Klassificering av nätverk.

Efter territoriell prevalens

PAN (Personal Area Network) är ett personligt nätverk designat för samverkan mellan olika enheter som tillhör samma ägare.

LAN (Local Area Network) - lokala nätverk med en sluten infrastruktur innan de når tjänsteleverantörer. Termen "LAN" kan beskriva både ett litet kontorsnätverk och ett stort nätverk på anläggningsnivå som täcker flera hundra hektar. Utländska källor ger till och med en nära uppskattning - cirka sex miles (10 km) i radie. Lokala nätverk är slutna nätverk, åtkomst till dem är endast tillåten för ett begränsat antal användare för vilka arbetet i ett sådant nätverk är direkt relaterat till deras yrkesverksamhet.

CAN (Campus Area Network) - kopplar samman lokala nätverk av nära belägna byggnader.

MAN (Metropolitan Area Network) - storstadsnätverk mellan institutioner inom en eller flera städer, som förbinder många lokala nätverk.

WAN (Wide Area Network) är ett globalt nätverk som täcker stora geografiska regioner, inklusive både lokala nätverk och andra telekommunikationsnätverk och enheter. Ett exempel på ett WAN är ett ramrelänätverk genom vilket olika datornätverk kan "prata" med varandra. Globala nätverk är öppna och fokuserade på att betjäna alla användare.

Termen "företagsnätverk" används också i litteraturen för att hänvisa till sammankopplingen av flera nätverk, som vart och ett kan byggas på olika tekniska, mjukvaru- och informationsprinciper.

Efter typ av funktionell interaktion

Client-Server, Mixed Network, Peer-to-Peer, Multi-Rank Network

Efter typ av nätverkstopologi

Däck, ring, dubbelring, stjärna, mesh, gitter, trä, fettträd

Efter typ av överföringsmedium

Trådbunden (telefonkabel, koaxialkabel, tvinnat par, fiberoptisk kabel)

Trådlös (överföring av information över radiovågor inom ett visst frekvensområde)

Av funktionellt syfte

Storage Area Networks, Server Farms, Process Control Networks, SOHO Networks, Home Networks

Med växelhastighet

låg hastighet (upp till 10 Mbps), medelhastighet (upp till 100 Mbps), hög hastighet (över 100 Mbps);

För att upprätthålla en permanent anslutning

Paketnätverk som Fidonet och UUCP, Onlinenätverk som Internet och GSM

Kretskopplade nätverk

En av de viktigaste frågorna i datornätverk är frågan om byte. Konceptet att byta inkluderar:

1. Mekanism för ruttfördelning under dataöverföring

2.Synkron användning av kommunikationskanalen

Vi kommer att prata om ett av sätten att lösa växlingsproblemet, nämligen kretskopplade nätverk. Men det bör noteras att detta inte är det enda sättet att lösa problemet i datornätverk. Men låt oss komma till kärnan i saken. Kretskopplade nätverk bilda mellan ändnoderna en gemensam och oskiljbar fysisk sektion (kanal) av kommunikation genom vilken data passerar med samma hastighet. Det bör noteras att samma hastighet uppnås på grund av frånvaron av ett "stopp" i vissa avsnitt, eftersom rutten är känd i förväg.

Att upprätta en koppling i kretskopplade nätverk startar alltid först, eftersom du inte kan få en rutt till önskad destination utan att ansluta. Och efter att anslutningen har upprättats kan du säkert överföra nödvändiga data. Låt oss ta en titt på fördelarna med kretskopplade nätverk:

1. hastigheten på dataöverföringen är alltid densamma

2. det finns ingen fördröjning vid noderna under dataöverföring, vilket är viktigt för olika onlineevenemang (konferenser, kommunikation, videosändningar)

Nåväl, nu måste jag säga några ord om bristerna:

1. det är inte alltid möjligt att upprätta en förbindelse, d.v.s. ibland kan nätverket vara upptaget

2. vi kan inte omedelbart överföra data utan att först upprätta kommunikation, d.v.s. tiden är förlorad

3.inte särskilt effektiv användning av fysiska kommunikationskanaler

Låt mig förklara det sista minuset: när vi skapar en fysisk kommunikationskanal upptar vi hela linjen och lämnar ingen möjlighet för andra att ansluta till den.

I sin tur är kretskopplade nätverk indelade i 2 typer, med olika tekniska tillvägagångssätt:

1. Kretskoppling baserad på frekvensdelningsmultiplexering (FDM)

Arbetsschemat är som följer:

1. Varje användare sänder en signal till switchingångarna

2.Alla signaler med en switch fyller ΔF-banden genom signalfrekvensmodulering

2. Kretskoppling baserad på tidsdelningsmultiplexering (TDM)

Princip kretskoppling baserat på temporal multiplexing är ganska okomplicerat. Den bygger på tidsindelning, d.v.s. var och en av kommunikationskanalerna betjänas i tur och ordning, och tidsintervallet för att skicka en signal till en abonnent är strikt definierat.

3-paketsväxling
Denna omkopplingsteknik har utformats specifikt för att effektivt överföra datortrafik. De första stegen mot skapandet av datornätverk baserade på kretskopplingsteknik visade att denna typ av växling inte tillåter att uppnå hög total nätverksbandbredd. Typiska nätverkstillämpningar genererar trafik mycket ojämnt, med hög datahastighet. Till exempel, när användaren får åtkomst till en fjärrfilserver, bläddrar användaren först igenom innehållet i katalogen på den servern, vilket genererar en liten mängd dataöverföring. Sedan öppnar han den önskade filen i en textredigerare, och denna operation kan skapa ganska intensivt datautbyte, särskilt om filen innehåller omfattande grafiska inneslutningar. Efter att ha visat flera sidor av filen arbetar användaren med dem lokalt under en tid, vilket inte kräver någon dataöverföring över nätverket alls, och returnerar sedan de modifierade kopiorna av sidorna till servern - och detta genererar återigen intensiv data överföra över nätverket.

Trafikrissningsförhållandet för en enskild nätverksanvändare, lika med förhållandet mellan den genomsnittliga dataväxlingshastigheten och maximalt möjliga, kan nå 1:50 eller till och med 1:100. Om för den beskrivna sessionen att organisera bytet av kanalen mellan användarens dator och servern, kommer kanalen för det mesta att vara inaktiv. Samtidigt kommer nätverkets omkopplingsmöjligheter att tilldelas detta abonnentpar och kommer att vara otillgängliga för andra nätverksanvändare.

Med paketväxling delas alla meddelanden som sänds av användaren vid källnoden i relativt små delar som kallas paket. Kom ihåg att ett meddelande är en logiskt ifylld del av data - en begäran om att överföra en fil, ett svar på denna begäran som innehåller hela filen, etc. Meddelanden kan vara av godtycklig längd, från några byte till många megabyte. Tvärtom kan paket vanligtvis också vara av varierande längd, men inom snäva gränser, till exempel från 46 till 1500 byte. Varje paket är försett med en rubrik som indikerar adressinformationen som krävs för att leverera paketet till destinationsnoden, såväl som paketnumret som kommer att användas av destinationsnoden för att sammanställa meddelandet (figur 3). Paket transporteras över nätverket som oberoende informationsblock. Nätverksväxlar tar emot paket från slutnoder och, baserat på adressinformation, sänder dem till varandra och slutligen till destinationsnoden.

Paketnätverksväxlar skiljer sig från kanalväxlar genom att de har ett internt buffertminne för temporär lagring av paket om switchens utgångsport vid tidpunkten för mottagning av ett paket är upptagen med att sända ett annat paket (fig. 3). I detta fall ligger paketet under en tid i paketkön i utgångsportens buffertminne och när kön når den vidarebefordras det till nästa switch. Ett sådant dataöverföringsschema tillåter utjämning av trafik-rippeln på stamnätslänkarna mellan switchar och därmed den mest effektiva användningen av dem för att öka genomströmningen av nätverket som helhet.

För ett par abonnenter skulle det faktiskt vara mest effektivt att förse dem med en kommuterad kommunikationskanal för enbart användning, såsom görs i kretskopplade nät. I detta fall skulle interaktionstiden för detta par av abonnenter vara minimal, eftersom data skulle överföras från en abonnent till en annan utan fördröjning. Prenumeranter är inte intresserade av kanalavbrott under överföringsuppehåll, det är viktigt för dem att lösa sina problem snabbare. Ett paketkopplat nätverk saktar ner interaktionsprocessen för ett speciellt par av abonnenter, eftersom deras paket kan vänta i switcharna medan andra paket som har kommit till switchen tidigare sänds längs stamnätslänkarna.

Icke desto mindre kommer den totala mängden datordata som sänds av nätverket per tidsenhet med paketkopplingstekniken att vara högre än med kretskopplingstekniken. Detta beror på att krusningen av enskilda abonnenter, i enlighet med lagen om stora siffror, fördelas över tiden så att deras toppar inte sammanfaller. Därför är switcharna konstant och ganska jämnt belastade med arbete, om antalet abonnenter de betjänar är riktigt stort. I fig. 4 visar att trafiken från ändnoder till växlar är mycket ojämnt fördelad över tiden. Emellertid är switcharna på den högre nivån i hierarkin som betjänar anslutningarna mellan de nedre switcharna mer jämnt laddade, och flödet av paket på stamnäten som ansluter de övre switcharna har nästan maximalt utnyttjande. Buffring jämnar ut krusningen, så krusningsförhållandet på trunkkanaler är mycket lägre än på abonnentåtkomstkanaler - det kan vara 1:10 eller till och med 1:2.

Den högre effektiviteten hos paketkopplade nätverk i jämförelse med kretskopplade nätverk (med lika stor bandbredd på kommunikationskanaler) bevisades på 60-talet både experimentellt och med hjälp av simulering. Analogin med multiprogrammerade operativsystem är lämplig här. Varje enskilt program i ett sådant system löper längre än i ett enprogramsystem, då programmet tilldelas all processortid tills det är färdigt. Det totala antalet program som exekveras per tidsenhet i ett multiprogramsystem är dock större än i ett enprogramsystem.
Ett paketkopplat nätverk saktar ner interaktionen mellan ett specifikt par av abonnenter, men ökar bandbredden för nätverket som helhet.

Sändningskällans latens:

· Dags att överföra rubriker;

· Fördröjningar orsakade av intervallen mellan överföring av varje nästa paket.

Fördröjningar i varje switch:

· Paketbuffringstid;

Växlingstid, som består av:

o paketväntetid i kön (variabel);

o tidpunkt för paketöverföring till utgångsporten.

Fördelarna med paketväxling

1. Hög övergripande nätverksgenomströmning vid överföring av sprängtrafik.

2. Förmågan att dynamiskt omfördela de fysiska kommunikationskanalernas bandbredd mellan abonnenter i enlighet med deras trafiks verkliga behov.

Nackdelar med paketväxling

1. Osäkerhet i dataöverföringshastigheten mellan nätabonnenter, på grund av att förseningarna i buffertköerna för nätväxlarna beror på den totala nätbelastningen.

2. Det variabla värdet för fördröjningen av datapaket, som kan vara ganska lång i ögonblicken av omedelbar nätstockning.

3. Potentiell dataförlust på grund av buffertspill.
För närvarande utvecklas och implementeras metoder aktivt för att övervinna dessa nackdelar, som är särskilt akuta för fördröjningskänslig trafik, som kräver en konstant överföringshastighet. Sådana tekniker kallas Quality of Service (QoS)-tekniker.

Paketkopplade nätverk, i vilka metoder för att säkerställa tjänsternas kvalitet implementeras, tillåter samtidig överföring av olika typer av trafik, inklusive sådana viktiga som telefon och dator. Därför anses paketförmedlingsmetoder idag vara de mest lovande för att bygga ett konvergerat nätverk som kommer att tillhandahålla omfattande högkvalitativa tjänster för abonnenter av alla slag. Emellertid kan kretskopplingsmetoder inte heller bortses från. Idag fungerar de inte bara framgångsrikt i traditionella telefonnät, utan används också i stor utsträckning för att bilda permanenta höghastighetsanslutningar i de så kallade primära (stamnäten) av SDH- och DWDM-teknologier, som används för att skapa trunkfysiska kanaler mellan switchar av telefon- eller datornätverk. I framtiden är det mycket möjligt att nya växlingsteknologier kommer att dyka upp, i en eller annan form som kombinerar principerna för paket- och kanalväxling.

4.VPN (eng. Virtuellt privat nätverk- virtuellt privat nätverk) är ett generiskt namn för teknik som tillåter att en eller flera nätverksanslutningar (logiska nätverk) tillhandahålls över ett annat nätverk (till exempel Internet). Trots det faktum att kommunikationer utförs över nätverk med en mindre okänd nivå av förtroende (till exempel över offentliga nätverk), beror nivån av förtroende i det konstruerade logiska nätverket inte på nivån av förtroende i de underliggande nätverken på grund av användning av kryptografiverktyg (kryptering, autentisering, infrastruktur för offentlig nyckel, medel för att skydda mot upprepningar och ändringar av meddelanden som överförs över det logiska nätverket).

Beroende på de protokoll som används och syftet kan VPN tillhandahålla anslutningar av tre typer: nod-nod,nod-nätverk och nät-nät... VPN: er distribueras vanligtvis på nivåer som inte är högre än nätverksnivån, eftersom användningen av kryptografi på dessa nivåer tillåter användningen av transportprotokoll (som TCP, UDP) oförändrat.

Microsoft Windows-användare betecknar med termen VPN en av de virtuella nätverksimplementeringarna - PPTP, dessutom används det ofta inte för att skapa privata nätverk.

Oftast, för att skapa ett virtuellt nätverk, är PPP inkapslat i något annat protokoll - IP (denna metod används av PPTP-implementeringen - Point-to-Point Tunneling Protocol) eller Ethernet (PPPoE) (även om de också har skillnader). VPN-teknik har nyligen använts inte bara för att själva skapa privata nätverk, utan också av vissa "last mile"-leverantörer i det postsovjetiska utrymmet för att tillhandahålla internetåtkomst.

Med rätt implementeringsnivå och användning av speciell programvara kan ett VPN-nätverk ge en hög kryptering av överförd information. Med alla komponenter korrekt konfigurerade ger VPN-teknik anonymitet på webben.

VPN består av två delar: ett "internt" (kontrollerat) nätverk, som det kan finnas flera av, och ett "externt" nätverk, genom vilket den inkapslade anslutningen går (vanligtvis används Internet). Det är också möjligt att ansluta till ett virtuellt nätverk på en separat dator. En fjärranvändare är ansluten till ett VPN via en åtkomstserver som är ansluten till både interna och externa (offentliga) nätverk. När du ansluter en fjärranvändare (eller när du upprättar en anslutning till ett annat säkert nätverk), kräver åtkomstservern att gå igenom identifieringsprocessen och sedan autentiseringsprocessen. Efter att ha klarat båda processerna har fjärranvändaren (fjärrnätverket) rätt att arbeta på nätverket, det vill säga att auktoriseringsprocessen äger rum. VPN-lösningar kan klassificeras enligt flera huvudparametrar:

[redigera] Genom graden av säkerhet i den använda miljön

Skyddade

Den vanligaste versionen av virtuella privata nätverk. Med dess hjälp är det möjligt att skapa ett pålitligt och säkert nätverk baserat på ett opålitligt nätverk, vanligtvis Internet. Exempel på säkra VPN är: IPSec, OpenVPN och PPTP.

Förvaltare

De används i de fall där överföringsmediet kan anses tillförlitligt och det bara är nödvändigt att lösa problemet med att skapa ett virtuellt subnät inom ett större nätverk. Säkerhetsproblem blir irrelevanta. Exempel på sådana VPN-lösningar är: Multi-protocol label switching (MPLS) och L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) (närmare bestämt flyttar dessa protokoll uppgiften att säkerställa säkerhet till andra, till exempel L2TP, som regel, används i tandem med IPSec).

[redigera] Som implementering

I form av speciell mjukvara och hårdvara

VPN-nätverket implementeras med hjälp av en speciell uppsättning mjukvara och hårdvara. Denna implementering ger hög prestanda och som regel en hög grad av säkerhet.

Som en mjukvarulösning

Använd en persondator med speciell programvara för att tillhandahålla VPN-funktionalitet.

Integrerad lösning

VPN-funktionalitet ger ett komplex som också löser problemen med att filtrera nätverkstrafik, organisera en brandvägg och säkerställa servicekvalitet.

[redigera] Efter överenskommelse

De används för att kombinera flera distribuerade grenar av en organisation till ett enda säkert nätverk och utbyta data via öppna kommunikationskanaler.

Fjärråtkomst VPN

De används för att skapa en säker kanal mellan ett segment av ett företagsnätverk (centralkontor eller filial) och en enskild användare som, medan han arbetar hemifrån, ansluter till företagets resurser från en hemdator, företags bärbar dator, smartphone eller internetkiosk.

Används för nätverk som "externa" användare (till exempel kunder eller klienter) ansluter till. Nivån av förtroende för dem är mycket lägre än för de anställda i företaget, därför är det nödvändigt att tillhandahålla speciella "linjer" för skydd, förhindra eller begränsa den senares tillgång till särskilt värdefull, konfidentiell information.

Det används för att ge tillgång till Internet av leverantörer, vanligtvis när flera användare är anslutna via en fysisk kanal.

Klient/server VPN

Det skyddar överförd data mellan två noder (inte nätverk) på ett företagsnätverk. Det speciella med detta alternativ är att VPN är byggt mellan noder som i regel är i samma nätverkssegment, till exempel mellan en arbetsstation och en server. Detta behov uppstår mycket ofta i de fall flera logiska nätverk behöver skapas i ett fysiskt nätverk. Till exempel när du behöver dela upp trafiken mellan ekonomiavdelningen och HR-avdelningen, komma åt servrar som ligger i samma fysiska segment. Det här alternativet liknar VLAN-teknik, men istället för att separera trafik använder det kryptering.

[redigera] Efter protokolltyp

Det finns implementeringar av virtuella privata nätverk för TCP/IP, IPX och AppleTalk. Men idag finns det en tendens till en generell övergång till TCP/IP-protokollet, och de allra flesta VPN-lösningar stödjer det. Adressering i den väljs oftast i enlighet med RFC5735-standarden, från utbudet av privata TCP / IP-nätverk

[redigera] Genom nätverksprotokolllager

Genom nätverksprotokolllager baserat på mappning till ISO / OSI-nätverksreferensmodelllagren.

5. OSI-referensmodellen, ibland kallad OSI-stacken, är en 7-lagers nätverkshierarki (Figur 1) utvecklad av International Standardization Organization (ISO). Denna modell innehåller i huvudsak 2 olika modeller:

En horisontell protokollbaserad modell som tillhandahåller en mekanism för interaktion mellan program och processer på olika maskiner

En vertikal modell baserad på tjänster som tillhandahålls av intilliggande lager till varandra på samma maskin

I den horisontella modellen kräver de två programmen ett gemensamt protokoll för att utbyta data. I vertikala, närliggande lager kommunicerar med API:er.

Liknande information.

I kretskopplade nät finns en änd-till-änd-förbindelse mellan de anropande och anropade terminalenheterna under hela överföringstiden (Figur 3.3).

Ris. 3.3. Kretskopplad sko

Anslutningsvägen består av ett antal sektioner, som i processen att upprätta en förbindelse kopplas i serie efter varandra. Det är transparent med avseende på de koder som används i terminalen vid överföring av data och kontrollmetoder. Utbredningstiden för datasignalen längs anslutningsvägen är konstant.

I en kommunikationssession särskiljs tre faser: anslutningsetablering, dataöverföring och anslutningsfrigöring (se fig. 3.1 a). Samtalsetableringsprocessen styrs av den som ringer

terminalen, som sänder en ringsignal till sin kopplingsnod, tar emot en svarssignal från noden (en inbjudan att slå ett nummer) och sänder sedan adressinformation (uppringningstecken) till noden. Växlingsnoden bearbetar denna information, upptar en av kanalerna i bunten som leder till nästa växlingsnod och sänder till den senare de uppringningstecken som är nödvändiga för ytterligare upprättande av förbindelsen. På så sätt bildas successivt en förbindelsebana längs sektionerna fram till den anropade terminalen. När denna process är klar skickas signaler från nätverket till de anropande och anropade terminalerna att anslutningen är uppe och redo att skicka data.

Från och med denna tidpunkt bestäms förloppet av dataöverföringen av terminalen. Terminalen (automatiskt eller med deltagande av abonnenten) beslutar om de åtgärder som ska vidtas för att upptäcka och korrigera överföringsfel. Åtgärderna kan vara olika beroende på de särskilda arbetsförhållandena.

Frånkoppling kan initieras av endera av de två länkade terminalerna med en klarsignal. På denna signal kopplar alla omkopplingsnoder som deltar i bildandet av anslutningsvägen från anslutningarna.

Bland kretskopplade dataöverföringsnät urskiljs två typer: synkrona och asynkrona nät.

3.3.1. ASYNKRONA NÄTVERK MED KANALBYTTE

3.3.1.1. SÄRSKILDA EGENSKAPER HOS ASYNKRONA NÄTVERK

I asynkrona nätverk finns det ingen generell synkronisering mellan element, och inga enstaka "ticks" sätts för nätverket. Separata ADF- och omkopplingsenheter har oberoende, oberoende klockgeneratorer.

I fig. 3.4 visar schematiskt strukturen för ett sådant nätverk med terminalenheter, flerkanalsutrustning och omkopplingsnoder. Abonnentlinjer och kanaler i flerkanalssystem används för att ansluta terminalinstallationer med kopplingsnoder. Växlingsnoder är sammankopplade med buntar av kanaler. Framför noderna delas strålarna i separata kanaler.

Uppdelning ger en viss frihet i nätverk. Till exempel, vid sändning över kommunikationslinjer kan system med både frekvens- och tidsdelning av kanaler användas (se avsnitt 1.4.2), utrustning för både rumslig och tidsmässig kanalväxling kan installeras i nätverksnoderna (se volym 1, sekt. 3 också). Sådan valfrihet

Ris. 3.4. Asynkront kretskopplat nätverk

Kanalbildnings- och växlingsutrustning är nödvändig, i synnerhet när man organiserar telegrafkommunikation och dataöverföring över ett gemensamt nät, när i första hand den befintliga utrustningen i telegrafnätet bör användas, till exempel ett tal-frekvenstelegrafisystem (se avsnitt 1.4.2.2). Sedan kan den angivna utrustningen, beroende på de tekniska och ekonomiska möjligheterna, successivt kompletteras eller ersättas av mer avancerade baserade på nyutveckling inom kommunikationsteknikområdet.

Såsom visas i fig. 3.4 består anslutningsvägen mellan de anropande och anropade terminalenheterna av flera sektioner, som är seriekopplade efter varandra genom kopplingsnoderna. Eftersom varje sektion av överföringsvägen och varje kopplingsnod bidrar till den totala distorsionen av den överförda datasignalen, måste överföring och växling utföras med så liten distorsion som möjligt.

Kravet på ett minimum av distorsion är viktigt i första hand för icke-isokrona signaler som i princip inte kan korrigeras. Isokrona datasignaler kan däremot korrigeras vid varje sektion av överföringsvägen och vid varje omkopplingsnod. I tidsdelningssystem med synkrona kanaler eller kanaler med bildande av teckencykler (se avsnitt 1.4.2.3) utförs korrigeringen automatiskt. I frekvensdelningssystem som tillåter överföring med variabel hastighet, det vill säga är "transparenta" (se 1.4.2.2), måste ytterligare anordningar installeras för korrigering. Men på grund av den höga kostnaden undviks detta vanligtvis, så att även i sådana fall måste sändning och omkoppling ske med så lite distorsion som möjligt.

3.3.1.2. ÖVERFÖRINGSSYSTEM MED VRK I ASYNKRONA NÄTVERK MED KANALBYTE

I ett kretskopplat asynkront nät har varje transmissionssystem för tidsdelningsöverföring (TDM) sin egen timing, oberoende av timingen för andra system. Som ett resultat är klockfrekvenserna för systemen med VDK olika, det vill säga att anslutningsvägen mellan abonnenterna består av sektioner med inte exakt samma överföringshastigheter.

I system med tidsdelningssynkrona kanaler (se avsnitt 1.4.2.3), där varje bit som kommer från DTE tilldelas en bit i multicastströmmen, på grund av skillnaden i överföringshastigheter, fenomenet att signalen glider med saknade bitar eller adderar överflödig. Detta innebär att en av bitarna inte sänds vidare, eftersom nästa system har en för låg överföringshastighet, eller omvänt, en del av bitarna sänds om, eftersom nästa system har för hög hastighet (fig. 3.5).

Ris. 3.5. Bitslip i ett kretskopplat asynkront nätverk

Därför, i system med TDM, som arbetar i asynkrona kretskopplade nätverk, är det nödvändigt att använda speciella hastighetsutjämningsmetoder, vid vilka, på grund av uteslutning eller tillägg av matchande ("tomma") bitar i varje enskild datakanal, matchning med överföringshastigheten genom anslutningsvägens kanaler uppnås. Det behövs med andra ord tidsdelningssystem som har kanaler med hastighetsmatchning - fyllningskanaler (se avsnitt 1.4.2.3).

Fenomenet bitglidning bör också beaktas i fallet med tidsdelningssystem som har

kanaler med bildandet av teckencykler (se avsnitt 1.4.2.3). Sådana system bör detektera skyltcykler och eliminera hastighetsfel mellan datakanaler genom att förkorta eller förlänga stoppelementet.

I tidsdelningssystem med "transparenta" kanaler (se avsnitt 1.4.2.3), omvandling av DTE-signaler till en överförd bitsekvens genom positionell tidskodning, uppstår inte problemet med bitslirning. I detta fall kännetecknas faktiskt signalen efter varje sändningssektion i princip av oföränderliga tidsförhållanden och densamma sänds vidare. Naturligtvis, för att förvrängningarna som härrör från upprepad kodning inte ska vara för stora, bör det oundvikliga felet under kodning förbli på en tillräckligt låg nivå.

3.3.1.3. UTRUSTNING FÖR BYTE AV TIDKANAL I ASYNKRONA NÄTVERK

Om kopplingsnoderna i det asynkrona nätverket är anslutna till system med TDC som har fyllningskanaler eller kanaler med bildandet av teckencykler, då i enheter med sekventiell tidsväxling med bitar (se Volym 1, avsnitt 6.1.3.2), förvrängningar av data signaler är tillåtna, som inte uppgår till mer än halva enhetsintervall.

När man använder tidsdelningssystem med "transparenta" kanaler eller frekvensdelningssystem, bör distorsioner som uppstår i processen för seriell omkoppling av bitar vara mycket små, eftersom de ingår i den totala distorsionen. Även om, i fallet med isokrona datasignaler, en utjämnare skulle kunna installeras mellan kopplingsutrustningen och flerkanalsöverföringssystemet, skulle den behöva utföra vad som beskrevs i kap. 3.3.1.2. matchande hastigheter och skulle behöva förlika sig med de relaterade kostnaderna.

I närvaro av fyllningskanaler och kanaler med bildandet av teckencykler kan byte av grupper av bitar användas, vilket ger en högre prestanda (se avsnitt 2. 1.1.1, exempel 3, tabell 2.1).

3.3.1.4. STRUKTUR AV DET ASYNKRONA NÄTVERKET MED KANALBYTE

Strukturen för ett kretskopplat asynkront nätverk visas i fig. 3.6, som visar den lägre nivån av nätverket - en del av nätverket från abonnenter till växlingsnoden. Abonnentgränssnitt bildar gränsen mellan DTE och dataöverföringsnätet. Det finns även anslutningsenheter på abonnenternas platser.

(PP), som säkerställer gränssnittet mellan DTE och nätverket (se avsnitt 2.2.2). I de fall där DTE inte direkt styr processerna för att upprätta och koppla från anslutningar via gränssnittets datakretsar, istället för PP, installeras ringanordningar (VP), som innehåller de element som är nödvändiga för sådan kontroll (se avsnitt 2.2.1 ).

Ris. 3.6. Struktur för ett kretskopplat asynkront nätverk:

1 - abonnentfogar; 2 - anslutningsanordningar eller ringanordningar; 3 - abonnentlinjer; 4 - multiplexorer; 5 - koncentratorer; 6 - anslutningslinjer; 7 - växlingsnod

Via abonnentledningar ansluts PP:er och VP:er till multiplexorer eller koncentratorer, som vanligtvis är placerade på samma plats som telefonnätsväxelns utrustning. Med hjälp av multiplexorn bildas en bunt av kanaler, vars antal är lika med antalet abonnentlinjer. Koncentratorn, tvärtom, samlar och komprimerar belastningen på abonnentlinjerna, därför bör det finnas färre kanaler i paketet än det finns abonnentlinjer (se avsnitt 2.1.1.2).

Kopplingsnoder i dataöverföringsnätverket är installerade på platserna för telefonnätets centrala växelstationer och med en hög täthet av abonnenter - och på platserna för huvudväxelstationerna i detta nätverk. Omkopplingsnoder i den övre nivån av dataöverföringsnätverket är sammankopplade av ett omfattande system av ledningar.

3.3.1.5. TERMINAL UTRUSTNING DATA SYNKRONISERING

Enligt CCITT-rekommendationerna om abonnentgränssnitt för dataöverföringsutrustning när synkron terminalutrustning är ansluten till ett dataöverföringsnätverk (se avsnitt 1.1.3), bör nätverket tillhandahålla en klocksignal till varje DTE och ömsesidig synkronisering mellan elementen mellan de sändande och ta emot DTE. I asynkrona kretskopplade nätverk, där det inte finns någon intern nätverksomfattande klocksynkronisering, uppfylls detta krav genom att installera synkrona klockgeneratorer i PP eller VP för de abonnenter som har en synkron DTE. Dessa generatorer genererar sändningsklockan och, efter att ha upprättat anslutningen, extraherar mottagningsklockan från datasignalerna som kommer från den motsatta sidan. Elementsynkronismen som uppnås på detta sätt är individuell för varje förbindelse och bibehålls endast så länge som denna förbindelse existerar.

3.3.1.6. OBEROENDE AV ÖVERFÖRING FRÅN BITSEKVENS I ASYNKRONA NÄTVERK

Överföring mellan synkrona terminaler ska vara oberoende av typen av bitsekvens som överförs. I asynkrona nätverk kan det erforderliga oberoendet tillhandahållas med hjälp av scramblers (se avsnitt 2.2.1.1, 2.2.2.2). Enligt denna metod förvrängs signalerna som kommer från DTE (deras bitar blandas) i dataöverföringsfasen i PP eller IP på sändningssidan. I PP eller VP på den mottagande sidan återställs signalerna i sin ursprungliga form med hjälp av en avkodare.

Innan sändningen startar slår AP eller VU på scramblern och efter att tiden har gått, vilket är nödvändigt för descramblern på motsatt sida för att förvärva synkronism, skickar en signal till DTE för att möjliggöra överföringen. Från och med denna tidpunkt säkerställer förvrängaren att signalen som sänds till omkopplingsnoden innehåller symboländringar även om DTE:n utfärdar en lång sekvens av identiska symboler. Detta förhindrar möjligheten av oavsiktlig frånkoppling mot abonnenternas önskemål, eftersom en lång sekvens av nollor, som kan misstas för en tydlig signal, inte visas.

Om det verkligen är nödvändigt att koppla från anslutningen, stänger PP eller VI som styrs genom fogen från DTE av scramblern och skickar en lång sekvens av nollor till kommunikationslinjen. Om kopplingsnoden under ett visst tidsintervall endast har mottagit tecknen "0", i följd efter varandra, så kopplar den ur anslutningen.

Överföringen kan göras oberoende av sekvensen av symboler (bitar) på ett annat sätt: i sekvensen av bitar som utfärdas av DTE, enligt en viss regel, med hjälp av PP eller VP, lägg till ytterligare bitar. Denna metod leder dock till en ökning av överföringshastigheten (se avsnitt 3.3.2.5) och begränsar därför friheten att välja typ av ATM i kretskopplade asynkrona nät.

Överväg elektroniska digitala automatiska telefonväxlar som produceras av företag i Republiken Vitryssland. Dessa är sådana stationer som TsSF "Neman", EATS "F - 50/1000" (båda producerade av OJSC Svyazinvest), ATS "Beta" (tillverkade av MPOVT).

Alla stationer som presenteras ovan har de typiska fördelarna med digitala automatiska telefonväxlar (förbättra kvaliteten på överföring och växling, utöka utbudet av tjänster, minska mängden arbete under installation och underhåll etc.), men jämfört med utländska motsvarigheter har en obestridlig fördel - priset. Kostnaden för ett nummer är 2-4 gånger mindre än på liknande importerade automatiska telefonväxlar, och om vi tar hänsyn till den betydande minskningen av driftskostnaderna under 25 års drift blir den ekonomiska vinsten ännu mer påtaglig. Därför är det inte förvånande att preferensen för införandet av abonnentkapacitet på lokala nätverk ges till produkter från just vitryska tillverkare. Detta underlättas också av det faktum att det statliga importsubstitutionsprogrammet föreskriver användning av uteslutande hushållsutrustning.

De viktigaste tekniska egenskaperna hos digitala växlar tillverkade i Republiken Vitryssland visas i tabell 2.1. Samtidigt bör det noteras att utländska digitala börser ger abonnenterna en mycket större lista över tjänster. En annan nackdel med DATS, producerad i vår republik, är den lilla kapaciteten (upp till 10 000 hamnar) hos de stationer som produceras. Följaktligen följer slutsatsen: tyvärr är produkterna från vitryska företag inte lämpliga för den framgångsrika lösningen av problemet i mitt examensarbete.

Tabell 2.1 - Tekniska egenskaper för digitala växlar tillverkade i Republiken Vitryssland

Ansluter;

Abonnent

Parameternamn
Maximal abonnentkapacitet, antal
Maximalt antal SL
Maximalt antal samtal till CNN
Maximal trafik i CNN (Earl)
Strömförbrukning per rum (W)
Antal portar på 1 kort

Översikt över importerade kopplingssystem

Följande kopplingssystem är bäst lämpade för mitt examensarbete: DX-200 från Telenokia (Finland), SI 2000 från Iskratel (Slovenien), AX-10 från Ericsson (Sverige), EWSD från Siemens (Tyskland), S12 Alkatel från "Alkatel " (Tyskland).

DX-200 Electronic Digital Switching System DX-200-systemet har använts aktivt över hela världen i många år och har under denna tid förtjänat respekt för sitt pålitliga och kvalitetsarbete. DX-200-systemet kännetecknas av tidsdelning av kanaler i kopplingsfältet och en digital metod för informationsöverföring baserad på PCM-30/32-överföringssystemet. Styrningen utförs enligt ett inspelat program med hjälp av distribuerade funktionella styrenheter, implementerade på mikroprocessorer. Systemet är byggt på modulbas, både hårdvara och mjukvara. Alla funktionsblock och mjukvara är uppdelade i oberoende moduler. Modulerna kommunicerar med hjälp av standardiserade signaler.

DX-200-systemet kan användas som en basstation, transitstation och abonnentkoncentratorer.Basstationen tillhandahåller upprättande av terminalförbindelser mellan telefonerna hos abonnenter i lokala nätverk, samt tillgång till zon-, långdistans- och internationella nätverk . Stationerna är också utformade för att fungera på regionala nätverk med noder för inkommande och utgående meddelanden, samt på nätverk utan nodbildning. På nätverk kan 5-, 6- och 7-siffrig numrering samt blandad numrering användas.

Transitstationen är avsedd för kanalväxling, överföring av transitbelastningen till stadstelefonväxeln och säkerställer organisationen av inkommande meddelandenoder, utgående meddelandenoder, inkommande långdistanskommunikationsnoder, anpassade trunknoder, samlokaliserade noder som kombinerar ovanstående noder, kontorsnätverksnoder.

DX-200-systemet ger interaktion med stationerna som finns i nätverken: decenniumstegs-, koordinat-, kvasielektroniska automatiska telefonväxlarna, såväl som med särskilda informationstjänster för stadstelefonväxeln.

Ett antal ytterligare typer av tjänster tillhandahålls för DX-200-abonnenter:

1) kortnummer;

3) upprepade samtal utan ny uppringning;

5) överföring av ett samtal i händelse av att den uppringda abonnenten är upptagen till en annan telefonapparat;

6) överföring av ett samtal till en autoinformatör eller telefonoperatör;

7) fastställande av den uppringda abonnentens nummer.

I DX-200-systemet görs tidsbaserad registrering av samtalskostnaden under utgående samtal, med hänsyn till kategorin abonnenter.

DX-200-systemet innehåller två typer av automatiska telefonväxlar: DX-210 och DX-220. DX-210 används främst som en automatisk telefonväxel med låg kapacitet. De viktigaste egenskaperna hos DX-200-systemet visas i Tabell 2.2.

Elektroniskt digitalt växelsystem SI 2000. SI 2000-systemet är avsett för service av telefonnät i förorts- och landsbygdsområden. Det avancerade nätverkskonceptet SI 2000 är grundstrategin. Till skillnad från andra lösningar erbjuder detta koncept ojämförliga ekonomiska fördelar och flexibilitet. De flesta av kommunikationsnäten i många länder är fortfarande analoga, och det är praktiskt taget omöjligt att genomföra omedelbar digitalisering av alla överföringsvägar. Utöver standardfunktionerna har SI 2000-systemet några andra specifika funktioner som tjänar till att optimera lösningar relaterade till skapandet av ett digitalt kommunikationsnätverk.

Alla SI 2000 telefonväxlar har integrerade analoga linjesatser. Denna lösning är den mest kostnadseffektiva för den befintliga analoga överföringsutrustningen.

Att designa ett optimerat förorts- och landsbygdsnätverk kräver digitala öar. SI 2000:s förmåga att synkronisera från det digitala nätverket möjliggör digitalisering av underordnade automatiska telefonväxlar och överföringsvägar. För att säkerställa en smidig utveckling av kommunikationsnätverket kommer SI 2000-noden utföra växling och analog-till-digital konvertering som helhet. Om en central digital stadstelefonväxel är installerad, kommer SI 2000-synkronisering att utföras från den utan extra utrustning.

En abonnent på SI 2000-systemet tillhandahåller följande tjänster:

decennium eller frekvensuppringning;

abonnenten har en kontrollmätare;

observation;

förbud mot vissa typer av utgående kommunikation;

vidarekoppling;

kortnummer (direktsamtal);

väntar på installation

och många andra med allt nödvändigt stöd för att redovisa deras värde.

Fjärrmodulerna i SI 2000 är optimerade enligt ett avancerat nätverkskoncept. När behovet av stor kapacitet uppstår används autonoma automatiska telefonväxlar av familjen SI 2000. En autonom telefonväxel kan konverteras till en fjärrmodul eller omvänt utan några ändringar i hårdvaran.

Långdistansöverföring på landsbygden är dyrare än i tätorter. För att spara pengar på överföringsutrustning är en förgreningsenhet för PCM-30-vägen integrerad i SI 2000-systemet som en obligatorisk sådan. I en väg kan PCM-strömmen delas upp i maximalt 15 stationer. Dataöverföringsutrustning kan mata in eller mata ut över två dataströmmar med en hastighet av 64 kilobit per sekund.

De främsta fördelarna med SI 2000-systemet är tillförlitlighet (mindre än 0,5 fel per 100 linjer per år), enkelhet, distribution och modularitet samt effektivitet [7].

Huvudegenskaperna för SI 2000-systemet visas i tabell 2.2.

Elektroniskt automatiskt växelsystem AX-10 Växelsystemet AX-10 kan användas som en automatisk referenstelefonväxel, som olika kommunikationsnoder (inklusive internationella), såväl som centrala, nodala och terminala automatiska telefonväxlar med liten kapacitet i telefonnät på landsbygden ...

Beroende på varianten av den föreslagna användningen görs en skillnad mellan:

1) lokal station AX;

2) transitstation;

3) en mobil (mobil) kommunikationsstation för att skapa ett cellulärt kommunikationsnätverk.

Den maximala kapaciteten för AX-10 som används som en lokal automatisk telefonväxel är 200 000 abonnentlinjer med en genomsnittlig samtalslängd på 100 sekunder och en belastning per abonnentlinje upp till 0,1 erlang.

Transitstationen av typen AX-10 är designad för upp till 2048 digitala anslutningslinjer och tillåter transitbelastningen på upp till 200 tusen abonnentlinjer att anslutas till lokala automatiska telefonväxlar. Den tillåtna belastningen per kanal för den digitala anslutningsledningen är inställd på 0,8 Erlang.

För analog-till-digital konvertering används pulskodmodulering med en informationsöverföringshastighet på 2048 kilobits per sekund.

Utbytet av styrsignaler med koordinatautomatiska telefonväxlar utförs på basis av R2-signaleringssystemet med hjälp av multifrekvenskoden "2 av 6".

För långdistanskommunikation används huvudsakligen ett enfrekvent signaleringssystem, och ett signalsystem för den gemensamma signaleringskanalen nr 7 används också.

Genom systemet för drift och underhåll, konstant och omfattande övervakning av ordningen och resultaten av etableringen av anslutningar, säkerställs kontroll av den inkommande lasten.

Huvudtjänster som tillhandahålls abonnenter:

1) kortnummer;

3) göra förfrågningar under ett samtal;

4) vidarekoppling av samtal till telefonen eller till autoinformatören;

5) automatiska konferenssamtal;

6) inställning på att vänta i händelse av en upptagen abonnent med avisering;

7) ringa abonnenten genom order;

8) medföljande samtal;

9) byta till en annan enhet när den är upptagen eller när abonnenten inte svarar;

10) begränsning av utgående kommunikation;

11) bestämning av den uppringande abonnentens nummer i närvaro av en begäran från den uppringande abonnenten;

12) automatisk väckning.

Växelsystemet kan användas för planering och design av kommunikationsnät på landsbygden. Detta bör ta hänsyn till långa avstånd, låg telefontäthet. AX-10 Rural System är baserat på samma hårdvara som det urbana digitala nätverket. Dessutom inkluderar leveransen en fjärransluten abonnentmultiplexer, som tillåter anslutning av upp till 128 abonnentlinjer. Användningen av digitala kabelkommunikationslinjer eller radiokommunikationslinjer tillhandahålls för att ansluta fjärranslutna multiplexorer med en automatisk referenstelefonväxel. Varianter har utvecklats för att placera utrustning i speciella behållare som innehåller de nödvändiga enheterna för att anslutas till strömförsörjningsnätet för omedelbar driftsättning.

För abonnenter inom den institutionella sektorn är tjänster som Centrex och dataöverföring över dedikerade kanaler speciellt utvecklade. Med hjälp av denna tjänst förenas några av kopplingssystemets abonnenter i grupper med sluten numrering och ett gemensamt samtal från telefonnätet till ett dedikerat nummer. I praktiken kan kontorsautomatiska telefonväxlar skapas på basis av samma växlingsutrustning.

AX-10-växelsystemet är utformat för att användas som en centralstation i ett cellulärt kommunikationsnätverk av typen NMT-450. Utvecklingen av ett speciellt undersystem för att koppla på mobiltelefoni gjorde det möjligt att organisera gränssnittet för AX-10-systemet med cellulära basstationer.

Huvudegenskaperna för AX-10-systemet visas i tabell 2.2.

Elektroniskt automatiskt kopplingssystem EWSD EWSD-systemet har fått ett utmärkt rykte i många länder runt om i världen för sin tillförlitlighet, kostnadseffektivitet och utbud av tjänster.

Den digitala elektroniska stationen EWSD används: använder en fjärransluten digital enhet för att optimera abonnentnätet eller för att introducera nya tjänster i området, som en lokal telefonväxel, som en transittelefonväxel, som en stads- och transitväxel, som en växel centrum för mobila objekt, som en lantstation, en station med liten kapacitet, som en containerstation, som ett växelsystem, som ett drift- och underhållscenter för en grupp stationer, som en nod i ett kanalövergripande signalsystem, i ett digitalt integrerat servicenätverk, för att tillhandahålla specialtjänster.

EWSD förser operatörer med många fördelaktiga möjligheter, som i sin tur drivs av växlingssystemets mångsidighet, flexibilitet och prestanda. De huvudsakliga egenskaperna hos EWSD inkluderar: integrerad övervakning, inklusive övervakning av arbete, felindikering, felanalysprocedurer och deras diagnostik, implementering i befintliga nätverk, ruttval, val av en alternativ rutt, registrering av telefonsamtalsfakturering, belastningsmätning, databas ledning och andra.

Alla vanliga larmsystem kan användas i EWSD. Signalering överförs också av standardsystem. Stationen kan fungera både med abonnenter med tiodagarsuppringning och med abonnenter med tonval. Alla standardmetoder används för att registrera kostnadsredovisning.

En analog abonnent kan förses med följande typer av tjänster:

1) kortnummer;

2) anslutning utan att slå ett nummer (direkt anslutning);

3) anslutning utan tidsfördröjning;

4) överföring av ett inkommande samtal i frånvaro av en abonnent till tjänsten för frånvarande abonnenter;

5) en autoinformatör med förinspelade fraser;

7) tillfälligt förbud mot inkommande kommunikation;

8) parkera ett samtal (om den uppringda abonnenten är upptagen);

9) göra förfrågningar under ett samtal;

10) konferenssamtal;

11) ett utskrivet register över samtalets varaktighet och kostnad;

12) automatisk väckning;

13) särskild abonnent;

14) samtalsprioritet

Övrig.

För abonnenter av det digitala nätverket av integrerade tjänster kan följande typer av tjänster dessutom tillhandahållas:

1) anslutning av upp till åtta terminalenheter samtidigt;

2) byte av terminalanordning, val av terminalanordning;

3) mobiliteten hos terminalanordningen;

4) serviceindikatorer;

5) byte av tjänsten vid tidpunkten för samtalet;

6) arbeta med samtidig användning av två tjänster;

7) registrering av redovisning av kostnaden för ett samtal för vissa tjänster;

8) samtal som betalas av abonnenten och andra.

De viktigaste egenskaperna hos EWSD-systemet visas i tabell 2.2.

Elektroniskt automatiskt omkopplingssystem Alkatel S12. Vid utvecklingen av systemet ägnades stor uppmärksamhet åt problemen med ekonomi i produktion och drift. Produktionseffektiviteten säkerställs av en hög grad av standardisering av utrustningen.

Den huvudsakliga funktionella egenskapen hos Alkatel S12-stationen är en decentraliserad struktur baserad på fullt distribuerad hantering av både ioch växlingsprocesser direkt.

I kombination med modulär hårdvara och mjukvara ger distribuerad styrning:

1) hög tillförlitlighet hos utrustningen;

2) möjligheten att bygga en station med ett brett utbud av kapaciteter;

3) flexibilitet i den planerade utbyggnaden av systemets kapacitet enligt kundens krav;

4) motstånd mot förändringar i systemkrav i framtiden, eftersom nya applikationer endast kommer att förknippas med tillägg av ny hård- eller mjukvarumoduler till stationen utan att ändra de arkitektoniska principerna och grundläggande hårdvara och mjukvara;

5) mjukvaruförenkling.

Stationens modulära arkitektur ger flexibel implementering av nya tekniska lösningar och tillhandahållande av nya tjänster på fältet utan avbrott i driften. Nya tekniska lösningar och mjukvaruversioner har implementerats i nätverk i olika länder, vilket ger Alkatel S12 en perfekt överensstämmelse med kraven på funktionella och tekniska och operativa egenskaper, samt säkerställer dess ytterligare evolutionära övergång till smalbands- och bredbandsintegrerade digitala tjänster nätverk.

Utrustningen på Alkatel S12-stationen är avsedd för användning i allmänna och speciella nätverk, och täcker applikationsområdet från små fjärranslutna abonnentenheter till stora stads- och intercitystationer. De viktigaste alternativen för hårdvarukonfiguration är:

1) stadsautomatiska telefonväxlar med liten kapacitet (från 256 till 5376 abonnentlinjer);

2) stadsautomatiska telefonväxlar med medelstor och stor kapacitet (upp till 100 000 abonnentlinjer);

3) transitväxlingsnoder (upp till 60 000 anslutningslinjer);

4) fjärranslutna abonnentkoncentratorer (upp till 976 abonnentlinjer).

Station "Alkatel S12" förser abonnenter med följande typer av kommunikation:

1) automatisk intercom mellan alla stationsabonnenter;

2) automatisk inkommande och utgående lokal kommunikation till abonnenter på andra stationer;

3) transitkommunikation mellan inkommande och utgående linjer;

4) automatisk kommunikation inom en viss grupp av abonnenter;

5) automatisk utgående kommunikation till referenstjänster;

6) semipermanent kommutering.

Alkatel S12-abonnenter förses med följande typer av ytterligare telefontjänster:

1) vidarekoppling av ett inkommande samtal till en annan enhet;

2) vidarekoppling om abonnenten är upptagen;

3) vidarekoppling av ett inkommande samtal till en autoinformatör eller operatör;

4) ett åtföljande lösenordsanrop till enheten från vilken tjänsterna beställdes;

5) söklarm;

6) inställning av att vänta på frigivningen av den uppringda abonnenten (väntar med en återuppringning);

7) upprepade samtal utan att slå ett nummer;

8) anslutning till abonnenten genom förhandsbeställning;

9) konferenssamtal och andra.

Huvudegenskaperna för "Alkatel S12"-systemet visas i tabell 2.2.

Tabell 2.2 - Huvudegenskaper för importerade kopplingssystem

Som framgår av ovanstående ligger parametrarna för importerade kopplingssystem nära varandra, och i detta fall är kostnaden av avgörande betydelse. Det är utifrån detta kriterium som jag har valt växelsystemet AX-10, som det bästa när det gäller förhållandet mellan kvalitet och pris.

Ris. 3.3. Samband mellan tidsintervall och ramar

3.2. Placering av logiska kanaler på fysiska kanaler

Det är känt att logiska kanaler bildas med hjälp av fysiska kanaler. Metoden att placera logiska kanaler på fysiska kanaler kallas "mappning" - kartläggning.

Även om de flesta logiska kanaler endast upptar en tidslucka, kan vissa logiska kanaler uppta mer än 1 TS. I detta fall sänds logisk kanalinformation i samma fysiska kanaltidslucka i på varandra följande TDMA-ramar.

Eftersom logiska kanaler är korta kan flera logiska kanaler uppta samma fysiska kanal, vilket möjliggör en mer effektiv användning av tidsluckor.

I fig. 3.4. fallet visas när en extra tidslucka är upptagen av DCCH på en bärvåg i cellen på grund av den höga belastningen.

Ris. 3.4. Placering av logiska kanaler på fysiska kanaler

3.2.1. Bärvåg "0", tidsintervall "0"

Slot noll vid bärvåg noll i en cell är alltid reserverad för signalering. Sålunda, när MS har fastställt att bäraren är BCCH-bäraren, vet den var och hur den ska läsa informationen.

I sändningsriktningen från BTS till MS (nedlänk) sänds BCH- och CCCH-information. Den enda kanalen på vilken information endast sänds i riktning från MS till BTS (upplänk) är RACH-kanalen. Kanalen för överföring av RACH-information är alltid ledig, så MS kan komma åt nätverket när som helst.

3.2.2. Bärvåg "0", tidsintervall "1"

Typiskt är den första ("1") tidluckan vid bärvåg noll i en cell också alltid reserverad för signaleringsändamål. De enda undantagen är celler som upplever hög eller låg trafik.

Som framgår av fig. 3.4, om trafiken i cellen är stor, kan den tredje fysiska kanalen upptas i syfte att upprätta en anslutning med användning av DCCH. Denna kanal kan vara vilken tidslucka som helst, exklusive tidsluckor "0" och "1" på bärvåg "0".

Samma sak händer när belastningen i cellen är låg. I detta fall är det möjligt att ockupera tidluckan "0" på bärvågen "O" för att sända/ta emot all signaleringsinformation: BCH, CCCH och DCCH. Således kan den fysiska kanalen "1" frigöras för trafik.

Åtta SDCCH-kanaler och 4 SACCH-kanaler kan dela samma fysiska kanal. Detta innebär att 8 anslutningar kan upprättas samtidigt på en fysisk kanal.

3.2.3. Bärvåg "0", tidluckor från den andra till den sjunde och alla andra tidluckor för andra bärare i samma cell

Alla andra intervall, förutom signaleringsintervallen "0" och "1", används i cellen för trafik, det vill säga för röst- eller dataöverföring. I detta fall används den logiska kanalen TCH.

Dessutom sänder MS under en konversation resultaten av mätningar av signalnivå, kvalitet, tidsfördröjning. För detta ändamål används SACCH-kanalen, som upptar en TCH-lucka åt gången.

3.3. Exempel på hantering av ett inkommande samtal till MS

Ris. 3.5 visar schematiskt underhåll inkommande ringer till MS och använder olika kontrollkanaler.

Ris. 3.5. Ring till MS

MSC/VLR har information om vilket LA MS befinner sig i. Sökningssignaleringsmeddelandet sänds av den BSC som styr LA.

1. BSC:n distribuerar det ringande meddelandet till alla basstationer i den erforderliga LA. Basstationer sänder ringande meddelanden i luften med PCH-kanalen.

2. När MS detekterar den identifierande PCH, gör den en begäran att allokera en styrkanal via RACH.

3. BSC använder AGCH för att informera MS vilka SDCCH och SACCH den kan använda.

4. SDCCH och SACCH används för att upprätta en anslutning. TCH-kanalen är upptagen och SDCCH-kanalen släpps.

5. MS och BTS växlar till TCH-frekvens och tidslucka tilldelad för denna kanal. Om abonnenten svarar upprättas anslutningen. Under samtalet övervakas radioanslutningen av information som sänds och tas emot av MS på SACCH-kanalen.

Kapitel 4 - GPRS General Packet Radio Service

GPRS delar en gemensam fysisk radiogränssnittsresurs med befintliga GSM-kretskopplade resurser. GPRS-tjänsten kan ses som överlagrad på GSM-nätet. Detta gör att samma fysiska miljö i celler kan användas för både kretskopplade röst- och paketkopplad data. GPRS-resurser kan tilldelas dynamiskt för dataöverföring under perioder då det inte finns någon kretskopplad dataöverföringssession.

För GPRS kommer den att använda samma fysiska kanaler, men effektiviteten i deras användning är mycket högre jämfört med traditionella GSM-kretskopplade, eftersom flera GPRS-användare kan använda samma kanal. Detta möjliggör ökat kanalutnyttjande. Dessutom använder GPRS resurser endast under perioden för dataöverföring och mottagning.

4.1 GPRS-nätverksarkitektur

Bilden nedan visar strukturen för GPRS-systemet. Eftersom GPRS är en ny GSM-tjänst använder den den befintliga GSM-infrastrukturen med vissa modifieringar. Lösningen för GPRS-systemet var utformad på ett sådant sätt att det var möjligt att snabbt implementera GPRS i nätverket till en låg kostnad.

För att implementera GPRS är det nödvändigt att uppgradera programvaran för elementen i de befintliga GSM-näten, med undantag för BSC, som kräver en hårdvaruuppgradering (se fig. 4.1). Två nya noder dyker upp i GSM-nätverket: Serving GPRS Support Node (SGSN) och Gateway GPRS Support Node (GGSN). Dessa två noder kan fysiskt implementeras som en hårdvarunod. En flexibel implementering av GPRS är möjlig, först är det möjligt att till exempel implementera en centraliserad GPRS-nod, som kan vara en kombination av SGSN- och GGSN-noder. I nästa steg kan de delas upp i dedikerade SGSN och GGSN.

Det följande beskriver hur implementeringen av GPRS-systemet påverkar GSM-noderna och vilka GPRS-terminaler som finns i nätverket.

Ris. 4.1 GPRS-nätverksarkitektur (BSS, CSS och PSS visas)

Gränssnittet mellan SSGN och BSC stöder det öppna Gb-gränssnittet som definieras i ETSI-standarden. Detta gränssnitt låter operatören arbeta med en konfiguration med flera leverantörer.

4.2 basstationssystem (BSS)

GPRS-systemet kommunicerar via luften med MS, sänder och tar emot radiosignaler genom BSS-systemet. BSS hanterar sändning och mottagning av radiosignaler för alla typer av meddelanden: röst och data, överförda i kretskopplat läge och paketkopplat läge. Vid implementering av GPRS för BTS-basstationer krävs ytterligare mjukvara och ytterligare hårdvarublock.

BSS används för att separera kretskopplade och paketkopplad data, eftersom endast kretskopplade meddelanden skickas till MSC. Paket omdirigeras till nya GPRS-paketväxlingsnoder.

Circuit Switching System (CSS)

CSS är ett traditionellt SS-system för GSM-nätverk som inkluderar de tidigare diskuterade noderna (se kapitel 1, avsnitt 1.7: "Beskrivning av GSM-nätverkskomponenter").

Implementering av GPRS kräver en uppgradering av MSC-mjukvaran, som tillåter kombinerade GSM/GPRS-procedurer, till exempel kombinerad MS (Attach): IMSI/GPRS-anslutningsprocedur.

Införandet av GPRS påverkar inte GMSC, eftersom detta centrum är involverat i att upprätta en anslutning till GSM-nätets abonnenter från PSTN-abonnenterna i det fasta nätet.

HLR är en databas som innehåller all abonnentdata, inklusive data relaterade till GPRS-tjänstabonnemang. Således lagrar HLR data för både den kretskopplade tjänsten och den paketkopplade tjänsten. Denna information inkluderar till exempel tillstånd/förbud att använda GPRS-tjänster till abonnenten, Access Point Name (APN) för Internet Service Provider (ISP), samt en indikation på om IP-adresser är allokerade till MS. .. . Denna information lagras i HLR som ett PDP-kontextabonnemang. HLR kan lagra upp till 5 PDP-kontexter per abonnent. Informationen lagrad i HLR nås från SGSN. Vid roaming kan information begäras från en HLR som inte är associerad med dess eget SGSN.

För att HLR ska fungera i GPRS-nätverket måste dess programvara uppdateras.

4.3.1 Autentiseringscenter (AUC)

AUC kräver inga uppgraderingar när du arbetar med GPRS. En ny egenskap ur AUC-synpunkt i GPRS-nätverket är endast en ny krypteringsalgoritm, som för GPRS definieras som A5.

Short Message Service - Interoperable MSC (SMS-IW-MSC) tillåter MS:er med GPRS-funktionalitet att skicka och ta emot SMS via GPRS-radiokanaler. SMS-IW-MSC ändras inte när GPRS implementeras.

4.3.2 Packet Switching System (PSS)

PSS är ett nytt system speciellt designat för GPRS. Detta system är baserat på Internet Protocols (IP). Det inkluderar nya paketväxlingsnoder, allmänt kända som GSN:er (GPRS Support Nodes). Det finns för närvarande två typer av GPRS-noder: Serving GPRS Support Node (SGSN) och Gateway GPRS Support Node (GGSN). SGSN-gränssnitten ansluter den till standard GSM-noder såsom MSC/BSC, och GGSN-gränssnitten ansluter denna nod till externa paketdatanätverk såsom Internet eller företagets Internet.

4.3.3 GGSN-terminaler

Det finns tre klasser av MS som kan fungera med GPRS.

Klass A: Klass A MS stöder GPRS och andra GSM-tjänster samtidigt. Detta innebär att MS samtidigt utför funktionerna bifogning, aktivering, övervakning, informationsöverföring, etc. för både röst- och paketdataöverföring. En klass A MS kan samtidigt hantera ett samtal för rösttjänst och ta emot paketdata.

Klass B: Klass B MS övervakar GSM- och GPRS-kanaler samtidigt, men kan ta emot/sända information om antingen kretskopplade eller paketkopplade tjänster vid varje given tidpunkt.

Klass C: Klass C MS stöder endast icke-samtidiga operationer som att koppla. Om en MS i den här klassen stöder både GSM- och GPRS-tjänster kan den bara ta emot samtal från standardtjänsten eller operatörsutpekad tjänst. Otilldelade eller ovalda tjänster är inte tillgängliga.

4.3.4 Andra objekt

Billing Gateway (BGw).

BGw underlättar implementeringen av GPRS i mobilnät genom att implementera funktioner som förenklar faktureringshantering för GPRS-fakturering. I synnerhet är den avancerade bearbetningsfunktionen mycket användbar - avancerad bearbetning av faktureringsinformation.

Debiteringskriterierna för att använda GPRS-tjänster skiljer sig fundamentalt från de för kretskopplade tjänster. I synnerhet är de baserade på mängden information som sänds/mottagen, inte på kanalens beläggningstid. En GPRS-session kan vara aktiv under en tillräckligt lång tidsperiod, medan riktig dataöverföring utförs under korta tidsperioder när det finns lediga radioresurser. I detta fall är tidpunkten för ockupation av radioresurser ett irrelevant kriterium för att beräkna hastigheten i jämförelse med mängden data.

Faktureringsinformation kan erhållas från SGSN och GGSN med användning av andra gränssnitt än MSC-gränssnitt och nya typer av CDR genereras för denna information. Några av de nyare typerna av CDR:er är:

· S-CDR:er associerade med användningen av radionätverket och sänds från SGSN.

· G-CDR:er associerade med användning av externa datanätverk och överförda från GGSN.

· CDR:er relaterade till användningen av den GPRS-baserade SMS-tjänsten.

Flera S-CDR och G-CDR kan genereras under en GPRS-session.

BGw tillåter fakturering för datatjänster med minimal påverkan på befintliga faktureringssystem. BGw kan antingen omvandla data till ett format som känns igen av det befintliga faktureringssystemet, eller så kan det användas för att skapa en ny faktureringsapplikation speciellt anpassad för fakturering för volym. Detta gör att du kan implementera datatjänster mycket snabbt och ta betalt för användningen av tjänsterna direkt, i realtid.

GPRS-stödnoder

GPRS-stödnoderna är SGSN och GGSN, som var och en utför specifika funktioner inom GPRS-nätverket. Dessa specifika individuella funktioner beskrivs nedan.

Betjänar GPRS Support Node (SGSN)

SGSN finns i GPRS-nätverket som visas i Fig. 4.2. Denna nod interagerar med BSC, MSC/VLR, SMS-G och HLR. Denna nod ansluter till stamnätet för att kommunicera med GGSN och andra SGSN.

Ris. 4.2 SGSN-gränssnitt

SGSN betjänar alla GPRS-abonnenter som är fysiskt belägna inom det geografiska serviceområdet för SGSN. SGSN utför funktioner i GPRS liknande de som utförs av MSC i GSM-nät. Det vill säga, denna nod hanterar funktionerna att ansluta, koppla bort MS, uppdatera platsinformation, etc. GPRS-abonnenter kan betjänas av vilket SGSN som helst i nätverket beroende på deras plats.

SGSN-funktioner.

Som en del av GPRS-nätverket utför SGSN följande funktioner. Mobility Management (MM). SGSN implementerar funktionerna hos MM-protokollet i MS och över nätverksgränssnitten. MM-procedurerna som stöds på detta gränssnitt är IMSI-anslutning för både GPRS- och CS-samtal, uppdatering av routingområde, kombinerad uppdatering av routingområde och platsområde, personsökning.

MM-protokollet tillåter nätverket att stödja roaming-abonnenter. MM tillåter MS att flytta från en cell till en annan, flytta från ett SGSN-routingområde till ett annat, flytta mellan SGSN:er inom GPRS-nätverket.

Platsområdet (LA) används inte i GPRS. Analogen till detta koncept i GPRS är Routing Area (RA). En RA består av en eller flera celler. I den första implementeringen var RA likvärdig med LA.

MM tillåter abonnenter att sända och ta emot data medan de rör sig inom sitt PLMN-nätverk, såväl som när de flyttar till ett annat PLMN-nätverk. SGSN stöder standard Gs-gränssnittet mot MSC/VLR för klass A och B MS, vilket tillåter följande procedurer:

- Kombinerad in-/frånkopplingGPRS/ IMSI... Proceduren "IMSI attach" utförs genom SGSN. Detta gör att du kan kombinera / kombinera åtgärder och på så sätt spara radioresurser. Dessa åtgärder beror på MS-klassen.

- Kombinerad personsökning... Om MS är registrerad som en IMSI/GPRS-terminal samtidigt (mod I-drift), söker MSC/VLR genom SGSN. Nätverket kan också koordinera tillhandahållandet av kretskopplade eller paketkopplade tjänster. Sökningskoordinering innebär att nätet sänder sökningsmeddelanden för kretskopplade tjänster över samma kanaler som används för paketkopplade tjänster, det vill säga en GPRS-sökningskanal eller en GPRS-trafikkanal.

- Kombinerad platsuppdatering(LA-lokaliseringsområden eller RA-dirigeringsområden) för GSM-kretskopplade tjänster och GPRS-paketkopplade tjänster. MS utför pseparat, sänder information om en ny LA till MSC och en ny RA till SGSN. På Gs-gränssnittet kan både MSC och SGSN utbyta information om uppdatering av abonnentens plats och därigenom tillåta varandra att uppdatera. Detta sparar radiosignaleringsfunktioner.

Sessionshantering (SM)

SM-procedurer inkluderar aktivering av ett paketdataprotokoll (PDP)-kontext, avaktivering av det sammanhanget och modifiering av det.

PDP-kontexten används för att upprätta och frigöra den virtuella datalänken mellan terminalen ansluten till MS:n och GGSN.

SGSN lagrar sedan data, vilket inkluderar:

PDP Context ID - Ett index som används för att referera till en specifik PDP-kontext.

PDP-typ. Detta är en typ av PDP-kontext. IPv4 stöds för närvarande.

PDP-adress. Detta är adressen till mobilterminalen. Detta är antingen en IPv4-adress, om abonnenten anger det när ett avtal ingås för tillhandahållande av paketdatatjänster, eller så är det en tom uppsättning när man använder ett dynamiskt läge för adresstilldelning.

Access Point Name (APN). Detta är nätverksidentifieraren för det externa nätverket, till exempel: wap. *****

Definerad tjänstekvalitet (QoS). Detta är en QoSu-profil som en prenumerant kan prenumerera på.

PDP-kontexten måste vara aktiv i SGSN innan någon paketdataenhet (PDU) kan skickas till MS eller tas emot från MS.

När SGSN tar emot en begäran om att väcka PDP-kontext, begär den beviljandekontrollfunktionen. Denna funktion begränsar antalet registreringar inom ett SGSN och kontrollerar kvaliteten inom varje zon. SGSN kontrollerar sedan om abonnenten tillåts åtkomst till en specifik ISP eller företagsdatanätverk.

Biljettförsäljning

Den här funktionen ger operatören tillräcklig information om abonnentens aktiviteter och tillåter fakturering baserat på mängden information som överförs (sänd datavolym, SMS), såväl som varaktigheten av dataöverföringen (på/registreringstid, varaktighet för det aktiva tillståndet) av PDP-kontexten).

GPRS-laddningsmöjligheter är helt kompatibla med ETSI-specifikationerna för S-CDR (SGSN), G-CDR (GGSN) och SMS CDR.

CDR innehåller alla obligatoriska fält och följande valfria fält:

S-CDR: MS klassmärke, RA-dirigeringsområdesinformation, riktnummer, cell-ID, SGSN-ändringsinformation under sessionen, diagnostisk information, rapportsekvensnummer, nod-ID.

G-CDR: dynamisk adressflagga, diagnostisk information, sekvensnummer i rapporten, nod-ID.

Alla CDR:er har ID så att det är möjligt att sortera alla CDR:er som tillhör samma MM-session och associerade med motsvarande PDP-sessioner, vilket är viktigt ur faktureringssynpunkt. Detta gäller alla CDR:er från alla GPRS-noder.

CDR:er i GPRS-noder placeras först i en temporär lagringsbuffert, i vilken de lagras i cirka 15 minuter, sedan skrivs de till hårddisken. Lagringskapacitet för faktureringsdata beräknas lagra faktureringsdata motsvarande 72 timmar.

Operatören kan konfigurera följande parametrar:

Destination (till exempel faktureringssystem);

Maximalt diskutrymme för lagring av CDR:er;

Maximal CDR-lagringstid;

Buffringstimer i RAM (Random Access Memory);

Mängden buffring i RAM (Random Access Memory);

Dataextraktionsmetod.

GGSN val

SGSN väljer GGSN (inklusive åtkomstservern) baserat på Packet Data Protocol (PDP), Access Point Name (APN) och konfigurationsdata. Den använder en domännamnsserver i kärnnätverket för att fastställa identiteten för SGSN som betjänar den begärda APN. SGSN sätter sedan upp en tunnel genom att använda GPRS Tunneling Protocol (GTP) för att förbereda GGSN för vidare bearbetning.

DIV_ADBLOCK192 ">

Nedan är ett exempel på framgångsrik leverans av ett SMS-meddelande via GPRS-radiokanaler:

SMS-C bestämmer att det är nödvändigt att vidarebefordra meddelandet till MS. SMS-C vidarebefordrar detta meddelande till SMS-GMSC. SMS-GMSC verifierar destinationsadressen och begär routinginformation från HLR för SMS-leverans. HLR:en sänder ett resulterande meddelande, vilket kan inkludera information om SGSN i vilken MS för närvarande befinner sig, information om MSC eller information om båda noderna. Om det resulterande meddelandet inte innehåller ett SGSN, betyder det att HLR är medveten om att MS:en är utanför SGSN:ns räckvidd och inte är tillgänglig genom detta SGSN. Om det resulterande meddelandet innehåller MSC-numret kommer SMS-meddelandet att levereras på traditionellt sätt över GSM-nätet. Om det resulterande meddelandet innehåller ett SGSN-nummer, kommer SMS-GMSC att vidarebefordra SMS:et till SGSN. SGSN kommer att skicka SMS till MS och skicka meddelande om framgångsrik meddelandeleverans till SMS-C.

4.6 Gateway GPRS Support Node (GGSN)

GGSN tillhandahåller ett gränssnitt mot det externa IP-paketdatanätverket. GGSN tillhandahåller åtkomstfunktioner för externa enheter såsom ISP-routrar och RADIUS-servrar som tillhandahåller säkerhetsfunktioner. Ur det externa IP-nätverkets synvinkel fungerar GGSN som en router för IP-adresserna för alla abonnenter som betjänas av GPRS-nätverket. Dirigeringen av paket till korrekt SGSN och protokollomvandling hanteras också av GGSN.

4.7 GGSN-funktioner

GGSN utför följande funktioner inom GSPR-nätverket:

- Ansluter till nätverketIP... GGSN stöder anslutningar till externa IP-nätverk med hjälp av en åtkomstserver. Åtkomstservern använder en RADIUS-server för att tilldela dynamiska IP-adresser.

- Säkerställa säkerheten för dataöverföring över protokolletIP. Denna funktion ger säker överföring mellan SGSN och GGSN (Gi-gränssnitt). Denna funktion är nödvändig när du ansluter GPRS-abonnenter via deras eget företagsnätverk (VPN). Det ökar också säkerheten för trafikhantering mellan GPRS-noder och kontrollsystem. Säkerhetsfunktionerna i Internet Protocol (IP) tillåter att all överförd data krypteras. Detta skyddar mot olaglig åtkomst och ger garantier för konfidentialitet för datapaketöverföring, dataintegritet och autentisering av datakällan. Säkerhetsmekanismer är baserade på filtrering, autentisering och kryptering på IP-nivå. För att ge en högre grad av säkerhet för överföring över IP-kärnnätet är denna funktion integrerad i routern i både SGSN och GGSN (liksom gateway-enheter som arbetar vid nätverksgränserna). Den här lösningen använder Opv4 IPSEC Authentication Header med MD5 och Encapsulated Security Load (ESP), som använder American Data Encryption Standard Chained Block Cipher (DES-CBC)-läge. Systemet är också redo för introduktion av nya krypteringsalgoritmer (till exempel asymmetriskt autentiseringsprotokoll med publika nycklar, etc.)

- Routing. Routing är en funktion av SGSN.

- Sessionshantering. GGSN stöder sessionskontrollprocedurer (dvs aktivering, deaktivering och modifiering av en PDP-kontext). Sessionshantering beskrivs i avsnittet "SGSN-funktioner. Sessionshantering".

- Stöd för faktureringsfunktion. GGSN genererar också en CDR för varje betjänad MS. CDR innehåller en tidsstämplad loggfil för sessionshanteringsprocedurer i fallet med ett tidsbaserat laddningsläge och en fil baserad på mängden information som överförs.

4.8 Logiska kanaler

Det finns cirka 10 typer av logiska kanaler definierade i GSM-systemet. Dessa kanaler används för att överföra olika typer av information. Till exempel används PCH-sökningskanalen för att sända ringmeddelandet, och BCCH-sändningskontrollkanalen bär systeminformation. En ny uppsättning logiska kanaler har definierats för GPRS. De flesta av dem har namn som liknar och motsvarar namnen på kanaler i GSM. Närvaron av bokstaven "P" i det förkortade namnet på den logiska kanalen, vilket betyder "paket" och står före alla andra bokstäver, indikerar att detta är en GPRS-kanal. Så, till exempel, hänvisas till personsökningskanalen i GPRS som PPCH - Packet Paging Channel.

Den nya logiska kanalen i GPRS-systemet är PTCCH (Packet Timing advance Control Channel). Detta är TA-tidsfördröjningsmeddelandekanalen och krävs för att justera denna parameter. I GSM-systemet sänds information relaterad till denna parameter över SACCH-kanalen.

Packet Switched (PS) kretsgrupper kan tilldelas för att stödja GPRS. Kanaler som tilldelats GPRS för att betjäna trafik som härrör från en kretskopplad domän (CSD) kallas PDCH. Dessa PDCH kommer att tillhöra den paketkopplade domänen (PSD). För PDCH-tilldelning används en ramstruktur med flera luckor och en TCH som kan stödja PS.

I en cell kommer PDCH:er att samexistera med trafikbetjänande kanaler för CS. Ansvarig för att tilldela PDCH:er är PCU.

I PSD kan flera PS-anslutningar dela samma PDCH. En PS-anslutning definieras som en tidsblockström (TBF) som skickas i båda riktningarna: upplänk och nedlänk. En MS kan ha två TBF:er samtidigt, varav den ena används i upplänksriktningen och den andra i nedlänksriktningen.

Vid tilldelning av TBF:er är en eller flera PDCH:er reserverade för MS. PDCH finns i en samling PDCH som kallas PSET och endast en PDCH i samma PSET kan användas för en MS. Före kanalreservation måste systemet säkerställa att det finns en eller flera lediga PDCH:er i PSD:n.

4.9 Tilldela kanaler i GPRS-systemet

PBCCH-kanalen, liksom GSM BCCH-kanalen, är en utsändningskontrollkanal och används endast i paketdatainformationssystemet. Om operatören inte tilldelar PBCCH-kanaler i systemet, använder paketdatainformationssystemet BCCH-kanalen för sina egna syften.

Denna kanal består av logiska kanaler som används för allmän styrsignalering som krävs för paketdataöverföring.

Denna personsökningskanal används endast i nedlänksriktningen. Den används för att sända ringsignalen till MS:n innan paketöverföringen påbörjas. PPCH kan användas i en personsökarkanaluppsättning för både paketkopplat läge och kretskopplat läge. Användningen av PPCH-kanalen för kretskopplat läge är endast möjlig för GPRS-terminaler i klass A och B i ett nätverk med driftläge I.

PRACH - Packet Random Acces Channel, används endast i upplänksriktningen. PRACH används av MS för att initiera upplänksöverföring för data- eller signalöverföring.

PAGCH - Packet Access Grant Channel används endast i nedlänksriktningen i anslutningsetableringsfasen för att överföra information om resurstilldelningen. Den sänds till MS innan paketöverföringen påbörjas.

PNCH - Packet Notification Channel används endast i nedlänksriktningen. Denna kanal används för att skicka PTM-M (Point-to-Multipoin - Multicast)-meddelande till MS-gruppen innan sändningen av PTM-M-paketet. För att övervaka PNCH måste DRX tilldelas. DRX-tjänster är inte specificerade för GPRS fas 1.

PACCH - Packet Associated Control Channel bär signalinformation associerad med en specifik MS. Signaleringsinformationen inkluderar till exempel bekräftelser och information om styrning av terminalutgångseffekt. PACCH:en bär också resurstilldelnings- eller omtilldelningsmeddelanden. Denna kanal delar resurser med PDTCH:er tilldelade till en specifik MS. Dessutom kan ett personsökningsmeddelande skickas över denna kanal till en MS i ett CS-anslutet tillstånd att MS är involverad i paketöverföringsmod.

PTCCH / U - Packet Timing advance Control Channel används endast i upplänksriktningen. Denna kanal används för att sända en direktåtkomstskur för att uppskatta tidsfördröjningen för en MS i paketmod.

PTCCH/D - Packet Timing advance Control Channel används endast i nedlänksriktningen. Denna kanal används för att sända information om uppdatering av timing advance för flera MS. En PTCCH/D delas med flera PTCCH/U.

Denna kanal bär datapaket. Om systemet arbetar i PTM-M-läge är det tillfälligt tilldelat en MS i gruppen. Om systemet arbetar i multi-slotmod, kan en MS använda flera PDTCH:er parallellt för en paketsession. Alla pakettrafikkanaler är dubbelriktade, med en åtskillnad görs mellan PDTCH/U för upplänksöverföringsriktningen och PDTCH/D för nedlänksöverföringsriktningen.

Kapitel 5 - Switching System

Introduktion

Växelsystemet för mobil radiokommunikation visas i fig. 5.1

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

5.2. Mobilväxlingscenter/besökarregister (MSC/VLR)

5.2.1 MSC-funktioner

MSC är huvudnoden i GSM-systemet. Denna nod hanterar alla funktioner för att hantera inkommande och utgående samtal mellan MS:er. Huvudfunktionerna för denna nod är.

Avståndsgränser för radiolänkar tillhandahålls av leverantörer under antagandet att det inte finns någon fysisk störning inom den första Fresnel-zonen. Den absoluta begränsningen av kommunikationsräckvidden för radioreläkanaler påläggs av jordens krökning, se fig. 7.15. För frekvenser över 100 MHz utbreder sig vågorna i en rak linje (Fig. 7.15.A) och kan därför fokuseras. För höga frekvenser (HF) och UHF absorberar jorden vågor, men HF kännetecknas av reflektion från jonosfären (fig. 7.15B) - detta utökar sändningsområdet kraftigt (ibland utförs flera på varandra följande reflektioner), men denna effekt är instabil och starkt beroende av jonosfärens tillstånd.

Ris. 7.15.

När du bygger långa radioreläkanaler måste du installera repeatrar. Om antennerna placeras på torn med en höjd av 100 m kan avståndet mellan repeatrarna vara 80-100 km. Kostnaden för antennkomplexet är vanligtvis proportionell mot kuben för antenndiametern..

Strålningsmönstret för en riktad antenn visas i fig. 7.16 (pilen markerar strålningens huvudriktning). Detta diagram bör beaktas när du väljer en antenninstallationsplats, särskilt när du använder en hög strålningseffekt. Annars kan en av strålningsloberna falla på platser för permanent uppehållstillstånd för människor (till exempel bostäder). Med tanke på dessa omständigheter är det tillrådligt att anförtro utformningen av sådana kanaler till proffs.

Ris. 7.16.

Den 4 oktober 1957 lanserades den första konstgjorda jordsatelliten i Sovjetunionen, Yu. A. Gagarin flög ut i rymden 1961, och snart lanserades den första telekommunikationssatelliten "Molniya" i omloppsbana - därmed började rymdtiden för kommunikation. Den första satellitkanalen i Ryska federationen för Internet (Moskva-Hamburg) använde den geostationära satelliten "Raduga" (1993). Standard INTELSAT-antennen har en diameter på 30 m och en strålningsvinkel på 0,01 0. Satellitkanaler använder de frekvensband som anges i Tabell 7.6.

Tabell 7.6. Frekvensband som används för satellittelekommunikation

Räckvidd	Nedlänk [GHz]	Upplänk [GHz]	Störningskällor
MED	3,7-4,2	5,925-6,425	Markstörningar
Ku	11,7-12,2	14,0-14,5	Regn
Ka	17,7-21,7	27,5-30,5	Regn

Sändningen sker alltid med en högre frekvens än mottagningen av signalen från satelliten.

Räckvidden är ännu inte "befolkad" för tätt, dessutom kan satelliterna för denna räckvidd vara 1 grad från varandra. Känsligheten för regnbeklädnad kan kringgås genom att använda två markmottagningsstationer med stor avstånd från varandra (orkaner är begränsade i storlek). En satellit kan ha många antenner riktade mot olika delar av jordens yta. Storleken på "flare" -platsen för en sådan antenn på marken kan vara flera hundra kilometer stor. En vanlig satellit har 12-20 transpondrar (transceivrar), som var och en har en bandbredd på 36-50 MHz, vilket gör det möjligt att bilda en dataström på 50 Mbit/s. Två transpondrar kan använda olika signalpolarisationer medan de arbetar på samma frekvens. Sådan genomströmning tillräckligt för att ta emot 1600 högkvalitativa telefonkanaler (32kbps). Moderna satelliter använder överföringsteknik med smal öppning VSAT(Mycket små bländarterminaler). För dessa antenner är diametern på "flare"-punkten på jordens yta cirka 250 km. Terrestra terminaler använder antenner med en diameter på 1 meter och en uteffekt på cirka 1 W. Samtidigt har kanalen till satelliten en bandbredd på 19,2 Kbps, och från satelliten - mer än 512 Kbps. Direkt kan sådana terminaler inte fungera med varandra via en telekommunikationssatellit. För att lösa detta problem används mellanliggande markantenner med hög förstärkning, vilket avsevärt ökar fördröjningen (och ökar kostnaden för systemet), se fig. 7.17.

Ris. 7.17.

För att skapa permanenta telekommunikationskanaler används geostationära satelliter som hänger ovanför ekvatorn på en höjd av cirka 36 000 km.

Teoretiskt sett skulle tre sådana satelliter kunna tillhandahålla kommunikation för nästan hela jordens bebodda yta (se fig. 7.18).

Ris. 7.18.

I verkligheten svämmar den geostationära omloppsbanan över av satelliter av olika syften och nationaliteter. Vanligtvis är satelliter markerade med den geografiska longituden för de platser över vilka de hänger. På nuvarande nivå av teknikutveckling är det orimligt att placera satelliter närmare än 2 0. Således är det idag omöjligt att placera fler än 360/2 = 180 geostationära satelliter.

Systemet med geostationära satelliter ser ut som ett halsband uppträdet i en osynlig bana. En vinkelgrad för en sådan bana motsvarar ~600 km. Det kan tyckas att det är ett stort avstånd. Tätheten av satelliter i omloppsbana är ojämn - det finns många av dem i Europas och USA:s longitud, men det finns få över Stilla havet, de behövs helt enkelt inte där. Satelliter varar inte för evigt, deras livstid överstiger vanligtvis inte 10 år, de misslyckas främst inte på grund av utrustningsfel, utan på grund av brist på bränsle för att stabilisera sin position i omloppsbana. Efter ett misslyckande förblir satelliterna på plats och förvandlas till rymdskräp. Det finns redan många sådana satelliter, och med tiden kommer det att bli ännu fler av dem. Naturligtvis kan det antas att noggrannheten vid uppskjutning i omloppsbana kommer att bli högre med tiden och människor kommer att lära sig att skjuta upp dem med en noggrannhet på 100 m. Detta kommer att tillåta att placera 500-1000 satelliter i en "nisch" manövrar). Mänskligheten kan alltså skapa något som liknar en konstgjord ring av Saturnus, som helt består av döda telekommunikationssatelliter. Det är osannolikt att det kommer till detta, eftersom ett sätt kommer att hittas för att ta bort eller återställa inoperativa satelliter, även om detta oundvikligen kommer att avsevärt öka kostnaderna för tjänsterna för sådana kommunikationssystem.

Lyckligtvis konkurrerar inte satelliter som använder olika frekvensband med varandra. Av denna anledning kan flera satelliter med olika arbetsfrekvenser vara i samma position i omloppsbana. I praktiken står en geostationär satellit inte stilla, utan rör sig längs en bana som (sett från jorden) har formen av ett nummer 8. Vinkelstorleken på denna åttasiffra måste passa in i antennens arbetsöppning, annars antennen måste ha en servodrivning som ger automatisk spårning av satelliten ... På grund av energiproblem kan en telesatellit inte ge en hög signalnivå. Av denna anledning måste den markbundna antennen ha en stor diameter och den mottagande utrustningen måste ha en låg ljudnivå. Detta är särskilt viktigt för de nordliga regionerna, där satellitens vinkelposition ovanför horisonten inte är hög (ett verkligt problem för breddgrader över 70 0), och signalen passerar genom ett ganska tjockt lager av atmosfären och är märkbart försvagad . Satellitlänkar kan vara kostnadseffektiva för områden med mer än 400-500 km från varandra (förutsatt att det inte finns några andra sätt). Rätt val av satellit (dess longitud) kan avsevärt minska kostnaden för kanalen.

Antalet positioner för att placera geostationära satelliter är begränsat. Nyligen är det planerat att använda så kallade lågflygande satelliter för telekommunikation ( <1000 км; период обращения ~1 час ). Dessa satelliter rör sig i elliptiska banor, och var och en av dem kan individuellt inte garantera en stationär kanal, men sammantaget tillhandahåller detta system hela utbudet av tjänster (var och en av satelliterna fungerar i "kom ihåg och sänd"-läget). På grund av den låga flyghöjden kan markstationer i detta fall ha små antenner och låg kostnad.

Det finns flera sätt på vilka ett flertal jordterminaler fungerar med en satellit. I det här fallet kan den användas multiplexering frekvens (FDM), tid (TDM), CDMA (Code Division Multiple Access), ALOHA eller frågemetod.

Förfrågningsmönstret förutsätter att markstationer bildas logisk ring längs vilken markören rör sig. Markstationen kan börja sända till satelliten först efter att ha tagit emot denna markör.

Enkelt system ALOHA(utvecklad av Norman Abramsons grupp vid University of Hawaii på 1970-talet) gör att varje station kan börja sända när den vill. Ett sådant upplägg leder oundvikligen till sammandrabbningar av försök. Detta beror delvis på att den sändande sidan får veta om kollisionen först efter ~ 270 msek. Det räcker med att den sista biten i paketet från en station sammanfaller med den första biten i den andra stationen, båda paketen kommer att gå förlorade och de måste skickas igen. Efter kollisionen väntar stationen en viss pseudo-slumpmässig tid och försöker sända igen. En sådan åtkomstalgoritm ger en effektivitet i kanalutnyttjandet på nivån 18 %, vilket är helt oacceptabelt för så dyra kanaler som satellit. Av denna anledning är domänversionen av ALOHA-systemet vanligare, vilket fördubblar effektiviteten (föreslog 1972 av Roberts). Tidslinjen är uppdelad i diskreta intervall som motsvarar sändningstiden för en ram.

I denna metod kan maskinen inte skicka en ram när den vill. En markstation (referens) skickar periodvis en speciell signal som används av alla deltagare för synkronisering. Om längden på den tidsmässiga domänen är lika, så börjar den numrerade domänen vid en tidpunkt med avseende på ovanstående signal. Eftersom klockorna på olika stationer fungerar olika, är periodisk omsynkronisering nödvändig. Ett annat problem är spridningen av signalutbredningstiden för olika stationer. Kanalanvändningsfaktorn för denna åtkomstalgoritm visar sig vara (var är basen för den naturliga logaritmen). Inte för stor siffra, men ändå dubbelt så hög som för den vanliga ALOHA-algoritmen.

Frekvensmultiplexeringsmetod (FDM) är den äldsta och mest använda. En typisk 36 Mbps transponder kan användas för att generera 500 64 kbps PCM (Pulse Code Modulation) kanaler, som var och en arbetar på sin egen unika frekvens. För att eliminera störningar måste intilliggande kanaler vara åtskilda i frekvens på tillräckligt avstånd från varandra. Dessutom är det nödvändigt att styra nivån på den överförda signalen, eftersom om uteffekten är för hög kan interferens uppstå i den intilliggande kanalen. Om antalet stationer är litet och konstant kan frekvenskanaler tilldelas permanent. Men med ett varierande antal terminaler eller med en märkbar fluktuation i lasten måste man byta till en dynamisk resursfördelning.

En av mekanismerna för denna fördelning kallas SPADE, användes den i de första versionerna av kommunikationssystem baserade på INTELSAT. Varje SPADE-transponder innehåller 794 64-kbps simplex PCM-kanaler och en 128-kbps signaleringskanal. PCM-kanaler används i par för att ge full duplexkommunikation. I det här fallet har uppströms- och nedströmskanalerna en bandbredd på 50 Mbit/s. Signaleringskanalen är uppdelad i 50 domäner på 1 ms (128 bitar). Varje domän tillhör en av markstationerna, vars antal inte överstiger 50. När stationen är redo att sända, väljer den slumpmässigt en oanvänd kanal och skriver numret på denna kanal i sin nästa 128-bitars domän. Om två eller flera stationer försöker ockupera samma kanal uppstår en kollision och de måste försöka igen senare.

Tidsmultiplexmetoden liknar FDM och används flitigt i praktiken. Synkronisering för domäner krävs också här. Detta görs, som i ALOHA-domänsystemet, med hjälp av en referensstation. Tilldelningen av domäner till markstationer kan göras centralt eller decentraliserat... Tänk på systemet ACTS(Advanced Communication Technology Satellite). Systemet har 4 oberoende kanaler (TDM) vid 110 Mbit/s (två upplänkar och två nedlänkar). Var och en av kanalerna är strukturerade som 1 millisekundsramar, var och en med 1 728 tidsdomäner. Alla temporära domäner har ett 64-bitars datafält, vilket gör det möjligt att implementera en röstkanal med en bandbredd på 64 Kbps. Tidsdomänkontroll för att minimera tiden för att flytta satellitstrålningsvektorn kräver kunskap om markstationernas geografiska läge. Tidsdomäner styrs av en av markstationerna ( MCS- Master Control Station). Driften av ACTS-systemet är en process i tre steg. Varje steg tar 1ms. I det första steget tar satelliten emot en ram och lagrar den i en 1728-cellers buffert. På den andra kopierar omborddatorn varje ingångspost till utgångsbufferten (möjligen för en annan antenn). Slutligen sänds utdataposten till markstationen.

I det första ögonblicket tilldelas en tidsdomän till varje markstation. För att erhålla en ytterligare domän, till exempel för att organisera en annan telefonkanal, skickar stationen en MCS-begäran. För dessa ändamål tilldelas en speciell kontrollkanal med en kapacitet på 13 förfrågningar per sekund. Det finns också dynamiska metoder för resursallokering i TDM (metoder av Crowser, Binder och Roberts).

CDMA-metoden (Code Division Multiple Access) är helt decentraliserad. Liksom andra metoder är det inte utan sina nackdelar. För det första är kapaciteten för en CDMA-kanal i närvaro av brus och bristande koordination mellan stationer vanligtvis lägre än i fallet med TDM. För det andra kräver systemet snabb och dyr hårdvara.

Trådlös nätverksteknik utvecklas snabbt. Dessa nätverk är i första hand lämpliga för mobila fordon. Det mest lovande projektet verkar vara IEEE 802.11, som borde spela samma integrerande roll för radionätverk som 802.3 för Ethernet och 802.5 för Token Ring. 802.11 använder samma åtkomst- och kollisionsreducerande algoritm som 802.3, men använder radiovågor istället för en patchkabel (Figur 7.19). Modemen som används här kan även fungera i det infraröda området, vilket är attraktivt om alla maskiner är placerade i ett gemensamt rum.

Ris. 7.19.

802.11-standarden förutsätter drift vid en frekvens på 2,4-2,4835 GHz med 4FSK / 2FSK-modulering