Анализ Единой сети электросвязи Российской Федерации

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Единая сеть электросвязи россии (ЕСЭ). состав ЕСЭ. типы и особенности систем связи ЕСЭ

Новый этап в развитии российских телекоммуникаций - это этап превращения российского общества на базе конвергентного объединения информатизации и телекоммуникации в электронно-информационное общество. Сетевой основой российских телекоммуникаций определена Единая сеть электросвязи (ЕСЭ). ЕСЭ совместно со средствами вычислительной техники и информационных технологий составляет техническую основу инфраструктуры информатизации российского общества и является технологической основой будущего «электронного» общества России. ЕСЭ связана с сетями электросвязи других стран и должна занять важное место в мировом информационном пространстве, в развивающейся Глобальной информационной инфраструктуре (ГИИ).

Принципы построения и функционирования ЕСЭ

Следует выделить три важные группы принципов, которые лежат в основе построения и функционирования всех сетей электросвязи и одновременно учитывают особенности ЕСЭ: базовые и структурные принципы и принципы организации служб и систем связи.

Базовые принципы определяют общие основы построения сетей связи. К ним относятся:

принцип организации сети как совокупности узлов распределения потоков сообщений и линий передачи между ними;

принцип взаимоувязки и взаимодействия сетей различных типов и назначений;

принцип иерархического построения сетей;

принцип разделения сетей на сети общего и ограниченного пользования;

принцип организации транспортных сетей и сетей доступа;

принцип устойчивого и безопасного функционирования сетей;

принцип соответствия международным и национальным стандартам и рекомендациям.

Структурные принципы определяют основы построения структурных элементов сетей. К ним, в частности, относятся:

- территориальное разделение сетей на магистральные, внутризоновые и местные;

разделение узлов сети в зависимости от назначений на классы и типы;

комплексное использование различных линий и средств связи (кабельных, радио, в том числе спутниковых);

построение трехсвязанной топологии магистральной первичной сети, при которой между любой парой узлов обеспечиваются три пути, проходящие по трем географически разнесенным трассам;

взаимоувязка сетей, принадлежащих различным операторам, путем организации общих узлов и линий связи;

охват сетей системами управления и мониторинга.

К принципам организации служб и систем связи относятся:

организация служб переноса (без функций оконечных абонентских устройств) и телеслужб (с функциями оконечных абонентских устройств);

организация служб доступа к сетевым информационным ресурсам (информационно-справочные службы);

организация системы нумерации;

организация систем управления соединениями, маршрутизации вызовов, сигнализации;

организация абонентских и клиентских служб;

организация службы универсального обслуживания;

перманентное обновление и расширение номенклатуры служб и услуг, развитие мультимедийных служб;

организация систем тарификации услуг и проведения взаиморасчетов между участниками процесса предоставления услуг;

организация систем оценки качества предоставляемых услуг;

организация систем маркетинга.

Классификация сетей

На ЕСЭ имеется множество сетей, различающихся по назначению, типам, характеристикам и размерам.

В целях упорядочения управления сетями электросвязи, мониторинга их состояния и обеспечения их согласованного взаимодействия необходима классификация сетей электросвязи по разным существенным признакам (критериям), которая позволит определить место каждой сети во всей системе электросвязи, выявить свойства сетей с разных точек зрения на основе системного подхода. Это позволит на практике сопоставлять сети между собой, конструировать требования к сетям и создавать сети с заданными характеристиками по желанию операторов и проектировщиков.

Следует отличать сети электросвязи от инфокоммуникационных сетей:

сеть связи (или телекоммуникационная сеть) - это технологическая система, которая состоит из линий и каналов связи, узлов, оконечных станций и предназначена для обеспечения пользователей электрической связью с помощью абонентских терминалов, подключаемых к оконечным станциям;

инфокоммуникационная сеть (ранее применялись также термины «информационная сеть», «компьютерная сеть» и др.) - это технологическая система, которая включает кроме сети связи, также средства хранения, обработки и поиска информации и предназначена для обеспечения пользователей электрической связью и доступом к необходимой им информации.

Процессы интеграции и конвергенции связи и средств информатизации будут способствовать в период до 2015 г. превращению телекоммуникационных сетей в инфокоммуникационные сети.

ЕСЭ в соответствии со ст. 12 ФЗ «О связи» состоит из сетей следующих категорий (рисунок 1) [Ошибка! Источник ссылки не найден.]:

сеть связи общего пользования;

выделенные сети связи;

технологические сети связи;

сети специального назначения.

Рисунок 1 - Состав ЕСЭ РФ

Сеть связи общего пользования (ОП) предназначена для предоставления услуг электросвязи любому пользователю на территории Российской Федерации. Сеть связи ОП включает сети с географической (ABC) и негеографической (DEF) системой нумерации. Сеть связи ОП представляет собой комплекс взаимодействующих сетей связи, включая сети связи для распространения программ телевизионного и радиовещания. Сети общего пользования Российской Федерации имеют присоединение к сетям связи общего пользования иностранных государств.

Выделенные технологические, а также сети связи специального назначения образуют группу сетей ограниченного пользования (ОгП), так как контингент их пользователей ограничен корпоративными клиентами.

Выделенные сети связи - это сети, предназначенные для предоставления услуг ограниченному кругу пользователей. Такие сети могут взаимодействовать между собой, но не имеют присоединения к сетям общего пользования ЕСЭ, а также к сетям связи общего пользования иностранных государств. Выделенная сеть может быть присоединена к сети общего пользования ЕСЭ с переводом в категорию сети общего пользования, если она соответствует ее требованиям.

Технологические сети связи предназначены для обеспечения производственной деятельности организаций и управления технологическими процессами. При наличии свободных ресурсов эти сетевые структуры могут быть присоединены к сети общего пользования ЕСЭ с переводом в категорию сетей общего пользования и использованы для предоставления возмездных услуг любому пользователю.

Сети связи специального назначения предназначены для обеспечения нужд государственного управления, обороны, безопасности и охраны правопорядка в Российской Федерации. Такие сети не могут использоваться для возмездного оказания услуг связи, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.

Следует отметить, что приведенные категории сетей отличаются от тех, которые применялись в ВСС на основании закона «О связи» 1995 г. Напомним, что в состав ВСС входили сеть связи ОП, ведомственные сети связи и сети связи специального назначения. Таким образом, появилась новая категория сетей связи - выделенные сети, а ведомственные сети связи получили наименование технологических.

По функциональному признаку сети ЕСЭ разделяются на сети доступа и транспортные сети (рисунок 2).

Транспортной является та часть сети связи, которая выполняет функции переноса (транспортирования) потоков сообщений от их источников из одной сети доступа к получателям сообщений другой сети доступа путем распределения этих потоков между сетями доступа.

Сетью доступа сети связи является та ее часть, которая связывает источник (приемник) сообщений с узлом доступа, являющимся граничным между сетью доступа и транспортной сетью.

По типу присоединяемых абонентских терминалов сети ЕСЭ разделяются на:

- сети фиксированной связи, обеспечивающие присоединение стационарных абонентских терминалов;

- сети подвижной связи, обеспечивающие присоединение подвижных (перевозимых или переносимых) абонентских терминалов.

Сети традиционно разделяются на первичные и вторичные. Первичная сеть представляет собой совокупность каналов и трактов передачи, образованных оборудованием узлов и линий передачи (или физических цепей), соединяющих эти узлы. Первичная сеть предоставляет каналы передачи (физические цепи) во вторичные сети для образования каналов связи.

Вторичная сеть представляет собой совокупность каналов связи, образуемых на базе первичной сети путем их коммутации (маршрутизации) в узлах коммутации и организации связи между абонентскими устройствами пользователей.

По территориальному делению сети разделяются на:

магистральную сеть (междугородная) - это сеть, связывающая между собой узлы центров субъектов Российской Федерации и узлы центра Российской Федерации. Магистральная сеть обеспечивает транзит потоков сообщений между зоновыми сетями и связанность ЕСЭ, является стратегически важным компонентом ЕСЭ;

зоновые (или региональные) сети - сети связи, образуемые в пределах территории одного или нескольких субъектов Федерации (регионов);

местные сети - сети связи, образуемые в пределах административной или определенной по иному принципу территории и не относящиеся к региональным сетям связи. Местные сети подразделяются на городские и сельские;

- международная сеть - сеть общего пользования, присоединенная к сетям связи иностранных государств.

По кодам нумерации сети разделяются на два класса:

сети кода ABC - это сети стационарной связи, охватывающие территорию 8-миллионной зоны нумерации ABC;

сети кода DEF - это сети мобильной связи, интеллектуальной сети и т.д., которым выделен код DEF.

По организационно-техническому построению магистральные сети ЕСЭ разделяются на два класса:

магистральные сети I класса - сети, удовлетворяющие всем организационно-техническим требованиям ЕСЭ в части обеспечения устойчивости и живучести сети, защищенности от информационных угроз и воздействия дестабилизирующих факторов;

магистральные сети II класса - сети, не полностью удовлетворяющие этим требованиям.

По числу служб электросвязи сети бывают:

моносервисные, предназначенные для организации одной службы электросвязи (например, радиовещания);

мультисервисные, предназначенные для организации двух и более служб электросвязи (например, телефонной, факсимильной и нескольких мультимедийных служб).

По видам коммутации вторичные сети разделяются на:

некоммутируемые;

коммутируемые - с коммутацией каналов, сообщений, пакетов.

По характеру среды распространения сети разделяются на проводные, радио и смешанные. В свою очередь, радиосети разделяются на спутниковые и наземные.

Сети общего пользования различаются по объему обслуживаемой территории:

сеть оператора связи, занимающего существенное положение (имеет более 25% монтированной емкости коммутации или пропускает более 25% трафика);

сети других операторов.

2. Сети NGN. Понятие инфокоммуникационной услуги. Общая архитектура сетей NGN. Основные элементы сети. Уровневая модель NGN, основные функции уровней. Распределение элементов сети по уровням

NGN (Next Generation Networks - сети следующего поколения)

Предыдущими крупными циклами развития сетевых технологий можно считать концепции ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интеграцией служб) и B-ISDN (Broadband ISDN - широкополосная ISDN), которые получили подробное развитие, для B-ISDN были разработаны рекомендации по технологии АТМ (Asynchronous Transfer Mode - асинхронный способ передачи данных).

Одна из основных причин появления идеи NGN - завершение жизненного цикла эксплуатируемых цифровых коммутационных станций телефонной сети и желание не заменять их такими же станциями, а радикально модернизировать сеть. Также на мировом рынке услуг электросвязи сформировались новые условия, характеризуемые следующими аспектами:

· открытая конкуренция между операторами, явившаяся следствием приватизации предприятий связи и ослабления государственного регулирования рынка;

· конвергенция сетей электросвязи и информационно-вычислительных сетей, развитие инфокоммуникационных сетей;

· бурный рост цифрового трафика, в основном за счет расширения использования сети Интернет;

· увеличение спроса на подвижную связь и на новые мультимедийные службы;

· конвергенция операторов, сетей, терминалов, служб/услуг электросвязи.

МСЭ-Т рассматривает NGN в качестве конкретной реализации идеи Глобальной информационной инфраструктуры (ГИИ) совокупность сетей, аппаратуры конечного пользователя, информации и человеческих ресурсов, которая может быть использована для доступа к полезной информации, для связи пользователей друг с другом, работы, обучения, получения развлекательной информации из нее в любое время и в любом месте при приемлемой стоимости по некоторой глобальной шкале. ГИИ рассматривается в качестве будущей инфраструктуры информационного общества, обслуживающей его информационные (науку, образование, средства массовой информации, рекламу и т. д. ) и другие структуры. Информация создается и потребляется конечными пользователями, а в ГИИ она хранится, обрабатывается и переносится на расстояния.

Доступ к информационным ресурсам ГИИ реализуется по средствам услуг нового типа - информационных услуг (ИУ - услуга информационного общества). ИУ - услуга связи предполагающая автоматизированную обработку, хранение или предоставление по запросу информации с использованием вычислительной техники как на входящем так и на исходящем конце соединения. Требования к ИУ: мобильность; возможность быстрого и гибкого создания новых услуг; гарантированное качество.

Сети электросвязи - важный компонент ГИИ. Наряду с оборудованием обработки информации, базами данных и терминалами (включая телевизоры) предполагается обеспечивать «бесшовно» увязанные, взаимно соединенные и взаимодействующие сети связи. Их развитие должно помочь решить трудную задачу обеспечения связи «в любое время и в любом месте».

Требования к сетям NGN:

- мультисервисность - независимость технологий предоставляемых услуг от транспортных технологий;

- широкополосность - возможность гибкого и динамичного изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в зависимости от текущих потребностей пользователя;

- мультимедийность - способность сети передавать многокомпонентную информацию (речь, данные, видео и т.д) с необходимой синхронизацией этих компонентов в режиме реального времени;

- интеллектуальность - возможность управления услугой, вызова и соединением со стороны пользователя или поставщика услуги;

- инвариантность доступа - возможность организации доступа к услугам не зависимо от используемой технологии;

- многооперативность - возможность участия нескольких операторов в процессе предоставления услуги и разделение их ответственности в соответствии с их областью деятельности.

В новой сети NGN применяется передовая технология маршрутизации «Riverstone». В отличие от традиционных сетей в структуре NGN образован дополнительный слой - управления коммутацией транспортной сети. Он организуется с помощью программных коммутаторов - «SoftSwitch», которые должны поддерживать трансляцию основных протоколов VoIP (Voice-over-IP - IP-телефония) в протоколы традиционных сетей (рисунок Архитектура NGN). Элементами сети NGN, изображенной на рисунке, являются SoftSwitch, сервер приложений AS, шлюз между ТфОП и IP-сетью TG, шлюз доступа AG, шлюз сигнализации SG и медиа сервер. SoftSwitch реализует функции функционального объекта (ФО) контроллера медиашлюзов (MGC-F), ФО маршрутизации и учета стоимости (R-F и A-F), обрабатывает всю сигнализацию, управляет TG, AG и соответствующим выделением медиаресурсов, производит аутентификацию вызовов, а также обеспечивает получение учетной информации. Кроме того, каждый SoftSwitch взаимодействует с другим SoftSwitch по протоколам SIP/SIP-T, H.323 или BICC.

Сервер приложений AS реализует логику услуг. Вызов, который требует дополнительную услугу, либо может быть передан от SoftSwitch к AS для дальнейшего управления этой услугой, либо сам SoftSwitch может получать от AS информацию, необходимую для выполнения логики услуг. Сервер приложений AS может сам управлять MS или передать управление им SoftSwitch.

На транспортный шлюз TG поступают потоки пользовательской (речевой) информации со стороны ТфОП, он преобразует эту информацию в пакеты и передает ее по протоколу IP в сеть с маршрутизацией пакетов, причем делает все это под управлением SoftSwitch.

Шлюз доступа AG служит интерфейсом между IP-сетью и проводной или беспроводной сетью доступа, передает сигнальную информацию к SoftSwitch, преобразует пользовательскую информацию и передает ее либо к другому порту этой же IP-сети, либо в другую сеть с коммутацией пакетов, либо к TG для поступающей передачи в сеть с коммутацией каналов. Функциональным объектом медиашлюза (MG-F) в составе AG также управляет SoftSwitch. Сигнальный шлюз SG обеспечивает доставку к SoftSwitch сигнальной информации, поступающей со стороны ТфОП, а также перенос сигнальной информации в обратном направлении.

Для сопряжения пакетных и традиционных телефонных сетей «SoftSwitch» должен отвечать следующим требованиям:

- работать с протоколами сигнализаций различной архитектуры и взаимодействовать с медиашлюзами, обеспечивающими передачу голосовой, сигнальной информации, данных, IP-телефонии и других видов трафика;

- поддерживать все разнообразие сигнализаций - ОКС-7, DSS1, ВСК и др., поскольку с точки зрения телефонной сети он является транзитным коммутатором и пунктом сигнализации ОКС-7;

- поддерживать все протоколы IP-телефонии (H.323, MGCP, H.248, SIP) и осуществлять их конвертирование из одного протокола в другой, так как для пакетных сетей он является устройством управления медиашлюзами и контролером сигнализаций.

Таким образом, оборудование программной коммутации в NGN играет роль универсального программно-аппаратного комплекса, конвертера сигнализации, который преобразует протоколы сигнализации как в сети с коммутацией каналов: ОКС-7, DSS1, V5, CAS, так и в сети пакетной коммутации - протоколы IP-телефонии: H 323, SIP, MGCP, MEGACO/ H.248.

Программный коммутатор - это программно-аппаратный комплекс, предназначенный для управления обработкой телефонных вызовов, происходящих в различных сетях, в том числе в сетях с коммутацией пакетов, он аккумулирует весь интеллект сети, а остальные элементы, расположенные на периферии, лишены интеллекта и полностью подконтрольны программному коммутатору, что в целом способствует лучшей управляемости и масштабируемости сети.

Для определения функциональных особенностей SoftSwitch необходимо рассмотреть процесс декомпозиции АТС и SoftSwitch. Традиционные АТС представляют собой монолитную структуру, реализующую как функции управления, так и функции обслуживания вызовов и услуги и приложения. С внедрением интеллектуальных сетей и универсального протокола V5 (см. п. 8.4) эту монолитную структуру удалось разрушить. Однако такое оборудование оставалось дорогостоящим и характеризовалось длительным временем внедрения.

В SoftSwitch используется компонентный принцип построения и открытые стандартные интерфейсы между тремя основными функциями: коммутации, управления обслуживанием вызовов, услуг и приложений (рисунок Декомпозиция АТС и SoftSwitch).

3. Построение ТфОП: междугородная, зоновые и местные сети. Планы нумерации

Совокупность устройств, сооружений, с помощью которых осуществляется телефонная связь наз. телефонной сетью. В состав ее входят коммутационные устройства (автоматические тел. станции, подстанции); линейные сооружения (абон. линии, соединит. линии и каналы междугородней связи); гражданские сооружения (здания телеф. станций, подстанций); телефонные аппараты и многое другие вспомогательные устройства.

По назначению различают следующие виды телефонных сетей: Городские - обеспечивают связь на территории города и пригородной зоны.

Сельские - на территории сельских административных районов. Учрежденческие - внутри предприятия, учреждения, организации. Эти три вида объединяют общим названием местные телефонные сети.

Зоновые сети - совокупность местных сетей зоны и устройств сооружений предназначенных для установки соединений между абонентами разных местных тел. сетей, находящихся на территории одной телефонной зоны. Признаком зоны является наличие 7-значной зоновой нумерации абон. линий местных сетей данной зоны.

Междугородняя тел.сеть - это единый комплекс устройств и сооружений, предназначенных для соединения между абонентами местных тел. сетей, расположенных на территориях различных зон тел. нумерации.

В состав междугородней телефонной сети входят автоматические междугородные телеф. станции, узлы автоматический коммутации первого и второго классов и пучки телефонных каналов, связывающих их между собой. Оконечными станциями являются АМТС, а УАК осуществляют транзитные соединения между АМТС. Вся территория разделена на 11 транзитных территорий.

Все виды тел. сетей РФ входя в состав общегосударственной автоматически коммутируемой тел. сети. которая представляет собой совокупность автоматических телефонных станций, узлов, автоматических коммут. каналов, линий телефонной связи и оконечных устройств, соответствующих единым техническим и эксплуатационным требованиям, обеспечивающих телефонную связь на всей территории РФ.

Принят зоновый принцип нумерации абонентских линий. В соответствии с принципом территория всей страны разделена на 171 зону, телеф. нумерации каждой из которых присвоен 3-х значный код зоны (АВС).

В пределах каждой зоны (области) вводится единая 7-значная нумерация, причем каждой стотысячной группе номеров приписан двухзначный код (аb).

Т.о. для осуществления междугородной телефонной связи между аб-ми разных зон вызывающий аб-т должен набирать 10-значный номер вызыв. аб-та

- АВС аЬ ххххх.

При установлении связи между абонентами внутри своей зоны используется 7 цифр этого номера аЬ ххххх, являющийся 7 -значным зоновым номером аб-та.

В качестве знака «а» не могут быть использованы цифры «8» и «О», т.к. эти знаки используются как индексы выхода на МТС и УСС.

При распределении зоновой нумерации меду ГТС и СТС, входящих в состав данной зовы, нужно иметь ввиду, что суммарная номерная емкость телефонных станций, входящих в состав нумерации выделенной для них из состава нумерации зоны.

Отношение суммарной номерной емкости АТС к полной емкости нумерации, выделенной для данной местной сети наз. коэффициентом использования нумерации.

В системе ОГСТфС рекомендуется при определении значности аб-кой нумерации ГТС учитывать коэффиц. использования номерной емкости на ближайшее десятилетие равным 0,4 ... 0,5 и на перспективу 0,6 ... 0,8.

для СТС этот коэффициент принимаем 0,3...0,4, и на перспективу 0,5...0,6.

для ГТС в зависимости от их емкости и перспектив развития из общей зоновой нумерации выделяются одно, две или более стотысячных групп нумерации. Для осуществления соединений в пределах ГСТ устанавливается местная нумерация, кот. может быть 5, 6 или 7 значной. Т.к. основной единицей емкости ГТС является десятитысячная АТС, метеный абон. номер образуется из 4-значноro номера, назначаемого в пределах десятитыс. группы (0000 ... 9999) с добавлением перед этим номером станционного кода состоящего из одной, двух или трех цифр, определяющих номер десятитысячной группы, в кот. включается линия данного аб-та. Т.о. местные номера образуются по схеме:

а ххххх, аb ххххх, аbс ххххх

Знак «11» местного номера как и зоновогo не может быть «8» или «О». Знак «11» 6-зн. номера и знаки «аb» 7-зн. номера должен совпадать с соответствующими знаками кодов стотысячных групп нумерации выделяемых для данных ГТС.

Географические зоны - это нумерация одной зоны (местности). Негеографические зоны - это нумерация, включающая в себя несколько зон (сеть «Мегафон» 922 включает несколько зон, аб-ты находятся в разных областях).

4. Классификация и структура сотовых сетей подвижной связи (СПС). Виды множественного доступа в СПС. Методы повышения эффективности спс. Сопряжение СПС с ТфОП

Классификация и структура сотовых сетей подвижной связи (СПС)

Сотовая связь - это доступная (если не считать цены) телефонная связь, рассчитанная на обслуживание подвижных абонентов, представляющая все виды услуг обычной телефонной связи. Для передачи информации используется радио канал. Свое название она получила в соответствии с сотовым принципом организации связи, по которому зона обслуживания делится на ячейки (соты).

СПС классифицируются на:

- профессиональные (частные) системы подвижной связи - транкинговая связь,

- системы персонального вызова - пейджинг,

- системы беспроводных телефонов,

- системы сотовой связи общего пользования - GSM, NMT (NMT- 450 МГц, GSM-900 МГц).

а). Транкuнговая связь - в транкинговых системах реализуется принцип свободного доступа мобильных абонентов к общему канальному ресурсу (набору каналов). При этом каждый канал из этого набора закрепляется индивидуально за абонентом для каждого сеанса связи в соответствии с распределением нагрузки.

Транкинговая сеть включает территориально-разнесенные базовые станции, которые соединяются кабельными, оптоволоконными или радиорелейными линиями связи, и мобильные абонентские терминалы. Неотъемлемой частью транкинговой сети является общий коммутатор либо объединенные территориальные разнесенные коммутаторы. Зоны базовых станций образуют общую зону обслуживания транкинговой сети.

Диапазоны частот: 410-430 МГц; 870-876 МГц; 915-921 МГц - перспектива.

Скорость: 28,8 кбит/с; 64 кбит/с. - перспектива.

Современные транкинговые системы обеспечивают:

Передача голоса;

Передача данных;

Передача факсимильных и подвижных изображений;

Гарантированная защита информации;

Использование режимов дуплексной и полудуплексной связи.

б). Cucmeмa персонального радиовызова (СПРВ) - (пейджинг) - услуга электросвязи, обеспечивающая одностороннюю беспроводную передачу информации в пределах обслуживаемой зоны. СПРВ делятся на частные (ведомственные) и общего пользования.

Частные - обеспечивают передачу сообщений в локальных зонах или на ограниченной территории в интересах отдельных групп пользователей общего пользования - совокупность технических средств, через которые с помощью ТФОП происходит передача в радио канале сообщений ограниченного объема.

в). Системы беспроводных телефонов - ориентированы на резидентное использование, т.е. в условиях офисов и квартир. Позже они стали развиваться как системы общего пользования, обеспечивающие поддержку общего дocтупа - стандарт DECT.

г). GSM - общеевропейская система сотовой связи; сети GSM обеспечивают передачу речи, а также факсимильных и бyквенно - цифровых сообщений; данных, сообщений видеотекста и телетекста со скоростями до 96 кбит/с.

Подвижным абонентам предоставляется широкий набор дополнительных услуг:

Аутентификация абонента;

Секретность передачи информации;

Определитель номера;

Переадресация;

Конференц - связь;

Экстренная связь.

Область покрывания сотовой сетью GSМ, разбита на ячейки (соты), диаметр которых может быть разным - от менее 100 м. до 50 км. Система GSM состоит из трех составных частей:

1. подсистем подвижных MS;

2. базовых станций BSS;

3. сетевой подсистемы NSS.

Подвижная станция - портативный или автомобильный терминал, содержащий карточку модуля идентификации абонента (SIM). SIM-карта защищена от несанкционированного использования и содержит международный идентификатор мобильного абонента, секретный ключ аyтeнтификации, другую информацию.

Подсистема базовых станций BSS - предназначена для управления радиоканалами связи с MS и состоит из базовых приемо-передающих станций (BTS) и контроллера базовых станций (BSC). Интерфейс Abis, связывающий подсистему BSS с мобильными станциями, позволяет работать с оборудованием разных производителей. Каждая ячейка сети покрывается одной BTS, обеспечивающей организацию радиоканалов. Контроллер BSC является связующим звеном между подвижной станцией и центром коммутации MSC. Он управляет ресурсами нескольких BTS, представлением радиоканалов, установкой мощностей передачи и приема, переключением каналов для перемещаемых из ячейки в ячейку вызовов.

Сетевая подсистема, ядром которой является центр коммутации сотовой сети (MSC), управляет услугами подвижной связи и взаимодействием абонентов сети GSM и абонентов сетей других типов. Центр MSC обеспечивает соединение подвижных абонентов и предоставление им различных, в том числе дополнительных услуг. Он регистрирует, идентифицирует, обновляет информацию о местонахождении подвижных абонентов, осуществляет переключение радиоканалов, маршрутизирует вызовы при роуминге абонентов, а также, осуществляет, соединяет с фиксированными сетями. Перечисленные услуги обеспечиваются во взаимодействии с другими функциональными элементами сетевой подсистемы: HLR, VLR, EIR, ОКС-Н!!7.

Регистр HLR - домашний регистр - содержит сведения обо всех абонентах, зарегистрированных в данной системе и о видах услуг, которые могли быть им оказаны.

Регистр VLR - гостевой регистр - содержит сведения об абонентах, зарегистрированных в другой системе, не пользуются в настоящее время услугами сотовой связи в данной системе.

Центр АUС - формирует ключи и алгоритмы аyтeнтификации, с помощью которых проверяется полномочность абонента и дается разрешение на доступ сети.

Регистр E/R - централизованная база данных для подтверждения истинности международного идентификационного номера оборудования подвижной станции.

Виды множественного доступа в СПС.

Для оптимального распределения радиоспектра между пользователями стандарта GSM применяется комбинация методов множественного доступа ТОМА и FOMA.

ТОМА - временное разделение каналов.

FОМА - частотное разделение каналов.

Выделенная ширина спектра 25 МГц делится на полосы 200 кГц, т.е. организуется 124 физических канала с FOMA. Абоненты, совместно использующие радиочастотный канал разделены во времени за счет использования TDМA. Каждому абоненту соответствует одно временное окно (канал). Восемь окон объединяются в кадр.

Оператором транзитной сети СПС является АО МТТ (межрегион транзит телеком). За основу берется главный транзитный узел сети СПС - в каждой зоне (8 зон). Главные узлы связываются между собой по принципу каждая с каждой (КСК). Через главные узлы обеспечивается доступ к узлам автоматической коммутации международной сети:

Москва (18 городов - транзит);

Самара (10 городов);

Ростов-на-Дону (9 городов);

Н.Новгород (15 городов);

Новосибирск (9 городов);

.Хабаровск (12 городов);

С.-Петербург (7 городов);

Екатеринбург (8 городов)

5. Методы управления потоками вызовов на сетях связи. классификация методов динамического управления потоками вызовов. характеристики волнового метода и метода рельефов

Общие понятия и определения.

Распределение информации на сети связи производится с учетом оптимальности путей. При этом, очевидно, информацию целесообразно передавать в первую очередь по наиболее “коротким” путям, или, как говорят, по кратчайшим путям.

Для оценки “длины” пути могут быть использованы различные критерии: число транзитных узлов в пути, протяженность пути (например, в км.), качество тракта, вероятность передачи информации (или вероятность установления соединения), вероятность перерыва связи, величина затухания и т.п. Значения многих из этих критериев не являются независимыми, поэтому рассматриваются лишь некоторые из них. Так, в однородной сети связи качество тракта зависит от затухания, которое, в свою очередь, определяется числом транзитных узлов и протяженностью пути. Если протяженность ветвей сети примерно одинаковая; то качество тракта непосредственно определяется числом транзитных узлов в пути. Число транзитных узлов в значительной степени определяет вероятность прерывания связи, вероятность установления всего соединения и т.п. В связи с этим основным критерием длины пути в настоящее время часто принимают число в нем транзитных узлов или ветвей в этом пути. В ряде случаев в качестве дополнительного критерия рассматривается протяженность пути.

Кратчайшим путем передачи информации называется путь, для которого длина пути имеет наименьшее значение по сравнению с его значениями для других возможных путей. Все способы выбора кратчайших путей основаны на достаточно очевидном утверждении о том, что, если кратчайший путь µiN от произвольного узла Узi к узлу УзN проходит через промежуточные узлы Узе , …, Узk , то кратчайшие пути µеN , …, µkN от узлов Узе , …, Узk , к узлу УзN соответственно являются частями кратчайшего пути µiN от Узi к УзN .

Если длина пути µеN равна LеN , то LiN = liе + LеN .

Так как путь µiN является кратчайшим путем, то LiN = min( lij + LjN ), где j = 1, …, n; n - число узлов сети.

Таким образом, чтобы найти кратчайший путь от узла i к узлу N, необходимо просмотреть все возможные пути и выбрать из них путь с наименьшей длиной.

Под планом распределения информации на коммутируемой сети связи и сети коммутации сообщений понимается заданная очередность выбора исходящих направлений из каждого узла ко всем остальным узлам сети. При этом установление очередности выбора исходящих направлений зависит от длины рассматриваемых путей, поэтому исходящее направление из рассматриваемого узла связи, которое совпадает с кратчайшим путем, относится к направлению первого выбора. Исходящее направление, которое совпадает с путем, длина которого больше длины кратчайшего пути, но меньше всех остальных путей, относится к направлению второго выбора и т.д. Если два или более исходящих направлений совпадают с равными по длине путями, то очередность выбора любого из них устанавливается произвольно, например, по приписанным им номерам.

Выбор плана распределения информации для коммутируемой сети рассмотрим применительно к сети коммутации каналов. Порядок выбора исходящих направлений (ветвей) из УКi ко всем остальным узлам сети, т.е. план распределения информации для узла УКi , можно представить матрицей маршрутов Мi для УКi :

В матрице маршрутов число строк равно (N-1), где N - число узлов на сети (строка в матрице Мi для узла i не отводится), а число столбцов равно числу n соседних с рассматриваемым УКi узлов. Элемент mjr матрицы Мi указывает номер очередности выбора ветви Яj при установлении соединения к узлу УКr , т.е. mjr {1,2,…,n}.

Все существующие способы получения очередности выбора направлений можно разделить на две группы: детерминированные и статистические. В свою очередь, эти способы делятся на разовые и групповые. При этом матрицы маршрутов вычисляются применительно к ситуации на сети, сложившейся на данный момент без учета предшествующих ситуаций.

Статистические способы позволяют получать рекомендации об очередности выбора исходящих направлений на основе статистики о возможной длине пути по вероятности отказа в том или ином направлении, полученной в результате обслуживания предыдущих заявок. При этом разовые статистические способы позволяют корректировать матрицу маршрутов после обслуживания каждой заявки, а групповые - после обслуживания нескольких заявок.

Волновой метод получения плана распределения информации.

Этот способ относится к группе разовых детерминированных способов получения плана распределения информации. Он состоит в том, что при поступлении на УКi заявки (вызова) на установление соединения по сети передаются три “волны” сигналов: поисковая, ответная и заключительная.

Поисковая волна сигналов - такая волна, которая при поступлении заявки на соединение посылается с УКi и транслируется всеми узлами сети. Она служит для отыскания входящего узла УКj (узла назначения).

Предполагая единичную задержку в УК, сигналы поисковой волны при установлении соединения от УК1 к УК5 (сигналы ПE ) распространяются так, как показано на рис. 2.1. При этом обозначение ПE(t0) означает начальный момент (пуск) поисковой волны сигналов ПE , а ПE(ti) - i-й момент прохождения сигналов волны ПE . В запоминающем устройстве (ЗУ) УК фиксируется только тот сигнал волны ПE , который пришел раньше других. При одновременном поступлении сигналов ПE с двух и более направление фиксируется одно из них.

Ответная волна сигналов посылается входящим узлом УКj после получения поискового сигнала и транслируется всеми узлами сети. Эта волна сигналов служит для маркировки пути между исходящими и входящими УК; при ее прохождении прекращается трансляция поисковых сигналов.



Процесс прохождения сигналов ответной волны (ОE) аналогичен процессу прохождения сигналов волны ПE и показан на рис. 2.2. При этом начальный момент (пуск) ответной волны ОE совпадает с моментом поступления в УК5 первого сигнала волны ПE . В нашем случае - это момент t2 .

Заключительная волна сигналов посылается исходящим УКi после получения им ответного сигнала. Процесс прохождения сигналов заключительной волны (ЗE) показан на рис. 2.3. При этом начальный момент (пуск) заключительной волны ЗE совпадает с моментом поступления в УК1 первого сигнала волны ОE . В отличие от сигналов поисковой и ответной волн, сигналы заключительной волны делятся на два типа. Первый тип сигналов волн ЗE обеспечивает установление соединения по кратчайшему пути. В нашем случае кратчайших путей два: (УК1 , УК2 , УК5 ); (УК1 , УК6 , УК5 ). При условии, что критерий кратчайшего пути определяется числом транзитных участков, то путь µ15 может быть либо (УК1,УК2,УК5), либо (УК1 , УК6 , УК5). Второй тип сигналов волны ЗE распространяется к остальным УК сети и служит для стирания в ЗУ таких УК всей информации, относящейся к поиску входящего УКj при установлении рассматриваемого соединения.

Для осуществления выбора пути на каждом УК и для каждого вызова должна храниться следующая информация: номер входящего УК, вид сигнала (поисковый, ответный или заключительный), номер и другие характеристики исходящего узла, т.е. узла, откуда поступил сигнал.

Указанный способ требует передачи при каждом вызове по всем направлениям сети достаточно большого объема информации, причем объем служебной информации возрастает в моменты увеличения загрузки сети и снижается при сокращении числа вызовов. Это приводит к увеличению времени установления соединения и к дополнительной нагрузке на каналы сети, что особенно ощутимо на сетях, использующих низкоскоростные каналы, где увеличение времени установления соединения и перегрузка сети могут оказаться значительными.

Игровой метод.

Игровой способ, относящийся к статистическим разовым способам распределения информации, в отличие от детерминированных, не требует передачи по сети какой-либо служебной информации. В этом способе выбор оптимального пути основывается на накопленной ранее статистике о вероятности установления соединения в том или ином направлении с заданными характеристиками тракта передачи.

Пусть соединения от узла i к узлу j (рис. 3.1.) можно устанавливать через соседние узлы i1 ,…,in . Рассмотрим так называемую матрицу поощрений:

Пi = Я ¦р,r¦

в качестве значений элемента которой примем нормированные по столбцу вероятности установления соединения р,r т.е.

n

р,r = 1.

=1

При установлении соединения к узлу j по пути, проходящему через ветвь Я , значение р,r увеличивается в е раз (0 < е < 1), а весь столбец нормируется. Такое увеличение значения элемента рассматриваемой матрицы часто называют поощрением.

Наряду с поощрением можно использовать так называемые штрафы, когда значение элемента р,r уменьшается в е раз при не установлении соединения к узлу j по пути, проходящему через ветвь Я. В последнем случае, очевидно, столбец также должен нормироваться.

После того как закончится некоторый интервал времени, называемый периодом настройки (или обучения), при наличии стационарных потоков и неизменной ситуации на сети значения элементов матрицы поощрений стабилизируются. Для того чтобы значения элементов были бы более стабильными при неизменных условиях, величина е должна быть небольшой. Однако при этом период t настройки может оказаться значительным, т.е. при е>0 получим t>?. Практически значение е может быть принято равным е = 0.01 ч 0.3.

От матрицы поощрений легко перейти к матрице маршрутов, если принять, что соединение устанавливается в первую очередь в том направлении, которому соответствует максимальный элемент матрицы поощрений. Например, матрица поощрений имеет вид:

тогда матрица маршрутов:

При установлении соединений в данном случае можно пользоваться только матрицей поощрений, причем то или иное направление может выбираться не детерминировано, а случайно с вероятностью, равной вероятности установлений в этом направлении к соответствующему входящему узлу.

Матричный метод.

Матричным методом план распределения информации определяется не для каждого вызова, а для группы вызовов, возникающих в интервале времени между двумя его коррекциями. Матричный метод определения плана распределения информации основан на матричном способе определения длины кратчайших путей, включая последний в качестве первого этапа.

В начале второго этапа составляется модернизированная матрица длин ветвей сети Г, нулевые элементы ветвей имеют значения ?. По матрице длин ветвей L1 можно получить модернизированную матрицу длин ветвей Г.

Замена элемента lii с нуля на ? означает, что длина пути в УК принимается бесконечно большой. Это дает возможность не рассматривать все пути, проходящие через исходящий узел, т.е. позволяет исключить путь (ii ,ij). Полученная указанным способом модернизированная матрица длин Г =¦ij¦ умножается на дисперсионную матрицу D. При умножении матрицы Г на матрицу D образуется матрица = Г D, элементы которой используются для получения дистанционных матриц (т.е. матриц величин второго и т.д. кратчайших путей) и матриц маршрутов.

Каждый элемент ij матрицы =¦ij ¦ имеет вид

ij = mink [(i,1 + d1,j );(i,2 + d2,j );…;(i,i + di,j );…;(i,N + dN,j )]

Каждый из членов (i, + d,j ) определяет длину пути от узла i к узлу j , если первым транзитным узлом после узла i на пути к узлу j будет узел , {1,…,N}. Если узел не является соседним узлу i , то член (i, + d,j ) равен .

В связи с тем, что i,i = , член (i,i + dj,j ) всегда имеет значение (элемент (i,j + dj,j ) необязательно равен ). Таким образом, число членов, не равных , равно числу n соседних УК, т.е. числу исходящих из УКi направлений (ветвей).

Величина минимального члена, определяющая длину кратчайшего пути от узла i к узлу j через узел :

1ij = min1 [(i,1 + d1,j );…;(i,N + dN,j )]= (i, + d,j ),

заносится в качестве элементов 1ij в дистанционную матрицу 1-го выбора 1 =¦1ij ¦.

Величина второго по значению члена, определяющая длину второго по протяженности пути после кратчайшего пути от узла i к узлу j:

2ij = min2 [(i,1 + d1,j );…;(i,N + dN,j )]

заносится в качестве элементов 2ij в дистанционную матрицу 2-го выбора 2 =¦2ij ¦.

При наличии n соседних узлов можно получить n дистанционных матриц 1, 2,…, n.

От матрицы легко перейти к матрицам маршрутов для каждого узла.

Для того чтобы получить матрицу маршрутов для УКi , необходимо найти минимальный член при k = , = 1,2,…,N. Пусть минимальным членом будет член (i, + d,j ). Тогда это означает, что k-м по длине путем от УКi к УКj будет путь, проходящий через УК , а ветвь i , соединяющая узлы УКi к УК входит в путь k-го выбора. Следовательно, элемент m матрицы маршрутов для УКi равен значению индекса k , т.е.



Таким образом, можно получить матрицы маршрутов для каждого узла сети, указывающие очередность выбора исходящих направлений (ветвей) ко всем другим узлам сети, и дистанционные матрицы, характеризующие длину соответствующих путей.

Для получения плана распределения информации матричным методом необходимо иметь сведения о состоянии всей сети связи. Это связано с передачей большого объема служебной информации, который может существенно превышать объем служебной информации при использовании для этой цели метода рельефов.

Метод рельефов

К методам, использующим для определения кратчайших путей нумерацию ветвей, относится метод рельефов. В указанном методе “N-рельефом” называется набор весов всех ветвей, определенных для фиксированного конечного узла N. Рельефы сети записываются в специальные таблицы рельефов. На каждом узле формируется своя таблица рельефов. Процесс формирования матриц рельефов похож на процесс построения дистанционной таблицы и будет рассмотрен на примере сети рис. 5.1. В рассматриваемом примере длина пути выражается числом транзитных участков.

На каждом узле сети составляется исходная таблица рельефов Ri . Число столбцов таблицы определяется числом конечных узлов в путях передачи информации (числом возможных адресов сообщений). В общем случае число столбцов каждой таблицы рельефов равно числу узлов сети. Число строк таблицы рельефов равно числу ветвей, исходящих из узла, для которого эта таблица составлена. Столбцам присваиваются номера узлов, а строкам - номера конечных узлов ветвей, соответствующих этим строкам. В исходной таблице рельефов на произвольном узле i все элементы, кроме элементов i-го столбца, принимаются равными (практически эти элементы таблицы могут иметь любое значение, превышающее максимально допустимую длину пути). Элементы i-го столбца принимаются равными нулю и в процессе преобразования таблицы не изменяются.

В таблицах рельефов рассматриваемой сети элементы, имеющие значение , обозначены черточкой. Для каждой таблицы рельефов составляется минимальная строка, в которую заносятся значения минимальных элементов каждого столбца. Минимальной строке присваивается номер узла, на котором эта строка формируется:

Затем строки исходных таблиц рельефов заменяются соответствующими им по номеру минимальными строками, каждый элемент которых предварительно увеличен на длину ветви, связывающей рассматриваемые соседние узлы, и получаются таблицы рельефов Ri'. Например, строка 1 таблицы R1 заменяется минимальной строкой Min.2, каждый элемент которой увеличен на величину l12 =1 , а строка 2 таблицы R1 заменяется минимальной строкой Min.5, с добавлением к каждому элементу величины l15 =1. Значения элементов первого столбца таблицы R1 при этом сохраняются равными 0:

...