ДЕСТЕЛІК КОММУТАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ

Коммерциялық емес акционерлік қоғам

Алматы энергетика және байланыс университеті

Автоматты электрбайланыс кафедрасы

 

 

ДЕСТЕЛІК КОММУТАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ

 

5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының студенттеріне арналған
курстық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік  нұсқау

 

 

Алматы 2013

 

Құрастырушы: Калиева С.А. Дестелік коммутация технологиялары: 5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының студенттеріне арналған курстық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқау - Алматы: АЭжБУ, 2013 - 21 б.

 

Әдістемелік нұсқауда курстық жұмыс тапсырмалары, нұсқалары, жұмыс жасау әдістемесі және берілгендерді тиімді өңдеулер, қажетті әдебиеттер тізімі мен бақылау сұрақтары берілген. Әдістемелік нұсқау 5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының студенттеріне арналған.

Без.-3, кесте. - 6 әдеб. көрсеткіші - 10 атау.

 

Пікір беруші: Г.А.Шахматова

 

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2013 ж. баспа жоспары бойынша басылады.

 

© «Алматы энергетика және байланыс университетінің» КЕАҚ, 2013 ж.

 

Кіріспе

 

Дестелер коммутациясының технологиясы пәнінің мақсаты - осы күндегі дестелер жалғаушы желілер технологиясын жобалау принциптері мен әдістерін талдау және олардың ғылыми негіздерін беру, дестелер жалғаушы желілердің мүмкіншілігінен және іске асырудың табиғи шекараларынан мағлұмат беру, қазіргі замандағы телекоммуникация желілерінің эволюциясының және конвергенциясының заңдылығын айқындау. Бұл пән қазіргі заманның дестелер жалғаушы телекоммуникация желілерін құру технологиясын, мультисервистік желілер құру принциптерін игеруші байланыс инженерлерін дайындауды дамытады жене тереңдетеді.

Курстық жұмысты орындау «Цифрлық коммутация техникасы» және «Ақпаратты тарату теориясы» пәндері бойынша алған білімдерін бекіту, сондай-ақ «Курстық жұмыстың мазмұны» бөлімінде көрсетілген нақты есептерді шешуге дағдыландырады.

Осы курстық жұмыс деректерді пакеттер коммутациясы желісі арқылы нақты уақытта тарату мәселесіне арналған. Дыбысты пакеттер коммутациясы (VoIP) желісі арқылы тарату мәселесі келесі жағдайдан туындады, каналдар коммутациясы дамып келе жатқан нарықты, жаңа және қосымша қызмет түрлерін енгізуді  қанағаттардыра алмады.

Әдістемелі нұсқауда жұмыстың орындалу тәртібі мен тапсырмаға түсініктеме келтірілген.

Курстық жұмыста қолданылған қажетті шешімдер, орындалған есептер, функционалды сұлбалар, кестелер келтірілген. Курстық жұмыста оқулықта бар материалдарды жазу қажет емес.

Әр студент курстық жұмысты берілген бір нұсқада орындайды. Нұсқаның нөмірі студенттік билеттің соңғы екі санымен анықталады.

Қорғауға жіберілген курстық жұмыс кафедраның екі оқытушысынан тұратын комиссияға қорғайды.

 

1 Курстық жұмыстың мақсаты

 

Жұмыстың мақсаты - желілік қосымшалардың жүзеге асуының қандай да бір жаңа әдісінің зерттемесі емес, тек әдістерді жүйелеу және бағалау оның корпоративті желіде қолдану мүміндігін қарастыру.

Түсіндірме қағазда курстық жұмыстың мақсатын негіздеу, берілген мәліметтер арқылы қажетті есептеулер жүргізіңіз және орындаған жұмыс бойынша қорытынды жасаңыз.

 

2 Курстық жұмысты орындауға нұсқаулар

 

Курстық жұмыстың теориялық бөлімінде төмендегі сұрақтарды қарастырыңыз:

1) Сөйлесуді дестелік таратудың даму болашағы және тарихы.  Сөйлесудің дестелік таратуы бар желіні құруға түрлі тәсілдер.

2) Дестелі коммутациясы бар мәліметтерді тарату желісі бойынша сөйлесу байланысын ұйымдастыру әдістері.

3) Дестелі коммутациясы бар мәліметтерді тарату желі бойынша сөйлесулердің тарату мүмкіндігі үшін БҚ құрылымы. Сөйлесулердің дестеленуінің БҚ. Телефондық сигнализация шлюзының БҚ.

4) Кодерлардың ең белгілі типтерінің негізгі сипаттамалары.

5) VoFR және VoIP сөйлесулерін тарату әдістерін салыстыру:

а) сөйлесу күре жолдарына қойылатын талаптарды көрсету;

б) Frame Relay кадрысының және IP дестесінің қызметтік ақпараттың мөлшерін салыстыру;

в) берілген технологияларды өткізу жолағын қолдану бойынша салыстыру;

г) VoFR кадрының және VoIP  дестесінің сегменттелуін қарастыру.

6) Дестелі коммутациясы бар мәліметтерді тарату желі бойынша берілетін сөйлесу сапасына әсер ететін факторларды бағалау.

7) Сөйлесудің пакеттік ұсынылудың математикалық үлгісін құру.  Курстық жұмысты орындауға арналған нұсқалар 1 кестеде келтірілген.

 

1 кесте - Курстық жұмысты орындауға арналған нұсқалар

Параметрдің аталуы

Сынақ кітапшасының соңғы саны

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Lи, к/бит

150

100

200

300

500

700

1000

4000

40

400

Rk к/бит

64

64

256

128

512

1024

128

1536

2048

256

Rи к/бит

5,6

8

16

24

32

24

5,6

8

16

5,6

ОСШкс, дБ

10

15

20

30

35

25

40

25

15

10

ОСШкв, дБ

0

2

– 4

–2

– 4

– 2

– 4

– 2

– 4

– 2

 

Сынақ кітапшасының соңғы санының алдындағы саны

Lсл бит

300

100

150

200

250

300

0

150

100

250

M

8

10

6

4

8

10

150

4

10

10

ОСШД, дБ

30

35

15

10

20

25

64

32

18

27

Төмендегі десте параметрлерін анықтау керек:

а) дестенің тарату уақыты;

б) дестенің кешігу уақыты;

в) десте ұзындығының тиімділігін анықтау;

г) сөйлесудің айқындылығына баға беру.

 

3 Курстық жұмысты орындауға әдістемелік нұсқау

 

3.1 Дауысты дестемен таратудың даму болашағы мен тарихы

 

 

Цифрлық әдістердің пайда болу уақытынан аналогтық сигналдарды өңдеу және ғылымдық ойда мәліметтердің берілу желісі жаңа жетістіктердің пайда болуына байланысты бұрынғы телефондардан бас тартып жаңа цифрлық сөз берілу технологиясына ауысты. Олардың дамуыныда TCP/IP хаттамасының ақпаратты таратуда қолдануында. Соңғы жылдары  Ethernet желісінде дестелерді беру жылдамдықтарында өзгерістер пайда болды 10-нан 10 000 Мбит/с дейін және олардың тарату қашықтығының өсуі  2-ден 100 км.

Осының барлығы IP үстінен дестелік берілу сөзінің стандарттарын жабдықтау үшін және IP телефондық корпоративті телекоммуникациялы жүйеге енуі жақсы тапсырыс тудырды. Бірақ та IP телефонды желісінің  аз таралуы кешіктірілді және барлық жергілікті таратылуда кешігуде. Сондықтан жаңа технологияны жеке элементтен бастап біртіндеп ендіре бастады.

Тағы бірнеше жыл бұрын үш дестелік дауыс беру технологиялары арасында бәсекелестік байқалды  — VoATM, VoFR и VoIP. Көптеген өндірушілер мен операторлар АТМ және FR желілеріне оларды ең жаңа деп санап үлкен әдістерін салды. Бірақ та, барлық түрімен, мәліметтерді тарату магистральды технология жеңісі оның жасына қарамастан Ethernet-ке тиеді. Бұл тағы көп дауыстық таралу шешімін  VoIP базасына алып келеді.

IP-телефонды қолдану екі негізгі бағытпен дамып келеді: алыстық байланыс және корпаративті телефонды жүйе. Біздің елде VoIP  технологиясы алыс байланыс аймағында яғни қалааралық және халықаралық бағытта орнықты. Сонымен қатар IP-телефондық желі көрсеткіштері корпоротивті желіде де орын алады. Корпоративті желі құрлығыларының барлық тасымалдаушылары толық  VoIP көрсеткішін жариялайды.

Десте дегеніміз - өлшемі бірнеше байттан жүздеген килобайтқа дейін болатын деректің пайдаланушыға бөлінбей жеткізілетін бөлігі. Таратылатын хабар жалғау жүйесінде қысқа дестелерге бөлінеді, әрбір дестеде адресі және реттік саны (нөмірі)  көрсетіледі, жалғаушы жүйе босаған. Әрбір дестеде адрестің болуы дестелік коммутация технологиясының ең негізгі қасиеттерінің бірі болып келеді, өйткені әрбір десте ақпараттық ағынның басқа дестелерінен тәуелсіз коммутаторлармен өңделуі мүмкін. Дестеде тақырыпшадан басқа дестенің соңында орналасатын шеттік (концевик) деп аталатын бір қосымша болады. Шеттікте желі арқылы тарату кезінде ақпараттың бұрмалануының болғанын немесе болмағанын тексеруге мүмкіндік беретін бақылау қосынды орналасады.

 

3.2 Дестелік коммутациясы бар мәлімет тарату желілері арқылы дауысты байланысты құрудың тәсілдері

 

Десте дегеніміз - өлшемі бірнеше байттан жүздеген килобайтқа дейін болатын деректің пайдаланушыға бөлінбей жеткізілетін бөлігі. Таратылатын хабар жалғау жүйесінде қысқа дестелерге бөлінеді, әрбір дестеде адресі және реттік саны (нөмірі)  көрсетіледі, жалғаушы жүйе босаған арнамен бағыттаушы кестесін пайдаланып тиісті торапқа бағыттайды, қабылдаушы нүктеде дестелер реттік санымен пайдаланушының құрылғысына беріледі.

Десте жалғаушы (коммутациялаушы) желілерде дерек дестесін жолдаудың екі түрлі механизмі қолданылады: дейтаграммалық және виртуалды арналармен жолдау.

Дейтаграмма - жалғыз дестеден тұратын дерек. Дейтаграмманың ерекшелігі алдын ала жалғауды қажет етпейді. Торапқа келіп түскен дейтаграмманы енді қай торапқа жіберу керектігін дестенің басында көрсетілген адресіне байланысты әр торап өзіндегі бағыттау кесте бойынша шешеді және бір-біріне байланыссыз  таратылып, жеке-жеке өңделеді.

Дейтаграмма әдісі трафик өңдеуде қолайлы болғанымен, көлемді желілерде дестенің басында көрсетілген толық адресі бойынша дестені бір тораптан екінші торапқа жолдауда шешім қабылдау үшін өте үлкен бағыттаушы кестесін және десте басында ұзын адрес аймағын пайдалануды қажет ететіндіктен, дестенің желідегі жылдамдығы айтарлықтай төмендейді.

Виртуалды арна (virtual circuit немесе virtual chan­nel) механизмінде жолдаушы мен қабылдаушының адресін тікелей қосып желіде байланыс жолын құрады. Басқаша айтқанда, виртуалды арна дерек тарату кезінде ғана құрылады.

Дестелі коммутациясы бар мәліметтерді тарату желісі бойынша телефондық байланысты ұйымдастырудың сұлбасы жалпы түрде 1 суретте көрсетілген. Бұл сұлбаның көрнекілігі үшін дестелік желі бойынша мәліметтерді және сөйлесулерді біріккен таратылу мүмкіндігін жүзеге асыратын аппаратты-бағдарламалық құралдардың барлық жиынтығын қосатын МСБТҚ (мәліметтерді және сөйлесулерді бірегей тарату құрылғысы) түсінігі енгізіледі.

 

 

2 сурет - Дестелік желі арқылы телефондық байланысты ұйымдастыру сұлбасы

 

3.3 Мәліметтерді тарату желілері арқылы сөйлесулерді тарату

 

Дестелік желі бойынша телефондық байланысты ұйымдастыру үшін мынадай функциялары бар аппаратты-бағдарламалық жиынтық қажет, ол мынадай функциялардан тұрады:

а) сөйлесу аналогты сигнал және телефондық сигнализация хаттамаларын ақпараттық бірлікке түрлендіру (дестелер немесе кадрлар);

б) сөйлесу трафигі мен мәліметтер трафигінің бірігуі.

Бірінші функцияның бөлікті орындалуы үшін сөйлесу сигналын цифрлық түрге түрлендіру және сөйлесу кадрлардың қалыптасуы үшін қажетті СӨЦП (сигналдарды өңдейтін цифрлық процессор) қолданылады. Қалған түрленулер қарапайым әмбебап процессорларды қолдануы бар бағдарламалық құралдармен іске асады.

3-суретте дестелік желі бойынша сөйлесулердің тарату мүмкіндігін жүзеге асыру үшін бағдарламалық қамтамасыз етудің (БҚ) құрылымы көрсетілген. 

 

 

3 сурет - Дестелі коммутациясы бар МТЖ бойынша телефондық байланысты ұйымдастырудың БҚЕ құрылымы

 

Берілген бағдарламалық қамтамасыз етудің  телефоннан шығатын сөйлесу және сигнализация сигналдары үшін итерфейстерді ұйымдастырады және оларды желі бойынша тарату үшін бірегей ақпараттық ағынға түрлендіреді. СӨЦП бағдарламалық қамтамасыз етуі және сөйлесулердің дестелік таратудың әртүрлі хаттамаларды қолдану мүмкіндігі үшін қалған БҚЕ арасында нақты интерфейсті қамтамасыз ету үшін БҚЕ төрт бөлікке бөлінген. Дестелі коммутациясы бар желі бойынша сөйлесулерді тарату мүмкіндігін іске асыру үшін БҚЕ келесі бөліктерден тұрады:

1) Сөйлесудің дестеленуінің бағдарламалық қамтамасыз етуі. Бұл БҚЕ СӨЦП-да шығарылады және олардың МТЖ бойынша кезекті таратуы үшін сөйлесу элементтерінің дайындығы үшін қолданылады. БҚЕ құрамына кіреді: вокодер,  эхосейілтудің алгоритмі, сөйлесудің белсенділігін анықтау алгоритмі және джиттердің жоюының алгоритмі.

2) Телефондық сигнализация шлюзінің БҚЕ. Берілген БҚЕ байланысты орнату үшін желілік хаттамалар модулінде қолданылатын өзгертілетін күй  (байланыс орнату, тоқтату және т.б.) деп аталатын телефондық сигнализация сигналдарын түрлендіріп, телефондық құрылғымен әрекет етеді. 

3) Желілік хаттамалардың БҚЕ. Бұл БҚЕ сигнализация туралы ақпаратты өңдейді және оны сигнализацияның телефондық хаттамалар форматынан дестелі коммутациясы бар желі бойынша сигналды ақпараттың таратудың нақты хаттамасына түрлендіреді. Сонымен қатар, бұл БҚЕ сөйлесу кадрларды және сигналдық ақпаратты дестелік желіде қолданылатын желілік хаттамалардың ақпараттық бірлігіне жинақтауды орындайды.

4) Желімен басқару БҚЕ. Бұл БҚЕ сөйлесудің дестелік тарату жүйесінің модулін қамтамасыз ету және конфигурациясы үшін сөйлесуді таратуды басқару интерфейсі болып келеді. Барлық басқарушы ақпарат  ASN.1 сәйкес анықталады және SNMP синтаксиске ие.

 

3.4 Кодтаушының негізгі сипаттамалары

 

Сөйлесуді жобалау БҚ  ең негізгі түйіндерінің бірі вокодер болып келеді. Вокодер (ағылшыннан voice – дауыс, coder - кодтаушы) сөйлесу сигналының параметрлік кодалауды іске асыратын құрылғы (немесе алгоритм) болып келеді.

Кодалау – сөйлесу сигналының түрлену тәсілі, бұл кезде күре жолдың беруші шетінде бір немесе бірнеше өлшеулер (жиіліктік диапазон, динамикалық диапазон, уақыттық интервал) бойынша сығылу болғанда, ал қабылдаушыда – сәйкесінше кеңею жолымен сигналдың бастапқы көлемін қалпына келтіреді. Кодалау мынадай түрленулерден тұрады:  сөйлесу сигналының сығылуынан және қалпына келтіруінен.

Аналогты сөйлесу сигналдың цифрлық түрге түрленуі көбіне импульсті-кодалық модуляция (ИКМ) тәсілімен іске асырылады. Осындай өңдеуден кейін сөйлесу сигналы цифрлық арналар бойынша тарату үшін жарамды болып келеді. Бірақ бұндай цифрлық ағынның таратылуы үшін  64 кбит/с  (ITU G.711 кепілдемесі) өткізу жолағын бөлуі қажет, бұл анық көп болады.

Сөйлесу сигналының тағы да бір түрленуі адаптивті дифференциалды импульсті-кодалы модуляциясы (АДИКМ) бар. Бұл алгоритм ИКМ-дағыдай дәл сондай сөйлесуді шығарудың сапасын береді, бірақ ақпаратты тарату үшін оны қолдану кезінде не бары 16-32 кбит/с (ITU G.726 стандарты) жолақ қажет. Тәсіл сөйлесуді беретін аналогты сигналда қарқындылығының қатты қарғулары болмау керектігіне негізделген. Сондықтан егер амплитуда  сигналының өзіне емес, оның алдыңғы мәнімен салыстырғанда өзгеруін кодқа түрлендірсек, онда разрядтың аз санымен өтуге болады.

 

3.5 VoFR және VoIP сөйлесулерін тарату әдістерін салыстыру

 

3.5.1 Сөйлесу трафиктеріне қойылатын талаптар.

Мәліметтерді тарату желісі бойынша сөйлесуді және факсимильдік ақпаратты тарату мүмкіндігін енгізу құны негізінен СМИҚ (сөйлесулер және мәліметтерді интеграциялау құрылғысы) құнына тәуелді, мұның құны осы құрылғымен ұйымдастырылған сөйлесу трафиктер санына пропорционалды. Сондықтан қажетті сөйлесу трафиктер санын азайтуға ұмтылудың мәні бар.

Басты торапта күре жолдар саны торапқа жалғанған күре жолдың жалпы санына проценті ретінде есептеледі. Мысалы, әрқайсысында екі сөйлесу күре жолы бар 20 жалғанған тораптар үшін (барлығы 40 күре жол), көп жағдайда басты торапта тек 15-20 сөйлесу күре жолдары қажет. Жалғанған күре жолдар 8/3 (40/15) немесе 2/1 (40/20) бәсекелес коэффициентімен басты тораптың күре жолдар жиынтығын асып түсу керек.

 

3.5.2 Frame Relay кадрының және IP дестесінің қызметтік ақпараттың мөлшерін салыстыру.

FR технологиясы - жоғарғы жылдамдықпен дерек, көлемдері айнымалы (күрт өзгеретін десте) ШЕЖ-нің кадрларын және кідіріске сезімтал дауыс пен бейне сигналдарын таратуға икемделген желі. FR желісі 1991 жылдан бері кең тараған желілердің бірі. FR технологиясы осыған дейінгі ТКЖ жетістіктерін тиімді пайдаланған:

- жалғау жүйелерінен уақытпен біріктіру әдісін алды;

- Х.25 желісінен статистикалық біріктіру әдісін алды. Осылардың екеуі де FR желісінде қолданылады. Біріншісі, жоғарғы жылдамдықты және аз кідірісті қамтамасыз етеді. Екіншісі, дестелердің кезектесуінің және арна аясын бірлесіп пайдалану мүмкіншілігін тудырады. FR желісі Х.25 желісінде қолданатын десте жалғау әдісінің жеңілдетілген нұсқасы. Синхронды дерек кадрлары басындағы ақпаратқа сәйкес жолданады. FR желісінің ерекшеліктері:

-   Х.25 желісі OSI – үлгісінің үш деңгейін қамтиды;

-   FR желісі OSI – үлгісінің екі деңгейін қамтиды.

FR желісінде кадрлар желілік деңгейде өңделмейтіндіктен, кадрлардың кідірісі бірнеше байт қана, ал X.25 желісінде дестелердің кідіру уақыты 0,6 сек. (өте үлкен), осының салдарынан дауыс және бейне сигналдарын Х.25 желісімен тарату мүмкін емес. FR кадрының қатесін тексеретін 16 биттік аумақ бар, бірақ кадрлар бұрмаланған болса да жеткізіледі. Сондықтан FR желісімен дерек жолдағанда желінің жоғарғы деңгейінде (FR деңгейінен жоғары) қателерді түзетуші хаттама пайдалану қажет (TCP/IP). FR технологиясында HDLC хаттамасының кейбір аймақтары алынып тасталған. FR желісінде пайдаланушының адресі көрсетілмей, оның пайдаланатын арнасының нөмірі –  DLCI көрсетіледі. Кадрдың жолдану барысында желідегі әр торап әртүрлі DLCI тағайындауы мүмкін. асалады.

Мысалы: FR желісінің 256 кбит/с. жылдамдықпен келген десте легін өткізу мүмкіншілігі бар порты қашықтағы 4 жеке-жеке торапқа тұрақты виртуалды арнамен (PVC) қосылған. Олардың әрқайсысына жылдамдығы 64 кбит/с. болатын арна бөлінген (CIR = 64 кбит/с).

FR желісінің пайдалану ерекшелігі:

- кадрларды бұрмаланусыз жеткізуге кепілдік бермейді;

- CIR (Committed Information Rate) – келісілген жолдау жылдамдығы.  

FR желісімен FRAD арқылы ШЕЖ – нің кадрларын, факсимильдік және дауыс сигналдарын жолдауға болады. FRAD немесе жолбағыттаушы ШЕЖ кадрының қызметтік ақпараттарын алып тастап, FR кадрына инкапсуляциялайды (салады). Кадрлар жоғарғы деңгейдің хаттамаларымен (TCP/IP, SDLC т.с.с.) жолданған болса олардың қызметтік ақпараттары алынбай, толық инкапсуляцияланады. Желі торабы келген кадрдың DLCI – ін өзіндегі DLCI кестесімен салыстырып, (торап басқа DLCI тағайындауы мүмкін) кадрдың басында көрсетілген адресіне жібереді. Қабылдау нүктесінде барлығы керісінше қайталанады, FR кадрының қызметтік ақпараты ШЕЖ–нің қызметтік ақпаратымен алмастырылып пайдаланушыға беріледі. Басқаша айтқанда: FR кадры желілік хаттамаларының инкапсуляцияланатын базалық элементі ретінде пайдаланылады, ал FR желісі тасымалдаушы орта (транспорттық) қызметін атқарады.  FR кадрының өлшемі белгіленбеген, бірақ 8189 байтпен шектелген, жасырын түрінде 1600 байт. Тәжрибеде FR кадрының өлшемі жоғарғы деңгей және ШЕЖ хаттамаларымен анықталады. FR желісі кері байланысты пайдаланбайтындықтан, пайдаланушы желінің күйі мен конфигурациясын біліп тұру үшін LMI (Local Management Interface) жергілікті басқару интерфейсін пайдаланады.

VoIP және VoFR негізгі ерекшелігі IP дестесінің қызметтік ақпаратының мөлшері Frame Relay кадрынан елеулі үлкендігінде болып келеді. Екі тәсілді өткізу жолағын қолдану әдісінде салыстыру және мысал ретінде G.723.1 (5,3 кбит/c) вокодерді қолданамыз. VoFR және VoIP тәсілдерін қолдану кезінде өткізу жолағын орташаланған қолдануы 2 және 3 кестесінде келтірілген.

 

2 кесте - FR кадрының тақырыпшасы және өткізу жолағының орташаланған қолдануы

Кодермен қолданылатын өткізу жолағы

5,3 кбит/c

Сөйлесуі бар Frame Relay кадрының қызметтік ақпаратын тарату үшін

2,1 кбит/c

Frame Relay желісінде өткізу жолағының қосынды қолдануы.

7,4 кбит/c

Сөйлесу паузасын жоюы (60%)

4,4 кбит/c

 

Ескере кететін жағдай, салыстыру кезінде арналық деңгейде тарату кезінде IP дестесіне қосылатын қызметтік ақпараттың мөлшері ескерілмейді.

 

3 кесте - IP дестесінің тақырыпшасы және өткізу жолағының орташаланған қолдануы

Кодермен қолданылатын өткізу жолағы

5,3 кбит/c

IP сөйлесу дестесінің қызметтік ақпаратын тарату үшін

12,7 кбит/c

IP желісінде өткізу жолағының қосынды қолдануы.

18 кбит/c

Сөйлесу үнсіздігін жоюы (60%)

7,2 кбит/c

Сөйлесудің 20-30 секунд айналымы кезінде орташаланған өткізу жолағының  соңғы қолданысы

10,8 кбит/c

 

3.5.3 Өткізу жолағын қолдану бойынша VoFR және VoIP салыстыру.

IP трафигі Frame Relay трафигіне қарағанда 3 есе үлкен өткізу жолағын қолданады. Мысалы, егер арнада жылдамдық  64Кбит/с құрайтын болса, онда Frame Relay  желісінде 64/7,4 = 8 сөйлесу күре жолы ұйымдастырылуы мүмкін (ІР желісін қолдану кезіндегі 64/18 = 3).

 

3.5.4 VoFR кадрының және VoIP дестесінің сегментке бөлінуін салыстыру.

Арналық байланыс бойынша дестелердің кезекті таратылу принципі мәліметтері бар ұзын дестенің таратуы сөйлесу дестесінің таратудың күту уақытын елеулі үлкейтуге әкеледі. Мысалы, 56 кбит/с қатынау арнасы бойынша Ethernet 1500 байттық дестесі 200 мс астам уақытты құрайды. Осыған орай, мәліметтердің, әсіресе қатынаудың төменгі жылдамдықты арналар үшін кез келген ұзын дестелерін қайта сегментке бөлінуінің мүмкін болуы МСБТҚ үшін маңызды. Мәліметтер бар дестелердің мөлшеріне шектелуі 4 кестеде келтірілген.

 

4 кесте – Ақпараттық дестелердің ең жоғарғы үзындықтары

Қатынау арнасының өткізу жолағының мөлшері (кбит/c)

Дестенің максимальды ұзындығы (байт)

56/64

256

128

512

192

768

256

1024

384

1536

512

2048

1544

6144

 

3.6 Сөйлесудің пакеттік ұсынылудың математикалық үлгісін құру

 

Мәліметтерді беруге есептелінген желі бойынша дауысты таратуды ашық жүйенің әрекет ету (АЖӘ) моделінің екі деңгейінің бірінің көмегімен іске асыруға болады. АЖӘ моделінің арналық деңгейінде АТМ және Frame Relay желілері қолданылады. Желілік деңгейде ІР хаттамасы іске асады. Екі жағдайда да дауыстық сигнал қолданылатын технологияға сәйкес түрге ие дестелерге алдын ала түрлендірілген.

Дестелі коммутациясы бар желінің негізін кезектер және дестелер коммутациясының механизмінің негізінде – маршруттаушыда,  локалды және глобалды желінің коммутаторында, соңғы торапта жұмыс істейтін кез келген желілік құрылғыда қолданылатын осы кезектерді өңдейтін алгоритмдер құрайды.

ЖҚКЖМ теориясының негізгі мазмұнын екі процесті сипаттаудан тұрады: шақырудың келіп түскен уақыты және қызмет көрсетудің ұзақтығы, сонымен қатар олардың кезекке әсер етуінің бағалау.

ЖҚКЖМ әртүрлі типінің белгіленуі үшін А/В/М түрдегі қарапайым қысқартулар қолданылады. Мұндағы  М – қызмет көрсетілетін құрылғының саны, А – шақырудың келіп түскен уақытының бөлінуі және В – шақыруға   қызмет көрсетілетін уақыттың бөлінуі.

Дестелі коммутациясы бар желідегі қызмет көрсететін құрылғылар өзара байланыс арналарымен біріккен дестелер коммутациясының тораптары (маршруттаушы) болып келеді. Екі қашықтатылған терминалдар арасында ақпаратпен алмасу маршрутизатор көмегімен іске асады.

Белсенділіктің кезекті интервалдар ағыны және кідіріс болып келетін сөйлесу сигналындағы цифрлық терминалдар цифрлық сигналдарды сөйлесу дестесі (СД) түрінде қалыптастырады. Сөйлесу сигналының статистикалық сипаттамасын алуы мақсатында телефондық сөйлесулер кезінде сигналдар күйінің өзгеруін сипаттайтын әртүрлі үлгілер тәжірибе түрде алынған.

Дестелік тарату кезінде желілік мәселелерді талдау үшін сөйлесу сигналдарының қалыптасу механизмі күйдің қажетті санымен Марковтың соңғы тізбегімен жеткілікті жақсы көрсетіледі.

Кіріс трафикті анықтайтын А және В абоненттердің жұбын қарастырайық, екі абонентте бір уақыттағы белсенді күйдің пайда болу мүмкіндігін болдырмайтын әрекеттерді Марков үлгісінің үш күйімен көрсетуге болады (4 суретті қараңыз).

 

 

4 сурет - Үш күйі бар диалогтың Марковтық үлгісі

 

Өтпелі күй матрицасы мынадай түрге ие:

 

.

Бұл үлгі үшін белсенді күйдің ұзақтығы геометриялық таратуға ие, ал үзіліс ұзақтығы басқаша таратылған, бұл сөйлесу сигналының нақты сипаттамаларына сәйкес.

Бұл жағдай үшін тұрақты күйдің ықтималдықтар векторы мынадай түрге ие:

 

Дестелік тарату кезінде сөйлесу сигналының сапасын бағалау үшін келесі болуларды жасау керек.

Мұнда:

- маршрутизаторға жалғанған m-терминалдар байланыс орнатты және шексіз ұзақтығы бар диалогтың қатысушы болып келеді;

- әрбір терминал дестелердің жиналуы үшін екі буфермен қызмет етіледі. Терминал дестені қалыптастырады және оны буферге орнатады. Келесі десте осы уақытқа дейін тазартылып тұру қажет буферге орнатылады, болмаса жаңа пакет алдыңғысының орнына жазылады;

- дестелерді өңдеудің келесі процедурасы қарастырылады. Терминал бос немесе бос емес дестелерді  rτпак + iΔ, r =0, 1, 2, …, уақыт интервалына қалыптасады, мұнда  Δ – кіріс маршрутизаторымен реттеуге мүмкін болатын параметр. Сондықтан осы уақыт мезетін абоненттің қосылу мезетінен бастап синхрониздеуге мүмкін емес, онда сөйлесу дестесінің қиылуы, болмаса диалогтың басында бос дестенің бір рет қосылуы болуы мүмкін;

- терминалға сәйкес буфер  rh + iΔ уақыт мезетінде өңделеді. Егер нақты уақытта бос емес десте қалыптастырылған болса, онда ол келесі тарату үшін кезекке тұрады. Кезек FIFO («first in – first out» - «бірінші келсе – бірінші қызмет етіледі») процедурасына сәйкес өңделеді.

Сөйлесуді тарату үшін үлкен кідірістерден және дестелердің жоғалуын болдырмау үшін нақты уақытта τпак £ mΔ қамтамасыз ету керек. Сонымен бірге, дестелер тарату кезегіне Рi(r) ықтималдығымен rτпак + iΔ уақыттың дискретті мезетінде келіп түседі.

Дестелерге қызмет көрсету кезіндегі тарату (қызмет көрсету) уақыты  m тұрақты болып келеді және оны мына формуламен анықталады:

 

m = tкк = (Lи + Lсл)/Rk,                                                                                                                                (1)

 

мұндағы Lи –  дестенің ақпараттық бөлігінің ұзындығы, бит;

Lқк – дестенің қызметтік биті (преамбула және концевик), бит;

Rk – маршрутизаторлар арасындағы күре жолдардың өткізу қабілеті, бит/с;

tкк – қызмет көрсету уақыты;

m – тарату уақыты.


Қолдану коэффициенті Кқк, мына формуламен анықталады:

,                                                                                    (2)

мұндағы m – кіріс маршрутизаторымен байланыс орнатқан абоненттер саны.

.

Rи – терминалдан мәліметтердің тарату жылдамдығы, бит/с.

Кешігу уақытын бағалау.

(2) ескере отырып кешігу уақытының орташа мәні m(T) мынадай түрге ие:

,                                                                      (3)

.

 

Өту ықтималдығының осындай мәні р = 0,9 және х = 0,3 тең, бұл 60 % уақыттың 2 (екі сөйлесуші де үндемегенде) немесе 3 (бір сөйлесуші ғана сөйлегенде) күйінде тізбекті орналасқан жағдайына сәйкес, яғни арна тек 40 % ғана қолданылады.

Орташа кідірісті бағалау:

1) дестелердің келіп түсу кезінде (М/D/1 моделі) мына формуламен анықтауға болады:

 

 
,                                                                                  (4)

,

 

2) Пуассон заңы бойынша дестелердің келіп түсу кезінде (М/М/1 моделі):

 

Lт = Lа+ Lк.,                                                                                                                                                            (5)

 

Lт=40*1024+200 =41160бит,

,                                                                                    (6)

,

 

 

3) геометриялық заң бойынша дестелердің келіп түсу кезінде (М/G/1 моделі):

,                                                                                (7)

,

 

Жалпы кешігу. Желі бойынша сөйлесулерді тарату сапасын бағалау үшін кезектегі кешігудің орташасының, кодтаушыдағы кешігудің және дестелеудегі кешігудің қосындысы болып келетін жалпы кешігуді білу қажет.

Төменгі жылдамдықты кодерлердегі алгоритмдік кешігудің мәні 5 кестеде көрсетілген. Нәтижелеуші кешігу m(Tå) m(T) кезектегі кешігуден, dз  дестелеу кешігуінен және сөйлесу кодеріндегі dкодер  алгоритмдік кешігуден қосындыланады.

 

dз = (Lи + Lсл)/Rи,                                                                                                              (8)

 

m(Tå) = m(T) + dз+ dкодер = m(T) + (Lи + Lсл)/Rи +  dкодер ,                          (9)

               

m(Tå)=0,016+2,512+5*10-3=2,533 с,

m(Tå) =2,532+2,512+5*10-3=  5,049с,

m(Tå) =1,894+2,512+5*10-3= 4,411с.

 

5 кесте - Төменгі жылдамдықты кодерлердегі алгоритмдік кешігудің мәні

Rи, кбит/с

5,6

8

16

24

32

48

64

dкодер, мс

35

15

5

3

2

1

0,75

 

Сөйлесудің дестелік тарату кезіндегі десте ұзындығының тиімділігі.

Дестенің оптималды ұзындығын анықтау үшін дестенің ақпараттық бөлігінің оптималды ұзындығын анықтау жеткілікті, өйткені сөйлесу дестесінің қызметтік бөлігі тұрақты. Дестенің оптималды ұзындығы мына теңдікті шешімінен анықталуы мүмкін:

dm(Tå)/dLи= 0.                                                                                             (10)

 

Қажетті түрленулерді орындағаннан кейін дестенің ақпараттық бөлігінің оптималды ұзындығы [11] формуласымен анықталады:

 

Lт. = Lcл [k / (1 – k)] (1 + F),                                                                        (11)

 

k = (mRи/2Rк),                                                                                              (12)

 

.

 

,                                                                          (13)

 

 

,

 

Lт= 200* [0,016/ (1 –0,016)] (1 + 0,871)= 16,131 бит.

 

Кідірістің тиімді уақыты мына формула бойынша анықталады:

             (14)

.

Сөздің айқындылығын бағалау

Таратудың цифрлық жүйесі бойынша сөйлесу сигналдарын тарату кезінде келесі құраушы қателіктер сипат алады: кванттау шуылы және дискретизация шуылы және қалпына келтіру шуылы, сонымен бірге  байланыс арнасындағы аддитивті шуылдар. Тәжірибеде ең тиімді сипаттама сигнал – шуылының қатынасы СШҚ (ОСШ), сәйкесінше ОСШД, ОСШКВ және ОСШКС. Сөйлесудің қайта қалпына келтірудің сапасы көбіне S, % буындық айқындылықпен бағаланады.

Осылайша, сөйлесуді таратудың сапасының анализі үшін сигнал қуатын  шуылының қосынды қуатына ОСШå қатынасын бағалау және ОСШå және S арасында өзара байланысты білу қажет.

Сигналдың қосынды қуатының қатынасы қуат шуылының қатынасы бойынша мөлшермен бағаланады.

 

ОСШå = 10lg[10 – ОСШкс/10 + 10 – ОСШкв/10 + 10 – ОСШД/10],                            (15)

 

мұнда ОСШкс  байланыс арнасындағы сигнал–шум қатынасы;

ОСШД  дискретизация сигнал–шум қатынасы;

ОСШкв кванттаудың сигнал–шум қатынасы.

 

.

Буынды айқындылығының тәуелділігі сигнал қуатының шуылының қосынды қуатына ОСШå қатынасынан мынадай түрге ие

 

S = 23 + 81[1 – exp (0,05ОСШå)],                                                              (16)

 

S = (23 + 81[1 – exp (0,05*4,222)])= 3,963%.

Сөздің айқындылығын  W  мына формуламен анықталады

 

W = 1,05[1 – exp[(– 6,15S)/(1+S)],                                                             (17)

 

W = 1,05[1 – exp[(– 6,15*3,963)/(1+3,963)]=1,042.

 

 

4 Курстық жұмысты безендіру тәртібі

 

Әр курстық жұмыс келесі бөлімдерден тұруы қажет:

-титулдық бет;

-мазмұны;

-кіріспе;

-жалпы тапсырма;

-нұсқа бойынша берілген мәліметтер;

-әр тарауға сәйкес тапсырманы орындау;

-қорытынды;

-қосымша;

-қолданылған әдебиеттер тізімі.

Курстық жұмысты безендіру стандарттар талабына сай жүргізілуі тиіс.

Жұмыс жоғарыда көрсетілген талаптарға сай келмеген жағдайда, толықтыруға қайтарылады. Жұмыс оқытушының тексеруінен өткеннен кейін, студент барлық қателерді түзетіп, есептеулерді дұрыс жасаған жағдайда қорғауға жіберіледі.

 

Әдебиеттер тізімі

 

1.     Шелухин О.И., Лукьянцев Р.Ф. Цифровая обработка и передача речи. – М.: Радио и связь, 2000. – 454 с.

2.     Гольдштейн Б.С., Пинчук А.В., Суховицкий А.Л. IP-телефония. – М.: Радио и связь, 2001. – 336 с.

3.     Рабинер Л.Р., Шафер Р.В. Цифровая обработка речевых сигналов. – М.: Радио и связь, 1981. – 200 с.

4.   Олифер В., Олифер Н., Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб.:Питер, 2006 – 958 с.

5.     Чежимбаева К.С., Калиева С.А. Учебное пособие. Применение сетевого оборудования для локальных сетей. АИЭС. - Алматы, 2010. – 82 с.

6.   Чежимбаева К.С., Калиева С.А. Конспект лекций. Технологии пакетной коммутации. АИЭС. - Алматы, 2010. – 58 с.

 

 

Мазмұны

Кіріспе

1 Курстық жұмыстың мақсаты 

2 Курстық жұмысты орындауға нұсқаулар

3 Курстық жұмысты орындауға әдістемелік нұсқау

3.1 Дауысты дестемен таратудың даму болашағы мен тарихы

3.2 Дестелік коммутациясы бар мәлімет тарату желілері арқылы

дауысты байланысты құрудың тәсілдері

3.3 Мәліметтерді тарату желілері арқылы сөйлесулерді тарату 

3.4 Кодтаушының негізгі сипаттамалары 

3.5 VoFR және VoIP сөйлесулерін тарату әдістерін салыстыру 

3.6 Сөйлесудің пакеттік ұсынылудың математикалық моделін құру 

4 Курстық жұмысты безендіру тәртібі Әдебиеттер тізімі 

 

 

2013 ж. жиынтық жоспары, реті 99