ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

 

"Алматы энергетика және байланыс институтының"

коммерциялық емес акционерлік қоғамы  

 

Б.Б. Агатаева

 В.В. Артюхин

 У. Шугайып  

 

МОБИЛЬДІ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯЛАР ЖӘНЕ ЦИФРЛЫҚ

ТАРАТУ ЖҮЙЕЛЕРІ

Дәрістер жинағы 

 

Алматы 2008

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Агатаева Б.Б., Артюхин В.В., Шугайып У. Мобильді телекоммуникациялар және цифрлық тарату жүйелері. мамандықтың барлық студенттеріне арналған дәрістер жинағы 050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар. – Алматы: АЭжБИ, 2008. –  71 б.

 Дәрістер жинағы «Мобильді телекоммуникациялар және цифрлық тарату жүйелері» курсын өзіндік оқуға арналған. Дәрістер жинағында мобильді телекоммуникациялар және цифрлық тарату жүйелерінің негізгі элементтеріне шолу жасалған. Бұл жинақтың қажеттелігі мобильді телекоммуникациялар және цифрлық тарату жүйелерінде болатын процестерді терең түсіну мұқтаждығынан туды. Телекоммуникацияның дамуы бір орында тұрған жоқ, телекоммуникациялық желілерді құруда осы немесе басқа техникалық есептерді іске асыруда жаңа әдістері, ақпаратты тарату жаңа стандарттары пайда болады, сондықтан дәрістер жинағында техникалық сұлбаларды құру негізгі принциптерінен басқа осы немесе басқа тақырыпты зерттеу кезінде қолданылатын әдебиетке нұсқамалар көрсетілген. Телекоммуникация ауданында жүретін процестерді терең түсіну үшін қажетті  негізгі құрылымдық және принципиалды сұлбалары көрсетілген.

 Дәрістер жинағы «050719-Радиотехника, электроника және телекоммуникация» мамандығы бойынша оқитын барлық оқу түрінің студенттеріне арналған.

   

 

Алматы 2008 

Мазмұны

1 Дәріс 1. Цифрлық иерархия технологиясы…………………………..................4

2 Дәріс 2. Тасушы желілер. Пәкет алдыларының Тасушы желілерін құру.........7                                                                                                                      

3 Дәріс  3. SDH анықтамасы. СЦИ жүйесінің құрамы……………..…................9

4 Дәріс  4. Синхронды цифрлық иерархия (SDH)……………………..............13

5 Дәріс  5. Желіні ұйымдастыру принциптері. Оперативті ауыстырып-қосу аппаратурасы ……..17

6 Дәріс 6. SDH желілердің топологиясы………………………….......................21

7 Дәріс 7. Синхронды ағындарды қорғаудың функционалды әдістері…..........24

8 Дәріс 8. STM-1 циклы. SDM-1 және SDM-4 ………………….........................27

9 Дәріс 9. Тасушы желінің моделі. Тасушы желінің архитектурасы.................32

10 Дәріс 10. Тасушы желілердің архитектурасы. Тасушы желілерді синхрондау…………..............35

11 Дәріс 11. Мобильді телекоммуникациялық жүйе ……………......................40

12 Дәріс 12. GSM-де сигналдарды модуляциялау және кодтау әдістері...........42

13 Дәріс 13. Кодтың арналарды бөлінуі бар көпстанционды кіріс....................46

14 Дәріс 14. Радиоарналардың негізгі сипаттамалары және есептеудің статикалық әдістерін сипаттамалары……............................................................50

15 Дәріс 15. Есептің детерминді әдістерінің нұсқалары …………....................53

16 Дәріс  16. GSM-де базалық және орталық станцияларды жалғайтын радиожелілер……....56

17 Дәріс 17. GSM стандартының жалпы еуропалық жүйесі………..…….........59

18 Дәріс 18. GSM базалық станциялар жүйесі ……………………....................62

19 Дәріс 19. Территориалды-жиіліктік жоспарлау ……………….....................64

20 Дәріс 20. GSM кластерлік құрылымы ……………………………..................67

Әдебиеттер тізімі....………………………………………………….....................70

 

1 Дәріс 1. Цифрлық иерархия технологиясы

 

Дәрістің мақсаты: студенттерді ПЦИ және СЦИ технологияларымен жалпы таныстыру, олардың қасиеттерімен және кемшіліктерімен таныстыру.

Дәрістің мазмұны: телекоммуникациялық байланыс технологиясы пайда болу тарихына шолу, ПЦИ және СЦИ-дің  пайда болуы және дамуы.

 

Соңғы уақытта ұлттық және халықаралық байланыс қызметтеріне сұраныс үзіліссіз өсіп жатыр. Ақпараттық Технологияның (IT) дамуы барлық байланыс кәсіпорындары үшін қозғаушы күш болып саналады. Қазіргі талшықты-оптикалық кабельдердің (ТОК) пайда болуы арқасында цифрлық тарату жүйелердің сызықты күре жолдарында жоғары тарату жылдамдықтары (бірнеше Гбит/с) қол жетерліктей болды, бір уақытта регенерация секцияларын 100 км-ге және одан жоғарыға дейін ұзартумен бірдей.

Плезиохронды тарату жүйелерінің кемшіліктері және талшықты-оптикалық жүйелердің технологияларындағы прогресс электрлік кабельдік жүйелермен салыстырғанда шексіз өткізу жолағы бар және басқа ТОТЖ-дің қасиеттері ақпаратты цифрлық тарату жүйелерін өңдеуге және енгізуге себеп болды. Сонымен, оған глобальды интеграцияланған ақпараттық желіні құру мәселенің маңыздылығы әсер етті. Бұл мәселелерді плезиохронды цифрлық иерархия тарату жүйелердің негізінде (ПЦИ немесе РОН) шешу мүмкін емес. Сондықтан, 1988 жылдың ақпанында МККТТ коммисияның отырысында (қазір ITU-T) оңтүстік  Кореяда (Сеул) Синхронды Цифрлық Иерархияның (СЦИ-SOH)  жаңа стандартын қабылдау және бірыңғай глобальды оптикалық желіні құру туралы шешім қабылданды. Бұл стандартты 1988 ж. қарашада Мельбурн (Австралия) қаласында МККТТ өкілетті конференциясында қолдады. SOH негізінде әртүрлі елдерде тарату жүйелері өңделді, АҚШ-та және Канадада осы жүйе SONET (Синхронды оптикалық желі-Synchronous Optical Network), Еуропада SDH (Synchronous Digital Hiererchy) болды. Цифрлық байланыстың жаңа стандартын-SOH қабылдау кезінде жүйенің POH жүйелерімен сәйкестігін қамтамасыз ету талаптарының бірі болды. Біріншіден, ол E4 POH (140 Мбит/с) деңгейіндегі цифрлық ағынға қатысты болды. Бұл есепті шешу үшін E4  цифрлық ағынға қосымша биттер түрінде артықшылықтар енгізілді, соның салдарынан жаңа деңгейдің тарату жылдамдығы 155,52 Мбит/с-қа дейін өсті. Осындай жылдамдық синхронды сигналдың негізгі форматы үшін қабылданды, атауы синхронды тасымалдаушы модуль-STM-1. Соның арқасында коэффициенті 3-ке тең мұндай ағынды мультиплексерлеу көмегімен STM-I-51, 84 Мбит/с х3=155,52 Мбит/с Еуропалық тасымалдаушы модульмен сәйкестігі алынады. Сонымен, синхронды сигналдардың иерархиясы (SOH) үшін жылдамдықтардың келесі градациялары қабылданды: STM-1-155,520 Мбит/с, STM-4-622,08 Мбит/с, STM-16-2488,32 Мбит/с (2,488 Гбит/с), STM-64-9,953 Гбит/с, STM-256 болашақта. Айта кететін жайт, STM-1 басқа, STM-4, STM-16 және т.б. жылдамдықтары тек талшықты-оптикалық тарату жүйелерінде қолданылады.

Плезихрондыдан ерекшелігі синхронды цифрлық иерархия желілерінде синхрожиіліктің орталық тіректі генераторы (таймер) қолданылады, соның арқасында СЦИ-да жергілікті беру генераторларында орташа жиілік 10,9 дәлдігімен синхронды. СЦИ-дің барлық деңгейдегі қатаң синхрондалуы идентификациялық биттердің енгізілуіне мүмкіндік береді, ол синхронды желілердің артықшылықтарын алуға мүмкіндік береді, олардың арасынан келесілерді белгілейік:

1)                 цифрлық ағындардың иерархиясының жоғары деңгейін жалпы топтық ағыннан толық мультиплексерлеусіз төменгі деңгейге дейін E1 дейін айқындау мүмкіндігі (немесе, керісінше, осындай ағынды топтыққа енгізу);

2)                 СЦИ құрылғысының жалпы құрылымдық сұлбасын қысқарту. Оның арқасында енгізу-шығару барлық функцияларын бір мультиплексер орындайды, сонымен ол E1 POH цифрлық ағынын  STM-1 ағынан (фрейм) шығара алады;

3)                 Кез келген деңгейдегі цифрлық ағынды одан да жоғары деңгейдегі топтық ағыннан айқындау (немесе енгізу) желілерде цифрлық күре жолдардың оперативті ауысып-қосуына мүмкіндік береді, конфигурация жөнінен оларды икемді болдырады;

4)                 желілік түйіндердің түйіскен жерлерінде топтық сигналдарды тарату жылдамдығы СЦИ жүйелеріндегі сызықты жылдамдықтарымен сәйкес келеді, оның арқасында қосымша түйістік кодты сызықтыға түрлендіргішті қолдану қажеттігі болмайды.

СЦИ желілердің икемділігі, өткізу жолағы үлкен және кванттық-электронды модульдердің жоғарғы іскерлігі бар, талшықты-оптикалық жүйелермен қатар қолдануы цифрлық ағындардың автоматты түрде коммутациясын, сонымен қоса бір орталықтан желіні қашықтықтан басқаруға мүмкіндік береді. Сонымен, желіні реконфигурациялау процесі санаулы секунт алады. ТОТЖ негізіндегі СЦИ жүйелердің ерекшеліктері арналардың сыйымдылығын, цифрлық ағындардың коммутациясын және қосымша желілерді оперативті коммутациясын іске асырып, оптималды қолдануға мүмкіндік береді.

SDH технологиясын PDH технологиясымен салыстыра отырып, SDH технологиясының келесі ерекшеліктерін белгілеуге болады:

-                 синхронды таратуды және мультиплексерлеуді қарастырады. SDH біріншілік желінің элементтері синхрондау үшін бір беруші генераторды қолданады, осыдан синхрондау желіні құру сұрақтары аса маңызды болады;

-                 PDH ағындардың тіке мультиплексерлеуін және демультиплексерлеуін қарастырады, осыдан SDH иерархиясының кез келген деңгейінде қадамды демультиплексерлеу процедурасыз PDH жүктелген ағынын айқындауға болады. Тіке мультиплексерлеу процедурасын енгізу -шығару процедурасы деп атайды;

-                 стандартты оптикалық және электрлік интерфейстерге сүйенеді, мұнда әртүрлі өндірісші фирмалардың құралдарының жақсы сәйкестігін  қамтамасыз етеді;

-                 еуропалық және американдық PDH жүйелерін біріктіруге мүмкіндік береді, PDH істегі жүйелермен толық сәйкестігін қамтамасыз етеді, сол уақытта тарату жүйелердің болашақ дамуы мүмкіндігін береді, өйткені ATM, MAN, HDTV және т.б. тарату үшін өткізу қабілеттілігі жоғары арналармен қамтамасыз етеді;

-                 біріншілік желіні жақсы басқаруға және өзіндік диагностиканы қамтамасыз етеді. SDH желі арқылы таратылатын түзетулер туралы сигналдардың үлкен саны, TMN платформаның негізінде басқару желілердің құру мүмкіндігін береді. SDH технологиясы бір орталық арқылы тармақталған біріншілік желімен басқару мүмкіндігін береді.

Барлық аталған ерешеліктер SDH технологиясын цифрлық біріншілік желіні құру қазіргі парадигмасы ретінде кең қолданылыс алды.

SDH иерархиясы өзіне бірнеше STM деңгейін кіргізеді. SDH желісінде деңгейлерді қолдану мысалы ретінде 1-суретте SDH біріншілік желісі көрсетілген, өзіне STM-16 ағындарда құрылған магистралды желінің сақиналарын, STM-4 ағындарда құрылған аудан аралық желілерін және STM-1 ағындармен локалды желілерді кіргізеді. Сақиналы топологияны таңдау резервтеудің кең мүмкіндігінен шартталған және SDH енгізу практикасында кең қолданыс алды.

 

1 Сурет  –  SDH технологиясында құрылған біріншілік желінің үлгісі

 

 

 

2 Дәріс 2. Тасушы желілер. Пәкет алдыларының Тасушы желілерін құру

 

Дәрістің мақсаты: тасушы желінің негізгі түйіндерімен танысу және зерттеу.

Дәрістің мазмұны: телекоммуникация терминдері туралы және олардың арасындағы байланыс туралы қысқаша  шолу.

 

XXI ғасырда әлемдік қауымдастық өзінің дамуында жаңа дәуірге өтті, оны әлемдік ақпараттық қауым (ГАҚ) деп атады. ГАҚ ерекше белгісі болып, онда білім және ақпарат сыртқы өндірістік факторлар ролін алады, қауымның өмір сүруінің материалды негізі болып саналады. Іс жүзінде әлемдік қауымдастық үшінші революцияны басынан өткізіп жатыр. Егер біріншісінде- ауылшаруашылық-басты рольде шаруа және негізгі қор-жер, ал екіншісінде-индустриалды-капитал меншігі және негізгі қор-капитал болса, онда үшіншісінде - ақпараттық-үстемдік ететін социалды топ ақпарат меншігі болып, ал негізгі қор – білім, ақпарат болып саналады.

Барлық аталып шыққан ақпарат түрлерін эффективті тарату және жеткізу үшін ГАҚ құрылымында Әлемдік байланыс желісі (World wide communication nerwork) құрылды және үзіліссіз дамып келеді, ол жер бетіндегі өзара байланысқан дәстүрлі байланыс желілердің жиынтығы. Кез келген қазіргі байланыс желісінің техникалық негізі болып ақпараттық тасушы желілер саналады, өндірісшіден тұтынушыға стандартты немесе нормаланған цифрлық ағындар түріндегі ақпаратты жоғары сапалы және бұзылыссыз (үзбей) таратуға (транспорттау) арналған. Жүйелердің одан ерте болған цифрлық тарату жүйелерінен принципиалды ерекшелігі болып, олар ақпарат «өндірісшілері» болып саналмайды, тек стандартты плезиохронды цифрлық иерархияның (Plesio-chronous Digital Hiererchy-PDH) дәстүрлі құрылымында және сол сияқты жаңа телекоммуникациялық технологияларды-ATM, B-ISDN және т.б.  қалыптасатын цифрлық ағындарды тек жоғары эффективті тарату және жеткізуге арналған.  Барлық жоғарыда аталған цифрлық ағындар  SDH жүйелерінде ақпараттық құрылымдар ретінде «тасымалданады», оларды виртуалды контейнерлер (Virtual Container-VC) деп атайды. VC құрылымдарында тасушы желі арқылы бастапқы циффрлық ақпарат таратылады, ол күре жол тақырыпшалары (Path Overheard-POH) аталған, қызметті ақпараттық арналардың белгілі санымен толықтырылған. Жалпы жағдайда қосымша арналар тасушы желіні эффективті басқаруға арналған және оперативті, административті және қызмет көрсету ақпаратын (Operation, Administration, Maintenance, OAM)  тарату функцияларын орындайды. Бұл байланыс желісінің жоғары функционалды мүмкіншіліктерін және жоғары сенімділікті қамтамасыз етеді. «Регенерациялық секция» желілік элементтің соңғы құрылғысы арасындағы тарату жүйесінің сегменті болып саналады, онда STM-N сигналы регенератормен таратылады немесе  қабылданады немесе екі қатар регенераторлар арасында. «Мультиплексерлік секция»- бұл екі желілік элементтер арасындағы ақпаратты тарату құралы, мұнда біріншісінде STM-N асады (жиналады), ал екіншісінде компонетті ағындарға дейін «бөлшектенеді». Жалпы жағдайда, SDH тасушы желісі мультиплексерлік секциялардан тұрады, олар үшін SDH-сигналының деңгейі әрбір секция үшін тарату арнасының талап етілген сыйымдылығына байланысты әртүрлі болуы мүмкін.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Сурет  – SDH тарату жүйесінің функционалды сүлбасы

 «Күре жол»- VC виртуалды контейнерлердің «жиналуы» болатын, SDH тарату жүйесінің (мысалы, PDH компонеттік ағындарынан) нүктесі мен  VC «бөлінетін» нүктесі арасындағы логикалық қосылуды айтады. Күре жолды мультиплексерлік секциялар арқылы салынған, арасында ақпаратты тарату іске асатын тікелей екі нүктені қосатын құрбы ретінде елестетуге болады. Цифрлық ақпараттың түрлі көлемдерін тасымалдау үшін әртүрлі типті виртуалды контейнерлер өңделді. Еуропалық PDH ағындары үшін:

Виртуалды контейнер мультиплексерлік қосылыстар кезінде SDH тасушы жүйесінде өңделетін ақпараттың элементарлы бірлігі болып табылады.

 

3 Дәріс 3. SDH анықтамасы. СЦИ жүйесінің құрамы

 

Дәрістің мақсаты: СЦИ негізгі элементтерін зерттеу, қолдану ауданы, қосылыс сұлбасының әртүрлі конфигурацияларын зерттеу.

Дәрістің мазмұны: дәстүрлі мультиплексерлеу, мультиплексерлеудің негізгі есептері қарастырылады.

 

Синхронды цифрлық иерархия (SDH) - бұл цифрлық тасушы құрылымдардың иерархиялық жинағы, олар физикалық тарату желісі арқылы адаптацияланған жүктеменің қажетті тасымалдау үшін стандартталған.

SDH байттық құрылымы Қызметтері Интеграцияланған Цифрлық Желі үшін қажетті 64 кбит/с сигналдарды қолдайды (ISDN). Бірнеше мыңдаған 64 кбит/с арналарды топтық қосылуы маршрут ретінде немесе кең жолақты арналар ретінде таратылуы мүмкін. Маршруттар және кең жолақты арналар аралас болуы мүмкін. Еуропалық және Солтүстік американдық иерархияның плезиохронды арналары (Plesiochronous Digital Hierarcgies, PDH) SDH арналарында да бейнелеуі мүмкін.

SDH ішінде таратудың өткізгіш қабілеттілігі модульді қадамдарда таңдалуы мүмкін, оның әртүрлі өткізгіш қасиеттері бар маршруттарға өту қасиетін орындау қажеттілігін ескеріп, икемді болу қажеттілігін береді, SDH басқаруы орталықтандырылған жүйені құруға үлкен мүмкіндіктер береді.

Plesiochronous сөзі «сәл» синхронды білдіреді, мұнда сигнал уақыт бойынша кішкене өзгереді (синхрондау жиілігінің өзгеруі). Плезиохронды сигналдар мультиплексерлердің әрбір деңгейінде белгіленген тарату жылдамдығы болады. Мәліметтерді тарату номиналды жылдамдығынан рұқсат етілген ауытқуы әрбір аралық деңгейде де белгіленген.

Дәстүрлі мультиплексерлеуде плезиохронды биттердің қатары, tributaries, мультиплексерлеу бірнеше қадамдарында разрядты алмасады. Әрбір басымды разрядты ағын, мультиплексерлеудің әрбір қадамында разрядты теңдестіру көмегімен жекеше таратылған, тарату біткеннен кейін қайта қалпына келтіріледі. Биттерді алмастыру цифрлық технологияда қабылданған шектеулер шегінде таратудың максимал өткізгіш қабілеттілігін жетудің қолайлы тәсілі. Келетін ағын келісімен бірден таратылады.

 SDH функционалды модульдері SDH желісіне өзара байланысқан болуы мүмкін. Желіде жұмыстың логикасын немесе модульдердің өзара әсерін топологияны, немесе SDH желісінің архитектурасын модульдердің қажетті функционалды байланыстары анықтайды.

SDH желісі кез келген желі сияқты шектелген жинақты жеке функционалды модульдерден құралады: мультиплексерлер, коммутаторлар, концентраторлар, регенераторлар және терминалды құрылғыдан. Бұл жиын желімен шешілетін, функционалды негізгі есептермен анықталады:

-кіріс ағындарын агрегатты блоққа кіріс арналары арқылы жинақтау, SDH желісіне тасымалдау үшін қажетті терминалды мультиплексерлермен шешілетін мультиплексерлеу есебі ТМ кіріс желісі;

        -желі арқылы агрегатты блоктарды транспорттау кіріс/шығыс блоктардың енгізу/шығару мүмкіндігі бар,енгізу/шығару мультиплексерлерімен шешілетін тасымалдау есебі-ADM, желіде, ақпараттық ағынмен логикалық басқаратын, ал физикалық-бұл желіде қалыптасатын тасушы ағын, физикалық ортаның ағынымен;

-виртуалды контейнерлердің асып түсуі, желідегі бір сегменттен екінші сегментке маршруттау сұлбасымен сәйкес, желідегі айқындалған түйіндерінде іске асатын, цифрлық коммутаторлар немесе кросс-коммутатор- DXC;

-таратқыш түйінге бірнеше типі бір ағындарды біріктіру-концентратор (немесе хаб)- концентраторлар арқылы шешілетін концентрация есебі;

-сигналдың пішінін және амплитудасын қайта қалпына келтіру (регенерациялау), оның өшуін компенсация үшін үлкен қашықтықтарға таратылатын, регенераторлар көмегімен шешілетін регенерация есебі- LAN қайталағыштарға тиісті құрылғылар;

-пайдаланушылар желісі SDH желісімен түйіндестіру-соңғы құрылғы арқылы шешілетін түйіндестіру есебі - түрлі сәйкестендіру құрылғылар, мысалы, интерфейстер конверторы, жылдамдықтар конверторы, импеданстр конверторы және т.б.

SDH желісінің негізгі функционалды модулі болып мультиплексер табылады. SDH мультиплексерлері мультиплексердің өзіндік функцияларын, сонымен қоса терминалды кіріс құрылғысының функцияларын анықтайды, PDH иерархиясының төменгі жылдамдықты арналарын өзінің кіріс порттарына тікелей қосып, олар әмбебап және икемді құрылғылар болып табылады, барлық жоғарыда айтылып кеткен есептерді шешетін, сонымен мультиплексерлеу есебінен басқа коммутация, концентрация және регенерация есептерін шешетін. Бұл SDH мультиплексердің модульді құрылымы күшімен  мүмкін болады-SMUX, мұнда орындалатын функциялар мультиплексердің спецификациясына қосылған басқару жүйесінің мүмкіндіктерімен және модульдердің құрамымен анықталады. Бірақ, SDH мультиплексердің екі негізгі түрін белгілеуге болады: терминалды мультиплексер және енгізу/шығару мультиплексері.

Терминалды мультиплексер ТМ PDH және SDH иерархиясының кіріс трибтарына сәйкес, кіріс арналары бар SDH желісінің мультиплексері және соңғы құрылғысы болып табылады (2 сурет ). Терминалды мультиплексер арналарды енгізе алады, мұнда трибті интерфейстің кірісінен сызықты шығысына коммутациялайды немесе арналарды шығарады, мұнда сызықты кірісінен трибті интерфейс шығысына коммутациялайды.

ADM енгізу/шығару мультиплексері терминалды мультиплексер сияқты кірісінде сол трибтер жиыны болады (2 сурет ). Ол сәйкес арналарды енгізіп/шығаруға мүмкіндік береді. ТМ қамтамасыз етілген коммутация мүмкіндіктеріне ADM шығыс ағындардың екі бағытта тіке коммутациясын іске асыруға мүмкіндік береді, сонымен қабылдау арнасының тарату арнасына тұйықталуын екі бағытта («шығыс» және «батыс») бір бағыттың істен шығу жағдайында. Сонымен, ол (мультиплексердің бұзылыстан істен шығуы кезінде) негізгі оптикалық ағынды ол арқылы айналып өту жүйесінде өткізуге мүмкіндік береді. Осының барлығы ADM топологиясын сақина типті топологияларда қолдану мүмкіндігін береді.

3 Сурет  – Синхронды мультиплексер (SMUX):  ADM енгізу/шығару ТМ терминалды мультиплексер

 

Регенератор мультиплексердің жағдайы сияқты бір кіріс арнасы бар оптикалық триб STM-N және бір немесе екі агрегатты шығыс (3 сурет ).

Ол  SDH желінің түйіндері арасындағы рұқсат етілген қашықтықты үлкейту үшін пайдалы жүктеменің сигналдарын регенерациялау жолы қолданылады. Әдетте бұл қашықтық толқын ұзындығы 1300 нм үшін 15-40 км құрайды.

4 Сурет  –  Регенератор жүйесіндегі мультиплексер

 

Арналардың ішкі коммутациясының физикалық мүмкіндіктері SDH мультиплексердің өзінде енгізілген, ол мультиплексер туралы локалды коммутатор сияқты айтуға мүмкіндік береді. 4 суретте, мысалы, пайдалы жүктеме менеджері трибті блок TU және кіріс арна арасындағы логикалық сәйкестікті динамикалық өзгерте алады, ол арнаның ішкі коммутациясына тең. Сонымен қоса, мультиплексер өзіндік кіріс арналарын коммутациялау мүмкіндігі бар (5сурет ),ол арналардың локалды коммутациясына тең. Мультиплексерлерге,мысалы, біртипті арналар деңгейінде локалды коммутация есебін беруге болады, концентраторлармен шешілетін (5сурет ).

Жалпы жағдайда, арнайы өңдірілген синхронды коммутаторларды қолдану керек-SDXC, олар STM-N жоғары жылдамдықты ағындарының және синхронды тасушы модульдерінің локалдыдан басқа жалпы немесе өтпелі коммутациясын іске асырады (6 сурет ). Осындай коммутаторлардың негізгі ерекшелігі басқа арналардың және коммутациялардың блоктауының жоқ болуы, мұнда TU бір тобының коммутациясы басқа TU тобының өңделу процесіне шектеулер енгізбесе, мұндай коммутация блокталмайтын деп аталады.

 

5 Сурет  – Ішкі коммутатор жүйесіндегі енгізу/шығару мультиплексері

 

Коммутатормен орындалатын алты негізгі функцияларды белгілеуге болады:

-VC виртуалды контейнерлерді маршруттау (routing), сәйкес контейнердің ROH маршрутты тақырыпшасында ақпаратты қолдану негізінде өткізілетін;

- концентратор-хаб жүйесінде өткізілетін, VC виртуалды контейнерлерді консолидациялау немесе біріктіру (consolidation/hubbing);

- «нүкте-мультинүкте» байланыс жүйесін қолдану кезінде іске асатын, нүктеден бірнеше нүктеге ағындарды трансляциялау (translation);

- VC виртуалды контейнерлерді сорттау немесе қайтадан топтау (drooming), коммутаторға түсетін VC жалпы ағынынан VC реттелген ағындардың құру мақсатында іске асатын;

-  құрылғыны сынақтан өткізу кезінде VC виртуалды контейнерге кірісі;

-енгізу/шығару мультиплексер кезінде іскеасатын, виртуалды     контейнерлерді енгізу/шығару (drop/insert).

 

6 Сурет  – Локалды коммутатор жүйесіндегі енгізу/шығару мультиплексері

 

 

 

4 Дәріс 4. Синхронды цифрлық иерархия (SDH)

 

Дәрістің мақсаты: желіні, СЦИ қабаттарын, түрлендіру сұлбаларын зерттеу.

Дәрістің мақсаты: СЦИ жалпы түрлендіру сұлбаларымен таныстыру.

 

СЦИ сұлбалары функционалды қабаттар бойынша құралады, жоғарғысын пайдаланушы орын алады. Ол төменде жатқан тұрақты қызымет көрсететін желілік қабат болып табылады. Ол, өз кезегінде, келесі қабат үшін тұтынушы тұрақты ролін атқарады. Қабаттарға бөлу: бір-біріне тәуелсіз жеке жілілік қабаттарды енгізуге және өзгертуге мүмкіндік береді, олардың бөлігі технологиялардың бірнеше ұрпақтары ауысқанда сақталады. Желілік қабаттар арналар, трактілер және секциялар қабаттарына бөлінеді (1 кестені қара).                             Арналар желісі-пайдаланушыларға қызмет көрсететін қабат. Олардың терминалдары байланыстыратын желілер арқылы СЦИ соңғы аппаратурасының комплектісіне қосылады. Арналар желісі коммутациялық станциялар арқылы СЦИ соңғы аппаратурасының түрлі комплектілерін қосады (мысалы ЭАТС). Арналар қабаты арналар арендасының, пәкетті коммутация, арналар коммутациясын қолдайды. Арналар топтары түрлі ретті топтық трактілерге біріктіріліп, төменгі және жоғарғы   трак желісі құралады, (СЦИ иерархиясы бойынша жоғарыдан төменге) - олар толығымен физикалық ортаға тәуелсіз және өзіндік топологиясы болады.

 

1 Кесте - СЦИ желісі

Қабаттар	Қабатшалар
1 Арналар
2 Күре жолдар	Төменгі қабатты
	Жоғарғы қабатты
3 Тарату ортасы	Секциялар	Мультиплексті
		Регенерациялық
	Физикалық орта

 

Әрбір қабатта трактілерді оперативті ауыстырып-қостыру аппаратурасы (ОАА) көмегімен коммутация іске асады. Топтық трактілер сызықтыға ұйымдасады, олардың құрылуы тарату ортасына байланысты (ОВ, PPJ1). Бұл тарату ортасының желілік қабаты. Ол екі қабатқа бөлінеді: секция қабаты және физикалық орта қабаты. СЦИ сызықты трактілері топтық құрастыру аппаратурасының фунциясының бөлігін орындайды-мысалы, цифрлық ағындарды енгізу және тармақтау. Желілік қабат екіге бөлінеді:

Жоғарғы қабат - мультиплексерлік секция болып табылады (MS);

Төменгі қабат - регенерациялық секциялар қабаты (RS);

Клиенттің ақпарат бүтіндігін желі қабатының шегінде күре жол (trail) қамтамасыз етеді. СЦИ бұл мәннің енгізілуі арналар, күре жолдар және секциялар ұғымдарын жалпылайды. Күре жол өзіне сигналдарды тарату құралдарын және ОАМ-құралдарын кіргізеді. Әрбір қабатта кіретін тұрақты ақпараты қабат шектерінде жатқан кіріс нүктелері арқылы өтеді. Кейбір қабаттардың өзара байланысы және орналасуы 7 суретте көрсетілген.

 

7 Сурет  – СЦИ қабаттары

 

Қабаттың ішіндегі желі буындармен қалыптасады, кіріс нүктелерін тікелей немесе берілген буын мен қабаттың ішіндегі нүктелермен жалғанған басқа буындар арқылы тікелей байланысады. Әрбіреуінде буындардың жалғануы-1:1 немесе 1:N принципі бойынша орындалады (мысалы, коммутацияланатын желіде арналардың коммутациясы, күре жолда және мультиплексерлік секцияларда оперативтың ауысып-қосылуы). Әрбір қабатта ОАМ-функциясы іске асады. Әрбір желілік қабатта ЖЖ өзара байланыстыратын желекшелері болады, мысалы, интер-ұлттық, ұлттық, аудандық және т.б. Осылай көлденең бойынша СЦИ желісін бөлу тік бойынша бөлінуді толықтырады. СЦИ желінің жеке элементтері желілік түйіндер интерфейстерімен  (NNI) жабдықталады, олардың көмегімен элементтер қосылады.

Алдымен келген ақпарат адаптацияланады, ол дегеніміз, берілген қабаттың тарату функцияларымен келістіріледі. Арналық қабатта аналогты-цифрлық түрлендіру немесе циклдық түрде 64 кбит/с арнасында үзіліссіз пайдаланушыдан келген цифрлық ақпараттың түрлендіруі жүргізіледі; күре жолдар қабатында-топтық түрлендіруі; секция қабатында жоғары қатарлы бірнеше күре жолдар өзара және секция циклына енгізу кезінде ОАМ- сигналдарымен байланысады. СЦИ дамуының бірінші кезеңінде ол негізінен ПЦИ-ағындарды тарату үшін қолданылады. Кейін бірнеше айқындау пунктері бар сызықты, сақиналық және тармақталған желілік құрылымдар құрылады.

СЦИ түрлендіру жалпылама сұлбасы күрделі. Оның қиындығы ол екі сұлбаны біріктіруінен: еуропалық және американдық (SONET). Егер электрбайланыс стандарттарының Еуропалық институтымен қабылданған (European telecommunications Standards Institute) сұлбаны белгілесек, онда 7

-  суретте көрсетілген қарапайым және ықшам сұлба алынады. Күре жолдарды ұйымдастыру үшін VC виртуалды контейнерлер қолданылады. Олар сәйкес контейнерге POH күре жол тақырыпшасын қосумен қалыптасады, оны VC=C+POH деп көрсетуге болады. Жоғарыда айтылғандай, еуропалық стандарт өзіне С-2 контейнерін қоспайды. Сәйкес VC-2 виртуалды контейнеріПЦИ сигналдарын тасымалдауға емес, иерархиялық жылдамдықтарымен жаңа сигналдарды тасымалдауға арналған (мысалы, АТМ ұяшықтарымен). Виртуалды контейнерлер күре жолдардың соңғы нүктелерінде қалыптасады және бұзылады. Күре жол тақырыпшасы «соңғыдан соңғысына» күре жолдар сапасын бақылауды іске асыруға  және бұзылысты және эксплуатациялық ақпаратты таратуға мүмкіндік береді. 1-ші және 2-ші деңгейдің VC-11және VC-12 виртуалды контейнеріне сәйкес келетін күре жолда төменгі деңгейлі күре жолдарға жатады, ал  3-ші және 4-ші деңгейдің VC-3 және VC-4 виртуалды контейнері жоғарғыға. Мультиплесерлеу кезінде түрлі компоненттік ағындардың циклдері өзара бірдей болмауы мүмкін, сонымен агрегатты ағынның циклымен. ПЦИ-да оған мән бермейді, сондықтан енгізу/шығару операциялары үлкен болады. Көрсетілген мәселені шешу үшін СЦИ PTR көрсеткіштері қызмет көрсетеді.

8 Сурет– Түрлендірудің еуропалық сұлбасы

 

Олар STM-1 синхронды тасушы модульдің цикл ішінде компонеттік ағын циклының бастапқы позицияларының орналасуын көрсетеді. Бұл ағындарды жеңіл енгізіп-шығаруға мүмкіндік береді. 1, 2, 3 деңгейдің виртуалды контейнерлері сәйкес көрсеткіштері арқылы  TU субблоктарды қалыптастырады, ал 4-ші деңгейдің-AU администрациялық блоктаны. Сонымен, TUn=VCn+TU-PTR (n=12,2,3); AU-4+. Күре жолдарды ұйымдастыру үшін VC виртуалды контейнерлері қолданылады. Олар сәйкес контейнерлерге POH күре жол тақырыпшасын қосумен қалыптасады, оны шартты түрде былай жазуға болады: VC=C+POH. Жоғарыда айтылғандай, еуропалық стандарт өзіне С-2 контейнерін қоспайды. Сәйкес VC-2 виртуалды контейнері ПЦИ сигналдарын емес, иерархиялық жылдамдықтарымен жаңа сигналдарды тасымалдауға арналған (мысалы, АТМ ұяшықтарымен).

Әрбір жоғарыда айтылған ақпараттық құрылымдар СЦИ белгіленген желілік қабатта ақпаратты тасымалдау үшін арналған немесе екі қатар қабаттарды өзара келістіруге арналған. Қабаттар немесе қабатаралық өзара әсерлері және ақпараттық құрылымдар арасындағы сәйкестік. СЦИ түрлендіру процедуралары үш дәрежеге бөлінеді. Келетін цифрлық ағындар виртуалды контейнерлер циклдерінің белгіленген позицияларында орналасады. Қазіргі байланыс желілерінде 2 Мбит/с ағынының кең және түрлі қолдануын ескеріп, оны С-12 контейнерінде ораластырудың түрлі нұсқалары қарастырылған. А,синхронды орналастыру плезиохронды кезінде синхронды жерлердің жұмысы кезінде СЦИ ашылу бірінші деңгейлерінде қолданылады. Синхронды аумақтарды құру кезінде екі түрі бар синхронды орналастыруды қолдану мақсатты болады. Байт-синхронды орналастыру кірісті 64 кбит/с арналарына береді, сонымен 2 Мбит/с ағынның октеттері (байттері) контейнер байттарымен сәйкес келеді.

 

5 Дјріс 5. Желіні ўйымдастыру принциптері. Оперативті  ауыстырып-ќосу аппаратурасы

 

Дјрістіѕ маќсаты: желіні ўйымдастыру принциптерін, SDH иерархия элементтерініѕ номенклатурасын, СТМ-1 синхронды-тасушы модульді зерттеу.

Дјрістіѕ мазмўны: тасымалдау  желісін  жалпы ўйымдастыру.

 

SDH желісі функционалды ќабаттар желілік ќабат бойынша ќўрылады, жоєарєысын тўтынушы алады. Ол тґменде жатќан ќызмет кґрсететін тўтынушы болып табылады. Ол ґз кезегінде келесі ќабат їшін тўраќты тўтынушы ролінде болады. Ќабаттарєа бґлу: желілік ќабаттарды енгізуге жјне ауыстыруєа; јрбір ќабатта ґзіндік ОАМ (Operation, Administration and Management)-тўтынушыныѕ тўраќты аќпаратын баќылау жјне ќызмет кґрсету ќўралдары (мысалы, циклда арнайы биттер) жјне бўзылыстармен кїрес їшін (мысалы, оперативті ауысып-ќосу жїйелері) болады, ол байланыс сапасын жоєарылатады, бўзылыстар кезінде кїштерді азайтады жјне басќа ќабаттарєа бўзылыстыѕ јсерін азайтады; TNM жїйесіндегі сјйкес (Telecommunication Management  Netwotk). объектілерді бейнелеуге желілік ќабаттар (жоєарыдан тґменге) арналар, актілер жјне секциялар маѕызды болып табылады: (кесте 2).

 

2 Кесте

Ќабаттар			Мысалдар
Арналар			Коммутация желісі	Арналар арендасыныѕ желісі		Коммутация желісі
Кїре жолдар	Тґменгі ќатарлы		VC-12  кїре жолдар желісі
	Жоєарєы ќатарлы		VC-4 кїре жолдар желісі
Тарату ортасы	Желілік секциялар	Мультиплексті	Талшыќты-оптикалыќ орта		Радиорелейлі желі
		Регенерациялық
	Физикалық орта

 

Арналар желісі тек пайдаланушыларға қызмет көрсететін қабат. Олардың терминалдары  SDH соңғы аппаратураның комплектісіне жалғастыратын желілер арқылы қосылады (ЖЖ). Арналар желісі SDH соңғы аппаратурасының түрлі комплектілерін коммутациялық станциялар арқылы жалғастырады. Арналар топтары әртүрлі қатарлы топтық күре жолдарға біріктіріледі, күре жолдар желісін қалыптастырады. Күре жолдардың екі желілік қабаты бар (жоғарыдан төменге SDH иерархиясы бойынша)-төменгі және жоғарғы қабатты.

Топтық күре жолдар сызықтыға ұйымдасады, олардың құрылуы тарату ортасына байланысты (оптикалық талшық, радиорелейлі желі). Бұл тарату ортасының желілік қабаты. Ол екіге бөлінеді: секция қабатына және физикалық орта қабатына, SDH мойынды күре жолдары мультиплекс қалыптастыру тобының аппаратура функциясының бөлігін орындайды (мысалы, цифрлық ағындарды енгізу және тармақтау). Секцияның желілік қабаты екіге бөлінеді: мультиплексті секциялар (MS) және регенерациялық секциялар қабаты (RS).

 Берілген қабаттың деңгейінде тұтынушы ақпаратының бүтіндігін «күре жол» (trail) қамтамасыз етеді. Бұл SDH  енгізілген ұғым арналар, күре жолдар және секциялар ұғымдарын орталықтандырады. Күре жол өзіне сигналдарды тарату құралдарын және ОАМ-құрылғыларды кіргізеді. Әрбір қабатқа келіп түсетін тұтынушы ақпараты  қабаттың шектерінде жататын кіріс нүктелері арқылы өтеді. Қабаттың ішіндегі желі буындармен қалыптасады, кіріс нүктелерін тікелей немесе берілген буынмен қабаттың ішіндегі нүктелермен жалғанған басқа буындар арқылы тікелей байланысады.

Әрбіреуінде буындардың жалғануы-1:1 немесе 1:N принципі бойынша орындалады (мысалы, коммутацияланатын желіде арналардың коммутациясы, күре жолда және мультиплексерлік секцияларда оперативті ауысып-қосылу). Әрбір қабатта ОАМ-функциясы іске асады.

Әрбір желілік қабатта ЖЖ өзара жалғастыратын желішелер болуы мүмкін, мысалы, интер-ұлттық, ұлттық, аудандық және т.б. SDH жеке элементтері (сызықты күре жол, мультиплекс, АОП, цифрлық ағындарды енгізу/шығару аппараттурасы және т.б.) желілік түйіндер интерфейстерімен жабдықталады (Network Node Interface, NNI).

Желіге түскен ақпарат байланысты ұстап тұрған құрылымдардың көмегімен келістіріледі. SDH бұл құрылымдар секцияның және күре жолдардың желілік қабаттарында қалыптасады және цифрлық ағындарды тасымалдайды, сонымен қоса кең жолақты ақпаратты тасымалдайды. Бұл құрылымдардың функцияларына, сонымен қатар SDH желісі арқылы тасымалданатын цифрлық ағындардың жылдамдықтарының және фазаларының мүмкін болатын өзгерістерін теңдестіру (бағдаршалар-pointers деп аталатын жүйенің көмегімен). Мұндай теңдестіру SDH функционалдауын қамтамасыз етеді, синхрондалған желі ретінде плезиохронды жүйеге рұқсат беретін және вандер-фазалардың желілік дрейфі (wander)-инфра төмен жиілік фазасының дірілі.

SDH негізінде Синхронды тасушы модуль жатыр (Syncronous Transport Modul, STM).

SТМ-бұл блокты циклдық құрылым SDH секция қабатының байланысын қолдану үшін пайдаланады. Ол ақпараттық жүктемеден және ақпараттық өрістердің секция тақырыпшаларынан тұрады, 125 мкс сайын қайталанатын  кадрлық блоктың құрылымында ұйымдастырылған. Ақпарат таңдалған физикалық орта (мысалы, оптикалық кабель) және барлық желі бойынша синхрондалған жылдамдықтармен таратылуға сәйкес көрсетілеген. SТМ 155-520 кбит/с негізгі тарату жылдамдықтармен SТМ-1 деп атайды. SТМ-де жоғары өткізгіш жолағы негізгі жылдамдыққа N рет көбейтілген жылдамдықтарда қалыптасады, ол дегеніміз SТМ-4 үшін жылдамдық 622 Мбит/с, ал SТМ- - 2500 Мбит/с және т.б. Жоғарыда айтылғандай, SТМ  ақпараттық жүктемеден басқа артықшылық сигналдары (Over Head, OH) ОАМ қосымша функцияларды қамтамасыз етеді. Бұл сигналдарды «тақырыпшалар» деп атайды. SТМ секцияның желілік қабатында қолданатындықтан, оның тақырыпшасын «секциялық» деп атайды (Section OH, SOH). Ол екі тақырыпшаға бөлінеді: мультиплексті және регенерациялық секцияға (сәйкес MSOH және RSON). Ал МSON- SТМ қалыптасатын және қайтадан бөлінетін пунктер арасында регенераторлар транзитпен өтіп RSON регенераторлар арасында таратылады.

RSON циклдық синхрондау, икемді бақылау, синхронды модуль қатарын көрсету функцияларын орындайды, сонымен қатар мәліметтерді тарату, қызметті байланыс және пайдаланушы арналарын құрайды; МSON-бақылау және қателер функцияларын және резервке автоматты түрде ауысып қосылу жүйесін басқару арналарын, мәліметтерді тарату және қызметті байланыс арналарын құрайды.

SDH иерархия элементтерінің номенклатурасы. Бірақ, ең алдымен SDH иерархиясының ерекшеліктерінің бірі болып, кіріс арналарының кіріс сигналдары ретінде PDH және SDH трибтерін (Traib, T) қолдану болып табылады. PDH трибтерін (немесе байланысшылар терминологиясында «компонентті сигналдар») кіріс арналарының цифрлық сигналдары деп атаймыз, олардың тарату жылдамдығы PDH американдық және еуропалық иерархиясының стандартты біріккен қатарына сәйкес, атап айтқанда: 1.5, 2, 6, 8, 34, 45 және 140 Мбит/с; ал SDH жылдамдықтарына стандартты қатарына сәйкес тарату жылдамдықты сигналдар- SDH трибтері.

Сонымен, мысалы, кірістегі мультиплексердің кірісінде PDH трибтерін аламыз, олар фрейм қабықшасына енгізу/шығару мультиплекс көмегімен оларды қажетті кезде жеңіл енгізіп шығару үшін пакеттелген болу керек. Ол үшін фрейдті өлшемі стандартты (желінің синхрондының күшінен оның өлшемі өзгеріссіз болу керек) Контейнер (Container, C), тақырыпшалардың-құжаттарымен келу керек, мұнда жол-параметр контейнерін басқару және маршруттау үшін қажетті және ішкі сыйымдылық пайдалы жүктемені орналастыру үшін мұнда өлшемі төмен біртипті контейнерлер орналастырылу керек, олардың кейбір тақырыпшасы және пайдалы жүктемесі болу керек және т.с.с матрешка принципі бойынша тізбектей енгізу немесе инкапсуляция әдісі бойынша «Инкапсуляция» сөзі процестің физикалық мағынасын белгілейді ал логикалық сәйкес триб фреймінің құрылымының оның инкапсульдейтін контейнердің құрылымына бейнелеуге болады. C-n деңгейлері PDH иерархия деңгейлеріне сәйкес, ол n=1, 2, 3, 4, ал өлшемдері ұқсас контейнерлердің саны N=7, өйткені ол біріккен стандартты қатар мүше сандарына тең болу керек.

Контейнерлерді SDH иерархия элементтерінің номенклатурасында бірінші элементтері ретінде қарастыруға болады. Контейнерге (бір маршрут бойынша жіберілетін кез келген пакет сияқты) контейнердің өту статистикасын жинау үшін басқаратын ақпаратқа иемденген ярлық жабыстырылады. Мұндай ярлыктары бар контейнерлерді ақпаратты тасу үшін қолданылады, өйткені ол логикалық объект болып табылады, сондықтан оны Виртуалды Контейнер деп атайды (Virtual Container, VC).

VC- бұл ақпараттық құрылым, желілік қабатта актілерді біріктіруді ұйымдастыруға үшін арналған, ол пайдалы жүктемеден және 125 немесе 500 мкс сайын қайталанатын, блоктық құрылымда ұйымдасатын, ақпараттық өрістің «маршруттысы» деп аталатын (байланысшалар терминологиясында «күре жолды») жол тақырыпшасынан тұрады (Path_OH, POH). POH Vc қалыптасатын пунктерде құрылады және осы пунктар арасында трактіні бақылайды, RSOH және MSOH секцияларынан транзитпен өтіп. POH функциясына актінің сапасын бақылау және бұзылысты, эксплуатациялық ақпаратты тарату кіреді. Жоғарғы қатарлы POH трактісінде VC ақпараттық жүктемесінің құрылымы туралы ақпараты болады. Ол контейнерлермен қалыптасады. Әрбір белгілі (VC) виртуалды контейнерлерде сәйкес (С)  контейнер болады. Виртуалды контейнерлер трактілік тақырыпшаны және контейнерді қосумен қалыптасады, ол шартты VC=POH+C.

Екі виртуалды контейнерлер бар:

-n төменгі қатарлы-виртуалды контейнер: VC-n (n=1, 2)

-n жоғарғы қатарлы-виртуалды контейнер: VC-n (n=3, 4).

STM секция циклымен синхрондалады, ал VC STM-ға қосымша құрылымдар көмегімен енгізіледі, бөлімнің басында айтылған тасымалданатын жүктеменің тарату жылдамдығын және фазалар өзгерісінің теңестіруін қамтамасыз етеді. Бұл құрылымдар төменде сипатталады.

Төменгі және жоғарғы қатарлы трактілердің желілік қабаттары арасындағы келістіру Трибутарлы блокпен (Tributary lit, TU) қамтамасыз етіледі. TU (байланысшылар терминологиясында «субблок»)- бұл: ақпараттық құрылым, ол ақпараттық пайдалы жүктемеден тұрады (ол VC) және TU –көрсеткіштен, VC-жоғарғы қатарлы циклдың басынан жүктеме циклының басына шегінуді көрсетеді.

 

6 Дәріс 6. SDH желінің топологиясы

 

Дәрістің мақсаты: синхронды цифрлық иерархиясының түрлі топологияларын және олардың қолданысын зерттеу.

Дәрістің мақсаты: түрлі топологияларды ұйымдастыру және телекоммуникациялық желіде оларды қолдану.

 

SDH желінің топологиясын және оны таңдау ерекшеліктерін қарастырайық. Ол үшін желіні жобалау кезінде бірнеше кезеңдерден өту керек, олардың әрқайсысында бұл немесе келесі функционалды есеп шешіледі. Бұл желі топологиясын таңдау берілген топологияға сәйкес желі түйіндерінің құрылымдарын таңдау есептері, басқару желілерін қалыптастыру және синхрондау болуы мүмкін. Бұл есеп оңай шешіледі, егер базалық стандартты топологиялардың жиынын білсе, олардан топология бүтіндей құрылады. Төменде осындай топологиялар және олардың ерекшеліктері көрсетілген.

«Нүкте-нүкте» А және В екі түйінді байланыстыратын, желі сегменті, немесе «нүкте-нүкте» топология SDH желінің базалық топологиясының қарапайым мысалы болып табылады (9сурет). Ол ТМ терминалды мультиплексерлердің көмегімен іске асуы мүмкін, қабылдау/тарату арнасын резервтеусіз сұлбасы бойынша және негізгі резервті электрлік немесе оптикалық агрегатты шығыстарды қолданатын (қабылдау/тарату арнасының) 1+1 типті жүз процентті резервтеуге сәйкес сұлба бойынша іске асуы мүмкін. Негізгі арнаның істен шығуы кезінде желі ондаған миллисекунт санаулы уақытта резервтіге ауысады. Өзінің қарапайымдылығына қарамастан, осы базалық топология жоғары жылдамдықты магистралды арналар бойынша мәліметтерді тарату кезінде кең қолданылады, мысалы цифрлық телефонды трафикке қызмет көрсететін транс-мұхиттық теңіз асты кабельдермен. Бұл топологияны SDH иерархиясында одан да жоғары жылдамдыққа өту кезінде желіні құру қолданылады, мысалы 622 Мбит/с (STM-4)-нан 2,5 Гбит/с (STM-16) немесе 2,5 Гбит/с (STM-16)-ден 105 Гбит/с (STM-64). Ол «тізбекті сызықты тізбек» топологиясы үшін негізгі болып табылады, өйткені оны резервтеу мен «сақина» топологиясының жаңа нұсқасы ретінде қарастыруға болады.

9 Сурет  – Нүкте-нүкте топологиясы

 

«Сызықты тізбек». Бұл базалық топология желіде трафик интенсивтігі үлкен болмаған жағдайда қолданылады және кіріс арналарын енгізіп шығаруға болатын желіде нүктелер қатарында тармақталу қажеттілігі туғанда қолданылады.  Ол тізбектің екі шегінде де ТМ қолдану арқасында және тармақталу нүктелерінде енгізу/шығару мультиплексерін қолданғанда іске асады. Бұл топология тізбектей сызықты тізбек еске түсіреді, мұнда әрбір енгізу/шығару мультиплексері оның жеке буыны болып табылады. Оны резервтеусіз қарапайым сұлба түрінде (10 сурет) немесе 1+1 типті резервтеуі бар күрделі сұлба ретінде (11 сурет) көрсетуге болады. Топологияның соңғы нұсқасын қалыңдатылған сақина деп атайды.

«Жұлдыз». Бұл топологиялы коммутация аралығымен (мысалы, цифрлық АТС) немесе орталық сақинада SDH желінің түйінімен байланысқан қашықтатылған желі түйіні концентратор немесе хаб ролін атқарады, мұнда трафик бөлігі басқа қашықтатылған түйіндер бойынша таратылған болуы мүмкін (12сурет). Осыдан концентратор дамыған кросс-коммутация мүмкіндіктерімен енгізу/шығару мультиплексері болуы мүмкін. Кейбір жағдайда мұндай сұлбаны оптикалық концентратор (хаб) деп атайды, егер оның кірісіне STM-N деңгейінің бөлшекті толтырылған ағындар түссе (немесе баспалдаққа төмен деңгей ағындары), ал оның шығысы STM-N сәйкес болса, фактикалық түрде бұл топология «жұлдыз» топологияға ұқсаса, мұнда орталық түйін ретінде SDH мультиплексері қолданылады.

«Сақина». Бұл топология (13сурет) SDH иерархиясының бірінші екі деңгейінің SDH желісін құру үшін кең қолданылады (155 және 622 Мбит/с). Бұл топологияның негізгі ерекшелігі-1+1 типті   қорғанысты жеңіл ұйымдастыру, синхронды мультиплексерлерде SMUX оптикалық агрегатты шығыстарының (қабылдау/тарату арналары) екі данасының бар болуы (негізгі және резервті): шығысы-батысы кездесетін ағындар мен екі еселенген сақинаны қалыптастыруға мүмкіндік береді.

Сақиналық топология желіге өзіндік қалпына келтіретін қасиеттерді иемденеді, ол бұзылыстардың сипатты түрлерінен қорғанысты болады деген сөз. Сондықтан келесі бөлімде оларға толығырақ тоқталамыз.

10-11 Сурет– Сызықты тізбек топологиясы

 

12 Сурет  – Жұлдыз топологиясы

 

 

 

13 Сурет– Сақина топологиясы

 

7 Дәріс 7. Синхронды ағындарды қорғау функционалды әдістері

 

Дәрістің мақсаты: желінің синхронды ағындардан қорғау әдістерін зерттеу.

Дәрістің мазмұны: синхронды ағындарды қорғау әдістері және уақыттың түрлі жағдайларында желінің қайта қалпына келуі.

 

    SDH технологиясының негізгі ерекшеліктері болып, желіні ТОК қолданумен сипатталған, тек қана жоғары жылдамдыққа жету кезінде ұйымдастыру ғана емес, желінің бір элементтерінің немесе тарату ортасының-кабельдің бұзылысы кезінде іскерлігін сақтау немесе қалпына келтіру (он миллисекунд қысқа уақыт ішінде). Мұндай желілерді және жүйелерді жүйелік сараптау бойынша әдебиеттерде «өзіндік қалпына келтіретін» деп атайды. Айта кететін жайт, SDH желілерге «өзіндік емделетін» деген терминді қолданады.

Синхронды желілердің іскерлігін жылдам қалпына келтірудің түрлі әдістері бар, оларды келесі сұлбаға келтіруге болады:

1)алыстатылған күре жолдар бойынша 1+1 және 1:1 сұлбалары бойынша желдерді резервтеу;

2) 1+1 және 1:1 сұлбалары бойынша резервтелген сақиналық желілерді өзіндік қалпына келтіруін ұйымдастыру;

3)1:1 және N:1 сұлбалары бойынша терминалды құрылғыны резервтеу;

4)жұмыскерлігі жоқ түйінді айналып өту жолымен іскерлікті қайта қалпына келтіру;

5)оперативті ауысып-қосу жүйесін қолдану.

Көрсетілген әдістер жеке түрде және комбинацияда қолданылуы мүмкін.

Бірінші жағдайда желідегі екі түйіндер арасындағы жерлер сигналдары бір уақытта таратылатын екі алыстатылған күре жол бойынша біріктіріледі (жүз пайызды резервтеу). Қабылдау түйінінде олар екі сұлба бойынша өңделуі мүмкін:

-1+1 сұлбасы бойынша резервтеу-сигналдар сарапталады және параметрлердің қатынасының жақсысы таңдалынады;

-1:1 сұлбасы бойынша резервтеу-альтернативті маршруттар болып приоритеттер таңдалынады, төменгі және жоғарғысы, төменгі приоритеті тармақ жану резервінде орналасады, оған басқару жүйесінен бұзылыстық сигнал бойынша ауысу жүреді.

Бұл жалпы әдістер іскерлікті қайта қалпына келтіреді.

Екінші жағдайда, SDH желісінде кең тараған, сақина топологиясы қолданылады, ол екі талшық («екі еселенген сақина» топологиясы) немесе төрт талшық (екі екіеселенген сақина) көмегімен ұйымдасады. Төрт талшықты нұсқаның құнына қарамастан ол соңғы кездерде қолданылады, өйткені жоғары сенімділікті қамтамасыз етеді.

Екі еселенген сақинада маршрутты қорғау, 1+1 типіне сәйкес, екі жолмен ұйымдасуы мүмкін:

-қорғаныс бір бағытта таратылатын (мысалы, сағат бағытымен), TU-n трибті блоктар деңгейінде әдетте қолданылады, бірақ әртүрлі сақиналарда. Егер басқа мультиплексерлермен жіберілген блоктарды қабылдау моментінде бір сақинада бұзылыс болады. Сақиналардың мониторингін қамтамасыз ететін басқару жүйесі басқа сақинадан тура сол блокты таңдайды. Бұл қорғаныс сақина бойынша тарылған сипаты бар, ал әдістің өзінің аты бір бағытты екі еселенген сақинаны ұйымдастыру әдісі деп аталады.

-сигнал екі қарама-қарсы бағытта таратылуымен (батыс, және шығыс) маршрутты қорғаудың ұйымдасуы мүмкін, сонымен бір бағыт негізгі, ал екіншісі-резервті болып қолданылады. Мұндай әдіс бұзылыс кезінде негізгі сақинадан резервтіге ауысуды қолданады және екі жаққа бағытталған екі еселенген сақинаны ұйымдастыру әдісі аталады. Бұл жағдайда  TU-n блоктары негізгі сақинаға ғана кірістері бар.

Бұзылыс кезінде жаңа сақина құрайтын, дефектілі жердің шекарасында негізгі және резервті сақинаның тұйықталуы жүреді. Бұл тұйықталу кері байланыс тұзағын қосу есебінде жүреді, мультиплексердің сәйкес жағындағы агрегатты блоктың қабылдағышты және таратқышты тұйықтайтын (шығыс және батыс). Мультиплексерлермен басқару қазіргі сұлбалары әдетте осы екі қорғаныс әдістерін қолдайды. Үшбұрыш болып мультиплексерлер белгіленген.

Үшінші жағдайда іскерлікті қайта қалпына келтіруі  трибті интерфейстер деңгейлік резервтеу есебінен жүреді. Резервтеу сұлбасы N:1 жалпы жағдайда, резервтеудің  түрлі деңгейіне рұқсат береді: 1:1-ден (100 %) төменгі деңгейге дейін, мысалы, 4:1 (25%),  егер 4 негізгі интерфейсті карталарда бір резервті  қолданылса, ол автоматты түрде бір негізгіден бас тарту кезінде кросс-коммутация жүйесімен таңдалынады. Бұл әдіс  2 Мбит/с трибті карталарды резервтеу үшін қолданылады (4:3 немесе 3:1 үшін STM-1 немесе 16:1; 12:1, 8:1 үшін STM-4), сонымен қатар аса маңызды ауыстырмалы блоктарды резервтеу үшін, мысалы, қордағыларға ауысу уақыты 10 мсек-тан әдетте аспайтын, кросс-коммутация блоктары және басқару жүйесі және резервті қорек көзі қолданылады.

Төртінші жағдайда резервтеу қолданылмайды, ал жүйенің іскерлігі жалпы жағдайда (агрегатты блоктар деңгейінде) функционалдау сұлбасынан зақымдалған түйінді алып тастау есебінен қайта қалпына келтіріледі.

 

 

 

 

 

 

 

 

14 Сурет  – Айналып өту жолы

Сонымен, SDH мультиплексерлерін басқару жүйесі әдетте айналып өту жолын ұйымдастыруға мүмкіндік береді, мультиплексердің бұзылып қалу жағдайында агрегатты блоктар ағынын өткізуге мүмкіндік беретін.

Бесінші жағдайда, жалпы түрдегі желілер немесе ұяшықты желілер үшін желі түйіндерінде оперативті ауысып-қосу жүйелерінің кросс-коммутаторлары орналастырылады, олар бұзылыс кезінде жалғану кабельдің үзілуі салдарынан туатын немесе сызықты тізбектің түйінінің бұзылыс салдарынан туатын жағдайда желі жерлерінің және сәйкес кросс-коммутация ағындарының регонфигурациясын жасайды. Бұл жағдайдағы процедура орталықтандырылған немесе таратылған болуы мүмкін. Бірінші жағдайда, ол желілік басқару орталығымен іске асырылады, қарапайым іске асырылады, ал екінші жағдайда-реконфигурациятура біркелкі шешім оперативті ауысып-қосу туралы шешім оперативті ауысып-қосу жүйесінің тобымен таңдалу керек. Комбинацияланған әдістерде қолданылуы мүмкін. Қорғанысты ұйымдастыру принципі бойынша оперативті ауысып-қосу жүйелерін қолдану алыстатылған күре жол бойынша 1:1 әдіс бойынша резервтеу сұлбасына ұқсаса. Айырмашылығы, соңғы жағдайда физикалық немесе виртуалды арнасы бар, ал біріншісінде ол оперативті ауысып-қосу жағдайында қалыптасады (пакет коммутация желілерінде коммутатор/маршруттар үшін сипатты).

 

8 Дәріс 8. STM-1 циклы. SDM-1 және SDM-4

 

Дәрістің мақсаты: циклдерді қалыптастырудың негізгі принциптерін зерттеу, сонымен қоса бірінші және төртінші иерархия арасындағы айырмашылық.

Дәрістің мазмұны: бірінші және төртінші иерархия арасындағы ерекшелік, олардың арасындағы желіні құрудың  негізгі ерекшеліктері.

 

SDH-та циклдарды n жатық жолдардан және m тік жолдардан тұратын кестелер түрінде белгілеуге болады, Т цикл периоды ішінде таратылатын. Кестелердің көбісі тоғыз жатық жолдан тұрады. Кестенің әрбір элементі 1 байт (8 бит) құрайды. Байттарды тарату тәртібі-солдан оңға қарай, кейін жоғарыдан төменге. Бірінші байт кестенің сол жағында жоғарғы бұрышында орналасқан, соңғысы оң жағында төменгісінде орналасқан. Байттың мәнді биті бірінші болып таратылады. STM-1 циклының бірінші 9 тік жолдарында қызметті сигналдары бар. 1-3 жатық жолдары RSOH регенерациялық секцияның тақырыпшасын алады, ал 5-9 жатық жолдары- MSOH мультиплексті секцияның тақырыпшасын, Төртінші жатық жол AU көрсеткіш үшін алынған. Қалған 261 тік жолдар ақпараттық жүктеме үшін арналған.

Осындай кестелерге жауап беретін, тарату жылдамдығы үшін формуланың түрі: v=8*M/T, мұнда м-кестенің элементтер саны, ал Т-цикл периоды. SDH көп құрылымдарында (сонымен қатар STM-N) T=125 мкс. Бұл жағдайда v=64*M кбит/с. STM-1 үшін, мысалы, M=9*270=24306 осыдан v=64*2430=155,520 кбит/с. Берілген  қарастыруда біз барлық айтылған құрылымдардың циклдарын сипаттамаймыз. 15 суретте циклдерінің SDH-та VC-4 контейнері көрсетілген, сонымен қоса VC-4, AU-4 және STM-1. Олардың барлығында T=125 мкс. С-4 циклында 260 тік жол бар, оның тарату  жылдамдығы (С-4 контейнерінің көлемі) v=64*260=149,760 кбит/с; С-4 виртуалды контейнері С-4-ке POH тақырыпшасы пайда болады, ол циклдың бірінші тік жолымен (576 кбит/с). AU-4 администрациялық блогы (берілген жағдайда AUG сәйкес келеді) VC-4-ке төртінші жатық жолдың тоғыз байтын қосумен (64*9=576 кбит/с) пайда болады, оның бөлігі AU көрсеткішпен бос емес. SOH қосқаннан кейін STM-1 циклы пайда болады.

15Сурет  – СЦИ циклдары

SDM-1 және  SDM-4. Істегі желілерде түрлі қызметтері жеке жүйешелермен тасымалданады, олардың өзінде жеке функциясы бар. Бұл өткізгіш қасиетін эффективті қолданбауға алып келеді және желімен басқаруды қиындатады. Әдетте мұндай желілер «жұлдыз» немесе «тор» топологиясы бойынша құрылады. Талшықты оптика негізіндегі синхронды иерархияның тасушы желілерінің (SDH) дамуы одан да эффективті желілік топологияларды принципиалды қолдануын тізбек және сақина жеңілдетеді сияқты. Бұл жаңа принциптерді енгізу және олармен басқару. SDH негізіндегі SDM мультиплексерлеу аппаратурасы соңғы мультиплексер сияқты немесе қосу/алып тастау мультиплексері сияқты қалыптасқан. Жетілдірілген жүйені енгізуі қызметтерді бөлу қажеттігін алып тастады, қажетті аппаратураның санын және түрлілігін азайтады және телекоммуникациялық операторлардың (ТО) эксплуатациялық шығындарын азайтады.

SDM мультиплексерлеріне жұмыстық конфигурациялар қатары берілуі мүмкін, ол функционалды мүмкіншіліктерінің диапазонын кеңейтеді. Сонымен, оларды соңғы мультиплексерге (ТМ), қосу/алып тастау (ADM) немесе жергілікті айрық жолға қосылысқа (LXC) конфигурациялауға болады. Соның арқасында  әрбір желілік функция үшін желілік қосымшалар көз қарасынан мәнді ерекшелігі жеке мамандандырылған қосылыстарда қажеттілігі алып тасталынады.

Синхронды цифрлық мультиплексер SDM-1 SYNCOM жоғары сапалы аппаратураның жанұясынан шыққан STM-1 мәліметтерді тарату жылдамдығына есептелінген. Ол 2 Мбит/с 64 сигналды қамтамасыз етеді немесе сәйкес 155 Мбит/с жылдамдығымен цифрлық ағындарды қамтамасыз етеді. Бұл жүйе бірмодалы талшықты-оптикалық желілерде жұмыс жасайды және SDH желісінің құрылымдық блогына сәйкес.

Жүйені құру негізгі ерекшеліктері. SDM-1 4 негізгі секциялардан тұрады: трафиктің маршруттар сұлбасы; басқару және байланыс жүйешелері; уақытты анықтау және синхрондау жүйешелері; күштік қоректендіру таратылған жүйешесінен.

Жүйеде тізбектей іске асқан негізгі қасиеті болып оның модульдігі табылады. SDM-1 архитектурасы SDM-4 архитектурасына ұқсас, оның өзі бір-біріне сәйкес және қызмет көрсету жағына және қорлық бөліктердің экономикалық эффективті өнімдерді береді.

SDM-4 синхронды цифрлық мультиплексер SYNCOM жоғары сапалы аппаратураның жанұясынан шыққан, STM-4 мәліметтерді тарату  жылдамдығына есептелінген. Ол тіке мультиплексерлеуді және демультиплексерлеуді 2 Мбит/с 144 сигналдан, 34 мбит/с 18 сигналға дейін, 140 Мбит/с 8 сигналға дейін немесе жылдамдығы 622 Мбит/с бір немесе цифрлық ағынға 155 мбит/с 8 компоненттік сигналға дейін қамтамасыз етеді. Бұл жүйе бірмодалы талшықты-оптикалық желілер бойынша түйіндер арасында жұмыс жасайды, SDH тасушы желілердің стандартымен толық сәйкес және SDH желілерінің негізгі құрылымдық блогы ретінде болады. Суретте шкафқа монтаждалған жүйенің сыртқы көрінісі.

SDM-4 функционалдау және қолдану ерекшеліктері

SDM-4 мультиплексері икемділігі жоғары тасушы желілердің инфрақұрылымының элементі, желілермен басқарудың қазіргі экономикалық модульді шешімдерді қамтамасыз ететін және жаңа жоғары сапалы қызметтердің кең диапазонын және STM-1 дейін жылдамдықтары бар компонентті интерфейстерді және болашақ интерфейстерді қамтамасыз етеді.

Төменде SDM-4 қасиеттерін анықтайтын негізгі эксплуатациялық сипаттамалары көрсетілген:

а) Басқарымдылық. Жергілікті және қашықтықтан басқару қуатты интерфейстері эксплуатация, басқару, қызмет көрсету және резервтеу функцияларының бекітілген нұсқамаларымен іске асырып пайдаланушыға жоғары деңгейлі басқаруды ұсынады.

б) Экономды және модульді. Аппаратураның модульдігі «кеңейтілген шамасына қарай төле» стратегия шегінде модификация жылдамдығын қамтамасыз етеді және істегі мен болашақ желілермен бөгеуілсіз интеграциясын пайдаланушылардың фактикалық қажеттіліктеріне сәйкес қамтамасыз етеді. STM-1 жүйесінде қолданылатын сол компоненттік интерфейстің төлемдері STM-4 жүйесінде қолдануы мүмкін.

в) Өткізгіш қасиетін тарату. Динамикалық тарату көмегімен және SDH форматы тиісті тіке мультиплексерлеу сұлбасы көмегімен өткізгіш қасиетін эффективті қолдану, пайдаланушыға үлкейтілген өткізгіш қасиетін ұсыну мүмкіндігі жеке алғанда іскерлік қолдану аумағының сұраныстарымен жоғары сапалы қызметтің қазіргі сферасының қажеттіліктеріне сәйкес болады.

г) Желіні қорғау. Арналардың жетілдірілген әдістері, мысалы, екі еселенген сақина топологиясын өзіндік қалпына келтіру, желіге жоғары тірлікті қамтамасыз етеді.

д) Өте жоғары сенімділік және қалпына келтірушілік. Бұл қасиеттер өзіндік енгізілген автоматты сынақтан өткізу және резервті қорғаныс элементтеріне автоматты түрде ауысуының арқасында болады. Бұл аппаратураның аса әмбебаптылығы оның болашақта идеалды болдыра алады.

Сонымен қатар, барлық ақпаратты тарату қазіргі құрылғылары келесі қағидаларды ұстап құрылады:

-істегі және өңделетін халықаралық стандарттарға сәйкес;

- істегі және болашақ жүйелер мен интеграция мүмкіндігі.

SDH технологияның дамуы желілерде одан да эффективті топологияны қолдануға мүмкіндік береді, мысалы сақиналы. Бұл топологиялар:

-желіге жоғарылатылған икемділікті  береді және пайдаланушының қажеттіліктеріне шапшаң жауабын береді;

-қорғаныс аумағында және желілермен басқару аумағында жаңа мүмкіндіктерді береді.

Сонымен қоса, SDH форматына тиісті тіке мультиплексерлеу сұлбасының көмегімен өткізгіш қасиетінің одан да эффективті қолдануына қамтамасыз етеді.

SDH форматының қолдануы және халықаралық стандарттарға сәйкестігі пайда болып келе жатқан кең жолақты синхронды желілер болашақта интеграция жеңілдігін қамтамасыз етеді және телекоммуникациялық операторларға талшықты-оптикалық ортаның ерекшеліктерін қолдануға мүмкіндік береді, ал кейін талшықты кіріс үшін платформаны қамтамасыз етеді.

SDH-4 конфигурация икемділігі аппаратураның икемділігін және модульдігінің жоғарылауын құрайтын келесі қатар конфигурацияларды қолдайды. Оларға  енгізу/шығару соңғы мультиплексерінің сұлбалары жатады (ADM). сұлбаның жалпы бөліктерін қолдану және тарату жылдамдықтары 140 Мбит/с 4 компоненттік интерфейстерді қолдайтын немесе STM-1.

Соңғы мультиплексердің тағы да басқа жүйесі мүмкін болады, онда жүйе екі соңғы мультиплексер ретінде жұмыс жасайды, 2 Мбит/с бойынша 144 компоненттік интерфейстерге тиісті максималды өткізгіш қасиеті екі жүйеше арқылы кездейсоқ жолмен таратылады.

Конфигурацияланған жүйе қосу/алу жүйесіне сәйкес, тізбекті және сақиналы топологияларды қолданады.

SDM-4 құру модульдігі нарық сұраныстарына сәйкес модульді өсірулерді іске асырады және жаңартылған жүйеде тапсырысшы қажеттіліктерін қанағаттандырады. Бұл аппаратура материалды-техникалық қамтамасыз ету мәселелерін алып тастайды, эксплуатацияға шығаруға және жүйені жаңартуға байланысты:

-ендірілген картаны қосу немесе айырбастау жүйе жұмысы кезінде жеңіл орындалатын оңай рация болып табылады.

-телекоммуникация администрациясы «өсім бойынша төле» қағидасы бойынша жаңа ақылы қызметтерді ұсыну мүмкін,. Қуатты және қызметтерді көлемде алу қажет емес.

Қолдану диапазоны. SDM-4 ерекше әмбебаптығы оны болашақта идеалды көпір жасайды. SDM-4 көмегімен әрбір желі тапсырысының стратегиясын бейнелейді.

SDH технологияның негізгі ерекшеліктері:

-мультиплексерлеу/демультиплексерлеу қарапайым технологиясы;

-барлық жоғары жылдамдықты арнаны мультиплексерлеу/ демультиплексерлеу қажеттігісіз төменгі жылдамдықты сигналға кіріс. Бұл тұтынушы жабдықтың қосылуын іске асырады және ағындардың кросс-коммутациясын жүргізеді;

-байланыс арналарының немесе жабдықтардың бас тартуы жағдайындағы резервтеу механизмдерінің бар болуы;

-«мөлдір» байланыс арналарын құру арқылы белгіленген есептерді шешу үшін қажетті, мысалы, АТС арасындағы дауысты трафикті тарату үшін немесе телеметрия тарату үшін;

-шешуді өсіру мүмкіндігі;

-түрлі өндірушілердің жабдықтармен сәйкестігі;

-жабдықтардың салыстырмалы төмен бағалары;

-құрылғыларды тез реңдеу және конфигурациялау.

SDH технологиялардың кемшіліктері:

-қызметті трафик арқылы бір арнаны толық пайдалану;

-байланыс арнасының өткізгіш қасиетін эффективті емес пайдалану. Мұнда жолақты резервтеу қажеттігі, сонымен қоса TDM технологияның ерекшеліктері, әртүрлі қосымшалар арқасында өткізу жолағын динамикалық бейнелеу мүмкіндігі жоқ, сонымен трафик приоритеттеудің механизмдерінің жоқ болуы;

-қосымша жабдықтың қолдану қажеттігі, тіректі желі арқылы түрлі трафиктерді таратуын қамтамасыз ету үшін (мәліметтер, дауыс).

SDH технологиясын келесі жағдайларда тіректі желілерді құру есептерінде қолдану үшін ұсынылады:

-шектіден алыс арналарды енгізу;

-«мөлдір» байланыс арналарын ұсыну қажеті бар, мысалы АТС арасындағы дауысты трафикті тарату үшін:

-коммерциялық тұрғыдан клиенттерге өткізу жолағы фиксирленген арналарды ұсыну қолайлы және ыңғайлы, бірақ таратылған трафик саны және ұсынылған сервистің сапасы бойынша қызметтің құнын анықтамау.

 

9 Дәріс 9. Тасушы желінің моделі. Тасушы желінің архитектурасы

 

Дәрістің мақсаты: Физикалық арна тасушы деңгейлерді зерттеу. Тасушы желінің элементтерімен танысу.

Дәрістің мазмұны: тасушы желінің моделі. Күре жолдардың, арналардың деңгейлері  және оларды желіде физикалық қолдану.

Тасушы желінің құру қағидалары Халықаралық Электрлік байланыс Одағының (ХЭО-Т) телекоммуникация секторы мен [5, 6, 7] нұсқамалар сериясында анықталған: G.803-SDH тасушы желісі:

G.803-тасушы желілердің жалпы функционалдық архитектурасы;

I.326-АТМ негізіндегі тасушы желінің функционалды архитектурасы;

G.872-оптикалық тасушы желі.

Бұл нұсқаларда тасушы желілерді көпдеңгейлі модель түрінде қарастыру ұсынылады (17сурет). Әрбір деңгейі электробайланыстың жеке қызметімен ұсынуы көрсетілген.

Модельдер құрылымында функционалды деңгейлер анықталған: физикалық, трактілер және арналар.

16 Сурет  – Тасушы желінің үзіндісі

 

Физикалық деңгейі. Берілген деңгей сигналдарды тарату ортасынан құралған (талшықты-оптикалық желі, медті желімен, радиожелімен) және секциядан сигналдардың регенерациясы жүретін және түрлі сигналдардың мультиплексерлеуі (қосылу және бөліну) жүретін жерлерде, регенерация секциялардың бар болу арқасында сигналды бұрмалаулардан және бөгеуілдерден тазартуға болады. Мультиплексерлеу секцияларын ұйымдастыру физикалық ортаны арналарда уақыттық бөлу есебінде эффективті құруға мүмкіндік береді. Сонымен, мультиплексерлеудің кез келген секциясының резервтеуін іске асыруға болады, егер қосымша физикалық тізбекті, сигналды ол бойынша тарату үшін жабдықты және автоматты түрде ауысу жабдығын қарастырады.

	SDH		ATM		Оптикалық желі

 

Арналар деңгейі
Күре жолдар деңгейі	Басқа электрлік күре жолдар	SDH күре жолдары
	Оптикалық тасушы жүйелер
Оптикалық желінің деңгейлері	Мультиплексерлеу және регенерациялау секциялары
	Оптикалық ретрансляциялау
	Оптикалы-талшықты желі

 

Арналар деңгейі	Е1, Е2, Е4 цифрлық арналары
Күре жолдар деңгейі	VC-12 виртуалды контейнерлер күре жолдары
	VC-3, VC-4 виртуалды контейнерлер күре жолдары
Физикалық деңгей	Мультиплексерлеу және регенерациялау секциялары
	Физикалық орта

 

17 Сурет  – Тасушы желілердің модельдері

 

Оптикалық тасушы желінің физикалық деңгейінің өзіндік қасиеті бар, ол сигналдардың барлық түрлендірулері (күшейту, ретрансляция, қосылу және бөліну, енгізу және шығару) тек оптикалық құрылғылармен іске асады. Сонымен, ақпараттық мәліметтерді тарату жоғары жылдамдықтары-секундына ондаған гигабиттен ондаған терабитке жетеді (Тбит/с). Физикалық орта, бірмодалы шыны талшықпен көрсетілген. Көптеген оптикалық жиіліктерге бөлінеді (2-ден 132-ге дейін және одан жоғары), әрбіреуі ақпараттық сигналмен модульденген.

Трактілердің деңгейі. Әрбір тасушы желінің күре жолдары ақпараттық сигналдардың тесіп өтуін қамтамасыз ету үшін құрылады. Оларды темір жолдарда поездардың қозғалыс маршруттарымен салыстыруға болады (темір жолдар-бұл физикалық орта, ал ірі түйіндік станциялар мультиплексерлер сияқты транспорттық ағындарды біріктіреді және бөледі). Темір жолдар маршруттары бойынша түрлі поездар жүруі мүмкін және түрлі жүктерді тасуы мүмкін. Сол сияқты тасушы телекоммуникация желісінде физикалық тізбектер арқылы тек түрлі сигналдардан қалыптасқан, екілік импульстер қатары түріндегі циклдық цифрлық ағындар таратыла алады,  әрбір сигналға циклда уақыттық позициялар белгіленген. Бұл позициялар желідегі

маршруттармен қосылыстар арқылы бекітілген болуы мүмкін. SDH желісінде маршруттар тақырыпшаларда циклдық таратылатын мәліметтерде жазылады, виртуалды контейнерлер деп аталған (VC-12, VC-3, VC-4). Сонымен VС-12 виртуалды контейнелері мәліметтер блогына біріктірілген болуы мүмкін және VC-3, VС-4 контейнерлеріне орналасқан болуы мүмкін, бірақ VC-12 сияқты циклдық таратылатын, бұл мәліметтердің сәйкестігін VC-12  және VC-3,VC-4 арнайы платформаларда темір жолды контейнерлерді орнастырумен салыстыруға болады.

Арналардың деңгейі. Кез-келген қарастырылған тасушы желінің модельдері үшін бұл деңгей екілік желілері бар интерфейс функциясын атқаратын (телефондық, кеңжолақты, компьютерлік желілер коммутаторлары). Арналар деңгейінде типтік электрлік және оптикалық интерфейстер құрылады. Бұл арналардың мысалдары: 2, 048 Мбит/с тарату жылдамдығы үшін Е1; 8, 448 Мбит/с тарату жылдамдығы үшін Е2; 34, 368 Мбит/с тарату жылдамдығы үшін Е3; 139, 264 Мбит/с тарату жылдамдығы үшін Е4; 155, 520 Мбит/с тарату жылдамдығы үшін STM-1. Түрлі модельдерге сәйкес құрылған тасушы желілер арналар немесе күре жолдар деңгейлерінде бір-бірімен тиісті болады.

Терминалды мультиплексер. (Terminal Multiplexer-TM). Бұл белгілі санды кіріс арналары (электрлік және оптикалық) бар және агрегатты порттар немесе интерфейстер деп аталатын бір немесе екі кіріс/шығыс оптикалық порттары  бар соңғы құрылғы ретінде болады. Екі агрегатты портты қолданған кезде желі немесе аппаратура бұзылыстарынан сызықты сигналдарды қорғауды іске асыруға болады. Бұзылыс кезінде резервті желіге автоматты қосылу жүреді. Әдетте бұл желі мультиплексерлеу секциясымен пайда болады. Қорғаныс егер екі жеке кабельді қолданғанда эффективті болады,ал кеңістіктік қашықтатылған болады.

Енгізу/шығару мультиплексері (Add/Drop Multiplexer-ADM). 2, 34, 140 Мбит/с немесе 155 Мбит/с сигналдардың жеке цифрлық компонеттерін қосу және алу үшін арналған. Мультиплексерде екі немесе төрт агрегатты порттары бар, оларға байланыстың талшықты-оптикалық желілері қосылған және компоненттік сигналдардың шектеулі саны. ADM құрамына транзиттің және зақымдалған күре жол және секциялардың автоматты резервтеуінің енгізу/шығару мүмкіндігін беретін коммуцтациялық түйін кіреді.

(Кроссконнектор) (xCross Connects-Xc). Бұл құрылғы пайдалану артында бекітілген арналарды қосу үшін олардың арасындағы тұрақты немесе жартылай тұрақты (ұзақты) айқасқан қосылыстарды ұйымдастыру жолымен кроссты коммутатор ХС агрегатты және компонентті порттармен жабдықталған және түрлі өткізгіш қасиеті бар арналардың коммутациясын қамтамасыз етеді (2 Мбит/с-тан 155 Мбит/с-қа дейін).

Регенератор (Regenerator) тасушы желінің импульсі пакеттердің формасын және ұзақтығын қайта қалпына келтіреді.

  

10 Дәріс 10. Тасушы желілердің архитектурасы. Тасушы желілерді синхрондау

 

Дәрістің мақсаты: тасушы желілердің негізгі қажетті түйіндерін, олардың қолдану аймақтарын зерттеу.

Дәрістің мазмұны: WDM мультиплексері, сызықты желілер. Тасушы желіні синхрондауына өту.

Оптикалық желіде сигналды рентрансляциялау үшін оптикалық күшейткіштер қолданылады. Сигналдарды айқындау, енгізу және кросс коммутацияны оптикалық толқынды мультиплексерлеумен (Wavelength Division Mutiplexing-WDM) сигналдарды электронды түрлендіруді қолданбай орындайды. WDM мультиплексерлері қазіргі кезде арналар саны және жиілік жоспардың қадамы бойынша үш түрге бөлінеді:

-қарапайым WDM;

-тығыздатылған WDM (DWDM);

-аса тығыздатылған WDM-HDWDM (High Wavelenth Division Multiplexing).

Сонымен, арналық және жиіліктік жоспармен сәйкес WDM жүйесінің келесі классификациясы қабылданды.

         Жүйе                Жиліктік интервалы,                Арналар саны

                                          ГГц, аспайды          

 

        WDM                               200                                           ≤16

       DWDM                             100                                           ≥64

      HDWDM                            50                                            >64

 

Бұл классификацияда WDM жүйесінің әрбір класы үшін арналар саны едәуір шартты, бірақ арналар арасындағы жиіліктік интервалдық мәні маңызды, аса тығыз WDM (HDWDM) жүйелері үшін кейбір жағдайларда ол 25 ГГц-ке жетеді. Практикалық көзқарас жағынан рұқсат етілген жиілік аралығы Au_f10n, арналар саны Л/, оптикалық тасушылар арасындағы рұқсат етілген жиіліктік интервалды ескеріп, SDH деңгейі әртүрлі арналар үшін толқын ұзындығы бойынша рұқсат етілген интервал АА_f10n байланысын білу керек.

Әртүрлі өндірушілердің WDM жүйелерінің салыстыруы, олардың барлығында ұқсас сапалық сипаттамалары және бірдей құрылымы болады, біртипті құрылымдық сұлба бойынша салынады. Арналардың жалпы сандарының өсуі әрбіреуінде тарату жылдамдықтарын бірқалыпты өсіру кезінде байқалады. Айта кететін жайт, WDM технологиялардың мүмкіндіктері қазіргі әлемдік телефонды трафикті бір жұп талшықпен таратуға болады.

Таратушы желі сенімді және өміршең болу керек. «Сенімді» термині- бұл жүйе белгілі уақыт аралығында үзіліссіз жұмыс жасау керек деген сөз «Желінің өміршеңдігі»- бұл желі абоненті желі жеке жерлерде зақымдалса да байланыс қызметтерінде бас тарту алмайды. Тасушы желілердің негізгі архитектураларының санына сызықты желі, екі және төртталшықты сақиналар жатады.

   

18 Сурет  – Мультиплексерлер секцияларының резервтеуі бар тасушы желінің сызықты архитектурасы

 

Сызықты желілер әдетте екі қабылдау/тарату соңғы құрылғылары болады, мысалы SDH мультиплексерлері, ADM енгізу/шығару мультиплексерлері және регенераторлары. Сызықты желіні конфигурациялау мысалы 18 суретте көрсетілген. Көрсетілген мысалда 1+1 жүйесінде сызықты желіні қорғау қағидалары іске асырылған, ол дегеніміз мультиплексерлеудің бір жұмыс секциясы үшін бір резервтісі құрылады, ол терминалдар арасындағы барлық трафикті резервтеуі кепілденеді. Сақиналық желілер олардың «өміршеңдігінің» ерекше қасиеттерінің және жоғары емес құнына байланысты  жергілікті және аймақтық операторларда кең қолданыс алған. Бұл желілерде желінің зақымдалуы, аппаратураның бас тартуының блокталуы мүмкін және ақпараттық сигналдар үшін мәнді шығынсыз өтуі мүмкін. Тасушы желілердің сақиналы архитектураларының мысалдары 19-21 суреттерде көрсетілген.

               

19 Сурет  – Жеке трактінің қорғанысы бар екі бағытты сақина

 

 

Бірнеше енгізу/шығару мультиплексерлерін олардың негізгі интерфейстері арқылы бір оптикалық-талшықты сақинаға қосуға болады. Мұндай тасушы желінің  ұйымдасуы қалалық телефондық желілер үшін қолайлы (18 сурет). Төрт телефондық станциялар синхронды тасушы сақинаға енгізу/шығару мультиплексері (ADM) арқылы косылған. Сақинаның  ішінде 622 Мбит/с цифрлық ағынның тарату жылдамдығымен STM-4 модульдерінің тасымалдауы ұйымдасқан.

Цифрлық телефондық станциялар мультиплексерлерге тікелей қосылады, ал аналогты телефондық станциялар (коорнидатты АТСК, АТСКУ)- аналогты сигналды цифрлыққа ауыстыратын түйіндестіру құрылғылары және станциялармен басқару түйіндестіру сигналдары арқылы. Мысал ретінде 22 суретте «Huawei Technologies Co., Ltd» компаниясын шығаратын құрылғылары (мультиплексерлік және түйіндестіру) көрсетілген.

 

20 Сурет  – Екі бағытты сақина мультиплексерлеудің қорғанысты секциясы бар

 

21 Сурет  – Сақиналық желіде қорғанысты ауысып қосу

22 Сурет– Қалалық телефондық желінің тасушы желісі

 

Тасымалдаушы желінің синхрондалуы

Тасымалдаушы желінің синхрондау қажеттігі ақпаратты тарату кезіндегі қателіктерге қатаң мөлшермен қарайды. Қателердің қайталану жиілігі тасушы желінің синхронды деңгейіне байланысты және оған өзара әсері бар екіншілік желілерге байланысты. SDH тасушы желіде барлық желілік элементтер (Network Element-NE) бір тактілік жиілікті қолданып жұмыс жасайды, бұл сигналдың көзін біріншілік тіректі тактілік сигнал деп атайды (Primary Reference Source-PRS) немесе біріншілік эталонды генератор (БЭГ) деп атайды. Біріншілік тіректі тактілік сигналдың сипаттамалары G/811 ITU-T нұсқамаларымен анықталады. Оның жиілігі және тұрақтылығы ±10¹¹ шамасында болу керек, бұл сипаттамалар цезиелі генератор көмегімен іске асады.

Тактілік сигналдардың таратылуы қарапайым тарату желілердің көмегімен іске асады, берілген жағдайда бұл SDH тарату желілері аралық желілік элементтер, регенераторлар, енгізу-шығару мультиплексерлері сияқты белгілі жүйеде жұмыс жасайды, STM-N қабылданған сигналдан шығарылатын тактілік сигналдың компонентасын қолданады. Тактілік сигнал сапасының бұзылу, джиттер секілді, желілік элементтер және желілер тізбегі арқылы тарату уақытында жинақталатын, хабардар тактілік құрылғының (Secondary Reference Souce) немесе хабардар бергіш генераторлардың (ХБГ) жоғарғы сапасының көмегімен азаяды, олардың сипаттамалары транзитті және локалды NE үшін G.812 нұсқамаларында көрсетілген. ХБГ бұл 1СГ⁸ кем емес жиілікті өзіндік ұзақ уақытты қолдау дәлдігі бар және аса жоғары қысқа уақытты тұрақтылығы (секунд интервалында 10¹¹ дейін) бар қосымша тұрақталған кварцты генератор. Сондықтан, ХБГ тактілік жиіліктен синхрондалатын фазалық дірілді алып тастайды. Синхрондаудың желі артитектурасы синхрондау аумағында тұйықталмаған сақиналарсыз ағаш құрылымда болу керек, жұмыстың бір мәнсіз жұмысын жою үшін (23 сурет).

 

23 Сурет  – Синхрондау желінің архитектурасы

 

SDH желілік элементі BITS (Building timing Supply) құрылғысына тактілеу сигналын енгізу мүмкіндігін береді, ол тактілік сигналдың бұрмалануын азайтады. Аралық желілік элементтер тікелей BITS көмегімен алынатын тактілік сигналды қолданады (24 сурет).

Желілік элементтердің жұмысы үшін қажетті тактілік элементтер хабардар жүйеде жұмыс жасайтын тактілік тізбектермен өңделеді.

  

 

24 Сурет  – Түйіндерде тактілеу көздері: негізгі------ резервті- - - - -  -

  

11 Дәріс 11. Мобильді телекоммуникациялық жүйе

 

Дәрістің мақсаты: мобильді байланыс желілердің пайда болуының алғы шарттары және қажеттіктері.

Дәрістің мазмұны: мобильді байланыс жүйелердің пайда болу тарихын шолу, GSM стандартының пайда болуы және дамуы, қазіргі кездегі мобильді байланыс желісінің салыстырмалы жағдайы.

 

Радиобайланыстың пайда болу тарихы өткенге кеңінен тарап телеграфтың бірінші телефонды аппараттың радиотолқынды меңгеру уақытынан қайта бастау алады. Жылжымалы объектілермен радиобайланыс 1896 ж. орнатылған. Американдық ғалым Н. Тесла (1856-1943) Гудзонға қозғалып бара жатқан 32 км арақашықтықтағы кемелерге радиосигналдарды таратты. 1901 жылы радиотаратқыштар мен теңіз кемелері жабдықталды. 1921 жылы Детройт полиция Департаменті автомобильді радиобайланыс жүйесінде 2 МГц жиілікті қолданды.  Жүйе бір бағытты болды және полицейскиге радио бойынша түскен хабарға жауап беру үшін сымды телефонды аппарат қажет болды. 1940 жылы АҚШ Федералды коммисиясы (FCC) жалпы қолданысты Жергілікті жер үстіндегі мобильді радиобайланыс желісі (DPLM) атты байланыс қызметін мойындады. DPLM бірінші жүйесі 1946 жылы Сент-Луис қаласында орнатылды. Ол 145-155 МГц диапазонында жұмыс жиіліліктерін қолданды. 1947 жылы AT&T американдық компаниясының Bell Laboratories D.H. Ring  ұялы байланыс концепциясының өңделуі туралы баяндады. Бұл әдісте қызмет көрсететін территория шамалы жерлерге бөлінген, оны ұялар деп атады (cell-сота, ұяшық). Әрбір ұяшық шектелген радиусы бар таратқышпен және тұрақталған жиілікпен жабдықталады. Біріншісі, толық автоматты, 1950 жылдардың соңында «Алтай» мобильді объектілері бар профессионалды мобильді радиобайланыс дуплексті жүйесі өңделді. Ұзақ уақыт бойы «Алтай» елде жалпы қолданысты телефондық желіге шығуы бар жалғыз мобильді байланыс жүйесі болды.1969 жылы Скандинавтық елдер (Дания, Финляндия, Исландия, Норвегия және Швеция) телекоммуникацияда және нұсқамаларды өңдеуде бірыңғай іс-әрекеттер аумақтарын зерттеу үшін топтарды қалыптастыру туралы келісімге келді. Бұл Скандинавты мобильді телефонды байланыс (Nordic Mobile Telephone-NMT) тобының барлық мүшелерінің телекомды стандарттауына алып келді. 1973 жылы NMT тобы мобильді байланыс желісінің шегінде, сонымен қоса абоненттің бір желіден екіншісіне орын ауыстыруы кезінде желілер арасында мобильді телефонды байланысты іске асыратын қасиеттерін мамандандырады. Бұл қасиет роумингтің негізін қалады. 450 МГц жиілік диапазонында бұл стандарттың бірінші байланыс жүйелері 1981 жылы Сауд Аравияда «Ericsson» шведті компаниясымен эксплуатацияланды. 1985 жылы NMT-450 стандарттың негізінде 900 МГц диапазоны үшін NMT-900 стандарты өңделді, ол жүйенің функционалды мүмкіндіктерін кеңейтуге және абоненттік сыйымдылығын өсіруге алып келді.  1983 жылы Bell Laboratories зерттеу орталығында өңделген AMPS (Advanced Mobile Laboratories) стандартының желісі эксплуатацияға енді. 1985 жылы AMPS американдық стандартының негізінде TACS (Total Access communications System) стандарты қабылданды. 1987 жылы оның жиілік жолағы үлкейтілді және стандарт ETACS (Enhancad TACS) аталды. Бұл стандарттардың барлығы сигналдарды аналогты өңдеу әдістеріне негізделген.

1982 жылы администрациялық почта және электро байланыс Еуропалық конференциясы (СЕРТ) арнайы топты құрды-Groupe Special Mobile (GSM), ол белгіленген 900 МГц диапазоны үшін цифрлық ұялы байланыс бірыңғай еуропалық стандартын өңдеумен айналысты. GSM аббревиатурасын Global System for Mobile Communications сияқты шифрледі.

Цифрлық ұялы байланыстың бірінші стандарты GSM тек 1991 жылы 1 тамызда желіде бірінші қоңырау шалынғанда ұсынылды. Сол жылы DCS-1800 (Digital Cellular System 1800 MHz) жаңа стандарты қабылданды, ол жиілік диапазоны 1710-1880 МГц GSM стандартының негізінде құрылды. GSM өңдеушілері сол уақытта пайдаланбаған цифрлық жүйені таңдады, АҚШ-ғы AMPS және Ұлыбританиядағы TACS сияқты ұялы жылжымалы байланыс аналогты стандартталған жүйелерге қарсыластырды. Олар компрессия алгоритмдерінің және цифрлық процессорлардың жетілдіруі жүйеге бірінші талаптарды қанағаттандыруға мүмкіндік береді, ол сапа/құн қатынасын жақсарту жолдары бойынша дами береді. Ең алдымен GSM өңдеушілері көрсетілген қызметтер бойынша GSM және ISDN желілерінің сәйкестігін қамтамасыз етуге тырысты. 1993 жылы Австралия MoU-ға қол қойып бірінші Еуропалық емес ел болып саналды: (Түсінушілік туралы меморандумға қол қойды). Берілген уақытта MoU-ға 70 қатысушы қол қойды. Норвегияда, Австрияда, Ирландияда, Гонконгта және Автралияда GSM желілері эксплуатацияға енді. Ұлыбританияда эксплуатацияға бірінші DSC 1800 коммерциялық жүйесі енді. 1994 жылы MoU 60 елден 100 қатысушы болды. GSN жаңа желілері енгізіледі. GSM стандартының абоненттер саны 3 миллионнан асты. 1995 жылы АҚШ-та «Байланыстың дербес қызметтері» стандарты үшін спецификация өңделді (PCS). Бұл 1900 МГц диапазонында жұмыс жасайтын GSM нұсқасы. 1998 жылы мобильді байланыс абоненттерінің саны барлық әлем бойынша 200 миллионға жетті. MoU 100 елден 253 қатысушыны есепке алды. Барлық әлем бойыша GSM стандартының желілері 70 миллион абоненттен астам есептелінген. GSM стандартының абоненттері телекоммуникациялық қызметтердің әлемдік нарығында 31% құрайды. 2004 жылы GSM  қызметтерімен 222 елдерде және аумақтарда 920 желілерінде 2,1-ден астам миллиард абонент қолданылады. GSM желінің абоненттері әлемдік нарықтың 80 % құрайды, ал CDMA және WCDMA желілерінде оның үлесі 13,2 % және 3,8 % сәйкес келеді. Аналогты жүйелердің мәні 0,1 % -ке дейін төмендеді. Сонымен, GSM негізін қалайтын технология болып табылады, онда байланыс ауданында болашақ бағыттары өңделеді.

       Әдебиет: [1, 8-28 бет].

12 Дәріс 12. GSM-де сигналдарды модуляциялау және кодтау әдістері

Дәрістің мақсаты: радиосигналдардың модуляциясын және сөзді өңдеуді зерттеу.

Дәрістің мазмұны: минимал жиіліктік ығысуы бар гаусстық жиіліктік манипуляция, үзіліссіз сөзді тарату жүйесі, сөзді кодек.

 

GSM стандартында минималды жиіліктік ығысуы бар, спектралды-эффективті гауссты жиіліктік манипуляция қолданылады (GMSK). Ақпараттық биттер тізімі модуляторға дейін Гаусс сипаттамасымен төменгі жиіліктер фильтрі (ТЖФ) арқылы өтеді, ол сәулеленетін радиосигналдың жиілік жолағын едәуір азайтады сол себепти манипуляцияны Гаусстық деп атайды. GMSK радиосигналының қалыптасуы бір ақпараттық биттің интервалында тасушының фазасы 90º-қа өзгереді. Бұл берілген модуляция түрі кезінде айқындалатын фазаның мүмкін болатын өзгерісі. Гаусс сүзгісінің қолдануы жиіліктің дискретті өзгерісі кезінде «жұмсақ өткелдер» атауын алды. GSM стандартында GMSK модуляциясы қолданылады, BT=0.3 нормаланған жолақ шамасымен, мұнда В-3 дБ деңгейі бойынша сүзгінің жолағының ені Т-1 бит цифрлық хабардың ұзақтығы. Модулятордың функционалды сұлбасы 12.1 суретте көрсетілген. GSMK-сигналының негізгі қалыптастырушысы болып квадратты (1/Q) модуляторы саналады. Сұлба екі көбейткіштен және бір қосқыштан тұрады. Бұл сұлбаның мақсаты- үзіліссіз дәл фазалық модуляцияны қамтамасыз ету. Бірінші көбейткіш синусоидалды тербелістің амплитудасын өзгертеді, ал екіншісі косинусоидалды амплитудасын өзгертеді тербелісті. Көбейткішке дейін кіріс сигналы екі квадратуралық құраушыларға бөлінеді. Бөліну  «sin» және «сos» деп  белгіленген екі блоктарда іске асады.

 

25 Сурет  – Модулятордың функционалды сұлбасы

 

GMSK-сигналы қалыптастыратын диаграммалар 26 суретте көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

26 Сурет  – GSMK-сигналының қалыптасуы

 GMSK модуляциясында мобильді байланыс үшін келесі қасиеттері ерекшелендіреді:

-деңгей бойынша тұрақты айналып өту,  С класс жүйесіндегі қуат күшейткіштерімен таратушы құрылғыларды эффективті қолдануға мүмкіндік береді;

-таратушы құрылғының қуат күшейткішінің шығысындағы компакт спектрі жолақтан тыс сәулеленудің төмен деңгейін қамтамасыз етеді;

-байланыс арнасының бөгеуілге тұрақтылық жақсы сипаттамаларын қамтамасыз етеді.

GSМ стандартында сөздің өңделуі таратылатын хабарларды жоғарғы сапасын қамтамасыз ету үшін және қосымша сервистік мүмкіндіктерді іске асыру үшін орындалады.

Сөздің өңделуі жүйемен қабылданған үзіліссіз сөзді тарату шегінде (Discontinous Transmission-DTX) іске асады, ол пайдаланушы әңгімені бастаған кезде таратқыштың қосылуын, үзілістерде және әңгіме аяқталғанда оның өшірілуін қамтамасыз етеді. DTX сөздің активтілігі детокторымен басқарылады (Voice Activity Detector-VAD), және сөзсіз шудың, шу деңгейі сөз деңгейімен өлшеулес болса, ол шуы бар сөздің тарату интервалдарының анықтауын және белгілеуін қамтамасыз етеді. Үзіліссіз сөзді тарату жүйенің құрамына комфортты шуды қалыптастыру құрылғысы кіреді, ол таратқыш өшірілген жағдайда, сөздің үзілістері кезінде қосылады және естіледі.

GSM стандартындағы сөзді өңдеу процестерінің құрылымдық сұлбасы 27 суретте көрсетілген, бұл сұлбада сөздік кодек негізгі құрылығы болып саналады.

 

 

27 Сурет – GSM стандартында сөзді өңдеу

 

GSM  стандартында таңдалған сөзді кодтау әдісінің қағидасы бойынша сүзгі коэффициентінің түрінде сөздің негізгі сипаттамаларын алу, олар төменгі жылдамдықты кванттауды қолданып сөз қайта қалпына келтіріледі. Кодердің және декодердің құрылымдық сұлбалары 27 суретте көрсетілген.

28 Сурет  –  PRE/LTP-LPC-сөздік кодекінің құрылымдық сұлбасы

Сөзді тарату жылдамдығын 13 кбит/с-қа дейін төмендету үш кезеңдермен іске асады:

-LPC-болжауымен сызықты кодтау;

-LIT-ұзақ уақытты болжау;

-PRE-күнделікті импульсті қоздыру.

 

Әдебиет: [1, 175-201  бет; 2; 5 ]

 

13 Дәріс 13. Арналардың кодтық бөлінуі бар көпстанциалық кіріс.

 

Дәрістің мақсаты: арналардың кодтық бөлуі бар жүйелерін зерттеу.

Дәрістің мазмұны: CDMA негізгі сипаттамалары, CDMA желісінің құрылымдық сұлбалары, CDMA арналары.

 

Qualcomm фирмасының CDMA жүйесі 800 МГц жиілік диапазонында жұмыс жасауға арналған, AMPS. M-AMPS және D-AMPS мобильді жүйелерінің стандарттары үшін. (TIA IS-19, IS-20, IS-54, IS-55, IS-56, IS-88, IS-89, IS-90, IS-553 стандарттары). Байланыс арнасының жалпы жолағы 1,25 МГц құрайды. CDMA Qualcomm жүйесі Уолш функциясының заңы бойынша қалыптасқан, 64 түрлі тізбектерді қолдану негізінде жиілік спектірін тіке кеңейту әдісі бойынша құрылады. Сөздік хабарларды тарату үшін CELP алгоритмі бар сөзді түрлендіретін құрылғы таңдалынады, түрлендіру жылдамдығы 8000 бит/с (9600 бит/с арнада). 4800, 2400 және 1200 бит/с жылдамдықтарында жұмыс жүйелері болуы мүмкін.

CDMA жүйесінің арналарында жылдамдығы 1/2 және 1/3.

Бұл көп сәулелік эффектінің кері әсерін едәуір төмендетеді. Базалық станцияда қабылдаудың әрбір арнасында сәулелердің бөлек өңдеуі кезінде параллель жұмыс жасайтын 4 коррелятор қолданылады, ал мобильді станцияда-3 коррелятор қолданылады. Параллель жұмыс жасайтын коррелятордың бар болуы ұядан ұяға өткен кезде «эстафетті тарату» (Soft Hondoff) жұмсақ жүйесін іске асырады. Оның мағынасы бір мобильді станциямен екі немесе одан да көп базалық станциялармен бір уақытта басқаруды қамтамасыз ету.

29 Сурет– IS-95 мобильді байланыс желісінің жалпылама құрылымдық сұлбасы

 

29 суретте CDMA ұялы мобильді байланыс радиобайланыс жүйесінің жалпылама құрылымдық сұлбасы көрсетілген.Оның негізгі элементтері (BS, BSC, MSC, OMS) арналарды жиіліктік (NMT-450/900, AMPS, TACS) және уақыттық (GSM, DCS-1800, PSC-1900, D-AMPS, JDC) бөлуі бар мобильді желілерде қолданылатындарға сәйкесі. Негізгі ерекшелігіне CDMA желінің құрамына кадрлардың сапасын бағалау және таңдау (SU) құрылғылары қосылған. Сонымен қоса, әртүрлі контроллерлермен басқарылатын (BSC), базалық станциялар арасында жұмсақ ауысу процедурасын іске асыру үшін SU және BSC арасында тарату желілері орналастырады (Inter BSC Soft Handoff).

Басқа стандарттардағы сияқты, CDMA де байланысты ұйымдастыру хаттамалары логикалық арналарды қолдануға негізделген. CDMA де базалық станциядан тарату үшін арналарды тіке (Forward), ал базалық станциядан қабылдау арналарын-кері (Reverse) деп атайды. IS-95 стандартындағы арналардың құрылымы 30 суретте көрсетілген.

 

30 Сурет  – IS-95 стандартындағы арналардың құрылымы

 

CDMA-де тіке арналар:

         -пилотты (жетекші) арна-желімен бастапқы синхрондау үшін және уақыт, жиілік және фаза бойынша базалық станцияның сигналдарын бақылау үшін мобильді станция қолданылады;

         -синхрондау арнасы-базалық станцияның идентификациясын қамтамасыз етеді, пилотты сигналдың сәулелену деңгейін, сонымен қоса базалық станцияның кездейсоқ тізбегінің фазасын қамтамасыз етеді. Көрсетілген синхрондау кезеңдерінің аяқталуынан кейін қосылыс процестері басталады;

      -шақырту арнасы-мобильді станцияны шақырту үшін қолданылады. Шақырту сигналын қабылдағаннан кейін мобильді станция базалық станцияға растау сигналын таратады, кейін шақырту арнасы бойынша байланыс арнасының қосылуы және белгіленуі туралы ақпарат таратылады. Арнайы шақырту арнасы мобильді станция барлық жүйелік ақпаратты (тасушы жиілігі, тактілік жиілік, синхрондау арнасы бойынша сигналдың кідіртуі) қабылдағаннан кейін жұмысын бастайды;

   - тіке кіріс арнасы-дыбысты хабарларды және мәліметтерді тарату үшін, сонымен бірге базалық станциядан мобильді станцияға басқаратын ақпаратты таратуға арналған.

 CDMA-де кері арналар:

   - кіріс арнасы-мобильді станция  трафик арнасын қолданбаған кезде мобильді станцияның базалық станциямен байланысын қамтамасыз етеді. Кіріс арнасы шақырту арнасы бойынша (Paging Channel) таратылатын, хабарларға шақыртуларды және жауаптарды орнату үшін, желіге тіркеуге командалар және сұраныстарды орнату үшін қолданылады;

     -кері трафик арнасы-мобильді станциядан базалық станцияға дыбысты хабарларды және басқаратын ақпаратты таратуын қамтамасыз етеді.

Ұялы байланыс жүйелерін функцианалдау ерекшелігі мобильді станцияларды периодты тіркеу болып саналады. Бұл процедура жүрісінде MS өзінің орналасуы туралы BS хабар береді және кейбір қызметтік ақпаратты таратады. Мобильді байланыс жүйесін эксплуатациялау MS тіркеу жиілігінде және MS  іздеу аймағының өлшемі арасындағы оптималды қатынасты қолдауды болжайды. Онда желілік ресурс эффективті қолданылады. MS тіркеу жиілігін келесі ерекшеліктерді ескеріп, мобильді байланыс операторы анықтайды және қолдайды. Бірінші жағынан, егер MS тіркелмесе, онда MSC MS қосылыс туралы, оның қызмет көрсету аймағында орналасқаны туралы, ал егер орналасса, қай жер туралы мағлұматтардан айырылады. Сондықтан, арнайы шақырту арналарына жүктеме үлкен, өйткені іздеу салу хабарларын барлық желі арқылы тарату керек. Екінші жағынан, MS жиі тіркеулері, MSС оның іздеу салу аймағын локалдауға мүмкіндік беріп, осыдан BS тіркеуді растауды тарататын арнайы шақырту арналарына да кіріс арналарына жүктемені көтертеді.

 cdmaOne стандарты желіде MS тіркеуінің 8 пішінін қарастырады:

-MS қосылған кезде. MS әрбір қосқан кезде, сонымен  басқа жүйе желісінің қызметіне өткен кезде тіркейді;

- MS өшірген кезде;

-таймер сигналы бойынша;

-өлшенген қашықтық бойынша. MS тіркеледі, оның және соңғы тіркеу орнының арасында табалдырықтан асқан кезде;

-аймақтық қағида бойынша. MS желінің жаңа аймағына өткен кезде тіркеледі;

-бақылау параметрлерінің өзгерісі кезінде. Мысалы, арнайы шақырту арнасында слот номерінің өзгерісі кезінде;

-BS командасы бойынша;

-жорта айтпау бойынша. Мобильдік станцияның кіріс арнасын қолданған кезде, BS оның орналасуын анықтай алады.

Тіркеудің бірінші 6 пішіні автоматты, өйткені MS BS жағынан қосымша көрсетулерсіз тіркеледі.  Автоматты тіркеу кезінде желі операторы бақылау шамаларының табалдырықты мәндерін (таймердің жұмыс бастау уақыты, табалдырықты қашықтық, аймақ өлшемі және т.с.с.) өлшеу (бекіту) мүмкіндігін алады. Байланысты қамтамасыз ету процессінің эффективтілігін жоғарылату үшін тіркеудің бірнеше пішінін қолдану мақсатты. Қолданылатын тіркеу пішіні туралы және сәйкес бақылау шамалары туралы ақпаратты BS жүйелік параметрлер хабарлары көмегімен арнайы шақырту арналары бойынша таратады (System Parameter Message).

 

Әдебиет: [1, 9-15 бет].

  

14 Дәріс 14. Радиоарналардың негізгі сипаттамалары және есептеудің статикалық әдістерінің сипаттамалары

 

Дәрістің мақсаты: БС жабу аймағын анықтау негіздерін зерттеу.

Дәрістің мазмұны: радиосигнал таратуы кезінде негізгі энергетикалық тәуелділіктер, Окумур және Хат болжау модельдері, басқа болжау модельдері.

    БС жабу аймағын анықтау  желіні территориалды жоспалаудың күрделі этаптарының бірі болып саналады. Территориалды жоспарлаудың негізін энергетикалық есептеу құрайды, оның процесінде желінің архитектурасы анықталады және қызмет көрсетудің сапасын және жүктемелік ақпаратты ескеріп оның кеңістіктік координаттары анықталады. Қабылданған сигналдың берілген сапасы қабылдағыштың сезгіштігімен анықталады. Жалпы түрде тарату теңдеуін мына түрде көрсетуге болады

 

                    ,                    (1)

мұнда Р_ҚБС – қабылдағыштың кірісіндегі радиосигнал қуаты; Р_ТҚШ – таратқыш қуаты; η_СТҚШ, η_СҚБС – тарататын және қабылдайтын сүзгі ПӘК-і; G_АТҚШ, G_АҚБС – тарататын және қабылдайтын антенналардың күшейту коэффициенттері; ξ_П, ξ_С –поляризация бойынша радиосигнал мен антеннаның келістіру коэффициенттері; W_Σ –күре жолдағы радиотолқындардың қосынды өшуі.

Қабылдағыштың кірісіндегі радиосигнал қуатының мәнін  децибеллдерде ватпен салыстырғанда көрсетуге болады. Сонымен, (1) теңдеудің түрі

.   (2)

 

Егер радиотолқындар таратылатын күре жолдағы радиотолқындарды жұтатын немесе шағыстыратын объектілер жоқ болса, онда бос кеңістік үшін қабылдағыштың кірісіндегі радиосигнал қуаты, таратқыш қуаты және хабаршы арасындағы R қашықтық мына формуламен байланысты

                        .                                    (3)

  Осыдан, сигнал деңгейі ғимарат биіктігінің, көшелер енінің, өңір сипатының өзгерісінен күлтілдейді, сондықтан өңірдің әртүрлі түрлері үшін сигналдың таратылуы кезінде шығындарды болжау статикалық модельдерінің саны едәуір көп. Ең танымал және көп қолданылатыны 14.1 кестеде көрсетілген Окумур және Хат моделі болып саналады.

 

 

3 Кесте  – Радиотолқындардың өшу мәндері

Өңір түрі	Радиотолқындардың өшу мәндері
Селолық (ашық) өңір
Қала төңірегіндегі аймақтар
Қалалық аудандар

 

         - ашық өңір үшін тарату шығындары, дБ;

        -жазық жер үшін тарату шығындары, дБ;

         - қалалық өңір үшін тарату шығындары, дБ;

     - МС және БС арасындағы ара-қашықтық, км;

    -байланыс жиілігі, МГц;     - МС және БС антенналарының эффективті биіктігі.

Жол арнасында радиотолқындардың қосынды өшуі сәйкес өңір түрі және рельефті ескеретін, түзетулер

                                             .                                             (4)

 4 Кестеде көрсетілген басқа болжау модельдері де қолдануы мүмкін.

 

          4 Кесте   – Болжау модельдері

Болжау моделі	Радиотолқындардың өшу мәндері
Эдвардса және  Дьюркина	изотропты антенналар үшін
Аллсебрук және Парсона	изотропты антенналар үшін   -  200 МГц жоғары жиіліктері үшін түзету  - БС қызмет көрсету аймағындағы ғимараттың орташа биіктігі - БС қызмет көрсету аймағындағы көшелердің орташа ені
Бломквист және Ладелл	- толқын ұзындығы, м  - диэлектрлік контактілер
Эгли	Селолық (ашық) жер Қалалық аудандар

 

 Картада БС орналасуын анықтағаннан кейін секторлар бағытын, жер бетінің түрін, рельефке түзетулерді, таратудағы шығындарды анықтағаннан кейін төмен сызық үшін (БС және МС арасындағы) және жоғарғы сызық үшін (МС және БС арасындағы) қашықтық кестеге енгізіледі. Сонымен бірге алынған қорытындылар көрсетіліп картаны баспадан шығарылады.

 

  Әдебиет: [1, 30-45 бет; 2; 11].

 

15 Дәріс 15. Есептің детерминді әдістерінің нұсқалары

 

Дәрістің мақсаты: детерминді есептеудің тараған әдістерімен танысу.

Дәрістің мазмұны: детерминді әдістердің ерекшеліктері және кемшіліктері, есептеу нұсқалары.

 

Есептеу нұсқалары.

БС орналасуын таңдау, тарататын аппаратураның негізгі параметрлерін анықтау, желінің құрғаннан кейін антенналарды бағыттау қызмет көрсету аймағында көлеңке себебінен өріс деңгейін кеңістіктік таратуда ойылымдар барына периодты тексеруден өтеді (31 сурет).

31 Сурет  – Радиобайланыстың жалпылама жол арнасы

 

Берілген жағдайда негізгі ерекшелік болып статикалық зерттеулер ауданынан методикалық аппаратты екі факторды ескеруге негізделген детерминді есептеулер ауданына ауыстыру мүмкіндігі болып саналады. Біріншісі-бұл сигналды тарату жол арнасында тосқауылдар әсері, екіншісі-жергілікті жағдайлар әсері. Егер радиожеліде тарату арнасының энергетикалық моделімен шектелсек, онда аймақта сигнал амплитудасының күлтіреу сипаты үш негізгі параметрлермен анықталады: өріс деңгейінің медианды мәнімен, оның күлтіреуінің орташа квадратты ауытқуымен және антенналар арасындағы тіке көріністің болуын немес жоқ болуын сипаттайтын параметр. Сигнал деңгейінің медианды мәнін анықтау үшін тіке көрініс УҚТ диапазонды радиожеліде сигнал өшуін белгілі есептеу әдістерін қолдануға болады. Өріс деңгейінің күлтіреуінің орташа квадратты ауытқуы оның медианды мәніне салыстырмалы жатқан өңір түрінің класиффикациясының түріне сәйкес анықталады. Үшінші параметрді анықтау үшін жол арна профилін қайта қалпына келтіру қажет. Жалпы жағдайда, қалалық жағдайларды рельефке түзетулерді ескермей жол арнада өшу үш құраушыдан қосылады

                                      ,                                  (5)

 мұнда  - бос кеңістікте өшу;

 - көп сәулеленгіштен өріс деңгейінің орташа квадратты ауытқуын ескеретін өшу;

  - антенналар арасындағы тіке көріністің бар болу немесе жоқ болуын ескеретін өшу.

БС антенналарының орналасу орнына байланысты есептеудің келесі нұсқалары ұсынылады .

                 

32 Сурет  – № 1 радиобайланыс жол арнасының нұсқасы

 

№ 1 радиобайланыс жол арнасының нұсқасы үшін

.

.                       (6)

33 Сурет  – № 2  радиобайланыс жол арнасының нұсқасы

         № 2 радиобайланыс жол арнасының нұсқасы үшін

.

.      (7)

34 Сурет   – № 3 радиобайланыс жол арнасының нұсқасы

 

         № 3 радиобайланыс жол арнасының нұсқасы үшін

           ,        (8)

мұнда  .

    Жол арнада радиотолқындардың қосынды өшуін де рельефке түзетуді ескеріп анықтайды

                                               .                                         

 

      Әдебиет: [1, 316-325 бет; 15].

 

16 дәріс 16. GSM-де базалық және орталық станцияларды жалғайтын радиожелілер

 

Дәрістің мақсаты: GSM базалық және орталық станцияларды қосудың негізгі принциптерін зерттеу.

Дәрістің мазмұны:сыртқы желілер интерфейсі, мәліметтерді таратудағы  жылдамдықтар мен келісу.

 

PSTN-мен қосу. Ортақ пайдаланатын телефондық желімен жалғау SS№7 сигналдау жүйесімен сәйкес 2 Мбит/с байланыс желісімен MSC орындалады. 2 Мбит/с интерфейсінің электрлік сипаттамалары МККТТ G.732 ұсыныстарымен сәйкес келеді.

ISDH-мен қосу. ISDN құрылған желілермен жалғау үшін SS №7 сигналдау жүйесімен қолданылатын және Q.701-710, Q.711-714, Q.716, Q.761-764, Q.766, Q.781, Q.782, Q.791, Q.795 МКТТ Көк кітабының ұсыныстарына жауап беретін 2 Мбит/с 4 байланыс желілері қарастырылады.

Халықаралық GSM желілері мен байланысуы. GSM желісін GSM жалпы еуропалық желілерге қосу сигналдау жүйелерінің хаттамалары (SCCP) және мобильді байланыс желі аралық коммутация (GMSC) негізінде іске асады.

MSC және BSS арасындағы интерфейс (A-интерфейс) BSS басқару сигналдарының таратуын, шақыртуды таратуды, орын ауыстыру мен басқаруды қамтамасыз етеді. А-интерфейсі байланыс арналарын және сигналдау желілерін жалғайды, А-интерфейстің толық спецификациясы ETSI/GSM ұсыныстардың 08 сериясының талаптарына сәйкес болады.

MSC және HLR арасындағы интерфейс (В-интерфейс) VRM ұқсастырылған. Мобильді станциясының орналасуын анықтау қажеттілігі туған кезде MSC VLR жүгінеді. Егер мобильді станция орналастыру процедурасын бастайтын болса, бұл процедура MS ауданынан басқаға өткен кезде ылғи да оның орналасуы туралы дәл ақпарат VLR регистрлеріне енгізіліп жүреді. Егер абонент арнайы қосымша қызметтерді сұраса немесе өзінің кейбір мәліметтерін өзгертсе, MSC сонымен VLR ақпараттандырады, ол өзгерістерді тіркейді және қажеті бар кезде ол туралы HLR хабарлайды.

MSC және HLR арасындағы С интерфейс MSC және HLR арасында өзара байланысты қамтамасыз ету үшін қолданылады. MSC бағыттауды сеанстың соңында HLR-ге бағдарды (хабарды) жібере алады. Тіркелген телефонды байланыс желісі мобильді абоненттің шақыртуын орындай алмаса, MS шақырту жіберу үшін MSC абоненттің орнын анықтау үшін HLR сұраныс жібереді.

HLR және VLR арасындағы интерфейс (D-интерфейс) мобильді станция орны туралы мәліметтермен алмасуды кеңейту және байланыс процестерімен басқару үшін қолданылады. Ол үшін VLR MS орны туралы HLR ақпараттандырады, онымен басқарады және орын ауыстыру процесінде номерлерді қайта иемденеді.

 MSC арасындағы интерфейс (Е-интерфейс) түрлі MSC арасындағы өзара әсерді HANDOVER процедурасын іске асырғанда кезде үзіліссіз байланыс сеансы процесінде абонентті бір аймақтан екіншісіне орын ауыстырғанда таратуқамтамасыз етеді.

BSC және BTS арасындағы интерфейс (A-bis-интерфейс) BSC және BTS байланысы үшін қызмет көрсетеді. Интерфейс қосылыстарды орналастыру және құрылғымен басқару процесстері үшін ETSI/GSM ұсыныстарымен анықталған. Тарату жылдамдығы 2,048 Мбит/с цифрлық ағындармен іске асады, 64 кбит/с физикалық интерфейсті қолдануы мүмкін.

BSC және ОМС арасындағы интерфейс (О-интерфейс) BSC және ОМС байланысы үшін арналған, МККТ Х.25  пакетті коммутациялы желілерде қолданылады.

Базалық станцияның контроллері ішкі BSC-интерфейсі BSC түрлі жабдықтары және транскодерлік жабдықтар (ТСЕ) арасындағы байланысты қамтамасыз етеді, ИКМ-таратуын 2,048 Мбит/с стандартын қолданылады және жылдамдығы 16 Мбит/с төрт арнадан жылдамдығы 64 Мбит/с бір арна ұйымдастының мүмкіндік береді.

MS және BTS арасындағы интерфейс (Um-радиоинтерфейс) ETSI/GSM ұсыныстарының 04 және 05 серияларында анықталған.

ОМС және желі арасындағы желілік интерфейс, ОМС және желілік элементтер арасындағы басқарушы интерфейс деп аталатын, 12.01 ETSI/GSM ұсыныстарымен анықталған және Q.3 интерфейстің аналогы болып табылады, ISO OSI ашық желілердің көп деңгейлі моделінде анықталады.

Желіні ОМС қосу МККТТ SS№7 синхрондау жүйесімен немесе Х.25 желілік хаттамасымен қамтамасыз етіледі.Х.25 желісі біріктірілген желілермен немесе ашық я жабық жүйесінде PSDN желілермен жалғана алады.

GSM- желімен басқару және қызмет көрсету хаттамасы және 12.01 ETSI/GSM ұсыныстарында анықталған 0.3-интерфейстің талаптарын қанағаттандыру керек.

GSM желісінің және сыртқы құрылғысы арасындағы интерфейстер. MSC және сервис-орталығы (SC) арасындағы интерфейс қысқа хабарлар қызметін іске асыру үшін қажет. Ол 03.40 ETSI/GSM ұсыныстарында анықталған.

Басқа ОМС интерфейстері. Әрбір желіге қызмет көрсету орталығы және басқа ОМС-ға қосылу керек, басқа региондардағы желілерге немесе басқа желілерді басқарады. Бұл қосылыстар М.30 МККТТ ұсыныстарына сәйкес Х-интерфейстерімен қамтамасыз етіледі. ОМС-ң жоғары деңгейлі желілермен өзара әсері үшін О.З-интерфейсі қолданады.

TRC адаптациялау жылдамдықтары әр түрлі көздерде әр ұғыммен түсіндіріледі, жылдамдықтарды бағыштау бойынша негізгі тапсырмалары бар:

-бір дыбысты арна үшін тарату жылдамдығы радиоинтерфейсте 13 Кбит/с құрайды, ал MSC интерфейстерінде 64 Кбит/с құрайды, осы бағыштауды TRC орындайды;

-жоғарыда айтылғандай, GSM радиоинтерфейсінде дыбыстық арна жылдамдығы 13 Кбит/с құрайды, ал қабылданған тасушы жүйелерде ЕО-64 Кбит/с. TRC әрбір арнаның жылдамдығын (қосымша биттер көмегімен) 16 Кбит/с-ке дейін бағыштайды, ол дегеніміз 1ЕО дыбысты GSM-ң 4 арнасы орналасады;

-GSM стандартын өңдеуге дейн болатын ұсыныстар, стандартты жылдамдықтары 1200, 2400, 4800, 9600, 14400 бит/с ITU-T мәліметтерді таратуды сипаттайды  (V.35, V.35bis және т.б.) қабылданды. TRC таңдалған жүйеге тәуелді, істегі 13 Кбит/с-ғы арна стандартына жылдамдықты бағыштайды.

 

Әдебиет: [1, 192-205 бет; 2].

 

17 Дәріс 17. GSM стандартының жалпы еуропалық жүйесі

 

Дәрістің мақсаты:  GSM стандартының мобильді байланыс жүйесін зерттеу.

Дәрістің мазмұны: мобильді байланыс жүйесінің, коммутация орталығының құрылымдық сұлбасы.

 

GSM стандартының мобильді байланыс жүйесінің құрылымдық сұлбасы 35 cуретте көрсетілген. GSM желісі екі жүйеге бөлінеді:коммутация орталығы және базалық станциялар жабдықтары.

Мобильді байланыс MSC коммутация орталығы мобильді станция жұмыс процессінде қажет етеді. ұялар тобына қызметін көрсетеді және қосылыстардың барлық түрін қамтамасыз етеді. MSC коммутациялық станцияға ұқсас және оны фиксирленген желілер (PSTN, PDH, ISDN және т.б.) және мобильді байланыс жүйесінің арасындағы  интерфейс деп айтуға болады. Ол шақыртулардың маршрутталуын және шақыртулар мен басқару қызметтерін қамтамасыз етеді. Әдеттегі коммутациялық станцияның функцияларын орындаудан басқа MSC радиоарналарға коммутациялар функциялары жүктеледі. Оларға «эстафетті тарату» жатады, оның процесінде мобильді станция ұядан ұяға өткен кезде байланыстың үзіліссіздігіне қол жеткізіледі және бөгеуілдер пайда болған кезде немесе бұзылыстарда, ұяда жұмыс арналарының ауысып қосылуы болады.

MSC белгілі географиялық аймақтың шекарасында орналасқан мобильді абоненттерге қызмет көрсетуін қамтамасыз етеді, шақыртуларды орналастыру және маршруттау процедураларын басқарады, болған сөйлесулер туралы мәліметтерді жинайды, желімен көрсетілген қызметтер үшін төлем- ақыны жазу үшін қажетті радиоарналарға, кірісті басқару үшін қолданылатын қауіпсіздік процедураларын қамтамасыз етеді. MSC жалпы пайдаланатын телефондық желі абоненттерінен орын ауыстыратын мобильді абоненттерге  шақырту жеткізуін қамтамасыз ету үшін және мобильді станцияның бір аймақтан екіншісіне орын ауыстырғанда сөздің жүруін қамтамасыз ету үшін орнын тіркеу процедураларын басқарады. GSM стандартында сонымен қоса, әртүрлі MSC-ға жататын желілер арасындағы шақыртуларды тарату процедуралары қарастырылған.

Коммутация орталығы орналасу регистрін (HLR) және орын ауыстыру регистрін (VLR) қолданып, мобильді станциялардың соңына қосылады. HLR коммутация орталығында станцияға шақыртуды жеткізуге мүмкіндік беретін мобильді станцияның орналасуы туралы ақпараттың бөлігі сақталады. HLR регистрінде мобильді абоненттің халықаралық идентификациялық номері (IMSI) болады, ол аутентификация орталығында (AUC) мобильді станцияны тану үшін қолданылады.

HLR- орналасу регистрі желідегі тұрақты тіркелген абоненттер туралы мәліметтер базасы. Онда танитын нөмерлер және адрестер, абоненттің шындығын анықтайтын параметрлер, байланыс қызметінің құрамы, маршруттау туралы ақпарат, абонеттің роуминг туралы мәліметтері тіркеледі, VLR сәйкес ақпараттармен қоса мобильді абоненттің уақытша идентификациялық нөмері (TMSI) туралы мәліметтерді тіркейді.   абоненттердің желіаралық роумингін қамтамасыз ету кезінде басқа желілерге жататын HLR құрамындағы сонымен қосамәліметтерге желідегі барлық MSC және VLR қашықтықтық кірісі бар болады . Егер желіде бірнеше HLR болса, әрбір HLR абоненттер туралы жалпы мәліметтер базасының белгілі бөлігін береді. Абоненттер туралы мәліметтер базасына кіріс IMSI номері немесе MS ISDN бойынша іске асады (ISDN желідегі мобильді абонент номері бойынша).

 

35 Сурет – GSM стандартының мобильді байланыс жүйесінің құрылымдық сұлбасы

 

VLR орын ауыстыру регистрі сонымен бірге мобильді станцияның бір аймақтан екінші аймаққа орын ауыстыруын бақылау үшін арналған. Ол HLR бақыланатын, аймақ шегінде мобильді станцияның контроллерінің BSC іс әрекет аймағынан екінші базалық станцияның BSC іс әрекет аймағына өтуі кезінде ол жаңа BSC тіркеледі функционалдауын қамтамасыз етеді. Мобильді станцияның  және VLR мобильді станцияға шақыртуды жеткізуін қамтамасыз ететін байланыс ауданының номері туралы ақпарат енгізіледі. HLR және VLR регистрлерінде мәліметтердің сақталуын қамтамасыз ету үшін олардың HLR жады құрылғыларына қорғау қарастырылған. VLR мәліметтер HLR сияқты. Абонент бақыланатын аймақта орналасқан уақытқа дейін бұл мәліметтер VLR сақталынады.  Мобильді станцияның роумингі кезінде VLR оған номерді (MSRN) тағайындайды. Егер мобильді станция кіріс шақыртуды қабылдаса, VLR оның MSRN таңдайды, ол арқылы мобильді станцияның жанындағы, базалық станцияларға осы шақыртудың маршрутталуы іске асады. VLR шақыртуды өңдеу уақытында шынайылықты орнату процедураларымен басқарады. TMSI операторының шешімімен абоненттерді идентификациялау процедурасын қиындату үшін периодты өзгеріп тұрады. VLR мәліметтер базасына кіріс IMSI, TMSI арқылы немесе MSRN арқылы қамтамасыз етіледі. Жалпы VLR мобильді абонент орналасқан аймақ үшін абонент туралы локалды мәліметтер базасы. Бұл HLR тұрақты сұраныстарды жоюға және шақыртуларға қызмет көрсету уақытын қысқартуға мүмкіндік береді.

AUC орталығы байланыс жүйесінің ресурстарына рұқсаты жоқ қолдануларды жою мақсатымен абоненттердің шынайылығын куәлендіруге арналған. AUC аутентификация процесінің параметрлері туралы шешімді қабылдайды және мәліметтер базасы негізінде абоненттік станцияларды шифрлеу кілттерін анықтайды, құрылғысы идентификациялау регистрінде жинақталған (Equioment Identification Register-EIR). Әрбір мобильді абонент байланыс жүйесі мен қолдану уақытына абоненттің шынайылығының стандартты модулін алады (SIM), онда халықаралық идентификациялық нөмері (IMSI), аутентификация жеке кілті K_i, аутентификация алгоритмі А_з болады. SIM жазылған ақпарат көмегімен мобильді станция және желі арасында мәліметтермен өзара алмасу қорытындысында аутентификацияның толық циклы іске асады және абонентке желіге кірісіне рұқсат беріледі. Абоненттің шынайылығын тексеру процедурасының көлемі. Желі мобильді станцияға кездейсоқ нөмер (RAND) таратады. Онда K_i және аутентификация алгоритмі А_з көмегімен үндесу мәні анықталады (SRES), SRES= А_з^ K_i-[RAND]. Мобильді станция желіге есептелінген SRES мәнін жібереді. Желі қабылданған SRES мәнін желімен есептелінген SRES мәнімен салыстырады. Егер мәндер сәйкес келсе, мобильді станция хабар таратуға рұқсаты жіберіледі. Кері жағдайда байланыс үзіледі және мобильді станция индикаторы тану болған еместігін көрсетеді. Құпиялылықты қамтамасыз ету үшін SRES есептелінуі SIM шегінде болады. Құпия емес ақпарат (мысалы K_i) SIM модулінде өңдеуіне әкеліп соғады.

Жабдықтарды идентификациялау регистрі EIR мобильді станция жабдығының халықаралық идентификациялық номерінің шынайылығын растау үшін мәлімет базасын құрады (IMEI). EIR мәліметтер базасы IMEI нөмірлерінің тізімінен тұрады, олар келесі жолмен ұйымдасқан:

АҚ ТІЗІМ-рұқсаты мобильді станцияларда бекітілген ақпараты бар IMEI нөмірлерінен тұрады;

ҚАРА ТІЗІМ-ұрланған немесе қандай да бір себеп бойынша қызмет көрсетуге бас тартқан мобильді станциялар IMEI нөмірлерінен тұрады;

СҰР ТІЗІМ – мәселелері бар, бірақ «қара тізімге» енгізуге себебі жоқ мобильді станциялардың IMEI нөмірлері.

EIR мәліметтер базасына берілген жүйенің MSC кірісі бар, сонымен қатар MSC кірісті басқа мобильді желілері ала алады.

 

Әдебиет: [1, 166-202 бет].

 

   18 Дәріс 18. GSM базалық станциялар жүйесі

 

   Дәрістің мақсаты: GSM базалық станциялар жүйесін зерттеу.

    Дәрістің мазмұны: эксплуатация және техникалық қызмет көрсету орталығы, базалық станция жабдығы.

 

ОМС эксплуатация және техникалық қызмет көрсету орталығы GSM желісінің орталық элементі болып табылады. Ол желі элементтерінің басқаруын және оның жұмыс сапасының бақылауын қамтамасыз етеді. ОМС желінің басқа элементтері мен Х.25 хаттамасының пакет тарату арналарымен жалғанады. ОМС қызмет көрсететін персоналға хабар беруге арналған авариялық сигналдардың өңделуін қамтамасыз етеді және желі элементтерінде авариялық жағдайлар туралы мәліметтерді тіркейді. Персоналдың активті түрде араласқан кезінде Бұзылыстың сипатына байланысты ОМС оның жоюлуын автоматты түрде қамтамасыз етеді.

ОМС желідегі жабдықтың күйі туралы тексеруді және мобильді станция шақыртуының пайда болуын іске асырады. Желімен басқару орталығы NMC GSM желісімен рационалды иерархиялық басқаруын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. NMC желі трафикінің басқаруын және қиын авариялық жағдайлар диспетчерлік басқаруын қамтамасыздандырады. Сонымен қоса, NMC желімен автоматты басқару жабдықтарын бақылайды және бейнелейді. Ол NMC операторларына регионалды мәселелерді бақылауға және оларды шешу кезінде көмек көрсетеді. Төтенше жағдайларда NMC операторлары «приоритетті кіріс» атты басқару процедураларын іске қосады, олардың тек приоритеті жоғары абоненттер (төтенше қызмет) жүйесіне рұқсаты бар. NMC желіні және  желілік деңгейдегі жұмысын, сонымен қатар, желінің оптималды дамуы үшін желіні  мәліметтермен қамтамасыз етеді.

Базалық станция жабдығы BSS базалық станция контроллерінен (BSC) және қабылдау/тарату базалық станциялардан (BTS) тұрады. Базалық станция контроллері бірнеше BTS басқарылуы мүмкін. BSC радиоарналардың таралуын басқарады, жалғануларды бақылайды, олардың кезегін тізеді, жиілік секірулері бар жұмыс жүйесін, сигналдардың модуляциясын және демодуляциясын, хабарлардың кодталуын және декодталуын, сөздің кодталуын, сөздің, мәліметтердің және шақыртулардың тарату жылдамдығының адаптациясын қамтамасыз етеді. BSS бірге MSC екеуі радиобөгеуілдерден шақырту болмаса арнаны босату функциясын орындайды, сонымен қоса кейбір мобильді станциялардың категориялары үшін ақпараттың приоритетті таратуын қамтамасыз етеді.

Транскодер ТСЕ сөзді тарату жылдамдығы 13 кбит/с-толық жылдамдықты арна- радиоинтерфейс бойынша GSM ұсыныстарына сәйкес (Рек. GSM 04.08) түрге келтіретін сөзді тарату және MSC мәліметтер арнасының шығыс сигналдарын келтіреді. Стандартпен 6,5 кбит/с жартылай жылдамдықты сөздік арнаның қолдануы қарастырылған. Таратудың жылдамдығын төмендету арнайы сөзді түрлендіретін құрылғының көмегімен іске асады. Ол сызықты предикативті кодтауды (LPC), ұзақ уақытты болжауды (LTP), қалдық импульсті қозуды (RPE немесе RELP) қолданады. Транскодер ереже бойынша MSC бірге орналастырылады. Цифрлық хабарларды базалық станциялар контроллеріне BSC тарату кезінде ақпараттық ағынның 13 кбит/с 16 кбит/с тарату жылдамдығына дейін стафингтеу (қосымша биттерді қосу) іске асырылады. Кейін алынған арналарды 64 кбит/с стандартты арнасына 4 есе тығыздатылады. Осылай GSM ұсыныстарымен анықталған 120 сөздік арналардың таратуын қамтамасыз ететін 30-арналы ИКМ-желісі қалыптасады. Қосымша бір арна (64 кбит/с) сигналдау ақпаратын тарату үшін бөлінеді, екінші арна  (64 кбит/с) X.25 МККТТ хаттамасымен келістірілетін пакеттерді тарату үшін қолданылуы мүмкін. Сонымен, берілген интерфейс бойынша таратудың қорытынды жылдамдығы 30x64+64+64=2048 Кбит/с құрайды.

MS мобильді станция  GSM желісінің абоненттеріне электробайланыстың істегі тіркелген желілеріне кірісін қамтамасыз етеді. GSM стандартының шегінде тасушы құралда орналастырылған 1-ші модельден бастап шығыс қуаты 20 Вт болатын, ал 5-ші кластың портативті модельіне дейін максимал қуаты 0,8 Вт болатын мобильді станциялардың 5 класы қабылданған.  Хабарды тарату кезінде байланыстың қажетті сапасын қамтамасыз ететін, таратқыштың қуатын адаптивті реттеуін іске асырады. GSM желісінің әрбір абонентінде интелектуалды карточкасында жазылған халықаралық идентификациялық номері (IMSI) болады. Ол арқылы таксиге және көліктерге радиотелефондарды орналастыруға болады.

 

Әдебиет: [1, 202-246 бет].

   

 19 Дәріс 19. Территориалды-жиіліктік жоспарлау

 

Дәрістің мақсаты: GSM территориялды-жиіліктік жоспарлау негіздерін зерттеу.

Дәрістің мазмұны: жүйенің өткізгіштік қасиеті, номиналды ұялы жоспар.

 

Жобаланатын ұялы байланыстың құны негізгі факторлардың бірі болып табылады. Желі құрылымына енгізілген құралдар берілген уақытта ақталу керек. Нақты жүйені жобалаған кезде, жобаның техникалық, қаржылық, маркетингті жағы бойынша мамандар тобы бизнес-жоспарды құру керек. Онда нарық шарттарынан, оператордың техникалық және қаржылық мүмкіндіктерінен нақты жобаны іске асырғаннан мүмкін болатын шығындардың және пайданың көлемдері бағалану керек.

Жүйені жобалаудың бастапқы кезеңдерінде жүйенің өткізгіш жолағы арқылы қызмет көрсететін абоненттер болжанған санын түсінеді. Жобалау кезеңінде желінің өткізгіш қасиеті таңдалған аудандағы мобильді байланыс нарығының потенциалды сыйымдылығын қамтамасыз ету үшін таңдалу керек.

Қалалық ұялы байланыс желісінің радиожабу аймағы бүкіл территориясын қаланың, қала маңындағы жергілікті пунктардың және хабар жолдарын қамту керек.

Шақыртулардың блокталу ықтималдылығы немесе (GoS-Grade of Service) желідегі жүктемелерден пайда болған, қосылысты сәтсіз орнату проценті Эрланг формуласымен есептелінеді және жүктеменің берілген шамасында және трафик арналарының берілген санында шақыртулардың блокталу ықтималдылығын есептеуге арналған.

   Барлық арналар бос емес кезеңінде шақыртулардың түсу уақыты мына формуламен анықталады:

                                                                             (9)

    мұнда,  N- трафиктің арналар саны;

                 А – қызмет көрсетілетін жүктеме, Эрланг.

  Бір абонентке жүктеме мына формуламен есептелінеді

 

                                                                                                 (10)

    мұнда, n – уақыт аралығындағы қосылыстар саны, мысалы, 1 сағат                  немесе 3600 сек.;

                 Т- қосылыс ішіндегі әңгіменің орташа уақыты, сек;

   Операторлық лицензиялардың талаптарына сәйкес отандық ұялы желілердің ішіндегі бас тартулардың шамасы Ротк 5% деңгейіне көтеріледі, ал бір абонентке есептелінген жүктеме 0.015 Эрланг. Кейде трафиктің есебін бір абоненттен (кіретін+шығатын) жүктемеден ЧНН 0.025 Эрл-ге тең және блокировка ықтималдылығы 2% жобаға алады. Ресейде және Қазақстанда ұялы желілердің жұмыс тәжірибесі бір абонентпен құрылатын орташа жүктеме, (0.007 - 0.016) Эрл деңгейінде тербеледі.

Жиілікті жоспарлау үшін қол жетерлік сараптау кезінде базалық станциялардың BSS қосымша жүйелерін электромагнитті сәйкестікті (ЭМС) бағалау негізгі пункт болып табылады. ЭМС екі деңгейде қарастырылады:

-жүйеаралық ЭМС;

-ішкіжүйелік ЭМС.

Жүйеаралық ЭМС талаптарының шегінде сәйкес жиіліктік диапазонында және координаттық арақашықтық шегінде жұмыс жасайтын радиоэлектрондық құрылғылармен (РЭС) қабылдау/тарату жабдықтарының қосымша жүйелерінің BSS бірге жұмысын қамтамасыз етуге жататын сұрақтарды қарастырады. Жүйеаралық ЭМС қамтамасыз ету үшін негіз болып Қазақстан Республикасының радиобайланыс Регламентімен анықталатын жиіліктік диапазонын бөлу болып табылады.

Жүйеаралық ЭМС сарабы радиожиіліктерді байланыс операторларын қолдануға рұқсаттарды Ақпараттандыру және Байланыс бойынша Агенстілімен беру талабында жүргізіледі. Жүйеаралық ЭМС қарастыру шегінде объектілік ЭМС қамтамасыз ету сұрақтары туады. Объекті ЭМС түрлі РЭС жұмысын қамтамасыз ету керек, бір объектіде орнатылған, сәулеленетін радиожиіліктер әсерінен өзара бөгеуілдердің жоқ болуын, олардың гармоникаларын және интермодуляция өнімдерін қарастырады.

Абоненттік тарату сарабының негізінде қарастырады:

-территория құрылымының тығыздылығын, оның біртексіздігін;

-берілген ауданда автомобильді жолдардың бағытын және жүктелуін;

-PSTN немесе PLMN істегі желілердің жүктеме статистикасын.

Алынған мәліметтер негізінде ұялы байланыстың топологиясы анықталады. BSS базалық станциялардың қосалқы жүйелерінің топологиясы ұялы құрылымдардың негізінде құрылады. Ұялар радиусы абоненттік жүктеменің тығыздығымен және өткізгіш қасиетінің талаптарына сәйкес таңдалады. Ұялардың 3 градациялары ерекшелінеді:

-радиусы (3,5-35) км микроұялар;

-радиусы (0,5-3,5) км микроұялар;

-радиусы 0,5-ке дейін пикоұялар.

Сонымен пикоұялар микроұяларға енгізіледі, ал макроұялар трафикті локалды үлкейту нүктелерінде, өткізгіш қасиетін үлкейту үшін қолданылады. Сонымен, базалық станциялардың қосалқы станциялар топологиясы шамаға, тығыздыққа және абоненттік жүктеудің территориалды таратуына икемделеді.

Үлкен жүктеме болжамдалатын жерлерде BS бір-біріне жақын орналастыру керек.

Содан кейін, картада географиялық көрсетілім болжамдалатын жүктеме туралы және қажет жабу туралы мәліметтер жиналғаннан кейін номиналды ұялы жоспар құрылады. Айта кететін жайт, номиналды ұялы жоспар желілік жоспардың бірінші кезеңі болып табылады.

Эффективті жоспарлау үшін нақты шарттарда радиотолқындардың таралу заңдарын ескеру қажет. Бұл мақсаттарда арнайы компьютерлік бағдарламалар бар, оларда жердің цифрлық карталары енгізілген және «Окамур-Хат», «Ли» және т.б.с. сияқты қалалық және қала маңайындағы құрылыстарда радиотолқындардың жалпы қабылданған эмпирикалық модельдері қолданылады. Осы алгоритмдерде негізделген есептеу бағдарламалары:

-базалық станциялармен жабу аймақтарын болжайды;

-болашақ желіде интерференция аймақтарын болжайды.

Есептеу бағдарламалары үшін кіріс мәндері болып:

-жиіліктік диапазон;

-BS орналасуы;

-BS сәулелену қуаты;

-антенналық жүйелердің параметрлері.

Номиналды ұялы жоспар қысқартылған (идеалданған). Нақты, радиотолқындардың таралуына көптеген факторлар әсер етеді  (жер рельефі, үйлер, қозғалатын объектілер және т.б.). Көлеңкелеу мен радиотолқындардың көпсәулелелі таратуына байланысты мәселелер жүйенің нақты жабуында байқалады. Нақты жағдайда бір ұядан жабу пішіні идеалды алтыбұрыш болмайды, қүрделі пішінде болады.

Жоғары айтылған мәселелерден басқа GSM жүйесінде тағы бір мәселе бар ол уақыттық дисперсия мәселесі. Бұл мәселе алыстатылған объектілерден, шағылысудан пайда болады. Берілген мәселені бағалау үшін сапа көрсеткіші қолданылады-C/R, қатынасы Carrier-to-Reflection (негізгі сигналдың C шағылысқан сигналға қатынасы R). Ашық аудандар үшін толқындардың таралуы тіке көрініс аймағында іске асады. Бұл жағдайларда сигналдарды қабылдау үлкен қашықтықтарда сигналдың өшуі аз болғандықтан іске асады. Бірақ, GSM жүйесінде ұяның максимал өлшемі 35 км болады. Бұл уақыттық теңдестіру мәселесімен шартталған (Тime Alignment).  Оны болдыртпау үшін жүйелік опцияларды қолдану керек, мысалы, Extended Range опциясын, екі тізбектей уақыттық интервалдарды TDMA қолдану жолымен ТА мәнін үлкейтуге, сонымен қызмет көрсету аймағын 72 км-ге дейін үлкейтуге мүмкіндік береді. 

 

Әдебиет: [1, 297-315; 2; 12; 15 бет].

 

20 Дәріс 20. GSM кластерлік құрылым

 

 Дәрістің мақсаты: GSM-де кластерлік құрылымды зерттеу.

Дәрістің мазмұны: жиіліктерді қайталап қолдану, электромагнитті сәйкестікті қамтамасыз ету.

 

    Шектелген жиіліктік қор шарттарында, белгіленген жиіліктік диапазонында жиіліктерді қайта қолдануы аса үлкен территорияларға үзіліссіз радиожиіліктік жабуды қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Ұялы  жоспарлау классикалық теориясында ұяларды кластерлерге топтайды, әрбір кластерде жиіліктік фиксирленген жиілік жиыны қолданылады, ол белгілі ара-қашықтықтан кейін қайталанады.  Үлкен территорияларды үзіліссіз жабумен қамтамасыз етуден басқа, ұялы байланыс желілерінде жиілікті қайталап қолдануы жүйенің өткізгіш қасиетін де үлкейтеді. Бірақ, барлығының төлем ақысы бар.

Жиіліктерді қайталап қолдануының кері жағы-бұл интерференцияның пайда болуы. Негізінен, ұялы байланыстың жобалаушылары ішкі жүйелік ЭМС бағалайды (C/I, C/A).

 С/I - Carrier - to - Interference. Негізгі арна бойынша интерференция. С/А - Carrier - to - Adjacent. Көрші арна бойынша интерференция (+/- 200, 400 кГц).

 Ішкі жүйелік ЭМС талапта, GSM стандартына енгізілген:

 - негізгі арна бойынша: С/I > 9 dB;

 - көрші арна бойынша, бағышталу (+/-200 кГц): С/А < -9 dB;

 - көрші арна бойынша, бағышталу (+/-400 кГц): С/А < -41 dB;

Жоғарыда айтылғандай, ішкіжүйелік ЭМС сарабы байланыс операторларымен нақты радиожиіліктерді  қолдануға АИС рұқсат алу кезеңінде жүргізіледі. Ішкіжүйелік ЭМС оператормен сарапталуы және есептелуі қажет. Ұялы байланыс желілерінің ішкі жүйелік ЭМС берілген желіде жұмыс жасайтын радиоқұрылғылар арасындағы өзара радиобөгеуілдердің жоқ болуын қамтамасыз етеді. Ішкі жүйелік ЭМС негізгі критериясы интерференция деңгейінің рұқсат етілген шамасы болып табылады, ол GSM стандартында бекітілген мәннен аспау керек.

Ұялы байланыс қағидасы негізделетін маңызды идеясы, қатар емес ұяларда жиіліктерді қайталап қолдану болып табылады. Жиіліктерді қайталап қолдануды ұйымдастырудың бірінші әдісі бірінші ұрпақтың ұялы байланыс жүйесінің аналогты жүйелерінде қолданылатын әдісінде бағыттау диаграммалары дөңгелек базалық станциялардың антенналарын қолданылады. Ол қуаты бірдей сигналдарды барлық бағытқа таратуды болжайды, ол мобильді станциялар үшін барлық бағытта барлық мобильді станциялардан бөгеуілдерді қабылдауына эквивалентті. Белгіленген жиілік жиынын қайталап қолдануға рұқсаты бар базалық станциялар бір-бірінен D қашықтыққа алыстатылған, «қорғаныс интервалы» деп аталады. Бір жиілікті қайталап қолдану мүмкіндігі ұялы байланыс жүйелерінде жиіліктік спектрді жоғары эффективті қолдануды анықтайды. Кластер ішіндегі жиіліктер көрші арна бойынша интерференцияны азайту үшін таратылады.

Мысалы, егер кластерде 21 ұя болса (36 сурет) және оларға белгілі жиіліктік диапазон белгіленсе, онда әрбір ұяға жалпы жиіліктік диапазонынан 1/21 бөлігі белгіленеді. Егер кластердегі ұяларды Al, А2, A3, ... Gl, G2, G3 деп нөмірлесек, онда көрші кластердегі ұялардың нөмірі Al, А2, A3, ... Gl, G2, G3 болады, ал кластердегі нөмірленген әрбір ұя көрші кластердегі сол нөмірлі ұядағы сияқты жиілік спектрі болады. Егер «1» кластердегі нөмірі А1 ұя «2» кластеріндегі нөмірі В1 ұясымен сәйкес келсе, онда негізгі арна бойынша интерференциясымен мәселе туады.

Сонымен, негізгі арна бойынша интерференцияны азайту үшін ұялар арасындағы максимал қашықтықты сақтау керек. 7/21 кластердің ішіндегі жиіліктерді тарату жүйесінің жалпы 7/21 қабылданған сұлбасы 36 суретте көрсетілген.

Кластерлерді келесідей белгілеу қабылданған

,

мұнда   - кластердегі сайттар саны;

               -кластердегі жиіліктер саны.

Үшсекторлы сайттарды қолдану кезінде кластердің сандық мәні 1/3 есе болады.

 36 Сурет  – 7/21кластері, К_кайт = 4.58

 

   Жиіліктерді қайталап қолдану кезінде жиіліктері бірдей минималды рұқсат етілген кеңістіктік айырымды ескеру қажет D, ол негізгі арна бойынша максимал рұқсат етілген шамасымен анықталады С/I. Сонымен қоса, С/I шамасы таратылатын сөздің сапасына әсерін тигізеді. GSM стандарты үшін ETSI ұсыныстарында, С/I шамасы 9 дБ төмен болмауы ұсынылады, бірақ Ericsson компаниясы, GSM құрылғыларының жетекші шығарушылары ретінде бұл шама 12 дБ-ден төмен болмауын ұсынады. Сипаттамалар қолданылады:

   К_кайт – жиіліктерді қайталап қолдану коэффициенті (кластердегі сайттар саны);

    q_S – бірдей атты жиіліктер арасындағы қашықтық, ұяның радиусында бағаланған R, мына формуламен анықталады 

                                ,                                             (11)

   мұнда D – бірдей атты екі жиіліктер арасындағы минималды қашықтық,   С/I арнасы бойынша интерференцияның белгіленген талаптарын қамтамасыз ететін.

 Берілген формула ұялар алтыбұрышты деп болжанған жалпы шамамен алынған есептеулер үшін қолданылады.

GSM жүйесінде q_S минималды мәні

.

Жиіліктері бірдей ұялар кеңістікте 3R кем емес қашықтатылған болу керек. Екінші талап бойынша, желіде жиіліктері бірдей 6 ұя болған жағдайда С/I 12 дБ-ден кем болмау керек. С/I шамасын есептеу үшін келесі формула қолданылады

                                    ,                                            (12)

мұнда  -интерференциялайтын сайттардың саны;

            q_S – бірдей атты жиіліктер арасындағы қашықтық;

           у - MS және BS арасындағы жол арнада шығындар бағдаршасы.

Мысалы, егер кластерде 7 сайт болса (Кисп = 7), онда 6 сайт (=6), D₁ = 4.58 Ri қашықтықта қызмет көрсететін ұяны қоршайды . Егер бұл жиынның шегінде осы жиілігі бар басқа кластерлер жоқ болса, онда

        Сонымен, ұялы байланыс жүйесін жиіліктерді қайталап қолдану жоспарын қолданып жобалаған кезде, негіз ретінде қайталап қолдану коэффициенті К_қолд >3 кластерлік құрылымды алуға болады. Егер жүйеде бірдей атты жиіліктерімен 6 кластерден көп болса, онда С/I мәні шамалы азаяды. Сондықтан, ірі желілерді жобалаған кезде бірдей атты жииіліктер арасындағы кеңістіктік айырымды қашықтықты үлкейту жағына қарай қормен алу керек.

 

Әдебиет: [1, 316-327 бет; 2; 12; 15].

Әдебиеттер тізімі

 

1.  В.Ю.Бабков, М.А.Вознюк, В.И.Дмитриев. Системы мобильной связи/ СПб ГУТ. − СПб, 1999.

            2. Карташевский В.Г. и др.  Сети подвижной связи. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001.

3.   Андрианов В.И., Соколов А.В. Сотовые, пейджинговые и спутниковые средства связи. – СПб.: БХВ Петербург Арлит, 2001.

4.   Ратынский М.В.   Основы сотовой связи / Под ред. Д.Е. Зимина. - М.: Радио и связь, 2000.

5.   Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: Радио и связь, 1999.

6.   Мясковский Г.М. Системы производственной радиосвязи: Справочник. - М.: Связь, 1980.

7.   Коньшин С.В. Транкинговые радиосистемы: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2000.

8.   Коньшин С.В., Сабдыкеева Г.Г. Теоретические основы систем связи с подвижными объектами: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2002.

          9. Коньшин С.В. Подвижные телекоммуникационные радиосистемы: Учебное пособие. - Алматы: АИЭС, 2003.

         10.Коньшин С.В., Ким Д.О. Системы подвижной радиосвязи. Методические  указания к лабораторным работам для студентов очной и заочной форм обучения специальностей: 380200-Многоканальные телекоммуникационные   системы, 380300-Радиотехника,    380500-Радиосвязь,    радиовещание    и    телевидение, 380700-Системы    и    средства    подвижной    связи,    380900-Радиосвязь    и радионавигация. - Алматы: АИЭС, 2004.

         11. Многоканальные системы передачи: Учебник для вузов/ Н.Н. Баева, В.Н. Гордиенко, С.А. Курицын и др. Под ред. Н.Н. Баевой и В.Н. Гордиенко. – М.: Радио и связь, 1997.

         12. Иванов В.И., Гордиенко В.Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов/ Под ред. В.И. Иванова. – 2-е изд. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 232 с.

         13. Четкин С.В. Методические указания и задания на курсовой проект «Цифровая многоканальная система передачи с ИКМң. – М.: МИС, 1991.

         14. Кириллов Л.В. Многоканальные системы передачи: Учебник для ВУЗов. ­ М.: Радио и связь, 2003.

         15. Шмытинский В.В., Глушко В.П. Многоканальные системы передачи для железно-дорожного транспорта (для колледжа). − М.: Радио и связь, 2002.

         16.  Крухмалева В.В. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи: Учебное пособие для ВУЗов. − М.: Радио и связь, 1996.

         17. Шмалько А.В. Цифровые сети связи. − М.: Эко –Трендз, 2001.

18. Гаранин М.В., Журавлев В.И. и др. Системы и сети передачи информации. – М.: Радио и связь, 2001.

19. Баева Н.Н., Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Проектирование цифровых каналов передачи: Учебное пособие. – М.: МТУСИ, 1996.

20. Берганов И.Р., Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. – М.: Радио и связь, 1989.

21. Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. – М.: Радио и связь, 1982.

22. Зингеренко А.М., Баева Н.Н., Тверецкий М.С. Системы многоканальной связи. – М.: Связь, 1980.

  23. Варакин Л.Е. Глобальное информационное общество: Критерии развития и соци­ально-экономические аспекты. - М.: MAC, 2001.

24. Крук Б.И., Попантонопуло В.Н., Шувалов В.П. Телекоммуникационные системы и сети. - Новосибирск: СП «Наука» РАН, 1998. гл. 8.

   25. Толковый словарь терминов по системам, средствам и услугам связи. - М.: Радио и связь, 2000. - 256 с.

 26.  Агатаева б.б. Көпарналы тарату жүйелелері  техникасы мен теориясы (орысша-қазақша терминологиялық сөздік). - Алматы:«Ғылым», 2004.–160 б.        

 27. Нормы на электрические параметры цифровых каналов и трактов магистральной ивнутризоновых первичных сетей. - М.: ЦНИИС, 1996. - 106 с.

    28 . Справочные материалы по вводу в эксплуатацию сетей тактовой сетевой синхро­низации. - М.: «Сайрус Системе», 2001. - 150 с.

  29. Бакланов И.Г. Технология измерений первичной сети. ч. 2. Системы синхрониза­ции. B-ISDN, ATM. - М.: ЭКО-Трендз, 2000. - 150 с.

  30. ITU-T Recommendation G.902. Frameworks. Recommendation on functional accessnetworks. Architecture and functions, access types, management and service node as­pects. (11/95).