucru a antenei, altfel antena trebuie au un servomotor care asigură urmărirea automată a satelitului. Din cauza problemelor energetice, satelitul de telecomunicații nu poate oferi un nivel ridicat de semnal. Din acest motiv, antena de sol trebuie să aibă un diametru mare, iar echipamentul de recepție trebuie să aibă un nivel scăzut de zgomot. Acest lucru este deosebit de important pentru regiunile nordice, unde poziția unghiulară a satelitului deasupra orizontului nu este ridicată (o problemă reală pentru latitudini peste 70 0), iar semnalul trece printr-un strat destul de gros al atmosferei și este atenuat vizibil. Canalele prin satelit pot fi rentabile pentru zone la mai mult de 400-500 km una de alta (cu condiția ca alte mijloace să nu existe). Alegerea corectă a satelitului (longitudinea acestuia) poate reduce semnificativ costul canalului.

Numărul de poziții pentru plasarea sateliților geostaționari este limitat. Recent, pentru telecomunicații, este planificată utilizarea așa-numiților sateliți care zboară jos ( <1000 км; период обращения ~1 час ). Acești sateliți se mișcă pe orbite eliptice și fiecare dintre ei individual nu poate garanta un canal staționar, dar împreună acest sistem oferă o gamă completă de servicii (fiecare dintre sateliți funcționează în modul „stocare și transmitere”). Datorită altitudinii scăzute de zbor, stațiile terestre în acest caz pot avea antene mici și costuri reduse.

Există mai multe moduri în care o multitudine de terminale de sol pot funcționa cu un satelit. În acest caz, poate fi folosit multiplexarea după frecvență (FDM), după timp (TDM), CDMA (Code Division Multiple Access), ALOHA sau metoda de interogare.

Modelul de solicitare presupune că se formează stații la sol inel logic, de-a lungul căruia se mișcă markerul. Stația de la sol poate începe să transmită către satelit numai după ce a primit acest token.

sistem simplu ALOHA(dezvoltat de grupul lui Norman Abramson de la Universitatea din Hawaii în anii 70) permite fiecărei stații să înceapă să transmită oricând dorește. O astfel de schemă duce inevitabil la ciocniri de încercări. Acest lucru se datorează parțial faptului că partea de transmisie învață despre coliziune numai după ~270 ms. Este suficient ca ultimul bit al pachetului unei stații să coincidă cu primul bit al celeilalte stații, ambele pachete se vor pierde și vor trebui trimise din nou. După ciocnire, stația așteaptă un timp pseudo-aleatoriu și retransmite din nou. Un astfel de algoritm de acces oferă o eficiență a utilizării canalului la nivelul de 18%, ceea ce este complet inacceptabil pentru canale atât de scumpe precum cele prin satelit. Din acest motiv, este mai frecvent utilizată versiunea de domeniu a sistemului ALOHA, care dublează eficiența (propusă în 1972 de Roberts). Linia temporală este împărțită în intervale discrete corespunzătoare timpului de transmisie a unui cadru.

În această metodă, aparatul nu poate trimite un cadru oricând dorește. O stație la sol (de referință) trimite periodic un semnal special care este utilizat de toți participanții pentru sincronizare. Dacă lungimea domeniului de timp este , atunci domeniul cu numărul începe la momentul respectiv în raport cu semnalul menționat mai sus. Deoarece ceasurile diferitelor stații funcționează diferit, este necesară resincronizarea periodică. O altă problemă este răspândirea timpului de propagare a semnalului pentru diferite stații. Factorul de utilizare a canalului pentru acest algoritm de acces se dovedește a fi egal cu (unde este baza logaritmului natural). O cifră nu prea mare, dar totuși de două ori mai mare decât pentru algoritmul obișnuit ALOHA.

Metoda de multiplexare în frecvență (FDM) este cel mai vechi și cel mai des folosit. Un transponder obișnuit de 36 Mbit/s poate fi utilizat pentru a furniza 500 de canale PCM (modulație cu cod de impulsuri) la 64 kbit/s, fiecare funcționând la propria frecvență unică. Pentru a evita interferența, canalele adiacente trebuie să fie suficient de distanțate în frecvență. În plus, este necesar să se controleze nivelul semnalului transmis, deoarece dacă puterea de ieșire este prea mare, interferența pot apărea în canalul adiacent. Dacă numărul de posturi este mic și constant, canalele de frecvență pot fi alocate permanent. Dar cu un număr variabil de terminale sau cu o fluctuație notabilă a sarcinii, trebuie să treceți la dinamic alocare resurselor.

Unul dintre mecanismele unei astfel de distribuții se numește CAZMA, a fost folosit în primele versiuni ale sistemelor de comunicații bazate pe INTELSAT. Fiecare transponder al sistemului SPADE conține 794 de canale PCM simplex de 64 kbit/s și un canal de semnalizare de 128 kbit/s. Canalele PCM sunt utilizate în perechi pentru a oferi comunicații full duplex. În acest caz, canalele uplink și downlink au o lățime de bandă de 50 Mbps. Canalul de semnalizare este împărțit în 50 de domenii de 1 ms (128 de biți). Fiecare domeniu aparține uneia dintre stațiile de la sol, al căror număr nu depășește 50. Când stația este gata să transmită, selectează aleatoriu un canal nefolosit și scrie numărul acestui canal în următorul său domeniu de 128 de biți. Dacă două sau mai multe stații încearcă să ocupe același canal, are loc o coliziune și vor trebui să încerce din nou mai târziu.

Metoda de multiplexare în timp este similară cu FDM și este destul de utilizată în practică. Sincronizarea pentru domenii este, de asemenea, necesară aici. Acest lucru se face, ca și în sistemul de domenii ALOHA, folosind o stație de referință. Atribuirea domeniilor stațiilor la sol se poate face central sau descentralizate. Luați în considerare sistemul ACTE(Satelit cu tehnologie avansată de comunicare). Sistemul are 4 canale independente (TDM) de 110 Mbps (două uplink și două downlink). Fiecare dintre canale este structurat ca cadre de 1 ms care au 1728 de domenii de timp. Toate domeniile temporare poartă un câmp de date pe 64 de biți, ceea ce face posibilă implementarea unui canal de voce cu o lățime de bandă de 64 Kbps. Controlul domeniului temporal pentru a minimiza timpul de deplasare a vectorului de radiație al satelitului necesită cunoașterea locației geografice a stațiilor terestre. Domeniile temporare sunt controlate de una dintre stațiile de la sol ( MCS- Stația de control principal). Funcționarea sistemului ACTS este un proces în trei etape. Fiecare pas durează 1 ms. În primul pas, satelitul primește un cadru și îl stochează într-un buffer de 1728 de celule. Pe al doilea - computerul de bord copiază fiecare înregistrare de intrare în tamponul de ieșire (poate pentru o antenă diferită). În cele din urmă, înregistrarea de ieșire este transmisă la stația de la sol.

La momentul inițial, fiecărei stații terestre i se atribuie un domeniu de timp. Pentru a primi un domeniu suplimentar, de exemplu, pentru a organiza un alt canal telefonic, stația trimite o solicitare MCS. În aceste scopuri, este alocat un canal de control special cu o capacitate de 13 solicitări pe secundă. Există și metode dinamice de alocare a resurselor în TDM (metode Crouser, Binder [Binder] și Roberts).

Metoda CDMA (Code Division Multiple Access) este complet descentralizată. Ca și alte metode, nu este lipsită de dezavantaje. În primul rând, capacitatea canalului CDMA în prezența zgomotului și a lipsei de coordonare între stații este de obicei mai mică decât în ​​cazul TDM. În al doilea rând, sistemul necesită echipamente rapide și costisitoare.

Tehnologia rețelelor fără fir se dezvoltă destul de rapid. Aceste rețele sunt convenabile în primul rând pentru vehiculele mobile. Cel mai promițător este proiectul IEEE 802.11, care ar trebui să joace același rol de integrare pentru rețelele radio ca 802.3 pentru rețelele Ethernet și 802.5 pentru Token Ring. Protocolul 802.11 folosește același algoritm de acces și suprimare a coliziunilor ca și 802.3, dar aici sunt folosite unde radio în locul unui cablu de conectare (Fig. 7.19.). Modemurile folosite aici pot funcționa și în domeniul infraroșu, ceea ce este atractiv dacă toate aparatele sunt amplasate într-o cameră comună.

Orez. 7.19.

Standardul 802.11 presupune funcționarea la o frecvență de 2,4-2,4835 GHz atunci când se utilizează modulația 4FSK / 2FSK