Ім'я файлу: NGN, LTE, GSM, Мобільний зв'язок.docx
Розширення: docx
Розмір: 1008кб.
Дата: 30.05.2023
скачати
Розширення: docx
Розмір: 1008кб.
Дата: 30.05.2023
скачати
Архітектура мережі зв’язку, побудованої відповідно до концепції NGN
Архітектуру мережі зв’язку, побудованої відповідно до концепції NGN,
унаочнює рис. 2.7.
Основу мережі NGN становить універсальна транспортна мережа, що реалізує функції транспортного рівня, а також рівня керування комутацією та передаванням.
До складу транспортної мережі NGN можуть входити:
_ транзитні вузли, що виконують функції перенeсення та комутації;
_ кінцеві (граничні) вузли, які забезпечують доступ абонентів до мульти_
сервісної мережі;
_ контролери сигналізації, котрі виконують функції обробки інформації
сигналізації, керування викликами й з’єднаннями;
_ шлюзи, що дозволяють здійснювати підімкнення традиційних мереж
зв’язку (ТфЗК, СПД, СПС).
Контролери сигналізації можуть бути винесені в окремі пристрої, призначені для обслуговування кількох вузлів комутації. Використання загальних контролерів дозволяє розглядати їх як єдину систему комутації, розподілену по мережі.
Таке вирішення не тільки спрощує алгоритми встановлення з’єднань, але і є найбільш економічним для операторів та постачальників послуг, оскільки дозволяє замінити дорогі системи комутації великої ємності невеликими, гнучкими й доступними за вартістю навіть дрібним постачальникам послуг.
Призначенням транспортної мережі є надання послуг перенесення.
Інфокомунікаційні послуги реалізуються на базі вузлів служб (SN) і/або вузлів керування послугами (SCP). При цьому SN є устаткуванням постачальників послуг і може розглядатися як сервер додатків для інфокомунікаційних послуг, клієнтська частина яких реалізується кінцевим устаткуванням користувача. SCP є елементом розподіленої платформи ІС і виконує функції керування логікою та атрибутами послуг.
Сукупність кількох вузлів служб або вузлів керування послугами, задіяних для надання однієї й тієї самої послуги, утворюють платформу керування послугами. До складу платформи також можуть входити вузли адміністративного керування послугами та сервери різних додатків. Кінцеві/кінцево-транзитні вузли транспортної мережі можуть виконувати функції вузлів служб, тобто склад функцій граничних вузлів може бути розширений за рахунок доповнення функцій надання послуг. Для побудови таких вузлів може використовуватися технологія гнучкої комутації (Softswitch).
Як технологічну основу для побудови транспортного рівня мультисервісних мереж розглядають АТМ і IP з можливим застосуванням у майбутньому оптичної комутації.
Для доступу абонентів до послуг NGN використовуються:
_ інтегровані мережі доступу, підімкнені до кінцевих вузлів мультисервісної
мережі, які забезпечують під’єднання користувачів як до мультисервісної мережі, так і до традиційних мереж (наприклад, ТфЗК);
_ традиційні мережі (ТфЗК, СДОП, СПС), абоненти яких отримують доступ
до мультисервісної мережі через вузли, підімкнені до шлюзів (Media Gateway).
На ТфЗК для доступу використовується абонентська ділянка, для збільшення
пропускної здатності якої може використовуватися технологія хDSL, а на мере_
жах рухомого зв’язку (2G_3G) — перспективна технологія GPRS.
Softswitch у мережі NGN
Мультисервісна мережа наступного покоління — тема, якою переймаються в усьому світі фахівці в галузі телекомунікацій. Сьогодні дуже важко сказати, до чого будуть подібні мультисервісні мережі. Звичайний телефонний зв’язок, стільниковий зв’язок, величезні ресурси мережі Інтернет, IP - телефонія, кабельне телебачення (домашнє відео за замовленням) — усе це має бути об’єднане в єдину архітектуру.
На початковому етапі розвитку мультисервісна мережа являє собою результат інтеграції мережі з комутацією каналів і мережі з комутацією пакетів.
Навряд чи можна припустити, що наявні мережі з комутацією каналів (ТфЗК,
ISDN) просто вимкнуть і забудуть про їхнє існування. І поки що важко сказати,
яку технологію комутації буде покладено в основу мережі майбутнього. Нині
лідерами вважають технології IP і ATM, але за сучасних темпів розвитку телекомунікацій поява нових і більш вдалих технологій можлива в будь_який момент.
З урахуванням того, що в мультисервісних мережах нового покоління буде передаватися і оброблятися трафік різних видів (трафік реального часу, трафік даних, відеоінформація), можна виокремити три напрямки розробок:
1) нові телекомунікаційні послуги з універсальним доступом із ТфЗК /ISDN і
IP - мереж, про що тепер багато пишуть у контексті еволюції концепції інтелектуальної мережі та конвергенції послуг зв’язку;
2) нові підходи до проблеми якості обслуговування, про що пишуть ще більше,
але все ж недостатньо; запропоновано їх багато (MPLS, резервування ресурсів
RSVP і т. ін.), проте роботи в цьому напрямку гальмуються через відсутність
погодженої структури мультисервісної мережі наступного покоління;
3) проблема сигналізації в мультисервісній мережі та керування нею.
У принципі, процес конвергенції мереж (як і процес створення мультисервісної мережі) уже триває, і головна проблема полягає у відсутності єдиної системи сигналізації, а отже, третій напрямок можна назвати провідним. Єдиної системи сигналізації досі не створено, а технологія, що дозволяє обробляти й перетворювати різні протоколи сигналізації, уже існує. Це Softswitch.
Визначити, що таке Softswitch, зовсім не просто. Цей термін характеризує і пристрій керування, і новий підхід до організації мережі, який забезпечує ефективне передавання мови, відео й даних, а також має потенціал для розгортання нових послуг, що стосується першого із зазначених напрямків перспективних розробок.
Це визначення заслуговує на особливу увагу, оскільки саме корпорація Lucent Technologies продемонструвала на виставці CeBit 2001 перший програмний комутатор Softswitch як готовий комерційний продукт. Softswitch — багатофункціональна програмувальна система керування, що дозволяє операторам швидко створювати й упроваджувати нові послуги у своїх мережах IP і ATM. Але продукт Lucent можна розглядати лише як один із варіантів реалізації Softswitch.
Першими операторськими компаніями, що розгорнули дослідження програмних комутаторів, були компанії Worldcom і Level 3. Фред Бріггс, технічний директор компанії Worldcom, визначив поняття Softswitch істотно простіше: Softswitch — це просто більші та швидші маршрутизатори. А визначення компанії Level 3 можна сформулювати так: Softswitchs — це сервери, які керують потоками трафіку різних видів та рівнів.
Практично два останні визначення істотно відрізняються від визначення
Джека Мерфі.
Ще одна проблема виникла при перекладі цього терміна. Справді, словоспо_
лучення програмний комутатор асоціюється із програмно керованою АТС, а це хибна асоціація. Окрім того, термін Softswitch є назвою комерційного продукту (наприклад, Lucent Softswitch), і, природно, використання цього терміна як загальновизнаного не завжди подобається виробникам.
NGN Triple Play
Triple Play — телекомунікаційний термін, що визначає модель, згідно з якою користувачам по одному кабелю широкосмугового доступу надаються одночасно три послуги — сервіси (рис. 2.8):
_ високошвидкісний доступ до Інтернету;
_ кабельне телебачення;
_ телефонний зв’язок.
Упровадження Triple Play дає змогу додати послуги передавання відео та
різного роду контент_послуги до традіційних — передавання голосу й даних.
Як правило, ідеться про підтримку не лише традиційних послуг мереж кабельного телебачення, а й унікальних сервісів, можливих лише в пакетних мережах.
Більш деталізований перелік послуг, що його передбачає модель Triple Play, наведено далі.
Послуги передавання даних:
_ високошвидкісний доступ до Інтернету;
_ мережне резервне копіювання;
_ мережні диски (віртуальний дисковий простір);
_ персональні файлові ресурси в Інтернеті;
_ доступ до ігрових серверів.
Голосові послуги:
_ міська й міжміська телефонія;
_ радіомовлення за технологією ІР.
Відеопослуги:
_ телемовлення за технологією ІР;
_ відео на вимогу;
_ персональний відеомагнітофон;
_ відеотелефонія;
_ послуга відеоконференц_зв’язку;
_ відеоспостереження;
_ ігрові відеоприставки.
Наприклад, послуги Triple Play дозволяють споживачам одночасно телефонувати, користуватися швидкісним Інтернетом (від 2 Мбіт/с), дивитися 100 каналів цифрового ТВ, грати в комп’ютерні ігри з іншими абонентами, «скачувати» з мережі фільми. І все це користувач отримує по одній фізичній лінії, підімкнувши до спеціального ресивера комп’ютер, телевізор і телефон.
Останнім часом з’явився ще термін Quadruple Play. Цей сервіс окрім послуги Triple Play передбачає ще додаткову інтегровану послугу мобільного зв’язку.
Одним із варіантів її реалізації є додавання до звичного режиму мобільного зв’язку за технологією GSM ще режиму Wi_Fi. У такий спосіб знижується собівартість організації мобільного зв’язку в межах сфери дії передавача Wi_Fi.
Модель Triple Play створює широкий спектр нових послуг зв’язку, що мають високий попит у сегментах приватних і корпоративних користувачів. При цьому одна частина сервісів є універсальною, а решта реалізується на базі єдиної технологічної платформи й транспортної мережі. З огляду на це оператори телекомунікацій намагаються охопити широкосмуговою мережею та послугами обидва сегменти ринку. На прикладі найбільш успішних операторів послуг Triple Play можна відстежити «класичну» бізнес_модель ринку, а саме: 20% клієнтів приносять 80% доходу.
Утім реалізація Triple Play потребує достатньо великих витрат телекомунікаційних ресурсів, насамперед необхідної смуги пропускання мережі абонентського доступу. Безумовно, найбільшу частку в завантаженні смуги пропускання становить відеотрафік. Можна вважати, що сьогодні один канал телевізійної трансляції або послуга відео на вимогу потребує швидкості передавання порядку 4 Мбіт/с.
Іншим ресурсомістким додатком із погляду пропускної здатності абонентського каналу є ігровий сервіс. Для повноцінного занурення в мережні ігри, особливо в рольові, також необхідна смуга 2 Мбіт/с. Інші додатки не настільки «пожадливі»: для телефонного зв’язку вистачить 64 кбіт/с, високоякісне радіомовлення забезпечується за наявності 128 кбіт/с.
Таким чином, мінімальна смуга пропускання має бути близько 4 Мбіт/с, а ще
краще, якщо вона буде перевищувати 6 Мбіт/с. Для масового клієнта таку
швидкість за привабливими цінами можуть забезпечити тільки технології ADSL і Ethernet.
Результати опитування понад 300 найбільших операторів телекомунікацій
в усьому світі з метою з’ясувати перспективи впровадження послуг Triple Play
показали таке:
1) отримано позитивний висновок про доцільність упровадження цих послуг;
2) для високоякісного надання зазначених послуг пропускна здатність або_
нентського каналу має бути не менш як 20 Мбіт/с. Така швидкість під силу тільки технологіям, на яких базується мережа NGN.
Сьогодні очевидно, що оптимальною для всіх послуг Triple Play є єдина транспортна мережа на базі ІР. Як відомо, МСЕ сформулював вимоги до мереж наступного покоління (Рекомендація Y.2001 (12/2004). General overview of NGN), серед яких пакетна транспортна магістраль, широкосмугові лінії зв’язку, забезпечення якості обслуговування і незалежність додатків від транспортного рівня.
Майже в усіх реалізаціях мереж наступного покоління використовується технологія MPLS, яка дозволяє ізолювати потоки даних у захищені віртуальні приватні мережі VPN на єдиній транспортній мережі.
На рівні мереж агрегування широкосмугового доступу провідною технологією стала Metro Ethernet. Відповідні мережі мають високу швидкість, низький рівень затримок і оптимальну ціну, що робить їх найбільш привабливими для забезпечення сервісів Triple Play.
Водночас Metro Ethernet є оптимальною технологією доступу для підімкнення корпоративних клієнтів. Так, Ethernet_комутатор оператора телекомунікацій, під’єднаний до волоконно_оптичного кабелю, установлюється в будинку, де розміщується офіс або квартира. Велика перевага Ethernet полягає в тому, що цей інтерфейс є фактичним стандартом для всього кінцевого обладнання — як офісного, так і домашнього. Використання Ethernet дозволяє суттєво знизити складність підімкнення клієнтів порівняно з тим, що було раніше. Ще одна важлива якість Ethernet — широкий (від 10 Мбіт/с до 10 Гбіт/с) діапазон швидкостей за цілком прийнятної ціни.
Якщо говорити про технологію, зорієнтовану на приватних абонентів, то,
безумовно, найбільш масовою сьогодні «останньою милею» є ADSL. Саме завдяки буму на ADSL_підімкнення послуги Triple Play стали доступними кожному.
Головна перевага ADSL — низька вартість підімкнення завдяки використанню вже прокладених у кожну квартиру мідних ліній зв’язку. Проте порівняно з Ethernet_підімкненням ADSL має невисоку швидкість доступу й обмежену пропускну здатність зворотного каналу. І все ж завдяки ADSL і ADSL 2+ в умовах міста вдається отримати стабільні 4–5 Мбіт/с у бік клієнта. Цього цілком достатньо для надання більшості послуг Triple Play у світі мобільного зв’язку.
ПРИНЦИПИ ФУНКЦІОНУВАННЯ СИСТЕМ
СТІЛЬНИКОВОГО РАДІОЗВ’ЯЗКУ
Стандарти систем стільникового мобільного радіозв’язку
Перші реальні спроби організації радіотелефонного зв’язку з рухомими
об’єктами було зроблено майже одночасно з відкриттям радіо. Проте значного розвитку мобільний зв’язок набув лише в 1950_х роках, а на якісно новий рівень піднявся у 1980_х роках.
Технологія безпроводового зв’язку — одна з найбільш могутніх комутаційних платформ. Розроблення концепції стільникових мереж дає змогу багаторазово використовувати радіоканали завдяки рознесенню однойменних каналів територіально віддалених одна від одної ділянок на чарунки стільникової мережі.
Зауважимо, що у 1980_х роках у Європі, Північній Америці та Японії розпочалося інтенсивне вивчення принципів побудови перспективних цифрових систем стільникового мобільного зв’язку (ССМЗ). Сьогодні маємо вже три стандарти таких систем з макростільниковою топологією мережі та радіусом чарунки до 35 км: загальноєвропейський стандарт GSM, ухвалений Європейським інститутом стандартів у галузі зв’язку; американський стандарт ADC (D-AMPS), розроблений Промисловою асоціацією в галузі зв’язку; японський стандарт JDC,
затверджений Міністерством пошти і зв’язку Японії. Ці стандарти, хоча й різняться своїми характеристиками, будуються за єдиними принципами й концепціями і відповідають вимогам сучасних інформаційних технологій.
Загальноєвропейський стандарт GSM — перший у світі стандарт цифрових ССМЗ, який передбачає їх створення та функціонування в діапазоні частот 900 МГц. Його покладено в основу стандарту DCS_1800 (діапазон — 1800 МГц) із мікростільниковою структурою, який домінує в Європі. Стандарт GSM реалізується також у Північній Америці в діапазоні частот 1900 МГц (PCS_1900) і широко впроваджується в Україні. Стандарт GSM — результат фундаментальних досліджень провідних наукових та інженерних центрів Європи. Закладені в цьому стандарті системні й технічні напрацювання можуть використовуватися для всіх перспективних цифрових
ССМЗ.
Ідеться, скажімо, про таке коло питань:
_ побудова мереж GSM за принципами інтелектуальних мереж;
_ поширення моделі взаємодії відкритих систем ССМЗ;
_ упровадження нових, ефективніших моделей повторного використання
частот;
_ застосування часового розділення каналів зв’язку;
_ використання часового розділення режимів приймання та передавання
пакетованих повідомлень;
_ застосування ефективних методів боротьби із завмиранням сигналів, що
ґрунтуються на частотному рознесенні;
_ тестування каналу зв’язку за допомогою псевдовипадкової послідовності;
_ використання блокового та згорткового кодування разом із прямокутним
і діагональним перемежовуванням;
_ програмне формування логічних каналів зв’язку та керування ними;
_ використання спектрально_ефективного виду модуляції;
_ розроблення високоякісних низькошвидкісних мовних кодеків;
_ шифрування переданих повідомлень та закриття даних користувачів.
Американський стандарт ADC (D!AMPS) розроблявся для використання в діапазоні частот 800 МГц і у спільній смузі частот наявних аналогових ССМЗ. Для цифрової ССМЗ потрібно було зберегти частотне рознесення 30 кГц, яке застосовується в цій системі, і забезпечити одночасну роботу абонетських радіостанцій в аналоговому та цифровому режимах. Використання спеціально розробленого мовного кодека, сигнал у якому перетворюється зі швидкістю 8 кбіт/с, та цифрової диференціальної квадратурної фазової маніпуляції зі зсувом дало змогу в режимі
множинного доступу до каналів із часовим розділенням (МДЧсР) організувати
три мовні канали на одну носійну з рознесенням канальних частот 30 кГц.
Японський стандарт JDC нагадує американський. Основні відмінності його полягають у використанні іншого частотного діапазону та дуплексного рознесення смуги частот приймання і передавання 55 МГц при рознесенні каналів 25 кГц. Стандарт JDC адаптований також до діапазону частот 1500 МГц. Стандарти цифрових ССМЗ забезпечують взаємодію з ISDN i PDN, а ухвалені технічні рішення гарантують високу якість передаваних повідомлень у режимі відкритого або закритого передавання.
1 2 3 4