Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Телекоммуникационных систем

  

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ОКАЗАНИЯ СПУТНИКОВЫХ И РАДИОРЕЛЕЙНЫХ УСЛУГ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯХ

 Конспект лекций

для магистрантов  специальности  6М071900 -

Радиотехника, электроника и телекоммуникации)

  

 

Алматы 2012

Составители: Клочковская Л.П., Барсегянц К.В.. Исследование технологий оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телекоммуникациях. Конспект лекций для магистрантов специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС, 2012, - 66 с.

 

Данная разработка предназначена для магистрантов специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации В конспекте лекций рассматриваются  различные технологии оказания спутниковых и радиорелейных услуг в современных телекоммуникациях.

Ил.7, табл .5, библиогр.14.

 

Рецензент:  доцент  кафедры РТ Куликов А.А.

 

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2012 г.

 

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2012 г.

 

Введение 

Дисциплина "Исследование технологий оказания спутниковых и радиорелейных услуг телекоммуникационных компаний" включается в учебные планы в качестве специальной дисциплины и предназначена для подготовки магистрантов к самостоятельной деятельности в качестве технических специалистов по организации  и разработки технологий оказания спутниковых и радиорелейных услуг телекоммуникационных компаний.

Цель изучения данной дисциплины: получить знания о технологиях оказания спутниковых и радиорелейных услуг в современных телекоммуникациях.

В результате изучения дисциплины магистрант должен:

-     иметь представление о международных и национальных частных линиях, об особенностях организации LMS на базе прозрачных цифровых каналов, об организации работы телекоммуникационных компаний для оказания спутниковых и радиорелейных услуг, об основных документах и условиях предоставления услуг;

-     знать назначение, особенности, технологии, оборудование электронной почты KazMail Х.25, принципы связи: коммутация каналов, коммутации пакетов, аналоговые и цифровые каналы, типы коммуникационных каналов, назначение, особенности, технологии организации услуг LMS на базе системы беспроводного доступа  InfiNet, технологию MPLS, понятие QoS;

-     уметь самостоятельно организовать и составлять технологии различных видов услуг: услуги передачи сообщений на основе системы обработки электронных сообщений Х.25 KazMail технологии организации сети с помощью шлюзов между электронной почтой KazMail, Internet и телексной сетью (KazMail Теlex), организовать и представлять услуги сети передачи данных KazNet путем постоянного и коммутируемого соединения с сетью передачи данных (Global Data Connektion), анализировать технологии предоставления услуги сети ретрансляции кадров Frame Relay,услуги доступа к финансовым, торговым и информационным системам Finance Services Access.

Курс «Исследование технологий оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телекоммуникациях» изучается на 1-ом курсе обучения.

Основополагающими дисциплинами при изучении данной дисциплины являются «Спутниковые и радиорелейные системы передачи», «IP-телефония и видеосвязь», «Технологии беспроводной связи», «Радиопередающие устройства», «Цифровые системы передачи».

Предусмотренные программой  данного курса знания являются базой для освоения специальности и формирования дипломированных специалистов  направлений телекоммуникаций.

 

1 Лекция №1. История развития телекоммуникаций в Казахстане. Основные направления развития информационно-коммуникационных технологий

 

Цель: изучить этапы развития телекоммуникаций в Казахстане, направления информационно-коммуникационных технологий (ИКТ).  

 

1.1 История развития телекоммуникаций в РК

 Отправной точкой казахстанских телекоммуникаций можно назвать 1862 год, когда телеграфная линия связала города Верный и Пишпек. На тот период это было единственным эффективным средством быстрой связи между городами как самого Казахстана, так и всего региона в целом с окружающим миром. В течение следующих лет связь по телеграфным линиям была установлена между Верным и уездными городами Семиречья – Джаркентом, Лепсинском, Сергиополем, Капалом, а затем были проложены линии на запад – к Ташкенту и на север – к Семипалатинску и Омску.

Тем не менее, развивалась и телефонная связь, которая тогда была доступна очень немногим. Общее количество телефонных абонентов Казахстана в дореволюционный период было меньше тысячи. Городские телефонные станции со своими линейными сетями существовали в Верном, Кзыл-Орде, Кустанае, Семипалатинске, Уральске, Павлодаре, Петропавловске. Например, в Петропавловске телефонная станция была смонтирована в 1909 году шведской фирмой Ericsson. На станции использовался коммутатор той же фирмы с системой местного питания. В качестве абонентской линии применялись стальные воздушные провода, а линии были однопроводными и подвешивались на столбах вдоль улиц. В некоторых других городах применялось оборудование немецкой фирмы Siemens.

Следующим этапом развития связи и телекоммуникаций в Казахстане стал советский период. После окончательного установления советской власти встал вопрос о восстановлении разрушенного телеграфного и телефонного хозяйства. Прежде всего надо было восстановить нормальную телеграфную связь. Устаревшие аппараты системы Морзе постепенно заменялись буквопечатающими устройствами. Телеграфный обмен достиг 1,3 миллиона телеграмм в год. В 1933 году появился новый вид экстренных телеграмм в дневное и ночное время.

Очень важные события произошли в 1934 году, когда в Алма-Ате завершилось строительство Дома Связи, в котором разместились почтамт, телеграф, междугородная и городская телефонные станции Алма-Аты. В марте 1934 г. в составе телеграфа была организована первая междугородная телефонная станция, которая вскоре стала самостоятельным предприятием. В 1939 году впервые по казахстанским телеграфным сетям было передано фотоизображение – портрет великого мыслителя и поэта Абая Кунанбаева.

В марте 1943 г. была организована высокочастотная телефонная связь Алма-Аты с Карагандой и Акмолинском. Затем эта линия была продлена до Москвы. На этой сверхмощной по тем временам телефонной магистрали Алма-Ата – Москва в общей сложности было подвешено более 5 тысяч км. медных проводов.

Дальнейшее развитие отрасли возобновилось только в послевоенные годы. В 1945-1946 годах была подвешена новая телефонная цепь из цветного металла на трассе от Алма-Аты до Семипалатинска и далее до Новосибирска. В тот же период осуществилось уплотнение действующей цепи на участке Алма-Ата – Ташкент, что позволило улучшить качество переговоров между Алма-Атой и Джамбулом, Чимкентом, Ташкентом и Москвой.

В феврале 1955 года образовалось Министерство связи Казахской ССР и с его помощью удалось добиться прокладки магистрального кабеля от Алма-Аты до Петропавловска через Караганду, Целиноград, Кокчетав. Всего через 15 лет после начала освоения целины в регионе было телефонизировано 91 % сельсоветов, 99,5% совхозов, 99,8% колхозов.

В шестидесятые годы началось внедрение сети факсимильных связей, с помощью которой осуществлялась документальная передача по линиям связи рисунков, фото, чертежей и, наконец, газет. В апреле 1970 года из Москвы в Алма-Ату стали передавать по фототелеграфу первые газетные полосы. Разумеется, первым печатным органом, номера которого передавались по фототелеграфу, была газета «Правда».

В 1970 году телефонизация всех колхозов, совхозов и сельсоветов была завершена. Это позволило начать программу перевода всей сети на сплошную автоматизацию. На автоматический метод обслуживания перевели и междугородную связь

В 80-е годы началось активное строительство подземных магистралей. В 1990 году в республике работали 1 миллион 250 тысяч квартирных телефонов или 28 телефонов на 100 семей.

В новой ситуации оказалась отрасль после распада СССР. 29 ноября 1991 года Правительство Казахстана принимает постановление «О мерах по организации производства средств связи для интенсивного развития телевидения, радио и телефонной связи».

17 июня 1994 года был создан национальный телекоммуникационный оператор «Казахтелеком». Начинался современный этап развития телекоммуникаций независимого Казахстана – этап цифровых технологий и вхождения в глобальные телекоммуникационные сети.

 

1.2 Новая стратегическая линия – интеграция в мировое информационное сообщество

 В последние годы во всем мире и в регионе СНГ начали стремительно внедряться информационно-коммуникационные технологии (ИКТ). В странах участников РСС внедрение и развитие ИКТ признается правительством одним из приоритетных направлений и ведется активная работа по развитию инфокоммуникаций.

Учитывая масштабные преобразования, происходящие в области информатизации, в октябре 2002 года правительствами стран СНГ было принято решение о создании Координационного совета государств – участников СНГ по информатизации при РСС (Координационный совет) – межгосударственного координирующего органа в сфере информационных технологий.

Основными направлениями деятельности Координационного совета являются налаживание многостороннего взаимовыгодного сотрудничества стран Содружества в сфере ИКТ, проведение согласованных действий в формировании общего информационного пространства СНГ, сближения нормативно-правовой базы, обмена информационными ресурсами, комплексного решения проблемы информационной безопасности, обеспечения успешной интеграции государств-участников СНГ в глобальное информационное общество.

Важной вехой на пути сотрудничества стран СНГ стала разработка в рамках Координационного совета Стратегии сотрудничества государств - участников СНГ в сфере информатизации и Плана действий по ее реализации на период до 2010 года (утверждены Советом глав правительств СНГ 24 ноября 2006 года).

При подготовке Стратегии учтены положения итоговых документов Всемирной встречи на высшем уровне по вопросам информационного общества – Женевской Декларации принципов и Плана действий, а также Тунисского обязательства и Программы по информационному обществу.

Стратегией предусмотрены следующие основные направления:

-     создание благоприятной среды сотрудничества в области ИКТ;

-     гармонизация законодательства и разработка регламентов стандартов;

-     развитие новых направлений ИКТ;

-     развитие сферы ИКТ;

-     обеспечение информационной безопасности и активизации действий по пресечению киберпреступности и кибертерроризма.

 

2 Лекция №2. Принципы связи: коммутация каналов, коммутации пакетов, аналоговые и цифровые каналы, типы коммуникационных каналов

 Цель: изучение принципов связи: коммутация каналов, коммутации пакетов, аналоговые и цифровые каналы, типы коммуникационных каналов.

 

2.1 Коммутация каналов

 Коммутация каналов - процесс организации последовательности каналов, соединяющих пары абонентских или административных систем друг с другом. В результате коммуникации последовательность каналов соединяется в единый канал, проходящий через всю коммуникационную сеть.

Принцип работы по технологии коммутации каналов представлен на рисунке 2.1.

Общая структура сети с коммутацией абонентов

Рисунок 2.1 – Коммутации каналов

 

Нужно передать данные от узла 1 к узлу 7, для этого сначала нужно передать специальный запрос на установление соединения коммутатору A, указав адрес назначения 7. Коммутатор А должен выбрать маршрут образования составного канала, а затем передать запрос следующему коммутатору, в данном случае E. Затем коммутатор E передает запрос коммутатору F, а тот, в свою очередь, передает запрос узлу 7. Если узел 7 принимает запрос на установление соединения, он направляет по уже установленному каналу ответ исходному узлу, после чего составной канал считается скоммутированным, и узлы 1 и 7 могут обмениваться по нему данными.

Сети с коммутацией пакетов сравнительно молоды, они появились в конце 60-х годов как результат экспериментов с первыми глобальными компьютерными сетями.

 

2.2 Коммутация пакетов

 Коммутация пакетов - технология доставки сообщений, при которой данные, разбитые на отдельные пакеты, могут пересылаться из исходного пункта в пункт назначения разными маршрутами. Конкретный маршрут выбирается передающим и принимающим компьютерами, исходя из наличия соединения и объема трафика, также это техника коммутации абонентов, которая была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика.

Эксперименты по созданию первых компьютерных сетей на основе техники коммутации каналов показали, что этот вид коммутации не позволяет достичь высокой общей пропускной способности сети. Суть проблемы заключается в пульсирующем характере трафика, который генерируют типичные сетевые приложения. Например, при обращении к удаленному файловому серверу пользователь сначала просматривает содержимое каталога этого сервера, что порождает передачу небольшого объема данных. Затем он открывает требуемый файл в текстовом редакторе, и эта операция может создать достаточно интенсивный обмен данными, особенно если файл содержит объемные графические включения. После отображения нескольких страниц файла пользователь некоторое время работает с ними локально, что вообще не требует передачи данных по сети, а затем возвращает модифицированные копии страниц на сервер и это снова порождает интенсивную передачу данных по сети. Пакеты обычно могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например, от 46 до 1500 байт. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения (см.рисунок 2.2). Пакеты транспортируются в сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге - узлу назначения.

Разбиение сообщения на пакеты

Рисунок 2.2 – Разбиение сообщения на пакеты

Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета на узел назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения. Пакеты транспортируются по сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге — узлу назначения.

Как сети с коммутацией каналов, так и сети с коммутацией пакетов, можно разделить на два класса по другому признаку:

– на сети с динамической коммутацией;

– сети с постоянной коммутацией.

В случае с динамической коммутацией - сеть разрешает устанавливать соединение по инициативе пользователя сети. Коммутация выполняется на время сеанса связи, а затем (опять же по инициативе одного из взаимодействующих пользователей) связь разрывается. В общем случае любой пользователь сети может соединиться с любым другим пользователем сети. Обычно период соединения между парой пользователей при динамической коммутации составляет от нескольких секунд до нескольких часов и завершается при выполнении определенной работы - передаче файла, просмотра страницы текста или изображения и т. п.

Примерами сетей, поддерживающих режим динамической коммутации, являются телефонные сети общего пользования, локальные сети, сети TCP/IP.

В случае с постоянной коммутацией - сеть не предоставляет пользователю возможность выполнить динамическую коммутацию с другим произвольным пользователем сети. Вместо этого сеть разрешает паре пользователей заказать соединение на длительный период времени. Соединение устанавливается не пользователями, а персоналом, обслуживающим сеть. Время, на которое устанавливается постоянная коммутация, измеряется обычно несколькими месяцами.

Режим постоянной коммутации в сетях с коммутацией каналов часто называется сервисом выделенных (dedicated) или арендуемых (leased) каналов.

Наиболее популярными сетями, работающими в режиме постоянной коммутации, сегодня являются сети технологии SDH (Транспортные сети, способные обеспечивать надежную и качественную доставку информационного сигнала, объединяющего информационные потоки от различных источников и служб, играют ключевую роль в современных телекоммуникациях и являются необходимой основой успешного развития бизнеса как для операторов связи, так и для организаций, использующих современные технологии информационного обмена.), на основе которых строятся выделенные каналы связи с пропускной способностью в несколько гигабит в секунду.

  

2.3 Типы коммуникационных каналов

 Первый  тип - телефонные линии.

Используют два изолированных провода. Скрученные спиралью, они называются витой парой.

Витые пары используются в  локальных вычислительных сетях. Используется для междугородных телефонных линий и  в локальных сетях.

Для многих применений передачи информации современные сети должны быть сетями интегрального обслуживания - ISDN. (Integrated Services Digital Network).

Сети ISDN могут быть коммутируемыми и некоммутируемыми.

Обычные: ISDN  - 56 Кбит/с.- 1,54 Мбит/с.

Широкополосные: Broadband. ISDN / B-ISDN –155 Мбит/с–2048 Мбит/с.

Второй тип - коаксиальный  кабель.

Представляет собой несколько проводников, окруженных алюминиевой оплеткой. За счет такой изоляции коаксиальный кабель меньше подвержен внешним шумовым воздействиям.  По нему можно передавать как аналоговый, так и цифровой сигнал.

Сообщения, передаваемые по такому кабелю, практически невозможно перехватить. Он обеспечивает высокий уровень  безопасности передачи.

Третий  тип - оптическое  волокно.

Состоит из тысяч тонких нитей стекла или пластика, по которым передаются сигналы в виде световых волн. Такой кабель обладает намного большей пропускной способностью, чем коаксиальный. Он практически не подвержен внешним помехам и поэтому дает наименьший процент ошибок при передаче.

Четвёртый тип – беспроводные каналы:

а) микроволновая радиосвязь;

б) спутниковая связь.

Передача информации происходит за счет распространения электромагнитных колебаний.

 

3 Лекция №3. Исследование особенностей сети передачи данных X.25

 Цель: изучить назначение и принцип действия сетевого протокола сети с коммутацией пакетов Х25 для построения корпоративных систем связи

 

3.1 Понятие протокола Х.25

 Сети Х.25 являются сетью с коммутацией пакетов и на сегодняшний день самыми распространенными сетями с коммутацией пакетов, используемыми для построения корпоративных сетей. Сетевой протокол X.25 предназначен для передачи данных между компьютерами.

X.25 разработан сектором по стандартизации телекоммуникаций в составе международного совета по телекоммуникациям (ITU-T). Это стандарт протокола связи глобальных сетей (WAN), который определяет как устанавливается и поддерживается соединение между пользовательскими и сетевыми устройствами.

X.25 спроектирован для эффективного функционирования вне зависимости от типа систем, подключённых к сети. Обычно используется в сетях с пакетной коммутацией (PSN), например, телефонных компаний. Абоненты оплачивают услуги на основании использования ими сети.

Протокол X.25 применяется как международный стандарт ITU-T.

Стандарт Х.25 определяет интерфейс "пользователь - сеть" в сетях передачи данных общего пользования или “интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных для терминалов, работающих в пакетном режиме в сетях передачи данных общего пользования”, то есть  определяет двухточечный интерфейс (выделенную линию) между пакетным терминальным оборудованием DTE и оконечным оборудованием передачи данных DCE.

На рисунке 3.1 представлена структурная схема сети X.25, где изображены основные элементы.

Сети X.25

Рисунок 3.1 – Структурная схема сети X.25

 

Сетевые устройства X.25 разделяются на три основные группы: терминальное оборудование (DTE), оборудование передачи данных (DCE) и коммутаторы пакетов (PSE).

Терминальное оборудование - это оконечные системы, которые взаимодействуют через сеть X.25. Обычно это терминалы, персональные компьютеры и сервера, расположенные на территории абонента.

Оборудование передачи данных - это устройства связи, такие как модемы и коммутаторы пакетов, которые обеспечивают сопряжение между терминальным оборудованием и коммутатором пакетов, и, как правило, находятся в ведении компании связи.

Коммутаторы пакетов формируют сеть компании связи. Они пересылают данные от одного DTE к другому по пакетной сети X.25.

Интерфейс Х.25 обеспечивает:

1) доступ удаленному пользователю к главному компьютеру;

2) доступ удаленному ПК к локальной сети;

3) связь удаленной сети с другой удаленной сетью.

 

3.2 Уровни сети передачи данных Х.25

 Интерфейс Х.25 содержит три нижних уровня модели OSI: физический, канальный и сетевой. Особенностью этой сети является использование коммутируемых виртуальных каналов для осуществления передачи данных между компонентами сети. Установление коммутируемого виртуального канала выполняется служебными протоколами, выполняющими роль протокола сигнализации.

Физический уровень

На физическом уровне Х.25 используются аналоговые выделенные линии, которые обеспечивают двухточечное соединение. Могут использоваться аналоговые телефонные линии, а также цифровые выделенные линии. На сетевом уровне нет контроля достоверности и управления потоком. На физическом уровне Х.25 реализуется один из протоколов X.21 или X.21bis.

Канальный уровень

На канальном уровне сеть Х.25 обеспечивает гарантированную доставку, целостность данных и контроль потока. На канальном уровне поток данных структурируется на кадры. Контроль ошибок производится во всех узлах сети. При обнаружении ошибки выполняется повторная передача данных. Канальный уровень реализуется протоколом LAP-B, который работает только с двухточечными каналами связи, поэтому адресация не требуется.

Сетевой уровень

Сетевой уровень Х.25 реализуется протоколом PLP (Packet-Layer Protocol - протокол уровня пакета). На сетевом уровне кадры объединяются в один поток, а общий поток разбивается на пакеты. Протокол PLP управляет обменом пакетов через виртуальные цепи. Сеанс связи устанавливается между двумя устройствами DTE по запросу от одного из них. После установления коммутируемой виртуальной цепи эти устройства могут вести полнодуплексный обмен информации. Сеанс может быть завершен по инициативе любого DTE, после чего для последующего обмена снова потребуется установление соединения.

Протокол PLP определяет следующие нижеперечисленные режимы.

Установление соединения используется для организации коммутируемой виртуальной цепи между DTE. Соединение устанавливается следующим образом. DTE вызывающей стороны посылает запрос своему локальному устройству DCE, которое включает в запрос адрес вызывающей стороны и неиспользованный адрес логического канала для использования его соединением. DCE определяет PSE, который может быть использован для данной передачи.  Пакет, передаваемый по цепочке PSE, достигает конечного удаленного DCE, где определяется DTE узла назначения, к которому пакет и доставляется. Вызывающий DTE дает ответ своему DCE, а тот передает ответ удаленному DCE для удаленного DTE. Таким образом, создается коммутируемый виртуальный канал.

 

3.3 Особенности протокола Х.25

 Пакетный ассемблер/дизассемблер.

Пакетный ассемблер/дизассемблер (ПАД, PAD) - устройство часто встречающееся в сети X.25. ПАД используется когда терминальное оборудование, такое как символьный терминал, не обеспечивает полной функциональности протокола X.25.

ПАД располагается между терминальным оборудованием и оборудованием передачи данных. Он выполняет три основные функции: буферизацию (хранение данных до тех пор, когда устройство не будет готово их обработать), пакетное ассемблирование (сборку) и пакетное дизассемблирование (разборку).

ПАД накапливает в буфере данные посланные к или от DTE. Также он собирает данные в пакет и пересылает их к DCE (в том числе добавляя заголовок X.25).

И наконец, ПАД разбирает входящие пакеты до отправки данных к DTE (также удаляя заголовки X.25).

Режимы работы сети X.25

1) Режим передачи данных, который используется при обмене данными через виртуальные цепи. В этом режиме выполняется контроль ошибок и управление потоком.

2) Режим ожидания используется, когда коммутируемая виртуальная цепь установлена, но обмен данными не происходит.

3) Сброс соединения используется для завершения сеанса, осуществляется разрыв конкретного виртуального соединения.

Достоинства сети Х.25:

-         высокая надежность, сеть с гарантированной доставкой информации;

-         могут быть использованы как аналоговые, так и цифровые каналы передачи данных (выделенные и коммутируемые линии связи).

Недостатки сети Х.25:

-         значительные задержки передачи пакетов, поэтому ее невозможно использовать для передачи голоса и видеоинформации.

 

4 Лекция №4. Исследование особенностей технологии электронной почты KazMail X.25 с использованием сети KazNet Х.25

 Цель: изучить основные особенности технологии электронной почты  KazMail X.25 с использованием сети передачи данных общего пользования KazNet для предоставления услуг по сетевому протоколу Х.25.

 

KazNet – сеть передачи данных общего пользования. Предоставляет услугу передачи данных по протоколу Х.25. Данная услуга предназначена для клиентов, которые при построении своих корпоративных сетей нуждаются в надежной связи, защищенной от ошибок и несанкционированного доступа с низкой скоростью передачи данных. Услуга осуществляется на скоростях до 14,4 кБит/с в любой из более 1400 точек по всему миру.

 

 4.1 Краткое определение услуги и общие сведения об электронной почте KazMail

 Услуга “Электронная почта KazMail” представляет собой услугу по обработке электронных сообщений, реализуемую на базе расположенного в Алматы Центра обработки сообщений (ЦОС) международной системы Global Messaging (бывшей SprintMail, затем Global One, сейчас Equant). Услуга основана на непрерывном (non-stop) исполнении прикладных задач на хост‑компьютере Tandem.

Техническое описание услуги

При использовании данной услуги компьютер пользователя с установленным на нем специальным программным обеспечением (ПО) для работы с электронной почтой (E-mail) (PC SprintMail for DOS, GlobalMail и др.) подключается любой - выделенной или коммутируемой - линией доступа через ближайший узел сети KazNet к почтовому серверу KazMail в Алматы для приема и передачи электронных сообщений. Каждый клиент KazMail имеет свой электронный почтовый ящик, вход в который возможен только с использованием уникального идентификатора и пароля для целей обеспечения защиты от несанкционированного доступа к любому сообщению. Обеспечиваются услуги по взаимодействию между электронными почтовыми ящиками в онлайновом режиме, обмену сообщениями с другими системами электронной почты по протоколу X.400 и телексными сетями,

Административные функции для индивидуальных пользователей выполняет персонал компании ASTEL, а для почтовых Организаций – выделенный для этого администратор. Услуги KazMail базируются на коммуникационных услугах сети передачи данных KazNet X.25. Обслуживание пользователей услуги реализуется со следующих типов оконечного оборудования: персональных компьютеров, телексных аппаратов, или с любого другого устройства с асинхронным протоколом.

Агент пользователя (почтовая программа) в системе KazMail обеспечивает следующие основные технические возможности:

-     два вида интерфейса: а) интерактивный (on-line), т.е. в режиме прямого соединения компьютера пользователя с почтовым сервером KazMail или другими серверами, б) автономный (off-line), т.е. с использованием возможностей компьютера пользователя;

-     подготовка адреса и текста сообщений с последующей их передачей;

-     прием сообщений электронной почты, телекса;

-     интерактивная подготовка и отправка сообщений;

-     интерактивное управление содержимым почтового ящика, включая чтение и ответ на принятое сообщение, его перенаправление, хранение в виде файла и удаление;

-     использование электронных досок объявлений (ЭДО);

-     применение набора сокращенных личных имен для каждого почтового пользователя;

-     генерирование электронных форм бланков документов;

-     использование английского и русского алфавитов для передачи в прямом (текстовом) виде;

-     передача файлов любого типа в двоичном коде (бинарных файлов) с использованием протоколов взаимодействия Xmodem, Ymodem или Kermit.

При этом система KazMail, как составная часть всемирной системы обработки электронных сообщений Global Messaging, но с расширенными компанией ASTEL возможностями, гарантирует пользователям:

-                   взаимный обмен сообщениями (прием и передача) c другими системами Global Messaging и с системами электронной почты других администраций в различных странах мира с использованием протокола X.400;

-                   взаимный обмен сообщениями с пользователями сети Internet;

-                   взаимный обмен сообщениями с сетями телексной (Телекс) связи;

-                   предоставление информационных услуг в системе Global Messaging.

 

4.2 Варианты использования услуги

 Выделяются следующие основные варианты использования электронной почты KazMail:

А. Доставка по протоколу X.400:

-     в частные системы электронной почты (PrMD) в составе KazMail;

-     в другие системы обработки сообщений Global Messaging (находятся в США, Великобритании, Японии, России);

-     в системы электронной почты других администраций (не входящие в состав сети Equant).

Б. Подключение собственной системы электронной почты клиента к почтовой системе KazMail (в соответствии с рекомендациями X.400). Подключаемая частная электронная почта получает статус Области Частного Управления (PRMD), являющейся частью Области Административного Управления (ADMD) KazMail.

В. Доставка сообщений в Internet по выбору пользователя осуществляется через собственный шлюз системы KazMail, который поддерживает спецификацию MIME, позволяющую передавать присоединенные двоичные файлы, но не обеспечивает автоматическую перекодировку кириллических текстов в код KOI-8.

 

5 Лекция №5. Протокол передачи данных Frame Relay

 

Цель: изучить особенности передачи данных с коммутацией пакетов посредством технологии Frame Relay для линий связи с большим потоком информации с высокой производительностью и эффективностью.

 

Frame relay (FR) — протокол канального уровня сетевой модели OSI. Служба коммутации пакетов Frame Relay в настоящее время широко распространена во всём мире. Максимальная скорость, допускаемая протоколом FR — 34.368 мегабит/сек (каналы E3). Коммутация: точка-точка.

 

5.1 Передача данных по сети Frame Relay

 Услуга передачи данных по сети Frame Relay предназначена для построения корпоративной сети территориально удаленных друг от друга офисов. Сеть Frame Relay представляет собой, с точки зрения Клиента, полносвязное «облако», в котором соединения осуществляются постоянными виртуальными каналами (PVC).

Сеть Frame Relay оптимизирована для передачи пульсирующего трафика, то есть канал не занимает постоянно выделенную ему полосу в сети оператора, что сокращает издержки и позволяет сделать решение на основе Frame Relay экономически выгодными.

Постоянный виртуальной канал характеризуется гарантированной скоростью CIR (committed information rate ) – это и есть полоса, предоставляемая оборудованию Клиента для передачи данных.

Для подключения к сети Frame Relay организуется канал доступа (последняя миля), скорость которого должна превышать сумму скоростей виртуальных каналов, подаваемых в это окончание.

Frame Relay был создан в начале 1990-х в качестве замены протоколу X.25 для быстрых надёжных каналов связи, технология FR архитектурно основывалась на X.25 и во многом сходна с этим протоколом, однако в отличие от X.25, рассчитанного на линии с достаточно высокой частотой ошибок, FR изначально ориентировался на физические линии с низкой частотой ошибок, и поэтому большая часть механизмов коррекции ошибок X.25 в состав стандарта FR не вошла. В разработке спецификации принимали участие многие организации; многочисленные поставщики поддерживают каждую из существующих реализаций, производя соответствующее аппаратное и программное обеспечение.

Frame relay обеспечивает множество независимых виртуальных каналов (Virtual Circuits, VC) в одной линии связи, идентифицируемых в FR-сети по идентификаторам подключения к соединению (Data Link Connection Identifier, DLCI). Вместо средств управления потоком включает функции извещения о перегрузках в сети. Возможно назначение минимальной гарантированной скорости (CIR/MIR) для каждого виртуального канала.

Frame Relay обеспечивает возможность передачи данных с коммутацией пакетов через интерфейс между устройствами пользователя (например, маршрутизаторами, мостами, главными вычислительными машинами) и оборудованием сети (например, переключающими узлами). Устройства пользователя часто называют терминальным оборудованием (DTE), в то время как сетевое оборудование, которое обеспечивает согласование с DTE, часто называют устройством завершения работы информационной цепи (DCE). Сеть, обеспечивающая интерфейс Frame Relay, может быть либо общедоступная сеть передачи данных и использованием несущей, либо сеть с оборудованием, находящимся в частном владении, которая обслуживает отдельное предприятие.

Интерфейс Frame Relay является таким же типом протокола, что и Х.25. Однако Frame Relay значительно отличается от Х.25 по своим функциональным возможностям и по формату. В частности, Frame Relay является протоколом для линии с большим потоком информации, обеспечивая более высокую производительность и эффективность.

В роли интерфейса между оборудованием пользователя и сети Frame Relay обеспечивает средства для мультиплексирования большого числа логических информационных диалогов (называемых виртуальными цепями) через один физический канал передачи, которое выполняется с помощью статистики. Это отличает его от систем, использующих только технику временного мультиплексирования (TDM) для поддержания множества информационных потоков. Статистическое мультиплексирование Frame Relay обеспечивает более гибкое и эффективное использование доступной полосы пропускания. Оно может использоваться без применения техники TDM или как дополнительное средство для каналов, уже снабженных системами TDM.

Другой важной характеристикой Frame Relay является то, что она использует новейшие достижения технологии передачи глобальных сетей. Более ранние протоколы WAN такие, как Х.25, были разработаны в то время, когда преобладали аналоговые системы передачи данных и медные носители. Эти каналы передачи данных значительно менее надежны, чем доступные сегодня каналы с волоконно-оптическим носителем и цифровой передачей данных. В таких каналах передачи данных протоколы канального уровня могут предшествовать требующим значительных временных затрат алгоритмам исправления ошибок, оставляя это для выполнения на более высоких уровнях протокола. Следовательно, возможны большие производительность и эффективность без ущерба для целостности информации. Именно эта цель преследовалась при разработке Frame Relay. Он включает в себя алгоритм проверки при помощи циклического избыточного кода (CRC) для обнаружения испорченных битов (из-за чего данные могут быть отвергнуты), но в нем отсутствуют какие-либо механизмы для корректирования испорченных данных средствами протокола (например, путем повторной их передачи на данном уровне протокола).

Другим различием между Frame Relay и Х.25 является отсутствие явно выраженного управления потоком для каждой виртуальной цепи. В настоящее время, когда большинство протоколов высших уровней эффективно выполняют свои собственные алгоритмы управления потоком, необходимость в этой функциональной возможности на канальном уровне уменьшилась. Таким образом, Frame Relay не включает явно выраженных процедур управления потоком, которые являются избыточными для этих процедур в высших уровнях. Вместо этого предусмотрены очень простые механизмы уведомления о перегрузках, позволяющие сети информировать какое-либо устройство пользователя о том, что ресурсы сети находятся близко к состоянию перегрузки. Такое уведомление может предупредить протоколы высших уровней о том, что может понадобиться управление потоком.

В основном применяется при построении территориально распределённых корпоративных сетей, а также в составе решений, связанных с обеспечением гарантированной пропускной способности канала передачи данных (VoIP, видеоконференции и т. п.).

 

Флаг
(1 Byte)

Адрес
(2-4 Byte)

Данные
(переменный размер)

FCS
(2 Byte)

Флаг
(1 Byte)

 

Рисунок 5.1 – Формат кадра

 

Каждый кадр начинается и замыкается «флагом» — последовательностью «01111110». Для предотвращения случайной имитации последовательности «флаг» внутри кадра при его передаче проверяется всё его содержание между двумя флагами и после каждой последовательности, состоящей из пяти идущих подряд бит «1», вставляется бит «0». Эта процедура (bit stuffing) обязательна при формировании любого кадра FR, при приёме эти биты «0» отбрасываются.

FCS (Frame Check Sequence) — проверочная последовательность кадра служит для обнаружения ошибок и формируется аналогично контрольной сумме пакета.

Поле данных имеет минимальную длину в 1 октет, максимальную по стандарту Frame Relay Forum — 1600 октетов, однако в реализациях некоторых производителей FR-оборудования допускается превышение максимального размера (до 4096 октетов).

5.2 Параметры сигнала FR – CIR и МIR

                            

CIR (Committed Information Rate) — гарантированная полоса пропускания виртуального канала PVC в сетях Frame Relay (FR).

Для виртуального канала могут быть определены две полосы пропускания:

CIR — гарантированная полоса пропускания;

MIR — максимальная негарантированная полоса пропускания (добавляется возможный дополнительный объем трафика).

CIR и MIR оказались удобными показателями для описания параметров каналов при заключении соглашений между операторами FR-сетей и потребителями их услуг, более того, во многих случаях параметры CIR и MIR могут динамически пересчитываться в зависимости от характера трафика.

 

5.3 Виртуальные каналы (PVC и SVC)

 

Для передачи данных от отправителя к получателю в сети Frame Relay создаются виртуальные каналы, VC (англ. Virtual Circuit), которые бывают двух видов:

-     постоянный виртуальный канал, PVC (Permanent Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками и существует в течение длительного времени, даже в отсутствие данных для передачи;

-     коммутируемый виртуальный канал, SVC (Switched Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками непосредственно перед передачей данных и разрывается после окончания сеанса связи.

Виртуальный канал в сети Frame Relay представляет собой логическое соединение, созданное между двумя устройствами DTE в сети Frame Relay для обеспечения информационного обмена между ними.

В сети Frame Relay могут быть использованы два типа виртуальных каналов: коммутируемые (SVC) и постоянные (PVC). Вследствие описанной выше специфики технологии Frame Relay, при построении сетей значительно более часто применяются именно постоянные виртуальные соединения (каналы).

Через различные PVC, например, могут передаваться пакеты различных протоколов сетевого уровня таких, как IP.

Постоянные виртуальные соединения могут также быть использованы для передачи блоков данных различных сетей протокола IP.

Таким образом, аппарат PVC позволяет создавать гибкую инфраструктуру, способную обеспечить разнообразные варианты информационного взаимодействия между компонентами сети.

 

 5.4 Реализация сети

 

Frame Relay может быть использована в качестве интерфейса к услугам либо общедоступной сети со своей несущей, либо сети с оборудованием, находящимся в частном владении. Обычным способом реализации частной сети является дополнение традиционных мультиплексоров Т1 интерфейсами Frame Relay для информационных устройств, а также интерфейсами (не являющимися специализированными интерфейсами Frame Relay) для других прикладных задач таких, как передача голоса и проведение видео-телеконференций

Обслуживание общедоступной сетью Frame Relay разворачивается путем размещения коммутирующего оборудования Frame Relay в центральных офисах (CO) телекоммуникационной линии. В этом случае пользователи могут реализовать экономические выгоды от тарифов начислений за пользование услугами, чувствительных к трафику, и освобождены от работы по администрированию, поддержанию и обслуживанию оборудования сети.

Для любого типа сети линии, подключающие устройства пользователя к оборудованию сети, могут работать на скорости, выбранной из широкого диапазона скоростей передачи информации. Типичными являются скорости в диапазоне от 56 Kb/сек до 2 Mb/сек, хотя технология Frame Relay может обеспечивать также и более низкие и более высокие скорости. Ожидается, что в скором времени будут доступны реализации, способные оперировать каналами связи с пропускной способностью свыше 45 Mb/сек (DS3).

Как в общедоступной, так и в частной сети факт обеспечения устройств пользователя интерфейсами Frame Relay не является обязательным условием того, что между сетевыми устройствами используется протокол Frame Relay. В настоящее время не существует стандартов на оборудование межсоединений внутри сети Frame Relay. Таким образом, могут быть использованы традиционные технологии коммутации цепей, коммутации пакетов, или гибридные методы, комбинирующие эти технологии.

 

5.5 Преимущества сети Frame Relay

 

Перечислим достоинства сети Frame Relay:

1)  сокращение затрат за счет использования общей «последней мили» для окончаний нескольких виртуальных каналов;

2)  возможность построения сети любой топологии, например, резервировать центральную точку подключения;

3)  возможность быстрого изменения топологии и пропускной способности виртуальных каналов;

4)  возможность организации доступа в Интернет и окончаний каналов по одной «последней миле».

 

6 Лекция №6. Исследование особенностей сети передачи данных на основе IP-протокола

 Цель: рассмотреть особенности использования сетевого IP-протокола для иерархической структуры компьютерной сети, подсети и маски подсетей.

 

6.1 Протокол IP, формирование IP адреса

 Протокол IP (Internet Protocol) входит в состав стека протоколов TCP/IP и является основным протоколом сетевого уровня, использующимся в Интернет. IP - это не ориентированный на установление соединения и ненадежный протокол передачи.

 

Понятие IP-адреса

Каждый компьютер в локальной сети имеет свой уникальный адрес. Формат адреса стандартный и определен протоколом IP, поэтому адреса компьютеров называются IP-адресами. IP-адрес компьютера состоит из четырех полей, разделяемых точкой. Каждое поле содержит число, значение которого лежит в пределах от 0 до 255. IP-адрес можно представить и в двоичном виде.

Двоичный формат:

11000000 10101000 00000011 00011000.

Десятичный формат:

192.168.3.24.

В двоичном формате IP-адрес состоит из 32 битов, которые разбиты на четыре октета (поля по 8 бит).

Чтобы точно указывать местонахождение компьютера в сети, IP-адрес разделяется на две части, одна содержит номер сети, другая – номер компьютера в этой сети.

IP-адрес может быть присвоен не только компьютеру, но и другим сетевым устройствам, например принт-серверу или маршрутизатору, сетевые устройства принято называть узлами или хостами. Для того чтобы отделить в IP-адресе поля, относящиеся к номеру сети от полей номера узла, компьютерные сети делят на три основных класса: A, B и C. Классы существенно отличаются друг от друга по размерам и сложности. Они определяют, сколько бит в IP-адресе отводится под номер сети и сколько под номер узла.

Класс A. Сеть класса A имеет адреса, которые начинаются с числа от 1 до 127 для первого октета, а остальная часть адреса - это адрес узла. Таким образом, класс A допускает максимум 126 сетей, а в каждой из них до 16 777 214 компьютеров. Как правило, это сети огромных компаний, которых в мире немного, объединяющих большое число сетевых устройств.

Класс B. В сети класса B для описания адреса сети используется первые два октета, а остальная часть - это адреса узлов. Первый октет принимает значения от 128 до 191, что дает максимум 16 384 сети, в каждой из которых до 65 534 узла. Адреса класса B назначаются сетям большого и среднего размера.

Класс С. Адреса сетей класса C начинаются с числа от 192 до 223 и используют три первых октета для описания адреса сети. Последний октет обозначает адрес узла. Таким образом, класс C допускает максимум 2 097 152 сети, по 254 компьютера в каждой. Адреса этого класса назначают малым сетям.

 

6.2 Использование масок для IP адреса

 Подсети и маски подсетей

Подсеть - это отдельная, самостоятельно функционирующая часть сети, имеющая соединение с общей сетью, как правило, через маршрутизатор. Сеть класса A допускает наличие более 16 миллионов узлов. Представить себе такую сеть очень сложно, а работать в ней будет невозможно из-за того, что сетевое оборудование просто не справится с таким количеством передаваемых пакетов. В связи с этим IP-сеть можно разбить на несколько подсетей, объединив их маршрутизаторами и присвоив каждой из них свой идентификатор сети. В одном сетевом классе может существовать множество подсетей.

Для настройки подсети используется маска подсети, которая предназначена для определения адреса сети независимо от класса сети. Формат записи маски подсети такой же, как и формат IP-адреса, это четыре двоичных октета или четыре поля, разделяемых точкой. Значения полей маски задаются следующим образом:

-      все биты, установленные в 1, соответствуют идентификатору сети;

-      все биты, установленные в 0, соответствуют идентификатору узла.

 

Таблица 6.1 – Маска подсети

Класс сети

Биты маски подсети

Маска подсети

A

11111111  00000000  00000000  00000000

255.0.0.0

B

11111111  11111111  00000000  00000000

255.255.0.0

C

11111111  11111111  11111111  00000000

255.255.255.0

 Любой узел в сети требует наличия маски подсети. Маска не является IP-адресом узла. Она  описывает адресное пространство подсети, с какого адреса начинается подсеть и каким заканчивается. Если в одной физической сети будут работать компьютеры с разной маской, то они не увидят друг друга.

Использование в паре с IP-адресом маски подсети позволяют отказаться от применения классов адресов и сделать более гибкой всю систему IP-адресации. Так, например, маска 255.255.255.240 (11111111 11111111 11111111 11110000) позволяет разбить диапазон в 254 IP-адреса, относящихся к одной сети класса C, на 14 диапазонов, которые могут выделяться разным сетям.

Таким образом, если IP-адрес компьютера 192.168.0.1 и маска подсети 255.255.255.0, то номер сети 192.168.0, а номер компьютера 1. При увеличении числа компьютеров изменяется номер компьютера: 2, 3, 4, 5 и т.д.

Поскольку биты идентификатора сети начинаются со старших разрядов IP-адреса, маску подсети можно выразить в более коротком виде, просто указав число битов идентификатора сети. Такой вид записи маски называется префиксом сети. Например, в сети класса А префикс  8.

Общие и частные адреса

Все IP-адреса делятся на две группы: общие и частные. Общие адреса используются на компьютерах, напрямую подключенных к сети Интернет. Компьютеры школьной Интернет-площадки подключены только к внутренней локальной сети и используют частные IP-адреса. Доступ к сети Интернет для всех компьютеров локальной сети в большинстве случаев обеспечивает только один компьютер. Такой компьютер настроен сразу на два IP-адреса: один частный, другой общий.

Частное адресное пространство определяется следующими адресными блоками:

-       от 10.0.0.1 до 10.255.255.254;

-       от 172.16.0.1 до 172.31.255.254;

-       от 192.168.0.1 до 192.168.255.254.

Эти адреса используются в локальных сетях небольших организаций и не требуют регистрации. Компьютерные сети с частными адресами могут подключаться к сети Интернет через провайдера услуг Интернет.

Если количество компьютеров в сети не будет превышать 254, то рекомендуется использовать адреса из диапазона от 192.168.0.1 до 192.168.0.254 с маской подсети 255.255.255.0. Тогда 192.168.0 будет номер сети, а адреса компьютеров от 1 до 254.

 

6.3 Динамические и статические IP-адреса. DHCP

 Присваивается IP-адрес компьютеру либо в ручную (статический адрес), либо компьютер получает его автоматически с сервера (динамический адрес). Статический адрес прописывается администратором сети в настройках протокола TCP/IP на каждом компьютере сети и жестко закрепляется за компьютером. В присвоении статических адресов компьютерам есть определенные неудобства:

-      администратор сети должен вести учет всех используемых адресов, чтобы исключить повторы ;

-      при большом количестве компьютеров в локальной сети установка и настройка IP-адресов отнимают много времени.

 

7 Лекция №7. Исследование особенностей технологии многопротокольной коммутации меток MPLS

 Цель: изучить особенности технологии многопротокольной коммутации меток с архитектурой построения магистральных сетей для расширения масштабирования, повышения скорости обработки трафика и предоставления возможности для организации дополнительных услуг.

 

7.1 Основные понятия и определения технологии MPLS

 Основное достоинство TCP/IP – его многофункциональность и гибкость. Вот уже три десятка лет этот протокол является основным для сети Internet, объединяющей сейчас более 500 миллионов пользователей. За это время семейство TCP/IP пополнилось протоколами прикладного уровня, (такими, как HTTP – гипертекстовый протокол, SMTP – почтовый протокол, FTP – протокол пересылки файлов и многие другие) и обрело совместимость со всеми популярными стандартами физического, канального и сетевого уровней, в том числе и X.25. Однако широкие возможности сети TCP/IP не отменяют ее недостатки. Основные из них – это проблемы безопасности и гарантии качества связи. И если задачу по обеспечению безопасности IP-сети еще можно решить, используя различные механизмы шифрования и защиты, то проблема отсутствия гарантированной скорости передачи данных, которую требуют такие чувствительные к задержкам приложения, как системы передачи голоса и видео, пока остается нерешенной.

Протоколом, призванным исправить недостатки X.25, стал Frame Relay. Он использует тот же принцип виртуальных каналов, однако, анализ ошибок осуществляется только на пограничных точках сети, что привело к существенному увеличению скорости (в настоящее время – до 45 Мб/с ). Существенным достоинством протокола стала возможность приоритезации разнородного трафика (включая данные, голос и видео), то есть пакетам различных приложений могут предоставляться различные классы обслуживания, благодаря чему пакеты с более высоким приоритетом доставляются "вне очереди". Эти преимущества Frame Relay были развиты при создании технологии асинхронной передачи (АТМ).

При создании сетей с большим количеством точек доступа по виртуальным каналам, тот самый, "телефонный" принцип соединения, заложенный еще в технологии X.25 начинает доставлять определенные неудобства пользователям. Виртуальные сети (VPN) на основе протоколов Frame Relay и ATM становятся слишком громоздкими и трудно управляемыми.

По данным операторов сетей, до 90% от информации, пересылаемой в сетях Frame Relay и ATM, составляет IP-трафик. Таким образом, абсолютно логичной выглядит идея объединить в одной технологии те преимущества, что дает протокол IP, одновременно предоставляя гарантию качества и надежность протоколов ATM и Frame Relay.

Введение в MPLS

Многопротокольная коммутация меток MPLS – технология, разработанная рабочей группой по созданию интегрированных услуг IETF. Это новая архитектура построения магистральных сетей, которая значительно расширяет имеющиеся перспективы масштабирования, повышает скорость обработки трафика и предоставляет огромные возможности для организации дополнительных услуг.

Технология MPLS сочетает в себе возможности управления трафиком, присущие технологиям канального уровня, и масштабируемость и гибкость протоколов, характерные для сетевого уровня. Являясь результатом слияния механизмов разных компаний, она впитала в себя наиболее эффективные решения каждой. MPLS соединила в себе надежность ATM, удобные и мощные средства доставки и обеспечения гарантированного качества обслуживания IP-сетей, — такая интеграция сетей позволяет получить дополнительную выгоду из совместного использования протоколов IP и ATM.

Главная особенность технологии MPLS – отделение процесса коммутации пакета от анализа IP-адреса в его заголовке, что позволяет осуществлять коммутацию пакетов значительно быстрее. В соответствии с протоколом MPLS маршрутизаторы и коммутаторы присваивают на каждой точке входа в таблицу маршрутизации особую метку и сообщают эту метку соседним устройствам.

Наличие таких меток позволяет маршрутизаторам и коммутаторам, поддерживающим технологию MPLS, определять следующий шаг в маршруте пакета без выполнения процедуры поиска адреса. На сегодняшний день существуют три основные области применения MPLS:

-      управление трафиком;

-      поддержка классов обслуживания (CoS);

-      организация виртуальных частных сетей (VPN).

Основные понятия

Комитет IETF определил три основных элемента технологии MPLS:

-       метка;

-       FEC – класс эквивалентности пересылки;

-       LSP – коммутируемый по меткам тракт;

Метка – это идентификатор фиксированной длины, определяющий класс эквивалентности пересылки FEC. Метки имеют локальное значение, т.е. привязка метки к FEC используется только для пары маршрутизаторов. Метка используется для пересылки пакетов от верхнего маршрутизатора к нижнему, где, являясь входящей, заменяется на исходящую метку, имеющую также локальное значение на следующем участке пути. Метка передается в составе любого пакета, при этом ее место в пакете зависит от используемой технологии канального уровня.

Протокол MPLS поддерживает различные типы меток: это может быть 4-байтовая метка, которая вставляется между заголовками канального и сетевого уровня. Являясь протокольно независимой, она может использоваться для инкапсуляции пакетов любого протокола сетевого уровня. Это может быть метка идентификаторов виртуального канала и виртуального пути (VCI/VPI) или метка идентификатора соединения канального уровня (DLCI).

Размер метки составляет 4 байта. Идентификатор самой метки занимает первые 20 бит. Информация об уровне качества обслуживания в сети MPLS передается в поле CoS, занимающем следующие три бита в поле метки.

Стек меток

Пакет, передаваемый по сети MPLS, как правило, содержит не одну, а несколько меток. Такой набор меток образует стек. Основное назначение стека меток – поддержание древовидности множества трактов LSP, заканчивающихся в одном входном LSR, а, кроме того, в том, чтобы использовать метки при создании так называемых LSP- туннелей.

 

7.2 Класс эквивалентности пересылки FEC

 FEC – это форма представления группы пакетов с одинаковыми требованиями к передаче. Как говорилось ранее, в заголовке IP-пакета содержится гораздо больше информации, чем требуется для выбора следующего маршрутизатора. Этот выбор можно организовать путем выполнения следующих двух групп функций в маршрутизаторе:

-      относит пакет к определенному классу FEC;

-      ставит в соответствие каждому FEC следующий шаг маршрутизации.

При традиционной IP-маршрутизации конкретный маршрутизатор тоже может считать, что два пакета принадлежат одному и тому же условному классу эквивалентности, если в его таблицах маршрутизации используется некий адресный префикс, идентифицирующий направление, в котором предполагаемые маршруты транспортировки этих двух пакетов совпадают наиболее долго. По мере продвижения пакета по сети каждый следующий маршрутизатор анализирует его заголовок и приписывает этот пакет к тому из собственных, принадлежащих только этому маршрутизатору классов эквивалентности, который соответствует тому же направлению. В отличие от традиционной маршрутизации, при использовании многопротокольной коммутации на основе меток пакет ставится в соответствие определенному классу FEC только один раз на входе в сеть MPLS. Этому FEC присваивается метка, передаваемая затем вместе с пакетом при его пересылке к следующему маршрутизатору. В остальных маршрутизаторах заголовок пакета не анализируется. Определение FECs реализуется на основе требований к обслуживанию данной совокупности пакетов или просто адресного префикса.

Таким образом, подводя итог вышесказанного, можно дать следующее определение FEC. Класс эквивалентности пересылки FEC – это форма представления группы пакетов с одинаковыми требованиями к их передаче, т.е. все пакеты такой группы обрабатываются одинаково на пути их следования к пункту назначения.

 

7.3 Коммутируемый по меткам тракт LSP

Коммутируемый по меткам тракт – это последовательность MPLS-маршрутизаторов. Набор пакетов, передаваемый по LSP, относится к одному FEC, и каждый маршрутизатор LSR в LSP-туннеле назначает для него свою метку. LSP-туннель создается внутри LSP-тракта. Следует отметить, что зачастую начало и конец туннеля не совпадают с началом и концом LSP-тракта. Как правило, туннель короче. Для каждого туннеля подсчитывается число пропущенных пакетов и байт. Иногда поток данных может быть настолько велик, что для него создается несколько LSP-туннелей между отправителем и получателем. В одном LSP может быть создано несколько LSP-туннелей с различными точками приема и передачи, а в каждом туннеле могут быть созданы LSP-туннели другого уровня. В этом проявляется иерархичность структуры MPLS. Возможны два варианта создания туннелей: по принципу hop-by-hop, который предполагает, что каждый маршрутизатор самостоятельно выбирает дальнейший путь следования пакета, или по принципу явной маршрутизации, в котором маршрутизаторы передают пакет в соответствии с указаниями, полученными от верхнего в данном тракте LSR. Таким образом, в первом случае маршрут следования пакетов определяется случайным образом, а в случае явной маршрутизации он известен заранее. В сети MPLS может существовать набор маршрутизаторов, которые являются входными для конкретного FEC, тогда считается, что для этого FEC существует LSP-туннель с разными точками входа и выхода. Если для некоторых из этих LSP выходным является один и тот же LER, то можно говорить о дереве LSP, корнем которого служит данный выходной маршрутизатор. LSP можно рассматривать как тракт, создаваемый путем сцепления одного и более участков маршрута, который позволяет пересылать пакет, заменяя на каждом узле сети MPLS входящую метку исходящей меткой (так называемый алгоритм перестановки меток). Таким образом, тракт сети MPLS можно рассматривать как туннель, для создания которого в IP-пакет вставляется заголовок – метка, о котором речь шла ранее. LSP устанавливаются либо перед передачей данных (с управлением от программы), либо при обнаружении определенного потока данных (управляемые данными LSP). На сегодняшний день применение туннелирования реализовано во многих технологиях. Образование в виртуальном тракте туннелей, по которым проходят другие виртуальные тракты, основывается на инкапсуляции передаваемых пакетов в пакеты, следующие по этому тракту к данному адресу назначения.

  

8 Лекция №8. Услуги финансовых телекоммуникаций

 Цель: изучить особенности предоставления услуг по доступу к различным финансовым информационным системам

 

8.1 Услуга «Доступ к  финансово-информационной системам»

 Услуга «Доступ к  финансово-информационной системе Reuters» -  данная услуга позволяет Клиенту подключаться к московскому порту информационно-аналитического  агентства Reuter для пользования системой REUTERS DEALING (системы Reuters 3000 Xtra, Reuters Market Data System, Reuters Dealing 3000, REUTERS DEALING 3000 DIRECT).  Система REUTERS DEALING - наиболее известная и самая распространенная в мире система ведения переговоров, оперативного и конфиденциального заключения сделок на валютных рынках, рынках денег, рынках облигаций, а также на рынках драгоценных металлов.

Услуга «Доступ к КЦМР» -  Клиенту предоставляется доступ  к сервису бизнес приложений (платёжная система, SWIFT, FASTi), предоставляемых Республиканским государственным предприятием «Казахстанский Центр Межбанковских Расчетов Национального Банка Республики Казахстан» (далее - КЦМР). Основной деятельностью КЦМР является проведение межбанковских платежей и переводов денег через межбанковскую систему перевода денег и системы розничных платежей.

Техническое описание услуги.

Доступ к Финансово-информационным системам предоставляется посредством организации соединительной линии (далее – «канал доступа») между Техническим узлом ASTEL в городе Алматы до помещения финансовой организации, позволяющей использовать данные финансово-информационной системы (далее – «Финансово-информационное агентство»).

Обязательным условием предоставления услуги является подключение Клиента к сети KazNet  по выделенному каналу

При заказе услуги Клиент, на основании своих возможностей, требований конкретных бизнес приложений финансово-информационной  системы, определяет необходимые параметры и характеристики канала доступа, такие как скорость порта, гарантированная скорость передачи данных, протокол передачи данных и т.п. Все эти параметры должны соответствовать требованиям программных приложений, используемых для работы с финансово-информационной системой,  количеству терминалов и т.д., и должны быть согласованы между Клиентом и Финансово-информационным агентством.

 

8.2 Услуга «Доступ к  финансово-информационной системе Reuters»

 Услуга доступна только при подключении Клиента к сети KazNet  по выделенному каналу. Существует два варианта организации доступа к системе  Reuters:

-     подключение к порту агентства Reuters  в г.Москва, через сеть партнера ASTEL, в соответствии с заключенным договором с ООО «Эквант»;

-     подключение к порту представительства Reuters в г.Алматы,  через сеть партнера «ASTEL», в соответствии с заключенным договором с АО «Казтелепорт».

Подключение  к порту агентства Reuters  в г. Москва

Подключение к системе Reuters в г.Москве возможно организовать через существующий шлюз с сетью партнера АО «ASTEL» ООО «Эквант», с помощью синхронного подключения и асинхронного подключения. Синхронное подключение возможно на скоростях от 64 кбит/с до 2048 кбит/с. Асинхронное подключение используется для относительно низкоскоростных каналов – 9,6 кбит/с или 19,2 кбит/с.  Обязательным условием предоставления данной услуги  является организация наземного цифрового канала связи до г.Москвы. Описанию данной услуги посвящена отдельная глава продукт-каталога «National/International Private Line (NPL/IPL). С Клиентом дополнительно подписываются Специальные условия оказания услуги «Международная Частная Линия (МЧЛ/IPL)». Величина  единовременных и абонентских платежей за организацию IPL определяется Специальными Условиями на услугу IPL.

Подключение к порту представительства Reuters в г.Алматы

Представительство информационно-аналитического агентства Reuters в г.Алматы позволяет использовать финансово-информационные системы DEALING 3000 и DEALING 3000 Xtra.

Для работы с системой DEALING 3000 необходим прозрачный выделенный канал доступа, с асинхронным  режимом передачи данных со  скоростью 9,6 кбит/с (протокол  передачи данных RFC-232). 

Работа с системой DEALING 3000 Xtra возможна по цифровому каналу доступа  с пропускной способностью 128 кбит/с (не более 4-х рабочих мест) и 256 кбит/с (пять и более рабочих мест) с интерфейсом V.35 для подключения к маршрутизатору.

Для работы с финансово-информационной системой Reuters Dealing,  Клиенту необходимо установить специализированный терминал Reuters. Договор на установку специализированного терминала и программного обеспечения Клиент заключает непосредственно с агентством Reuters, либо компанией, которая уполномочена информационным агентством Reuters на подобные действия.

  

8.3 Услуга «Доступ к КЦМР»

 Услуга доступна только при подключении клиента к  порту сети KazNet® Frame Relay (далее - KazNet® FR) в городе Алматы по выделенному каналу.

Если Клиент находится в другом городе Республики Казахстан, то оборудование в помещении клиента подключается выделенной линией доступа к ближайшему техническому узлу ASTEL и далее постоянным виртуальным соединением через сеть Frame Relay соединяется с помещением финансово-информационного агентства КЦМР.

Доступ может быть организован и  к резервному центру КЦМР, расположенного по адресу г.Алматы, пр.Райымбека, 511, на основе сети KazNet® FR или выделенного цифрового канала. Подключение к порту  резервного центра  КЦМР возможно  через сеть партнера «ASTEL», в соответствии    с заключенным  договором с АО «Казтелепорт».

 

8.4 Услуга «Доступ к KASE»

  Услуга доступна только при подключении клиента к порту  сети KazNet® Frame Relay (далее - KazNet® FR)  в городе Алматы по выделенному каналу.

Если Клиент находится в другом городе Республики Казахстан, то оборудование в помещении клиента подключается выделенной линией к ближайшему техническому узлу ASTEL и далее постоянным виртуальным соединением через сеть Frame Relay соединяется с помещением финансово-информационного агентства KASE в г. Алматы.

Финансово-информационным агентством KASE с 01 февраля 2007 года установлены следующие минимальные требования по пропускной способности канала связи от участника биржевых торгов до торговой системы биржи (CIR) в расчете на:

-     один терминал торговой системы биржи – не менее 128 кбит/с;

-     два терминала торговой системы биржи – не менее 256 кбит/с;

-     три-четыре терминала торговой системы биржи  -  не менее 512 кбит/с;

-     пять-восемь терминалов торговой системы биржи – не менее 1024 кбит/с;

-     девять терминалов торговой системы биржи и более -  не менее 2048 кбит/с.

 

9 Лекция №9. Исследование особенностей услуг последней мили LMS

 Цель: рассмотреть методы реализации услуги последней мили на базе беспроводной локальной сети WLL (Wireless Local Loop) по выделенному радиоканалу

9.1 Последняя миля соединения с сетью KazNet® на базе системы беспроводного доступа CANOPY™ (LMS - WLL)

 Последняя миля соединения с сетью KazNet® на базе WLL (Wireless Local Loop) представляет собой выделенный радиоканал от места расположения оконечного оборудования данных (ООД) Клиента до узла АО «ASTEL», позволяющий осуществить доступ к  услугам сети KazNet® IP, KazNet® FR и к услугам телефонной связи.

В г.Алматы и г.Астана имеется возможность организации беспроводных последних миль по технологии RadioEthernet на базе стационарной системы беспроводной связи Canopy™ производства компании  Motorola,  с использованием сети партнера ASTEL  компании ТОО «РадиоБайланыс». Сеть радиодоступа ТОО «РадиоБайланыс»  построена по принципу сотовой инфраструктуры и состоит из  базовых станций и удаленных терминалов. Между терминалами и ближайшей к ним базовой станцией организуются  выделенные радиоканалы с заданными  скоростными характеристиками.

Радиосеть ТОО «РадиоБайланыс» в г.Алматы состоит из  шести базовых станций, которые дают практически полное «покрытие» города и районов пригорода. Связь между базовыми станциями осуществлена высокоскоростными радиоканалами «точка-точка». 

Техническое описание услуги на базе Motorola Canopy™.

Краткие технические характеристики:

-     Производитель: Motorola (США), (оптимизированная по помехоустойчивости).

-     Интерфейс: RJ45 автоопределение 10/100 BaseT; Полу/Полный Дуплекс, стандарт IEEE 802.3. 

-     Диапазон частот: 5.25 - 5.35 ГГц и 5.725 – 5.825 ГГц.

-     Скорость передачи: от 64 Кбит/с до 1024 Кбит/с конфигурация «Звезда».

-     Рабочая дальность:  от Точки Доступа (АР) до Модуля Абонента (SM)  при расстоянии  до 15 км.

-     Допустимые параметры окружающей среды:

a)     температура воздуха; от -30С до +55С;

b)    относительная влажность: 100%;

c)     ветер: 190 км/ч.

Оборудование беспроводного радиодоступа Canopy™  работает в режиме Time Division Duplexing (TDD), при этом режиме используется один канал для одновременной двусторонней коммуникации. Разделение между входящим и исходящим каналами возникает по времени, а не по частоте (как в FDD). В технологии TDD исходящие и входящие радиосигналы проходят по одной и той же частоте, но в разное время, через фиксированные интервалы. TDD-кадр имеет фиксированную длительность и содержит субкадры для входящего и исходящего каналов. Трафик передается широковещательно, используя мультиплексирование по времени (TDM). Во входящем канале применяется режим мультиплексирования TDMA (Time Division Multiple Access).

Диапазон в Алматы – 5,2 ГГц. Выход базовой станции  Ethernet-порт с поддержкой VLAN и IP FILTERING.

В состав системы Canopy™  входит:

-     точка доступа (AP- Access Point);

-     модуль абонента (SM –Subscriber Module);

-     канальный модуль (BH - Backhaul).

Точка Доступа (AP- Access Point).  Canopy AP (базовая станция) состоит из антенны, которая содержит 6 секторов (кластер) и Управляющего модуля (Canopy Claster Management Module), в который входит источник питания, GPS приемник, предназначенный для синхронизации точек доступа и радио-мостов, Ethernet коммутатор с возможностью подачи питания по незадействованным парам кабеля «витая пара».

Модуль Абонента (SM –Subscriber Module). Canopy SM – это абонентский комплект.

Он представлен одним радиомодулем с интегрированной 60-градусной направленной антенной. Каждый Canopy SM может работать с одной Точкой Доступа (АР) в данный момент времени. Синхронизация и управление осуществляется по радиоканалу с Точки Доступа. Canopy SM устанавливается вне помещения  и позиционируется по линии прямой видимости с точкой доступа. Модуль подключается к оконечному оборудованию данных через кабель типа «витая пара категории -5», предназначенного для использования вне помещения и имеющего защиту от ультрафиолетового излучения. Canopy SM может подключаться к маршрутизатору или Proxy-серверу  существующей локальной сети или непосредственно к  персональному компьютеру.

Модуль абонента Canopy™  невелик в размерах (29.9см х 8.6см х 2.8/8.6 см)  и легко устанавливается у Клиента.

Канальный Модуль (BH - Backhaul). Canopy BH  обеспечивает расширение зоны сервиса в особо удаленные районы. Canopy BH подключается таким же способом к кластеру, как и обычная точка доступа.

Связь между оборудованием АО «ASTEL»  и ТОО «РадиоБайланыс» осуществлена с помощью оптоволоконного кабеля до  ПСО – 72, с использованием оптических медиаконвертеров. ТОО «РадиоБайланыс» со своей стороны выделяет транковый FastEthernet порт на маршрутизаторе Cisco Catalist  на ПСО – 72 и в дальнейшем отдает на этот порт трафик клиентов ASTEL, маркируя его номерами VLAN-ов. На стороне АО «ASTEL»  устанавливает на своей территории оборудование Cisco 2801 для дальнейшей раздачи услуг и сбора статистики по трафику.

Варианты использования услуги

С помощью систем беспроводного доступа на базе оборудования Motorola Canopy™ можно организовать высокоскоростной доступ к услугам KazNet IP, KazNet Frame Relay,  KazNet X.25, NPL,  IPL, построить единую  корпоративную сеть, а также предоставлять услуги телефонной связи.  При этом организуются выделенные радиоканалы для передачи данных  и доступа к сети Интернет с пропускной способностью от 64 Кбит/с до 1024 Кбит/с с шагом 64 Кбит/с.

Конкретные схемы подключения определяются  только после  технического обследования (расстояние до ближайшей базовой станции, наличие точек переприема,  условия подключения и т.д.).

Возможны следующие варианты предоставления услуги Клиенту:

-     вариант 1 с использованием оборудования Оператора;

-     вариант 2 с использованием оборудования Клиента, которое Клиент  может приобрести у Оператора по отдельному договору на поставку.

 

9.2 Последняя миля соединения с сетью KazNet®  на базе системы беспроводного доступа  BreezeACCESS  и BreezeMAX (LMS - WLL)

 Последняя миля соединения с сетью KazNet® на базе WLL (Wireless Local Loop) представляет собой выделенный радиоканал от места расположения оконечного оборудования данных (ООД) клиента до узла компании АО «ASTEL», позволяющий осуществить доступ к  услугам сети KazNet®  IP,  KazNet® FR, NPL,  KazNet® IP VPN и к услугам телефонной связи.

В г.Алматы имеется возможность организации беспроводных последних миль на базе системы BreezeACCESS II и BreezeMAX производства  компании Alvarion с использованием сети партнера ASTEL  компании ТОО «Инстафон».  Для предоставления услуг телефонной связи ТОО «Инстафон» использует терминалы голосового доступа MultiGain Wireless производства компании TADIRAN Telecommunication (далее – «оборудование Tadiran). Сеть радиодоступа ТОО «Инстафон»  построена по принципу сотовой инфраструктуры и состоит из  базовых станций и удаленных терминалов. Между терминалами и ближайшей к ним базовой станцией организуются  выделенные радиоканалы с заданными  скоростными характеристиками. Радиосеть ТОО «Инстафон» в г.Алматы состоит из двух базовых станций системы BreezeACCESS II,  работающих  в частотном диапазоне 3,4-3,5 ГГц;  в диапазоне  2,3 ГГц  работают две базовые станции системы BreezeMAX  и одна базовая станция  системы Tadiran.

 

9.3 Последняя миля соединения с сетью KazNet® на базе радиорелейного оборудования (LMS - РРЛ) 

Последняя миля соединения с сетью KazNet® на базе радиорелейного оборудования представляет собой цифровой радиоканал связи от места расположения оконечного оборудования данных (ООД) Клиента до узла Оператора. Данная услуга позволяет организовать доступ Клиента к голосовым услугам, услугам KazNet IP и KazNet FrameRelay. Стандартная услуга предоставляется на скоростях от  64 кбит/с до 4096 кбит/сек, с шагом 64 Кбит/сек.

 

9.4 Последняя миля соединения с сетью KazNet® на базе систем беспроводного доступа Revolution (LMS - WLL)

 Услуга представляет собой выделенный радиоканал от места расположения оконечного оборудования данных (ООД) Клиента до технического  узла компании ASTEL. Последняя миля на базе оборудования Revolution позволяет организовать доступ клиента к услугам KazNet IP, KazNet FrameRelay, NPL, IPL, MPLS и услугам телефонной связи с возможностью выноса емкости городской телефонной сети.

Техническое описание оборудования.

Радиомаршрутизаторы Revolution, производства российской компании CompTek, предназначены для построения распределенных беспроводных сетей передачи данных масштаба города и сетей с предоставлением QoS. Revolution обладает полным набором характеристик, присущих современному маршрутизатору, а также рядом специфических сервисных функций, актуальных при использовании устройства в составе операторских сетей беспроводного доступа.

Передача данных происходит посредством шумоподобного сигнала (ШПС).

 

10 Лекция №10 Исследование технологии ADSL

 Цель: исследование особенностей модемной технологии ADSL, позволяющей обеспечить высокоскоростную передачу данных по аналоговым телефонным каналам.

 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) - модемная технология, позволяющая обеспечить высокоскоростную передачу данных по аналоговым телефонным каналам.

Передача данных по технологии ADSL реализуется при помощи абонентского устройства — модема ADSL и мультиплексора доступа (DSL Access Multiplexer, DSLAM), находящегося на той же АТС, к которой подключается телефонная линия пользователя.

Передача данных по технологии ADSL реализуется при помощи абонентского устройства — модема ADSL и мультиплексора доступа (DSL Access Multiplexer, DSLAM), находящегося на той же АТС, к которой подключается телефонная линия пользователя.

 

Рисунок 10.1 – Сеть ADSL

 

10.1 Принцип действия

 Технология ADSL представляет собой вариант DSL, в котором полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком несимметрично — для большинства пользователей входящий трафик значительно более существенен, чем исходящий.

Чтобы не мешать использованию телефонной сети по её прямому назначению, в ADSL нижняя граница диапазона частот находится на уровне 26 кГц. Верхняя граница, исходя из требований к скорости передачи данных и возможностей телефонного кабеля, составляет 1,1 МГц.

Эта полоса пропускания делится на две части — частоты от 26 кГц до 138 кГц отведены исходящему потоку данных, а частоты от 138 кГц до 1,1 МГц — входящему.

Для разделения полос в телефонную сеть в квартире абонента устанавливается фильтр низких частот (Splitter), пропускающий к телефонам только низкочастотную составляющую сигнала.

Передача к абоненту ведётся на скоростях от 1,5 до 6 Мбит/с

Скорость обратного канала может варьироваться от 15 до 640 Кбит/с.

 

10.2 Последняя миля соединения с сетью KazNet® на базе технологии ADSL (LMS ADSL)

 Услуга представляет собой цифровую абонентскую линию от места расположения клиента до коммутационного центра компании ASTEL и  позволяет по одной паре витого медного провода осуществлять одновременную передачу голоса и высокоскоростную асимметричную передачу данных.

Услуга LMS ADSL предназначена для организации «последней мили» при предоставлении клиентам следующих сервисов:

1)  Выделенный порт сети KazNet® IP (любой из набора продуктов ASTEL, например MbPort, или Стандартный порт без учета трафика), плюс голосовой сервис (номер IDD, либо номер местной телефонной сети)

2)  Подключение к сети KazNet® FR  плюс услуга из набора голосовых сервисов.

Описание технологии ADSL

Технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) является высокоскоростной коммуникационной технологией, разработанной для использования на абонентских линиях СТОП.

Основной отличительной особенностью ADSL является то, что при передаче данных в сторону клиента резервируется значительно большая полоса частот, чем при передаче от клиента (предполагается, что клиент, подключенный к ADSL сети, в основном потребляет информацию). Из этого же следует "техническая" асимметрия ADSL устройств - модем со стороны клиента и со стороны провайдера являются разными устройствами. Два клиентских ADSL модема не могут связываться друг с другом. Скорость передачи данных к пользователю может достигать до 8 Мбит/с, а скорость передачи данных от пользователя - до 1,5 Мбит/с.

Вторая особенность - ADSL основана на принципах разделения частот, благодаря чему большинство ADSL устройств могут работать на одной линии с обычным телефоном. Достигается это за счет того, что обмен данными между ADSL модемами идет на трех резко разнесенных между собой частотных спектрах. Голосовые частоты (0–4 кГц) совершенно не задействованы в приеме/передаче данных, и используются исключительно для телефонной связи. Полоса частот приема данных (240 кГц – 1,5 МГц) четко разграничена с передающей полосой (25–160 кГц). Таким образом, на каждой телефонной линии организуются три информационных канала - исходящий поток передачи данных, входящий поток передачи данных и канал обычной телефонной связи. Благодаря этому телефонный разговор реально можно вести одновременно c приемом/передачей, не снижая скорости пересылки данных. При этом цифровое соединение нечувствительно даже к импульсу входного звонка.

Компоненты, входящие в услугу

Для предоставления услуги LMS ADSL на узле ASTEL используется оборудование компании IskraTel: DSLAM mBAN, позволяющее передавать голос и данные по технологии ADSL G. Light (т.е. с возможностью ограничения входящей/исходящей скорости на порту). К сети KazNet® IP mBAN  подключается через Ethernet-порт с инкапсуляцией 802.1q (с поддержкой VLAN). Каждый абонент прописывается отдельным VLAN, что позволяет производить сбор биллинговой информации. Так же имеется  возможность маршрутизации пакетов между вилланами, благодаря чему данную технологию можно использовать для создания закрытой системы абонентов, т.е. предоставления Lan-to-Lan сервиса.

На узле mBAN одним из интерфейсов включается к PBX, а вторым – к абонентам. Ethernet-порт включается в маршрутизатор для обеспечения сбора информации о входящем и исходящем трафике.

На абонентской части предлагается устанавливать ADSL-модем Callisto-821. Модем Callisto-821 может работать в режиме bridge и маршрутизатора. Он дает возможность подключения LAN-а через имеющийся на нем Ethernet-порт. Работа в режиме «маршрутизатор» предпочтительнее.

Для разделения и смешивания сигналов на линии устанавливается пассивное (не требующие питания) устройство – сплиттер. В предлагаемый сплиттер SI-2000 возможно подключение ADSL-модема и аналогового либо ISDN телефона. В случае подключения через сплиттер клиентской PBX, входящая/исходящая линия на узел ASTEL будет только одна, т.е. разговорный канал может быть установлен только один.

В качестве СЛ используется обычный телефонный кабель. Его состояние (т.е. диаметр медных проводов, наличие кабельных отводов и т.п.) и протяженность СЛ влияют на максимально возможную скорость передачи.  Затухание сигнала в линии увеличивается при увеличении длины линии и возрастании частоты сигнала, и уменьшается с увеличением диаметра провода.

Таким образом, услугу можно предоставлять клиентам, находящимся не далее 5-6 км. от узла ASTEL. Следует также отметить, что высокочастотный сигнал вынуждает очень внимательно относиться и к проводке внутри помещения до модема. Вся проводка должна быть выполнена витой парой. В случае, если она выполнена плоским кабелем, то этот небольшой отрезок может «стоить» километров кабеля (см. таблицу 10.1).

 

Таблица 10.1 – Зависимость скорости передачи данных от протяженности СЛ, при среднем диаметре медного провода 0,5мм см.:

Канал приема

Канал передачи

Расстояние

8,160 Мбит/с

1,216 Мбит/с

1,8 км

7,872 Мбит/с

1,088 Мбит/с

2,7 км

3,648 Мбит/с

864 Кбит/с

3,7 км

1,984 Мбит/с

640 Кбит/с

4,3 км

1,408 Мбит/с

544 Кбит/с

4,6 км

960 Кбит/с

416 Кбит/с

4,9 км

576 Кбит/с

320 Кбит/с

5,2 км

320 Кбит/с

224 Кбит/с

5,5 км

128 Кбит/с

128 Кбит/с

5,8 км

 Варианты предоставления услуги

Стандартный вариант предоставления услуги включает в себя аренду 2-х проводной медной пары (казахтелекомовской) от узла ASTEL до помещения клиента, аренду сплиттера SI-2000 и ADSL-модема Callisto-821, а также подключение к порту  mBAN на узле ASTEL

Вариант использования на стороне клиента другого оборудования, принадлежащего клиенту, требует обязательного предварительного согласования с ДИиТР и ДРБ.

В случае, если клиент расположен в одном здании с ASTEL, тарифы на услугу снижаются за счет снижения затрат на медную пару. В остальном этот вариант аналогичен стандартному.

 

11 Лекция №11.  Исследование особенностей услуг NGN в сетях ТКС

 Цель: рассмотреть различные виды услуг сетей следующего поколения и методы их реализации посредством протоколов H323, SIP, MGCP на основе программных коммутаторов SoftSwitch.

 11.1 Принципы работы сетей  NGN

 NGN (англ. Next Generation Network — сети следующего поколения) — это мультисервисная сеть связи, ядром которой является опорная IP-сеть, поддерживающая полную или частичную интеграцию услуг передачи речи, данных и мультимедиа. Реализует принцип конвергенции услуг связи.

Основное отличие сетей следующего поколения от традиционных сетей в том, что вся информация, циркулирующая в сети, разбита на две составляющие. Это сигнальная информация, обеспечивающая коммутацию абонентов и предоставление услуг, и непосредственно пользовательские данные, содержащие полезную нагрузку, предназначенную абоненту (голос, видео, данные). Пути прохождения сигнальных сообщений и пользовательской нагрузки могут не совпадать.

Сети NGN базируются на интернет-технологиях,  включающих в себя IP протокол и технологию MPLS. На сегодняшний день разработано несколько подходов к построению сетей IP-телефонии, предложенных организациями ITU-T и IETF: H.323, SIP и MGCP.

H323

Первый в истории подход к построению сети IP-телефонии на стандартизованный основе предложен Международным союзом электросвязи в рекомендации Н.323. Сети, построенные на базе протоколов H.323, ориентированы на интеграцию с телефонными сетями и могут рассматриваться как наложенные на сети передачи данных сети ISDN. Например, процедура установления соединения в данных сетях базируется на Рекомендации ITU-T Q.931.

 

Рисунок 9.1 – Пример организации сети NGN

 

SIP

Изначально предпочтение отдавалось протоколу H.323, но после выявления ряда проблем с NAT traversal и «local loop», более широкое применение стал получать протокол SIP. На данный момент протокол SIP широко применяется для предоставления VoIP услуг.

Одной из важнейших особенностей протокола SIP является именно его независимость от транспортных технологий.

MGCP

Третий метод построения сетей NGN связан с принципом декомпозиции шлюзов. При использовании протокола MGCP, каждый шлюз разбивается на три функциональных блока:

-     Media Gateway - отвечает за передачу пользовательских данных;

-     Signalling Gateway - отвечает за передачу сигнальной информации;

-     Call Agent - устройство управления, где заключен весь интеллект декомпозированного шлюза.

При построении сети NGN, может использоваться как отдельный подход, так и их сочетание.

SoftSwitch

Основным устройством для голосовых услуг в сетях NGN является Softswitch — так называется программный коммутатор, который управляет VoIP сессиями. Также немаловажной функцией программного коммутатора является связь сетей следующего поколения NGN с существующими традиционными сетями СТОП, посредствам сигнального(SG) и медиа-шлюзов(MG), которые могут быть выполнены в одном устройстве. В терминах сети на базе протокола H323, Softswitch выполняет функции gatekeeper, в терминах сети на базе MGCP, он выполняет функции Call Agent.

В архитектуре IMS программный коммутатор имеет название MGCF и выполняет функцию взаимодействия сетей пакетной коммутации с сетями канальной коммутации.

IP Multimedia Subsystem (IMS) это стандартизированная архитектура сетей следующего поколения NGN, утвержденная Европейским Институтом по Стандартизации в области Телекоммуникаций (ETSI) и Проектом Партнерства 3-его Поколения (3GPP).

 

11.2 Основные преимущества NGN

 Надежность (при выходе из строя одного из Softswitch резервный коммутатор сможет его полностью заменить).

Масштабируемость и модульность (возможно быстрое увеличение числа элементов сети).

Удобство (благодаря использованию единой инфраструктуры передачи трафика и управления услугами).

Мобильность пользователей (возможно перемещение в пределах сети, имея свой персональный доступ ко всем услугам благодаря личному идентификатору).

Высокое качество голосовой связи и важных приложений передачи данных (реализуется благодаря поддержке QoS).

Адаптируемость к передаче любого типа трафика.

Поддержка оборудования разных производителей.

Низкая стоимость эксплуатации (засчет эффективного использования сетевых ресурсов).

Широкий спектр новых услуг, простота их внедрения и редактирования.

 

12 Лекция №12. Применение спутниковых технологий для услуг связи

 Цель: рассмотреть использование спутниковых систем для предоставления различных услуг связи

 

12.1 Системы VSAT

 Системы VSAT (Very Small Aperture Terminal — терминал с очень маленькой апертурой) предоставляют услуги спутниковой связи клиентам (как правило, небольшим организациям), которым не требуется высокая пропускная способность канала. Скорость передачи данных для VSAT-терминала обычно не превышает 2048 кбит/с.

Слова «очень маленькая апертура» относятся к размерам антенн терминалов по сравнению с размерами более старых антенн магистральных систем связи. VSAT-терминалы, работающие в C-диапазоне, обычно используют антенны диаметром 1,8-2,4 м, в Ku-диапазоне — 0,75-1,8 м.

В системах VSAT применяется технология предоставления каналов по требованию.

 

12.2 Системы подвижной спутниковой связи

 Особенностью большинства систем подвижной спутниковой связи является маленький размер антенны терминала, что затрудняет прием сигнала. Для того, чтобы мощность сигнала, достигающего приемника, была достаточной, применяют одно из двух решений.

1) Спутники располагаются на геостационарной орбите. Поскольку эта орбита удалена от Земли на расстояние 35786 км, то на спутник требуется установить мощный передатчик. Этот подход используется системой Inmarsat (основной задачей которой является предоставление услуг связи морским судам) и некоторыми региональными операторами персональной спутниковой связи (например, Thuraya).

2) Множество спутников располагается на наклонных или полярных орбитах. При этом требуемая мощность передатчика не так высока, и стоимость вывода спутника на орбиту ниже. Однако такой подход требует не только большого числа спутников, но и разветвленной сети наземных коммутаторов. Подобный метод используется операторами Iridium и Globalstar.

С операторами персональной спутниковой связи конкурируют операторы сотовой связи. В декабре 2006 года был запущен экспериментальный геостационарный спутник Кику-8 с рекордно большой площадью антенны, который предполагается использовать для отработки технологии работы спутниковой связи с мобильными устройствами, не превышающими по размерам сотовые телефоны.

 

12.3 Спутниковый Интернет

 Спутниковая связь находит применение в организации «последней мили» (канала связи между Интернет-провайдером и клиентом), особенно в местах со слабо развитой инфраструктурой.

Разделение входящего и исходящего трафика и привлечение дополнительных технологий для их совмещения. Поэтому такие соединения называют асимметричными.

Одновременное использование входящего спутникового канала несколькими (например 200-ми) пользователями: через спутник одновременно передаются данные для всех клиентов «вперемешку», фильтрацией ненужных данных занимается клиентский терминал (по этой причине возможна т.н. «Рыбалка со спутника»).

 

12.4 Классификация терминалов по типу исходящего канала

 Терминалы, работающие только на прием сигнала (наиболее дешевый вариант подключения). В этом случае для исходящего трафика необходимо иметь другое подключение к Интернету, поставщика которого называют наземным провайдером. Для работы в такой схеме привлекается туннелирующее программное обеспечение, обычно входящее в поставку терминала. Несмотря на сложность (в том числе сложность в настройке), такая технология привлекательна большой скоростью по сравнению с dial-up за сравнительно небольшую цену.

Приемо-передающие терминалы. Исходящий канал организуется узким (по сравнению со входящим). Оба направления обеспечивает одно и то же устройство, и поэтому такая система значительно проще в настройке (особенно если терминал внешний и подключается к компьютеру через интерфейс Ethernet). Такая схема требует установки на антенну более сложного (приемо-передающего) конвертера.

И в том, и в другом случае данные от провайдера к клиенту передаются, как правило, в соответствии со стандартом цифрового вещания DVB, что позволяет использовать одно и то же оборудование как для доступа в сеть, так и для приема спутникового телевидения.

 

12.5 Недостатки спутниковой связи

 Слабая помехозащищенность

Огромные расстояния между земными станциями и спутником являются причиной того, что отношение сигнал/шум на приемнике очень невелико (гораздо меньше, чем для большинства радиорелейных линий связи). Для того, чтобы в этих условиях обеспечить приемлемую вероятность ошибки, приходится использовать большие антенны, малошумящие элементы и сложные помехоустойчивые коды. Особенно остро эта проблема стоит в системах подвижной связи, так как в них есть ограничение на размер антенны и, как правило, на мощность передатчика.

Влияние атмосферы

На качество спутниковой связи оказывают сильное влияние эффекты в тропосфере и ионосфере.

Поглощение в тропосфере

Поглощение сигнала атмосферой находится в зависимости от его частоты. Максимумы поглощения приходятся на 22,3 ГГц (резонанс водяных паров) и 60 ГГц (резонанс кислорода)http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D1%83%D1%82%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B2%D1%8F%D0%B7%D1%8C - cite_note-23. В целом, поглощение существенно сказывается на распространении сигналов с частотой выше 10 ГГц, то есть начиная с Ku-диапазона.

Ионосферные эффекты

Эффекты в ионосфере обусловлены флуктуациями распределения свободных электронов. К ионосферным эффектам, влияющим на распространение радиоволн, относят мерцание, поглощение, задержку распространения, дисперсию, изменение частоты, вращение плоскости поляризации. Все эти эффекты ослабляются с увеличением частоты. Для сигналов с частотами, большими 10 ГГц, их влияние невелико.

Сигналы с относительно низкой частотой (L-диапазон и частично C-диапазон) страдают от ионосферного мерцания, возникающего из-за неоднородностей в ионосфере. Результатом этого мерцания является постоянно меняющаяся мощность сигнала.

Задержка распространения сигнала

Проблема задержки распространения сигнала так или иначе затрагивает все спутниковые системы связи. Наибольшей задержкой обладают системы, использующие спутниковый ретранслятор на геостационарной орбите. В этом случае задержка, обусловленная конечностью скорости распространения радиоволн, составляет примерно 250 мс, а с учетом мультиплексирования, коммутации и задержек обработки сигнала общая задержка может составлять до 400 мс

Задержка распространения наиболее нежелательна в приложениях реального времени, например, в телефонной связи. При этом, если время распространения сигнала по спутниковому каналу связи составляет 250 мс, разница во времени между репликами абонентов не может быть меньше 500 мс.

В некоторых системах (например, в системах VSAT, использующих топологию «звезда») сигнал дважды передается через спутниковый канал связи (от терминала к центральному узлу, и от центрального узла к другому терминалу). В этом случае общая задержка удваивается.

 

12.6 Спутниковые системы навигации

 Основной принцип использования системы — определение местоположения путём измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами - спутников. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до приёма антенной GPS-приёмника. Для определения трёхмерных координат GPS-приёмнику достаточно знать расстояние до трёх спутников и точное время GPS системы. Для определения координат и высоты приёмника над уровнем моря используются сигналы, как минимум, с четырёх спутников. Чем больше навигационных спутников «видит» GPS-приемник, тем выше точность измерений (для большинства задач достаточно принять сигнал одновременно от 5 спутников)

Все модели GPS приемников, начиная с самых дешевых, имеют следующий набор базовых возможностей:

-         геодезических координат (широта, долгота) точки стояния и высоты над уровнем моря;

-         определение сторон света, дирекционного угла на точку и эмуляция "компаса";

-         определение текущей, средней, максимальной скорости движения по местности;

-         занесение в память приемника координат выбранных точек (т.н. waypoints или POI);

-         определение расстояния до выбранной точки и ориентировочное время пути, исходя из текущей (или средней за период) скорости;

-         запись в память устройства пройденного маршрута с возможностью обратной его прокрутки;

-         индикация точного местного времени, времени заката и рассвета;

-         интерфейс к PC для загрузки waypoint'ов, маршрутов. Возможен мониторинг местоположения прямо на экране компьютера, но для этого может понадобиться или карманный компьютер, или ноутбук;

-         современные приемники имеют возможность загружать цветные электронные карты местности и показывать на карте текущее местоположение, трек маршрута при движении и т.д.

 

ГЛОНАСС

Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) - советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Основой системы должны являться 24 спутника в трёх орбитальных плоскостях с наклоном орбитальных плоскостей 64,8° и высотой 19 100 км.

Первый спутник ГЛОНАСС был выведен Советским Союзом на орбиту 12 октября 1982 года. В декабре 1995 года спутниковая группировка была развернута до штатного состава - 24 спутника.

 

GALILEO

GALILEO - проект спутниковой системы навигации Европейского союза. Система предназначена для решения навигационных задач для любых подвижных объектов с точностью менее одного метра. Не совместима с американской GPS.

Ожидается, что «GALILEO» войдёт в строй в 2014—2016 годах, когда на орбиту будут выведены все 30 запланированных спутников (27 операционных и 3 резервных). Космический сегмент - три центра управления и сеть передающих и принимающих станций.

 

13 Лекция №13. Исследование особенностей услуг KazNet ® Sky Edge Access

 Цель: рассмотреть  принципы организации спутниковой сети связи  на базе оборудования Sky Edge Access,  методы реализации услуг KazNet ®.

 

13.1 Основные определения 

HUB-станция Центр Управления Сетью.

VSAT – (Very Small Aperture Terminals) – терминал.

ODU внешнее устройство (приемо-передающее оборудование).

IDU внутреннее устройство.

Outbound – передача данных от HUB-станции в сторону терминала.

Inbound – передача данных от терминала в сторону HUB-станции.

Star – топология сети, в которой все каналы с удаленных терминалов коммутируются на HUB-станции.

Mesh – топология сети, при которой терминалы взаимодействуют друг с другом напрямую, минуя HUB-станцию.

DDA (Dynamic Dedicated Access) – новый метод, реализованный в последних версиях ПО, основанный на режиме динамического выделенного канала.

RA (Random Access) – режим случайного доступа (аналогичный такому же в сети DialAway).

DA (Dedicated Access) – режим выделенного канала с закреплением определённого количества тайм-слотов.

VDA (Voice Dedicated Access) – режим выделенного канала для передачи голосового трафика в топологии Star (VDA Star) и передаче голосового и трафика данных в топологии Mesh (VDA Mesh).

CIR (Committed Information Rate) – минимальная гарантированная полоса пропускания, которая должна быть выделена терминалу при запросе и которую сеть обязана предоставить.

Сумма всех CIR должна быть сетью зарезервирована.

CIR не обеспечивается терминалу при отсутствии от него трафика и запроса на выделение полосы пропускания.

Сегмент сети, зарезервированный под сумму CIR, является расшариваемым ресурсом, т.е. в отсутствии на него запросов, может предоставляться другим терминалам для достижения скорости MIR.

MIR (Maximum Information Rate) – максимально возможная (негарантированная)  полоса пропускания, которая может быть выделена терминалу. VSAT не может получить полосу пропускания, большую, чем установленная параметрами MIR. Оператор НЕ резервирует ёмкость под MIR, поэтому и НЕ гарантирует достижения его значения, но предусмотрено некоторое количество спутникового сегмента для того, чтобы часть терминалов могла работать с максимально-возможной скоростью. MIR будет выделяться при наличии свободной ёмкости.

CBR (Constant Bit Rate) – постоянная скорость, выделяемая терминалу в момент его включения, и ресурс, соответствующей данной скорости, остаётся за ним зарезервирован до момента его выключения вне зависимости от величины трафика в LAN-е за терминалом. Значение CBR может быть установлено в пределах от 0 до значения CIR и не может его превышать. CBR может быть равным 0, тогда ресурс заранее не выделяется и терминал не занимает спутниковый сегмент.

EBR (Extra Bandwidth reservation) – не гарантированная дополнительная полоса пропускания, выделяемая терминалу без дополнительного запроса, в случае наличия неравномерного потокового трафика.  Суть ее заключается в том, что при увеличении объёма трафика в LAN­-е, каждый раз запрашивается ресурс на его увеличение, равный текущей скорости + EBR, что прописывается в виде дополнительной полосы пропускания и терминал получает сразу, без дополнительных запросов.

Может иметь фиксированное значение (Кб/с) или относительное значение (%) к ранее измеренному трафику в локальной сети Клиента.

QoS Quality of Service- качество сервиса, обеспечивающее эффективное управление и оптимизацию IP трафика.

VoIP(Voice over IP) – передача голоса по протоколу  IP.

VoIP Terminalтерминальное (оконечное) устройство.   

Softswitch (gatekeeper) – сервер подключенный к IP сети Sky Edge, несущий в себе всю логику работы VoIP сети.

FXS (Foreign Exchange Station) - к интерфейсу FXS можно подключать обычный телефон. При этом FXS даёт необходимое напряжение, гудок и звонки, "прикидываясь" стандартной телефонной станцией.

Физически интерфейсы выглядят как обычные разъёмы RJ-11 с соответствующей маркировкой "Line" (FXO) и "Phone" (FXS).

 

13.2 Техническое описание платформы Sky Edge™

 Платформа Sky Edge™ предназначена для построения корпоративных сетей связи, подключения территориально-удалённых точек клиента к центральному офису, либо к услугам сети KazNet® Sky Edge, организации узла коллективного доступа и т.д. Услуга включает передачу пользовательских данных, голоса, с выходом в телефонную сеть общего пользования и международную телефонную сеть, передачи факсимильных

сообщений,  доступа к сети Интернет, предоставление широкополосных каналов для организации видео-конференцсвязи.

Данная платформа реализована на базе двух независимых Центральных управляющих станций (далее «HUB-станция»), расположенных в городах Алматы и Астана, и Удаленных VSAT SkyEdge Терминалах (далее «терминал»), устанавливаемых на стороне клиента. Терминалы в сети управляются централизовано через HUB-станцию, к которой принадлежат терминалы.

Максимальная скорость передачи данных от терминала в сторону HUB-станции (Inbound) 1024 Кбит/с., а от HUB-станции ко всем   терминалам (Outbound) – до 66 Мбит/с.

Терминалы в сети могут взаимодействовать друг с другом как через HUB-станцию (топология сети: «звезда»), так и минуя HUB-станцию (топология сети  «Mesh»).

Передача данных между терминалами через HUB-станцию осуществляется в два спутниковых «скачка». Передача данных может осуществляться  в один спутниковый «скачок» напрямую от одного терминала к другому, минуя HUB-станцию. Канал передачи данных между терминалом и HUB-станцией может быть симметричным и ассиметричным.

 

13.3 Передача голоса и данных при работе терминалов, минуя HUB-станцию

 Платформа Sky Edge™ позволяет организовать передачу данных и голосового трафика не через HUB-станцию  в 1 спутниковый скачок с максимальной скоростью 1024 Кбит/с. Для этого терминалы комплектуются платой дополнительного приёмника – Mesh card.

Только терминалы Sky Edge Pro и Sky Edge Gateway оснащаются Mesh-картой и могут поддерживать такого рода соединения. Каждый из этих терминалов, оснащённый Mesh-картой, может иметь соединение с несколькими терминалами одновременно или работать одновременно и на HUB и с другим терминалом.

Передача трафика голоса и данных, не через HUB-станцию  осуществляется в диапазоне VDA MESH (Voice Dedicated Access).

Условия предоставления услуги

В рамках услуги по передаче данных KazNet®SkyEdge Access клиенту  предоставляется:

-     передача данных в канале по требованию;

-     передача данных в выделенном канале.

По умолчанию каналы передачи данных в обоих случаях являются симметричными (т.е. не разделяются на передачу данных в Inbound-е или в Outbound-е). Клиенту также могут быть предоставлены  ассиметричные каналы между  двумя терминалами, или терминалом и HUB-станцией. В данном случае будет иметь место разделение передачи данных   в Inbound-е или в Outbound-е. Например, в случае предоставления доступа к сети Интернет, технология Интернет предполагает  более высокую скорость передачи данных в Outbound канале (от HUB-станции к терминалу). Расчет ассиметричного канала сводится к пересчету (приведению) ассиметрии к полнодуплексному симметричному каналу, и тариф будет применяться как за симметричный дуплексный канал.

13.4 Передача данных в канале по требованию. Параметры CIR, MIR, CBR, EBR

 В технологии Sky Edge, при передаче данных в канале по требованию, механизм динамического выделения канала (DDA) всегда пробует обеспечить терминал полосой пропускания, максимально приближенной к реальным потребностям. Потребности терминала в ресурсе определяются трафиком на LAN порту, который с периодичностью  10 секунд измеряет терминал.

С целью гарантирования работоспособности сложных аппликаций (on-line баз данных, корпоративных финансовых и управленческих систем, систем наблюдения и контроля и т.д.) необходимо провести пробное тестирование для оптимального подбора параметров  конфигурации терминалов и, соответственно, стоимости услуг. По результатам тестирования должен быть подписан соответствующий акт с указанием параметров конфигурации.

При использовании услуги для решения стандартных задач (доступ в Интернет, передача почтовых сообщений, FTP и т.д.) в бланке заказа с Клиентом согласуются два параметра CIR и MIR. Остальные параметры (CBR, EBR) устанавливаются равными 0. Такая конфигурация терминала является стандартной.

При использовании услуги для решения нестандартных задач (on-line баз данных, корпоративных финансовых и управленческих систем, систем наблюдения и контроля и т.д.), по результатам тестирования терминалу могут выделяться следующие параметры:

1) Значение CBR. В данном случае терминалу при включении выделится ресурс, равный значению CBR до момента его выключения. Может иметь значение от  0 до CIR и не может его превышать.

 В случае CBR=0 – терминалу при включении ресурса не выделяется.  Ресурс выделяется  по запросу, при появлении трафика  в пределах от CIR до MIR, если они определены конфигурацией терминала;

2) Значение CIR. В данном случае, терминалу будет выделена минимально-гарантированная скорость при запросе и которую сеть обязательно гарантирует. Сумма всех CIR должна быть сетью зарезервирована. Сегмент сети, зарезервированный под сумму CIR, является расшариваемым ресурсом, т. е. в отсутствии на него запросов, может предоставляться другим терминалам для достижения скорости MIR.

CIR не обеспечивается VSAT-у при отсутствии от него трафика и запроса на выделение полосы пропускания.

В случае, если объём трафика в  LAN-е клиента больше значения CBR, но в то же время не превышает значения CIR, то терминал может рассчитывать на гарантированную скорость в пределах установленного значения CIR.

В случае CIR=0 – терминалу не резервируется и НЕ гарантируется минимальный ресурс, он получит только часть доступного в данный момент в сети ресурса;

3) Значение MIR . В данном случае, терминал при наличии свободного ресурса сети может иметь скорость работы превышающую гарантированную, но ограниченную значением MIR.  Степень приближения к максимальной скорости определяется уровнем класса сервиса терминала.

Различие между уровнями сервиса в сети определяется количеством дополнительного ресурса (превышающего сумму CIR), выделяемого для терминалов каждого уровня.  Результатом этого является  работа терминалов в разных диапазонах скоростей передачи данных.

Максимальное значение  MIR  ограничено размером несущей и равно 1024Кб/с, терминалу не ограничивается верхний предел скорости работы, она в данном случае ограничена только размером несущей (1024Кбит/с);

4) Значение EBR (может иметь фиксированное значение (Кб/с) или относительное значение (%) к ранее измеренному трафику в локальной сети Клиента). В данном случае терминалу без дополнительного запроса выделится ресурс, равный  текущей скорости + значение  EBR. Данная опция разработана для приложений, критических к задержкам в сети, либо имеющих неравномерный по времени трафик.

Для данной услуги Клиенту предоставляется возможность выбора класса сервиса. Под классом сервиса понимается механизм резервирования ресурсов и управления сетью таким образом, чтобы обеспечить терминалам в сети заданное качество обслуживания. При использовании данной услуги Клиенту предоставляется возможность выбора одного из следующих уровней класса сервиса: «Gold», «Silver», «Bronze».

Таким образом:

-     на уровне “Gold” скорость терминала меняется от CIR+(MIR-CIR)/2 до MIR;

-     на уровне “Silver” скорость терминала меняется от CIR+(MIR-CIR)/4 до MIR;

-     на уровне “Bronze” скорость терминала меняется от CIR+(MIR-CIR)/10 до MIR.

В соответствии с выбранным уровнем сервиса используются соответствующие базовые тарифы.

При отсутствии явно выраженного желания Клиента ВСЕМ впервые инсталлируемым терминалам присваивается класс сервиса “Silver”.

При подключении количества терминалов больше одного, ресурсы сети в виде CIR/MIR могут выделяться на всю группу подключаемых терминалов с организацией отдельной подсети (Management Private Network). Это позволяет более эффективно использовать ресурс сети и даёт существенный экономический эффект.

Предоставление выделенных каналов

В режиме выделенного канала  Клиенту предоставляется выделенный прозрачный спутниковый канал. Передача данных в выделенном канале может осуществляться в диапазоне DA на скорости  до 2 Мбит/с при работе на HUB-станцию и в  диапазоне VDA MESH на скорости  до 1 Мбит/с при работе терминалов друг с другом, не через HUB-станцию.

В случае передачи данных в выделенном канале через HUB-станцию, клиенту предоставляется выделенный прозрачный спутниковый канал от терминала до HUB-станции.

В случае передачи данных в выделенном канале минуя HUB-станцию, клиенту предоставляется выделенный прозрачный спутниковый канал между двумя терминалами «точка-точка».

Головной офис клиента может быть подключен к HUB-станции посредством проводной или беспроводной связи. Последняя миля между HUB-станцией и головным офисом в  этом случае оплачивается отдельно.

 

13.5 Телефонная связь в сети KazNet® SkyEdge

 Телефонная связь в сети KazNet®SkyEdge осуществляется в диапазоне VDA MESH, в один спутниковый скачок при условии комплектования терминалов Mesh картой.

Только терминалы Sky Edge Pro и Sky Edge Gateway оснащаются Mesh-картой и могут поддерживать такого рода соединения. Каждый из этих терминалов может иметь соединение с несколькими терминалами одновременно или работать одновременно и на HUB-станцию и с другим терминалом.

Терминал, в зависимости от типа и конфигурации, поддерживает от 1 до 12-ти аналоговых телефонных каналов одновременно при условии работы на HUB-станцию. При работе терминалов друг с другом напрямую, минуя HUB-станцию, терминал поддерживает максимум 8 аналоговых телефонных каналов одновременно, либо до 30 телефонных каналов в случае подключения телефонной станции (УАТС) Клиента по сигнализации R2.

Возможно подключить как телефонный аппарат, так и УАТС Клиента.

 Клиент, подключенный к сети KazNet®SkyEdge, может  осуществлять:

-     телефонную связь  внутри сети KazNet®SkyEdge;

-     исходящую междугороднюю/международную  телефонную связь;

-     двухстороннюю междугороднюю/международную телефонную связь.

Для осуществления двухсторонней междугородней/международной  телефонной связи, дополнительно к телефонным номерам сети  KazNet®SkyEdge, Клиенту выделяются  номера городской телефонной сети ближайшего к месторасположению  терминала города Республики Казахстан. В случае, когда Клиент покупает городской телефонный номер, телефонный номер сети KazNet®SkyEdge ему предоставляется бесплатно. И тарифы на телефонный трафик будут применяться для городского телефонного номера.

В случае, если Клиент покупает только телефонный номер сети KazNet®SkyEdge, он будет оплачивать телефонный трафик по тарифам телефонного номера сети KazNet®SkyEdge.

В рамках услуги возможна реализация голосовых услуг по IP протоколу (далее VoIP). Поддерживается H. 323 и  SIP протоколы. Передача голосового трафика VoIP   осуществляется в диапазоне VDA STAR в два спутниковых скачка. Также возможна работа в диапазоне VDA MESH, в один спутниковый скачок при условии комплектования терминалов Mesh картой.

Клиент, подключенный к сети KazNet®SkyEdge, VoIP может  осуществлять:

-     телефонную связь  внутри сети KazNet®SkyEdge VoIP;

-     телефонную связь в/из сети KazNet®SkyEdge;

-     исходящую междугороднюю/международную  телефонную связь;

-     двухстороннюю междугороднюю/международную телефонную связь.

Для осуществления двухсторонней междугородней/международной телефонной связи, дополнительно к телефонным номерам сети  KazNet®SkyEdge VoIP, Клиенту выделяются  номера городской телефонной сети ближайшего к месторасположению  терминала города Республики Казахстан.

Для организации доступа в СТОП на узлах установлено оборудование Cisco AS5350. 

Также данное оборудование необходимо для подачи городских номеров в сеть KazNet®SkyEdge VoIP.

Для доступа к международной телефонии предполагается установка терминала SkyEdge и Cisco AS5350 в Москве и других зарубежных городах. На 01.06.2007г.  шлюзы установлены  в городах:  Москва, Астана, Алматы,

У-Каменогорск, Талдыкурган, Кокшетау, Петропавловск, Кызылорда, Уральск,Атырау, Москва, Павлодар, Жезказган. 

  

14 Лекция №14. Исследование способов оказания услуг технологий мобильной связи

 Цель: изучить стандарты, технологии и методы реализации услуг мобильной связи

 В Казахстане на основании лицензий предоставляют услуги сотовой связи следующий операторы:

1) В стандарте GSM:

 - «GSM Kazakhstan» с торговыми марками Kcell и Activ;

 - «КаР-Тел» с торговыми марками  Beeline;

 - «Мобайл Телеком Сервис» с торговой маркой Теле-2;

2) В стандарте CDMA2000:

 - «Алтел» с торговыми марками Dalacom, City и Pathword;

 - «Nursat» с торговой маркой Excord (услуга не представляется);

3) В стандарте CDMA450:

 - «Казахтелеком».

АО «Казахтелеком» владеет долями в компаниях-операторах:

 - 49% акций в «GSM Kazakhstan» (TeliaSonera - 51%);

 - 100% акций в «Мобайл Телеком Сервис»;

 - 100% акций в «Алтел»;

 - 54% акций в «Nursat».

 

14.1 Технология стандарта GSM

 Технология GSM определяет взаимодействие следующих элементов:

1) МЕ (Mobile Equipment - мобильное устройство).

2) IMEI (International Mobile Equipment Identity - международный идентификатор мобильного устройства), внутренний идентификационный серийный номер телефона, присвоенный ему на заводе-изготовителе;

3) SIM –карта оператора (Subscriber Identity Module - модуль идентификации абонента),

4) IMSI (International Mobile Subscriber Identity - международный идентификационный номер подписчика) - записан в SIM-карту как номер абонента.

Хорошее качество связи при достаточной плотности размещения базовых станций.

Большая ёмкость сети, возможность большого числа одновременных соединений.

Улучшенная защита от подслушивания и нелегального использования, путём применения алгоритмов шифрования с разделяемым ключом.

Эффективное кодирование (сжатие) речи. EFR-технология была разработана фирмой Nokia и впоследствии стала промышленным стандартом.

Рисунок 14-1 Архитектура сети GSM

 

Преимущества стандарта GSM

Кодирование/декодирование для технологии GSM.

Широкое распространение, большой выбор оборудования, стандарт GSM поддерживают 228 операторов из 110 стран.

Возможность роуминга. Процесс перехода из сети в сеть происходит автоматически, и пользователю телефона GSM нет необходимости заранее уведомлять оператора.

Рабочие частоты  890-915/935-960 МГц, что составляет 124 дуплексных радиоканала каждый частотной шириной по 200 кГц. GSM использует TDMA (множественный доступ с разделением по времени) с 200 кГц каналами, разделенными на 8 тайм-слотов

Услуги, предоставляемые в стандарте GSM

Стандарт обладает рядом услуг связи, которые не реализованы в других стандартах сотовой связи. К ним относятся:

использование SIM-карт для доступа к каналу и услугам связи;

-     закрытый для подслушивания радиоинтерфейс;

-     шифрование передаваемых сообщений;

-     аутентификация абонента и идентификация абонентского оборудования по криптографическим алгоритмам;

-     использование службы коротких сообщений;

-     автоматический роуминг абонентов различных сетей GSM.

 

Таблица 14.1 – Типы сот

Типы сот

Радиус

Когда используется

пикосота

до 100 м

дома, в магазинах

микросота

50-300 м

в городе

макросота

1-20 км

вдоль дорог

гиперсота

больше 20 км

вне города

 

14.2 Стандарт мобильной связи CDMA

 CDMA (Code Division Multiple Access) - технология цифровой радиотелефонной связи с кодовым разделением каналов, открывающая двери в новое поколение услуг и средств беспроводной передачи данных. В отличие от других методов доступа абонентов к сети, где энергия сигнала концентрируется на выбранных частотах или временных интервалах, сигналы CDMA распределены в непрерывном частотно-временном пространстве. Фактически метод манипулирует и частотой, и временем, и энергией. Разработанный корпорацией QUALCOMM Inc. для коммерческого использования, CDMA получил международное признание и теперь является основным стандартом беспроводной передачи данных.

Отличия CDMA от других цифровых технологий

В технологии CDMA возможно обеспечение высокого качества речи при одновременном снижении излучаемой мощности и уровне шумов. Результатом является постоянное высокое качество передачи речи и данных с минимальной средней выходной мощностью. В сотни раз меньшее значение выходной мощности в отличие от других, используемых в настоящее время стандартов - отличительное качество технологии CDMA при рассмотрении двух немаловажных факторов:

- воздействия на организм человека;

- продолжительности работы без подзарядки аккумулятора.

Емкость CDMA от десяти до двадцати раз выше, чем у аналоговых систем, и в три- шесть раз превышает емкость других цифровых систем. Сети, построенные на ее основе, эффективно используют радиочастотный ресурс, благодаря возможности многократного использования одних тех же частот в сети.

По характеристикам качества передачи речи параметры CDMA сопоставимы с качеством проводных каналов. Поскольку по каналам CDMA передается не только голос, но и любая другая информация, особую ценность имеет отсутствие помех. Если рядовой пользователь, по большому счету, безразличен к тому, звучит его голос при телефонном разговоре с безупречной чистотой или с небольшими помехами, то ошибки, допущенные при передаче файлов, могут нарушить целостность, например, корпоративной базы данных. Применяемый "код" служит не только для идентификации разговора того или иного пользователя, но и является одновременно своеобразным фильтром, устраняющим искажения и фоновые помехи. Встроенный алгоритм кодирования обеспечивает высокую степень конфиденциальности, обеспечивая защиту от несанкционированного доступа и прослушивания.

Система CDMA обеспечивает меньшую задержку в передаче голосового сообщения, чем другие системы подвижной связи. При использовании CDMA не приходится применять изощренные средства для подавления эхо-сигнала. Совершенный метод коррекции ошибок позволяет эффективно бороться с многолучевым распространением сигнала. Это свойство дает дополнительные преимущества CDMA в условиях городов с высотными застройками.

Абонент не хочет оставаться без связи при пересылке факса, когда телефон длительное время занят. CDMA предоставляет дополнительный сервис, обеспечивающий одновременную передачу голоса и факса по одному каналу. В технологии CDMA реализованы оригинальные алгоритмы упаковки данных для большей скорости их передачи.

Преимущества CDMA

Высокая скорость передачи данных. Скорость передачи данных в CDMA в 16 раз выше, чем в GSM, и почти в 3 раза выше, чем предлагает GPRS.

Широкий охват местности. Использование новейших технологий и алгоритмов обработки сигналов позволяет обеспечивать значительно более широкую зону покрытия по сравнению с другими стандартами.

Минимальная излучаемая мощность. По сравнению с другими технологиями, CDMA требуется минимальная мощность излучения для поддержания высококачественной связи. Средняя мощность, излучаемая мобильными аппаратами в сотовых системах CDMA, составляет менее 10 мВт, что на порядок ниже мощности, требуемой в системах с TDMA. Благодаря этой особенности существенно улучшаются экологические параметры телефона CDMA и минимизируется его воздействие на человеческий организм.

Обеспечение высокого уровня информационной безопасности. Благодаря многоступенчатому кодированию, повышенной криптостойкости и объединению разговорных каналов на основе "белого шума", выделить и декодировать передаваемую информацию практически невозможно.

 

14.3 Системы профессиональной радиосвязи

 Под понятием "профессиональная мобильная радиосвязь" (ПМР) понимают системы двусторонней подвижной радиосвязи, использующие диапазон ультракоротких волн (УКВ).

Как правило, сети ПМР используются ограниченными группами пользователей, объединенными по профессиональному признаку.

Это могут быть сети оперативного, диспетчерского, административно-хозяйственного, производственно-технологического и т. п. назначения. Они используются силовыми структурами и правоохранительными органами, аварийными и муниципальными службами, энергетическими, транспортными и производственными предприятиями и т. д.

Поэтому сети ПМР также называют ведомственными и корпоративными сетями радиосвязи.

По способам использования частотного ресурса системы двусторонней подвижной радиосвязи делятся на следующие классы:

- системы связи с закреплением за абонентами отдельных каналов (конвенциональные системы);

- системы связи с общим доступом к единому частотному ресурсу (транкинговые системы).

Конвенциональные системы, являясь простейшим классом систем ПМР, используют принцип фиксированного закрепления каналов связи за определенной группой абонентов.

По сравнению с другими классами систем подвижной радиосвязи для конвенциональных систем характерна, с одной стороны, наименьшая пропускная способность, определяемая достижимым количеством абонентов, работающих на одном канале, а с другой - наибольшая оперативность связи, характеризующаяся временем установления канала связи.

Основным типом вызова в конвенциональных системах является групповой, при котором переговоры обеспечиваются по принципу "каждый со всеми". Вместе с тем, используемые в современных сетях конвенциональной радиосвязи системы избирательного вызова (например, широко известная система Select V), основанные на различных методах сигнализации, позволяют разделять группы абонентов и осуществлять не только групповые, но и индивидуальные вызовы.

По структуре построения сетей радиосвязи конвенциональные системы относятся к радиальным или радиально-зоновым сетям.

Транкинговые системы используют автоматическое распределение каналов связи между абонентами.

Это означает, что все пользователи делят между собой общую группу радиоканалов, а выделение свободных каналов осуществляется по требованию абонентов.

Основным элементом сетей транкинговой радиосвязи является базовая станция (БС), включающая несколько ретрансляторов с соответствующим антенным оборудованием и контроллер, который управляет работой БС, коммутирует каналы ретрансляторов, обеспечивает выход на телефонную сеть общего пользования или другую сеть фиксированной связи.

По сравнению с конвенциональными сетями, сети транкинга обладают повышенной пропускной способностью, расширенными функциональными возможностями, разнообразными типами вызова (групповой, индивидуальный, широковещательный), большей зоной территориального охвата.

По этим причинам транкинговые сети сегодня являются основным типом сетей ПМР.

Основными отличиями ПМР (они же преимущества ПМР для решения большинства технологических задач предприятий) являются:

-     высокая скорость установления соединения (до 0.3 мс);

-     оперативный групповой вызов;

-     аварийные вызовы;

-     поддержка очередей, приоритетов и т.п. в аварийных ситуациях;

-     возможность создания единого диспетчерского центра;

-     минимизация риска нецелевого использования системы связи (меж. город и занятость абонента личными звонками и т.п.);

-     надежность абонентских терминалов, их ударо- и влагостойкость;

-     выбор и специальных аксессуаров, делающих более удобной работу технологических пользователей в специфических ситуациях ("свободные руки", работа в рукавицах, работа в шумной среде, и др.

Профессиональные сети обеспечивают практически моментальную связь внутри заранее определенных групп абонентов, динамическое перераспределение членов групп, приоритетные вызовы и ряд других функций, недоступных в сотовых сетях. В комплектах оборудования профессиональных сетей присутствует полная номенклатура специализированных радиосредств и вспомогательного оборудования (малогабаритные, носимые, автомобильные и стационарные радиостанции, диспетчерские пульты, групповые зарядные устройства и др.). Абонентские радиостанции сконструированы для работы в жестких условиях эксплуатации

15 Лекция №15. Исследование технологий оказания услуг спутникового ТВ вещания

 

Цель: изучить организацию системы спутникового ТВ вещания и рассмотреть виды возможных услуг  

15.1 Актуальность внедрения цифрового телерадиовещания в Казахстане

 Длительное время основным препятствием для внедрения цифровой передачи являлась сложность аналого-цифрового преобразования. Аналоговый сигнал занимает полосу частот около 6 МГц, что в соответствии с теоремой Котельникова требует частоты дискретизации не менее 12 МГц.  Один кадр цветного телевизионного изображения содержит более 150000 элементов (пикселей - pixels). При частоте следования кадров 25 – 30 Гц и использование традиционного подхода к преобразованию в цифровую форму телевизионный сигнал требует передачи со скоростью более 200Мбит/с. Очевидны проблемы, возникающие при передаче и хранении столь высокоскоростных потоков. Полоса пропускания стандартных спутниковых приемопередатчиков Ku-диапазона обычно не превышает 72 МГц и не позволяет обеспечить ретрансляцию широкополосного цифрового ТВ сигнала.

С другой стороны известно, что телевизионный сигнал в значительной мере избыточен в том смысле, что скорость передачи (полоса частот) цифрового ТВ-потока может быть существенно сокращена без заметного ухудшения качества передаваемого изображения. Используя алгоритмы уменьшения избыточности (сжатия) телевизионного сигнала, можно снизить требуемую скорость передачи до приемлемого уровня. Для обеспечения совместимости телевизионной аппаратуры и каналов передачи в 1988 году в рамках совместной деятельности Международной организации по стандартизации ISO (International Standards Organization) и Международной электрической комиссии IEC (International Electrotechnical Comission) был сформирован подкомитет, получивший название MPEG (Motion Picture Experts Group). Результатом деятельности этой группы явилась разработка в середине 90-х годов семейства стандартов сжатия и передачи телевизионного изображения.

Сжатие телевизионного сигнала обеспечивает:

-     значительное сокращение требуемой скорости передачи (полосы частот);

-     более высокое качество передачи изображения, проявляющееся в резком снижении многоконтурности, шумов в виде «снега» и прочих искажений, присущих аналоговым способам передачи;

-     большую устойчивость по отношению к шумам и помехам;

-     возможность использования менее мощных передатчиков;

-     возможность использования более простых и дешевых приемных устройств;

-     быструю окупаемость инвестиций в производство аппаратуры, благодаря снижению стоимости космического сегмента сети;

-     увеличение числа транслируемых телевизионных каналов при неизменной пропускной способности ретранслятора.

В настоящее время во многих регионах Казахстана возникает потребность в создании собственных региональных ТВ – каналов. На данный момент наиболее широко используются три DVB-стандарта DVB-S, DVB-C и DVB-T (рассчитанные, соответственно, на спутниковую, кабельную и эфирную способы передачи).

В крупных населенных пунктах с высокой концентрацией населения и ресурсов эфирное наземное телевизионное вещание ограниченного количества социально значимых каналов дополняется платным кабельным телевидением, расширяющим перечень доступных каналов и предоставляющим дополнительные мультимедийные услуги.

В малых населенных пунктах, не охваченных наземным эфирным телерадиовещанием, экономически целесообразна непосредственная спутниковая телерадиотрансляция.

Концепцией развития телерадиовещания в РК определено, что наиболее приемлемым является вариант развития эфирного наземного цифрового телевизионного вещания как основы для гарантированного предоставления обязательных телерадиоканалов для большинства населения страны (более 98 процентов) с использованием технологий спутникового непосредственного телевизионного вещания в целях доведения охвата населения многоканальным вещанием до 100 процентов.

При анализе возможных вариантов развития телерадиовещания рассматривались следующие пути:

-     на коммерческой основе при последующем переходе в основном на платное оказание услуг телерадиовещания населению;

-     при государственной поддержке с сохранением существующего порядка предоставления услуг телерадиовещания для населения на бесплатной основе.

Первый вариант предполагает, что развитие телерадиовещания, в первую очередь создание цифровых сетей наземного эфирного вещания, осуществляется участниками рынка без бюджетного финансирования и не требует на этапе создания значительной государственной поддержки. Повышенные по сравнению с другими вариантами бюджетные расходы возникнут на этапе эксплуатации сетей при реализации мер государственной поддержки социально значимого телерадиовещания.

При осуществлении первого варианта необходимость коммерческой окупаемости инвестиционных вложений для реализации Программы приведет к ликвидации для большей части населения РК бесплатного социально гарантированного телерадиовещания либо к чрезмерным бюджетным расходам, в результате чего неизбежны рост социальной напряженности, увеличение диспропорций в охвате населения многопрограммным вещанием, ставится под сомнение экономическая возможность гарантированного равноправного доступа всего населения страны к информации.

Развитие телерадиовещания, в частности переход от аналогового к цифровому вещанию, по данному варианту будет проходить бессистемно и медленно (15 - 20 лет).

Второй вариант предполагает создание условий государственной поддержки и бюджетного финансирования мероприятий Программы, а именно:

-         формирование и закрепление на государственном уровне состава обязательных телерадиоканалов;

-         первоочередное выделение частотного ресурса государственному оператору связи для распространения в цифровом формате обязательных телерадиоканалов;

-         строительство сетей наземного цифрового вещания в каждом регионе, развитие инфраструктуры и укрепление материально-технической базы отрасли на основе государственно-частного партнерства с определенной долей бюджетного финансирования;

-         бюджетное субсидирование цифрового вещания обязательных телерадиоканалов.

Как перспективное решение для переносных устройств и мобильных телефонов внедряется протокол DVB-H.

Приемо-передающие земные спутниковые станции (ЗСС) цифрового спутникового телевидения предназначены для передачи сигналов ТВ и радио стандарта DVB-S через искусственные спутники Земли (ИCЗ) на геостационарной орбите в диапазоне частот 14 / 11 ГГц (Ku-диапазон).

Перечень обязательных телерадиоканалов формируется на основании решения Правительственной комиссии по развитию телерадиовещания и утверждается Указом Президента РК.

Трансляция обязательных телерадиоканалов на территории РК обеспечивается государством силами государственного оператора связи. Сеть государственного оператора связи по трансляции обязательных телерадиоканалов модернизируется и переводится на цифровой формат вещания в первоочередном плановом порядке за счет средств государственного бюджета.

Сети распространения остальных телерадиоканалов развиваются на основе внебюджетных источников при нормативно-правовой, организационно-технической и лицензионной поддержке государства.

 

15.2 Способ решения задачи

 Задача реализуется следующими путями:

-     построения собственной спутниковой загружающей станции цифрового стандарта MPEG-2;

-     аренды спутникового сегмента: полосы частот транспондера на одном из коммерческих спутников-ретрансляторов зоны обслуживания которых охватывают территорию РК;

-     развертывания по территории региона сети приемных станций, оснащенных антеннами, цифровыми приемниками-декодерами для приема спутникового ТВ-сигнала в стандарте DVB-S и эфирными маломощными передатчиками для дальнейшей ретрансляции регионального ТВ-канала в диапазоне МВ/ДМВ на населенные пункты.

Наземный сегмент – Этап 1

Сформированная в студии областного телецентра региональная ТВ-программа в виде стандартизованных аудио- и видеопотоков передается с помощью спутниковой передающей станции в цифровом стандарте DVB-S на арендованный транспондер выбранного ИСЗ.

Космический сегмент

Для передачи через спутник одного ТВ-канала в цифровом стандарте DVB со скоростью 4 - 8 МБит/с необходимо арендовать полосу частот 4 - 8 МГц в одном из транспондеров луча "Ku" на ИСЗ "Intelsat-904", "NSS-6".
Выбирается тот ИСЗ, зона обслуживания луча которого наиболее оптимально охватывает требуемый регион.

 

31c

 

Рисунок 15.1 – функциональная схема организации спутникового ТВ-вещания

 Наземный сегмент – Этап 2

Для обеспечения приема местного ТВ-канала по всей территории региона разворачивается сеть спутниковых приемных ТВ-станций, оснащенных небольшими спутниковыми антеннами диаметром 1,8-2,4 метра и цифровыми приемниками стандарта DVB/MPEG-2, а также маломощными (10-100 Вт) эфирными ТВ ДМВ-передатчиками.

Приемные станции сети спутникового телевидения с эфирными ТВ –передатчиками предлагается устанавливать на площадках уже существующих радиопередающих станций (РТПС) местного ОРТПЦ. Такое расположение оборудования позволяет использовать для эфирного вещания местного ТВ-канала уже существующие мачты и сооружения и эфирные ТВ-антенны.

 

15.3 Особенности технологий AO ASTEL

 AO ASTEL предлагает решения по спутниковому телевизионному вещанию на основе протокола DVB-S, являющегося открытым международным стандартом. Телевизионный сигнал в этом формате может быть принят без каких-либо дополнительных декодирующих устройств, без платежей, на любые обычные спутниковые телевизионные ресиверы.

Такой способ распространения сигнала делает его доступным многомиллионной пользовательской аудитории как в Казахстане, так и за его пределами.

Типовая структура системы цифрового спутникового радиовещания состоит из трех основных звеньев: передающей станции, работающей на линии Земля - ретранслятор; спутника-ретранслятора; одной или нескольких приемных станций. На передающей станции сигналы одного или нескольких каналов звука, служебные данные и команды управления объединяются в единый цифровой поток и передаются на спутник. Передающая станция содержит функциональные узлы: кодер мультиплексор, цифровой спутниковый модем, СВЧ приемо-передающий блок и передающую антенну. Дополнительно передающая станция может быть оборудована сис­темой поддержки сетевого администрирования на базе компьютера с соответствующим программным обеспечением и оборудованием для контроля диагностики удаленных приемников. Спутниковое звено представляет собой коммерческий спутник-ретранслятор, находящийся на геостационарной орбите. Для спутникового вещания используются частотные диапазоны 3,7...4,2 ГГц и 10,7...12,75 ГГц. Третье звено включает приемную антенну с понижающим конвертером и цифровой спутниковый приемник звуковой частоты. Проиллюстрируем структуру системы цифрового спутникового ра­диовещания на примере аппаратуры компании Com Stream. Пере­дающее оборудование - кодек-мультиплексор (Com Stream DAC700). Звуковой сигнал одного или двух каналов в аналоговом виде или в цифровом формате AES/EBU подается на входы коде­ра DAC700. В кодере аналоговые сигналы преобразуются в цифровые, затем кодируются с применением сжатия информации. В зависимости от режима работы и требуемого качества передачи возможен выбор различных степеней сжатия сигнала и скоростей работы мультиплексора: 56, 64, 112, 128, 192, 256 и 384 кбит/с. За­висимость качества сигнала от степени сжатия для различных ре­жимов работы приведена в таблице. Сформированный поток данных передается на модулятор спутникового модема ComStream CM701. СМ701 - универсальный спутниковый модем, предназначенный для дуплексной передачи данных. Скорость потока данных на входе модема может составлять от 4,8 до 9800 кбит/с. Поток дан­ных расщепляется кодером Грея на два потока, которые подаются на входы модулятора сигналов ФМ-4. На выходе модулятора формируется сигнал ФМ-4 на промежуточной частоте 70 или 140 МГц.

 

Таблица 15.1 – Зависимость качества сигнала от степени сжатия и полосы аудиочастот

Скорость транспортного потока, кбит/с

Режим работы

Полоса частот аудио,

кГц

Качество звука

Рекомендуемая скорость передачи данных, бит/с

64

Моно

8,3

АМ

2400

64

Стерео

8,3

АМ

2400

96

Стерео

10

АМ

4800

96

Моно

20

АМ

4800

96

Стерео

10

CD

4800

96

Стерео

20

АМ

4800

256

Стерео

20

CD

9600

304

Моно

20

CD

9600

 Цифровой приемник звуковой частоты - Com Stream ABR200.

Приемник содержит следующие функциональные узлы: де­модулятор, микропроцессорное устройство управления, обеспечи­вающее конфигурирование, настройку и управление, приемник-декодер, имеющий выходы аналоговых сигналов звука и выходы звука в цифровом формате AES\EBU, порт управления внешними устройствами, порт для управления и диагностикой приемника. Приемник ABR 200 поддерживает все режимы скорости передачи звука и данных, указанные в таблице 15.1. Аналоговые сигналы подаются на пульт оператора эфира и на входы звукозаписываю­щей аппаратуры для записи тех программ, которые транслируются в записи. Низкоскоростной порт данных подключается к принтеру или к компьютеру для автоматизированного учета трафика, составления эфирных справок и т.п.

Сигнал цифрового радиовещания в системе ComStream передаётся на одной несущей и занимает полосу частот от 64 до 512 кГц при скорости цифрового потока 64 и 356 кбит/с.

На пути от модулятора до демодулятора сигнал неоднократ­но переносится из одного частотного диапазона в другой. Для пе­реноса частот используются гетеродины. В результате значение частоты на входе демодулятора имеет некоторую неопределен­ность, вызванную нестабильностью гетеродинов. Эта частотная неопределенность может быть более 2 МГц. Поэтому в процессе настройки приемник обнаруживает сигнал на заданной частоте приближенно, а затем выделяет и анализирует идентификаторы сети и канала. Для распознавания сигнала в общий поток данных на каждой несущей кодером DAC 700 вводится специальный идентификатор. Если хотя бы один идентификатор отличается от за­данного пользователем, то приемник выдает соответствующий сигнал ошибки и производит поиск выше и ниже обнаруженной частоты до тех пор, пока не будет обнаружен сигнал с нужными идентификаторами.

При использовании сигнала ФМ-4 используется две несущих, сдвинутых на 900.  Демодулятор приемника через равные промежутки времени сравнивает фазу сигнала с фазой двух восстановленных несущих. Чем меньше скорость потока, тем длиннее промежуток времени между двумя последовательными анализами фаз и тем больше вероятность, что дрейф частоты или флуктуации фазы гетеродина приведут к случайному изменению фазы сигнала на выходе конвертера на величину большую 45°, и сбою в принятии решений на выходе демодулятора.

В заключение следует заметить, что в настоящее время в странах СНГ прием сигналов цифрового радиовещания используется в сетевых станциях-ретрансляторах. Индивидуальный прием пока не актуален, прежде всего из-за большой стоимости приемника ARB200. Оставляют  желать лучшего и условия приема сигналов со спутников INTELSAT 604 (60° в.д). Для качественного приема программ в при­емной установке необходимо иметь антенну диаметром не менее двух метров. 

Список литературы 

1          Спутниковая связь и вещание:  Справочник.  Под ред. Л.Я.Кантора.- М.: Радио и связь, 2010. - 344 с

2          Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для ВУЗов. Под ред. В.И.Иванова.-2-е изд.-М.: Горячая линия-Телеком, 2011г –232 с.

3          Невдяев Л.М., Смирнов А.А. Персональная спутниковая связь.-М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2010.-216 c.

4          Мамаев Н.С. Спутниковое телевизионное вещание. Приемные устройства.- М: Радио и связь, 2009. – 318 с.

5          Тяпичев Г.А. Спутники и цифровая радиосвязь.- М: Тех Бук,2008 - 288 с.

6          Горностаев Ю.М. и др.  Перспективные спутниковые системы связи/ Горностаев Ю.М., Соколов, В.В. Невдяев Л.М.- М.: Горячая линия-Телеком, 2011.-132 c.

7          Бадалов А.Л., Михаилов А.С. Нормы на параметры электромагнитной совместимости РЭС: Справочник.  - М.: Радио и связь, 2009. – 207 с.

8           Феер К. Беспроводная цифровая связь: Методы модуляции и расширения спектра: Пер.с англ./Под ред.В.И. Журавлева.- М.: Радио и связь, 2009. - 520 с.

9          Машбиц Л.М. Компьютерная картография и зоны спутниковой связи.- М.: Радио и связь, 2009. - 256с.

10     Клочковская Л.П. Организация и технологии оказания спутниковых и радиорелейных услуг телекоммуникационных компаний. Методические указания к выполнению расчетно-графических работ. - Алматы, АУЭС, 2010, 28 с. .

11     Клочковская Л. П., Закижан З.З. Организация и технологии оказания спутниковых и радиорелейных услуг телекоммуникационных компаний . Методические указания к выполнению практических работ. - Алматы, АУЭС, 2010, - 27с.

12     Клочковская Л.П., Барсегянц К.В.. Исследование технологий оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телекоммуникациях. Сборник задач для магистрантов  специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС, 2011, - 35 с.

13     Клочковская Л.П., Самоделкина С.В. Спутниковые и радиорелейные системы передачи. Сборник задач для бакалавров  специальности 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС, 2011г., - 37 с.

14     Клочковская Л.П., Барсегянц К.В.. Исследование технологий оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телекоммуникациях. Методические указания к выполнению расчетно-графических работ для магистрантов  специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС,2011, - 36 с.

 

Содержание 

Введение

3

1 Лекция №1. История развития телекоммуникаций в Казахстане.    Основные направления развития информационно-коммуникационных технологий

 

4

2 Лекция №2. Принципы связи: коммутация каналов, коммутации пакетов, аналоговые и цифровые каналы, типы коммуникационных каналов

6

3 Лекция №3. Исследование особенностей сети передачи данных X.25

4 Лекция №4. Исследование особенностей технологии электронной почты KazMail X.25 с использованием сети KazNet Х.25

10

14

5 Лекция №5. Протокол передачи данных Frame Relay

16

6 Лекция №6. Исследование особенностей сети передачи данных на основе IP-протокола

21

7 Лекция №7. Исследование особенностей технологии многопротокольной коммутации меток MPLS

24

8 Лекция №8. Услуги финансовых телекоммуникаций

28

9 Лекция №9. Исследование особенностей услуг последней мили LMS

30

10 Лекция №10. Исследование технологии ADSL

34

11 Лекция №11. Исследование особенностей услуг NGN в сетях ТКС

38

12 Лекция №12. Применение спутниковых технологий для услуг связи

13 Лекция №13. Исследование особенностей услуг KazNet ® Sky Edge Access.

40

 

45

14 Лекция №14. Исследование способов оказания услуг технологий мобильной связи

51

15 Лекция №15. Исследование технологий оказания услуг спутникового ТВ вещания

57

Список литературы

64

 Св. план 2012., поз. 331