- •"Телекоммуникационные информационные системы"
- •1Классификация телекоммуникационных систем
- •1.1Типы телекоммуникационных систем
- •1.2Мультисервисные сети
- •1.3Системы телевещания
- •1.3.1Классификация по виду тв-сигнала
- •1.3.2Способы доставки тв-сигнала
- •1.4Системы подвижной связи
- •1.4.1Сети сотовой связи
- •1.4.2Сети персональной спутниковой связи
- •1.5Сети абонентского доступа
- •1.6Сети на базе технологии gepon
- •1.6.1Цифровые абонентские линии xDsl
- •1.6.2Оптические сети на базе технологий ftTx
- •2Каналы телекоммуникационных систем
- •2.1Общая классификация каналов связи
- •2.2Физические каналы связи
- •2.2.1Коаксиальный кабель
- •2.2.2Витая пара
- •2.2.3Приземные радиоволны
- •2.2.4Спутниковые радиоволны
- •2.2.5Радио-релейные линии
- •2.2.6Волоконно-оптические линии связи
- •3Коммутация, методы коммутации
- •3.1Общие понятия коммутации
- •Коммутация каналов,
- •Коммутация пакетов.
- •3.2Коммутация каналов
- •3.2.1Коммутация каналов на основе частотного мультиплексирования
- •3.2.2Коммутация каналов на основе разделения времени
- •3.2.3Оптическое (волновое) мультиплексирование
- •3.2.4Дуплексный режим работы на основе технологий fdm, tdm и wdm
- •3.3Коммутация пакетов
- •3.4Коммутация ячеек
- •4Телевещание
- •4.1Конфигурация сетей телевещания
- •4.2Методы доставки телевизионного контента
- •4.2.1Телевидение коллективного пользования (эфирное)
- •4.2.1Кабельное телевидение
- •4.2.2Технологии беспроводного распределения информации mmds
- •5.2Основные характеристики стандарта gsm
- •5.3Физические и логические каналы
- •5.4Процесс преобразования сигналов в мобильной станции
- •5.5Структурирование информации
- •5.6Шифрование
- •5.7Структура сети gsm
- •5.8Технология edge
- •6Системы сотовой связи с кодовым разделением каналов
- •6.1Принципы кодового разделения каналов
- •6.2Система сотовая связи с кодовым разделением каналов
- •6.3Обеспечение безопасности в стандарте is-95
- •6.4Базовая станция стандарта is –95
- •7Микросотовые системы мобильной связи
- •7.1Структура dect - систем
- •7.2Технические аспекты dect
- •7.3Организация протоколов dect
- •7.3.1Физический уровень
- •7.3.2Уровень доступа к среде
- •7.3.3Уровень управления звеном передачи данных
- •7.3.4Сетевой уровень
- •8Спутниковые системы связи
- •8.1Классификация систем спутниковой связи
- •8.2Принципы построения спутниковых систем связи
- •8.3Спутниковый Internet
- •9Глобальная навигационная система
- •9.1Принцип работы системы gps
- •9.2Основные принципы работы системы глонасс
- •9.3Сравнительные характеристики систем глонасс и gps
- •9.4Спутник глонасс
- •9.5Обзор gps оборудования
- •10Технологии городских телекоммуникационных сетей
- •10.1Плезиосинхронная цифровая иерархия pdh
- •10.2Синхронная цифровая иерархия sdh
- •10.2.1Иерархия скоростей сети sdh
- •10.2.2Уровни sonet и эталонная модель osi
- •10.3Топология сети sdh
- •10.3.1Топология "точка-точка"
- •10.3.2Топология "последовательная линейная цепь".
- •10.3.3Топология "звезда", реализующая функцию концентратора
- •10.3.4Топология "кольцо"
- •10.4Процедуры мультиплексирования внутри иерархии sdh.
- •10.5Оборудование сети sdh
- •10.6Процессы загрузки/выгрузки цифрового потока
- •11Спектральное уплотнение каналов xWdm
- •11.1Оптические волокна
- •11.1.1Модовость оптического волокна
- •11.1.2Технологии соединения оптических волокон
- •11.1.3Окна прозрачности оптического волокна
- •11.2Спектральное уплотнение каналов wdm
- •11.3Виды wdm систем
- •11.4Dwdm технология
- •11.4.1Принцип плотного мультиплексирования
- •11.4.2Основные узлы dwdm-оборудования
- •12Технологии кабельного абонентского доступа
- •12.1Общая характеристика
- •12.2Технология gepon
- •12.3Технологии семейства xDsl
- •12.4Технологии семейства ftTx
1Классификация телекоммуникационных систем
Под телекоммуникационными системами (ТС) принято понимать структуры и средства, предназначенные для передачи больших объёмов информации (как правило, в цифровой форме) посредством специально проложенных линий связи или радио волн. При этом предполагается обслуживание значительного количества пользователей систем (от нескольких тысяч). Телекоммуникационные системы включают такие структуры передачи информации, как телевещание, мультисервисные сети связи (МСС), сотовые системы связи, спутниковые системы связи и навигационные системы, оптоволоконные сети передачи информации (xPON, пр.), сети абонентского доступа.
Следует отметить, что основным требованием к системам связи является отсутствие факта прерывания связи, но допускается некоторое ухудшение качества передаваемого сообщения и ожидание установления связи.
1.1Типы телекоммуникационных систем
По назначению телекоммуникационные системы группируются следующим образом:
мультисервисные сети (региональные телекоммуникационные сети);
системы телевещания (коллективное, кабельное, спутниковое, сотовое, IP);
системы подвижной связи (сотовые, спутниковые);
системы абонентского доступа (кабельные, беспроводные);
компьютерные сети (корпоративные);
навигационные системы.
По типу используемой среды передачи информации:
электрический кабель (коаксиальный кабель, витая пара);
оптоволоконные;
радиоволны;
спутниковые.
По способу передачи информации:
аналоговые;
цифровые.
Системы связи подразделяются по мобильности на:
стационарные (традиционные абонентские линии);
подвижные.
Подвижные системы связи подразделяются по принципу охвата зоны обслуживания:
на микросотовые - DECT;
сотовые - GSM, CDMA, UTRAN;
транкинговые (зоновые) – TETRA, SmarTrunk;
спутниковые.
Выпуск оборудования ТС регламентируется международными стандартами. Стандарты в мире связи исключительно важны, так как оборудование различных производителей должно уметь взаимодействовать друг с другом. Существует несколько международных организаций, публикующих стандарты связи. Среди них:
Международный союз электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) - одно из агентств ООН.
Институт инженеров электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE).
Специальная комиссия интернет-разработок (Internet Engineering Task Force, IETF).
Кроме того, нередко стандарты (как правило, де-факто) определяются лидерами индустрии телекоммуникационного оборудования.
1.2Мультисервисные сети
Плезиосинхронная цифровая иерархия PDH
… морально устаревшая, ориентированная на обеспечение телефонного сервиса. …
Синхронная цифровая иерархия SDH
В настоящее время синхронная цифровая иерархия SDH (Synchronous Digital Hierarchy) является самой распространенной технологией транспортной сети. Производителями телекоммуникационного оборудования выпускается огромное число наименований аппаратуры синхронной цифровой иерархии. Можно сказать, что SDH – это сегодняшний день транспортных сетей. Большой потенциал технологии, наличие путей ее дальнейшего совершенствования в соответствии с требованиями времени позволяют предположить, что синхронная иерархия, скорее всего, в ближайшие годы будет сохранять лидирующее положение.
На сегодняшний день существует оборудование SDH, позволяющее передавать сигналы со скоростями вплоть до 40 Гбит/с (STM-256). Такие скорости вполне удовлетворяют сегодняшние потребности в пропускной способности, а в большинстве случаев даже оказываются избыточными. Дальнейшее увеличение скорости цифрового сигнала сопряжено с серьезными техническими трудностями и экономически нецелесообразно.
В синхронных цифровых сетях передачи данных важнейшую роль играют мультиплексоры/демультиплексоры.
SDH сети спроектированы таким образом, что имеют возможность бороться с отказами, используя защитное переключение. Это достигается дублированием линий передачи между элементами сети. В случае глобального отказа, а именно, обрыва линии, элемент сети переключит передачу на дублирующую линию – этот механизм называют защита мультиплексорной секции Multiplexer Section Protection (MSP).
Оптическое мультиплексирование DWDM, CWDM
Успехи оптоволоконной технологии позволили значительно повысить эффективность использования линий оптического кабеля за счет передачи цифровых потоков одновременно на нескольких оптических несущих. Эта технология получила название WDM (Wave Division Multiplexing), то есть разделение по длинам волн, или спектральное уплотнение. Суть метода заключается в том, что ряд информационных потоков, переносимых каждый на своей оптической несущей с помощью специальных устройств - оптических мультиплексоров - объединяется в один оптический сигнал, который и вводится в оптическое волокно. На приемной стороне производится обратная операция - демультиплексирование.
Технология плотного волнового мультиплексирования (Dense Wave Division Multiplexing — DWDM) осуществляет уплотнение в одном оптическом волокне нескольких оптических сигналов с различными длинами волн. Такая технология повышает пропускную способность оптического волокна, но требует специальных технических методов, исключающих переходные влияния сигналов различных длин волн друг на друга. Благодаря тому, что DWDM — это быстроразвивающаяся технология, за короткий промежуток времени удалось повысить емкость волокна с 64 до 256 и более оптических каналов (длин волн). Однако на практике для сетевого оператора важнее не количество оптических каналов, а общая пропускная способность волоконно–оптической линии и масштабируемость этого показателя, то есть возможность наращивания пропускной способности ВОЛС по мере роста требований рынка. В настоящее пропускная способность таких систем — до 100 Мбит/c с возможностью дальнейшего наращивания ее до 40 Гбит/c.
Система DWDM является одной из составных частей мультисервисных сетей. В чистом виде — это физический уровень сети, который работает независимо от типа передаваемой информации или от ее формата. Подобная гибкость в сочетании с огромной пропускной способностью делает DWDM идеальной технологией для опорной инфраструктуры сетей следующего поколения, какими являются мультисервисные сети. Данное качество DWDM позволяет обеспечивать транспортировку трафика от самых различных сетей: стационарных, мобильных, постоянно усложняющихся служб и телекоммуникационных приложений с постоянно растущим числом пользователей и увеличивающимися скоростями передачи информации.
Грубое спектральное мультиплексирование — CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) — является технологией передачи данных, позволяющей одновременную передачу различных протоколов по одной паре оптических волокон (рис. 3). CWDM базируется на использовании оптических каналов, отстоящих друг от друга на расстоянии 20 нм.
Рис. 3. Суть метода WDM
Эти оптические каналы, лежащие в диапазоне от 1310 до 1610 нм, специфицированы рекомендацией G-694.2 Международного телекоммуникационного союза (ITU). При расширении диапазона вниз до 1270 нм число возможных каналов передачи увеличивается до 18. Преимущества технологии CWDM:
Низкая стоимость по сравнению с DWDM.
Гибкость в реализации различных топологий.
Передача данных на большие расстояния.
Единая система управления всеми узлами CWDM сети.
Технология CWDM продлевает время «жизни» существующих волоконно-оптических сетей путем использования сетки частот, не используемых традиционными приемопередатчиками. Технология инвариантна к протоколам передачи информации, что позволяет организовать различные телекоммуникационные услуги в одной транспортной среде. Увеличение частотного расстояния между каналами приводит к заметному снижению стоимости активных и пассивных компонентов по сравнению с технологией DWDM (где расстояние между каналами 0,8 нм). Кроме того, грубое спектральное мультиплексирование обеспечивает гибкость системы передачи информации и возможность реализации различных топологий.
Асинхронный метод переноса ATM
Эта технология отличается от технологий PDH и SDH тем, что охватывает не только уровень первичной сети, но и технологию вторичных сетей. В результате при рассмотрении технологии ATM трудно отделить ее часть, относящуюся к технологии первичной сети, от части, тесно связанной со вторичными сетями.
Технология ATM сначала рассматривалась исключительно как способ снижения телекоммуникационных расходов, возможность использования в ЛВС просто не принималась во внимание. Большинство широкополосных приложений отличается взрывным характером трафика. Высокопроизводительные приложения типа ЛВС клиент-сервер требуют высокой скорости передачи в активном состоянии и практически не используют сеть в остальное время. При этом система находится в активном состоянии (обмен данными) достаточно малое время. Даже в тех случаях, когда пользователям реально не нужна обеспечиваемая сетью полоса, традиционные технологии ЛВС все равно ее выделяют. Следовательно, пользователям приходится платить за излишнюю полосу. Перевод распределенных сетей на технологию ATM позволяет избавиться от таких ненужных расходов.
Проблема задержек при статистическом мультиплексировании связана в частности с большим и непостоянным размером передаваемых по сети пакетов информации. Возможна задержка небольших пакетов важной информации из-за передачи больших пакетов малозначимых данных. Если небольшой задержанный пакет оказывается частью слова из телефонного разговора или multimedia-презентации, эффект задержки может оказаться весьма существенным и заметным для пользователя. По этой причине многие специалисты считают, что статистическое мультиплексирование кадров данных дает слишком сильную дрожь из-за вариации задержки (delay jitter) и не позволяет предсказать время доставки. С этой точки зрения технология коммутации пакетов является совершенно неприемлемой для передачи трафика типа голоса или видео.
ATM решает эту проблему за счет деления информации любого типа на небольшие ячейки фиксированной длины - размер 53 байта, пять из которых составляют заголовок, оставшиеся 48 - собственно информацию. В сетях ATM данные должны вводиться в форме ячеек или преобразовываться в ячейки с помощью функций адаптации.
Передача данных в коротких ячейках позволяет ATM эффективно управлять потоками различной информации и обеспечивает возможность приоритизации трафика.