549_Sovremennye_problemy_telekommunikatsij_

12.Shinohara J., Suda M., Furuta K., Sakuhara T. A high pressure-resistance micropump using active and normally-closed valves // IEEE Thirteenth Annual International Conference on Micro Electro Mechanical Systems. Miyazaki, Japan, 2000. P. 86–91.

13.Olsson A., Stemme G., Stemme E. Numerical and experimental studies of flat-walled diffuser elements for valve-less micropump Sensors Actuators A. 84. 2000. P. 165–175.

Палагин Максим Сергеевич

Аспирант кафедры ЭП, НГТУ, моб. тел. +7 952 912-51-01, e-mail: m.palagin91@gmail.com

Membrane micropumps in MEMS technology

M. Palagin

Brief overview of membrane micropumps was presented. Different actuation mechanisms of membrame, their advantages and disadvantages were discussed. Structures and operational principles of various microvalves were also demonstrated.

Keywords: MEMS, micropumps, actuation mechanism of membrane, microvalves.

541

7. Локальная вычислительная сеть должна основываться на единстве интерфейсов пользователей, прозрачности доступа к информации, возможности организовать эффективный поиск документов, простоте эксплуатации системы.

Кроме вышеперечисленных требований проектируемая телекоммуникационная сеть должна поддерживать различные виды служб, а именно:

-файловая служба;

-резервирование информации;

-служба печати;

-служба терминалов;

-управление базами данных;

-internet;

-почтовая служба;

-служба интерактивных сообщений;

-голосовая связь (IP – телефония);

-видеоконференции;

-прокси-сервер;

-службы сетевой безопасности

3.Краткое описание существующей сети

Существующая сеть состоит из независящих друг от друг подсистем, а именно:

1.локально-вычислительной сети (ЛВС);

2.системы видеонаблюдения;

3.системы телефонии.

Подробнее рассмотрим каждую подсистему:

-Локальная вычислительная сеть (ЛВС) (LAN – Local Area Network) – это группа расположенных в пределах некоторой территории компьютеров, связанных друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций, которые совместно используют программные

иаппаратные ресурсы. В нашем случае, ЛВС состоит из 20 компьютеров и 1-го сервера. Компьютеры соединяются с сервером с помощью витой пары. Предоставление услуги Internet осуществляется по медному кабелю.

-Система видеонаблюдения, в общем случае, достаточно широкий программно- аппаратный комплекс, содержащий в себе различные видеокамеры, мониторы, регистраторы, объективы и программное обеспечение, который предназначается для организации визуального контроля на локальных и территориально-распределѐнных объектах для наблюдения с целью контроля, фиксации тревожных ситуаций и безопасности. При классификации существующей системы видеонаблюдения по признаку хранения и обработки сигнала, она является аналоговой и включает в себя 3 видеокамеры.

-Телефонная сеть общего пользования (ТфОП) (PSTN, Public Switched Telephone Network) — это сеть, для доступа к которой используются обычные проводные телефонные аппараты, мини-АТС и оборудование передачи данных. Внутренняя телефонная связь построена на базе аналого-цифровой учрежденческой автоматической телефонной станции (УПАТС) «Парус Турбо-160-RU.П» производства компании "ГринЛайт". Все абоненты сети с правом выхода на городскую телефонную сеть общего пользования. Проводные телефонные аппараты подключаются к УПАТС с помощью медного кабеля. В связи с этим УПАТС работает, в настоящий момент, как аналоговая система телефонной связи.

543

4.Краткое описание проектируемой сети

Входе работы предусматривается полный охват всего административного здания инфокоммуникационной сетью, основанной на технологии СКС (Структурированная кабельная система).

Структурированные кабельные системы обеспечивают длительный срок службы, сочетая удобство эксплуатации, качество передачи данных, надежность. Внедрение СКС создает основу повышения эффективности организации, снижения эксплуатационных расходов, улучшения взаимодействия внутри компании, обеспечения качества обслуживания клиентов.

СКС является интегрированной системой, что отвечает предъявляемым требованиям к проектируемой системе. Если сравнить СКС с устаревшей моделью "компьютерная плюс телефонная сеть" ряд преимуществ является очевидным:

- интегрированная локальная сеть позволяет передавать разнотипные сигналы; - СКС обеспечивает работу нескольких поколений компьютерных сетей;

- интерфейсы СКС позволяют подключать любое оборудование локальных сетей и речевых приложений;

- СКС реализует большой диапазон скорости передачи данных от 100 кбит/сек речевых приложений до 10 Гбит/сек информационных приложений;

- администрирование СКС сокращает трудозатраты обслуживания локальной сети благодаря простоте эксплуатации;

- компьютерная сеть допускает одновременное использование разнотипных сетевых протоколов;

- стандартизация плюс конкуренция рынка СКС обеспечивают снижение цен, комплектующих;

- локальная сеть позволяет реализовать свободу перемещения пользователей без изменения персональных данных (адресов, телефонных номеров, паролей, прав доступа, классов обслуживания);

- администрирование СКС обеспечивает прозрачность компьютерной и телефонной сети

– все интерфейсы СКС промаркированы и документированы.

Благодаря вышеперечисленным преимуществам СКС мы сможем решить основные задачи проектирования - интеграция существующих подсистем телефонии, видеонаблюдения и ЛВС в единую телекоммуникационную систему и усовершенствование этих подсистем

Усовершенствование системы видеонаблюдения заключается не только в том, чтобы перейти с аналоговой системы на цифровую, но и организовать передачу потокового видео в режиме "онлайн" по IP-сети.

Система телефонии требует улучшения:

- во-первых, для увеличения емкости ТфОП сети; - во-вторых, для организации конференцсвязи с другими абонентами сети.

Под усовершенствованием системы ЛВС понимается решение следующих задач: - централизация управления безопасностью сети и прикладными настройками;

- обеспечение резервов для дальнейшего роста количества пользователей и объемов решаемых прикладных задач;

- обеспечение оперативного доступа пользователей к информации через сеть Интернет; - организация Интернет-приложений (Web-сайт, Электронная почта);

- обеспечение безопасности сетевых ресурсов от угроз из Интернет.

544

5.Заключение

Входе работы был произведен расчет технических характеристик проектируемой сети на основе технологии СКС с учетом всех предъявляемым требований и возможностью развития в дальнейшем.

Благодаря преимуществам СКС была решены все задачи проектирования, а именно интеграция существующих подсистем телефонии, видеонаблюдения и ЛВС в единую телекоммуникационную систему и их усовершенствование. Произведен полный охват всего административного здания инфокоммуникационной сетью.

Литература

1.Signamax Cabling System (AESP Inc.). Правила проектирования и методы монтажа, Руководство, Версия Е, 2007

2.Кульгин М.В. Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия. – Спб.: Питер, 2000г. – 704 с.: ил.

3.Олифер В.Г., Олифер Н.А. Новые технологии и оборудование IP - сетей. – СПб.: БХВ- Петербург, 2001г. – 512 с.: ил.

4.Убайдуллаев P.P. Волоконно-оптические сети. – М.: Эко-Трендз, 2001г. – 267 с.: ил.

5.http://cable-plus.ru/news/75-vitayapara.html (дата обращения: 12.03.2015).

6.http://kmklink.ru/tech/sks/standarts/ (дата обращения: 12.03.2015).

7.http://rostech.info/optovolokonnye-kabeli-vidy-i-harakteristiki (дата обращения: 12.03.2015).

Белезекова Анна Сергеевна

ст.преподаватель кафедры систем мобильной связи ФГОБУ ВПО СибГУТИ, тел. (383) 2- 698-263, e-mail: anna-belezekova@mail.ru

545

Моделирование характеристик сети мобильной связи четвертого поколения

Е. В. Кокорева

В статье приведены результаты имитационного моделирования сети мобильной связи четвѐртого поколения на основе технологии LTE/LTE-Advanced. Автором была исследована архитектура системы 4G и характеристики передачи данных. Для разработки модели были использованы объекты сетевого симулятора NS2. Полученные данные позволили произвести оценку качества обслуживания в сети LTE.

Ключевые слова: системы мобильной связи, LTE, LTE-Advanced, NS2, E-UTRAN, каче-

ство обслуживания.

1. Введение

Мобильные технологии сегодня представляют собой одно из основных направлений развития общества. Широкое распространение мобильных устройств привело к экспоненциальному росту трафика в сетях по всему миру. Для эффективного управления трафиком необходима оценка параметров качества обслуживания в перспективных инфокоммуникационных сетях методами математического моделирования. В работе рассматривается применение сетевого симулятора NS2 для моделирования систем мобильной связи четвертого поколения на основе технологии LTE (англ. Long Term Evolution).

2. Описание технологии LTE

Чтобы преодолеть ограничения скоростей передачи в 3G сетях, основанных на техноло-

гии W-CDMA (англ. Wideband Code Division Multiple Access) и использующих диапазон ча-

стот 5 МГц, консорциум 3GPP (англ. 3rd Generation Partnership Project) разработал стандарты для сети мобильной связи нового поколения LTE. Внедрение технологии LTE потребовало разработки эволюционной системной архитектуры SAE (англ. System Architecture Evolution), что повлекло за собой эволюцию сети радиодоступа относительно сетей второго и третьего поколений, выразившуюся в появлении нового стандарта E-UTRAN (англ. Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network), и эволюцию ядра сети в виде базового пакетного ядра EPC (англ. Evolved Packet Core). Сеть доступа E-UTRAN и ядро EPC объединены в эволюционную пакетную систему EPS (англ. Evolved Packet System) [1].

Обобщенная архитектура сети мобильной связи четвертого поколения представлена на рис. 1. Базовая архитектура EPS состоит из пакетного ядра сети EPC и сети радиодоступа E- UTRAN. Передача информации в сети происходит на основе IP протокола и не включает в себя систему с коммутацией каналов. В отличие от систем второго и третьего поколений для передачи речи в сети LTE применяется технология VoIP.

В сетях мобильной связи 2.5G и 3G домен коммутации пакетов реализуется узлами SGSN (англ. Serving GPRS Support Node) и GGSN (англ. Gateway GPRS Support Node), а сеть доступа состоит из узлов BTS (англ. Base Transceiver Station), BSC (англ. Base Station Controller) в сети GERAN (англ. GSM/EDGE Radio Access Network) [2] и NodeB, RNC (англ. Radio Network Controller) в сети UTRAN (англ. Universal Mobile Telecommunications System). Архитектура

LTE/SAE, созданная для того чтобы оптимизировать производительность сети, максимизи-

546

Все возможные значения QCI, а также значения параметров QoS, относящиеся к конкретному QCI, определены в спецификации. Как правило, значения приоритета и допустимой задержки определяют, каким образом планировщик на eNodeB будет обрабатывать па-

кеты данных. Если значение допустимых потерь равно 10 6 , то будет использоваться передача с подтверждением [1, 3, 4].

Для распределения канальных ресурсов в сети LTE может быть использовано несколько алгоритмов:

Round Robin Scheduler – циклический планировщик, выделяющий ресурсы всем UE по очереди независимо от качества радиоканала и от QCI;

Maximum Throughput Scheduler – планировщик с максимальной пропускной способностью, выделяющий ресурсы тем UE, которые могут достичь максимальной скорости передачи данных;

Proportional Fair Scheduler – пропорциональный справедливый планировщик, который выделяет больше ресурсов UE с лучшим показателем SNR (англ. Signal-to-Noise Ratio), при этом обеспечивая достаточное количество ресурсных блоков для UE c более плохим показателем SNR;

Blind Average Throughput Scheduler – планировщик «слепой» средней пропускной способности, который обеспечивает одинаковую пропускную способность для всех UE.

3.Моделирование LTE сети в NS2

Модель LTE системы представляет собой реализацию архитектуры, описанной выше. Ключевой абстракцией симулятора NS2 является узел (англ. node) [5, 6]. Аналогами при моделировании Интернет-систем могут выступать понятия «хост» или «конечная система». Узел – это представление какого-либо устройства либо сетевого оборудования. В случае моделирования сети LTE узлами являются: оборудование абонентов UE (англ. User Equipment); eNodeB; ядро системы (EPC); сервер приложений (рис. 2).

Основными компонентами модели LTE системы являются:

сервер, предоставляющий услуги передачи FTP, HTTP, мультимедиа трафика вместе со служебной информацией;

ядро системы EPC (MME, SGW, PGW);

одна или несколько базовых станций eNB;

множество мобильных абонентов UE.

Session

Рис. 2. Структурная схема модели LTE/SAE системы

UE взаимодействуют с eNodeB по радиоинтерфейсу, согласно стандарту LTE. Соединения eNodeB – PGW и PGW – сервер приложений являются проводными, по оптическим каналам связи.

548

Овалами на рис. 2 обозначены агенты, представляющие собой абстракцию транспортного уровня в NS2 и реализующие протоколы транспортного уровня – TCP, UDP, RTP/RTCP. На стороне мобильного абонента овалы представляют собой агенты-приемники, соответствующие агентам-источникам данных сервера.

Прямоугольники обозначают приложения, являющиеся абстракцией прикладного уровня в NS2, которые реализуют различные типы трафика (FTP, HTTP, CBR, Session).

Для моделирования процесса передачи данных в LTE системе можно выделить четыре типа трафика:

реального времени (речь, VoIP, видеоконференция);

потоковый (потоковое видео, аудио);

интерактивный (web-трафик);

фоновый (электронная почта, базы данных, результаты измерений).

Главным различием между названными классами является чувствительность к задержкам: наиболее чувствительным является трафик реального времени, наименее чувствительным фоновый трафик. Первый и второй классы предназначены для использования в реальном масштабе времени. Интерактивный и фоновый классы используются для традиционных интернет-приложений: интернет-навигация, электронная почта, удаленная связь и др. При этом трафик интерактивного класса имеет более высокий приоритет, чем трафик фонового класса.

В NS2 трафик реального времени генерируется агентами RTP и RTCP с помощью приложений AMR (англ. Adaptive Multi-Rate), RTP и др. Потоковый трафик можно создать, используя агент UDP, который генерирует приложение CBR (англ. Constant Bit Rate) с определенными параметрами. Для формирования интерактивного и фонового трафика служат агенты TCP и приложения Traffic/Exponential (Traffic/Pareto и др.) и FTP (англ. File Transfer Protocol) соответственно [6, 7]. Параметры трафика в модели NS2 заданы в соответствии с классами обслуживания QoS.

4.Заключение

Вдокладе рассмотрены вопросы имитационного моделирования передачи данных и сигнальной информации в сети четвертого поколения LTE. Автором была построена концептуальная модель телекоммуникационной системы c технологией LTE и на ее основе разработана программная модель с использованием классов и методов сетевого симулятора NS2. В ходе симуляции были собраны необходимые статистические данные, обработка которых дала ряд показателей качества обслуживания данных в мобильной сети четвертого поколения.

Литература

1.Holma H., Toskala A. LTE for UMTS: Evolution to LTE-Advanced: Second edition. – Chichester, West Sussex, United Kingdom: Wiley, 2011. – 576 c.

2.Кокорева Е.В. Оптимизация пропускной способности GSM/GPRS // Техника и технология. 2007. №4. С. 22-23.

3.Кокорева Е.В., Моренкова О.И., Белезекова А.С. Параметры качества обслуживания сетей LTE/SAE // Потенциал современной науки. 2014. №5. С. 21-27.

4.Кокорева Е.В., Моренкова О.И., Белезекова А.С. Моделирование сети LTE/SAE в симуляторе NS2 // Перспективы развития информационных технологий. 2014. №21. С. 59-67.

5.Issariyakul T., Hossain E. Introduction to Network Simulator NS2. Springer, 2008. 400 p.

6.Fall K., Varadhan K., Eds., The ns Manual, The VINT Project, UC Berkeley, LBL, USC/ISI, and Xerox PARC, Nov. 2011. – 430 p.

549

7.Qin-long Qiu, Jian Chen, Ling-di Ping, Qi-fei Zhang, Xue-zeng Pan LTE/SAE Model and its Implementation in NS 2 // MSN, Fifth International Conference on Mobile Ad-hoc and Sensor Networks, 2009. – pp. 299-303.

Кокорева Елена Викторовна,

заведующий кафедрой “Системы Мобильной Связи”, кандидат технических наук, доцент. ФГОБУ ВПО Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики, Кирова 86, Новосибирск, 630102, Россия.

The modelling of the fourth generation mobile communications network characteristics

E. Kokoreva

Abstract: The results of LTE/LTE-Advanced based simulation modelling of mobile communications network are being viewed in this article. The author studied the architecture of 4G system and the characteristics of data transfer. Network simulator NS2 was used for the model development. The data obtained as a result made it possible to estimate the quality of service in LTE network.

Keywords: mobile systems, LTE, LTE-Advanced, NS2, E-UTRAN, quality of service.

550