Приложение 2 Научно-информационный материал «Основы сотовой связи» 1 Структура и классификация

В настоящее время этот проект, отражая изменение ситуации и новые достижения в области связи, носит название Взаимоувязанная сеть связи России. Основой (ЕАСС) является первичная сеть типовых каналов передачи и групповых трактов. Первичная сеть охватывает всю страну с её огромной территорией и имеет трёхступенчатую структуру: магистральная, внутризоновые и местные сети. Местные сети, в свою очередь, могут быть городскими или сельскими (Рис. 3.2.1). На их базе организуются вторичные сети связи: телефонная, распределения программ ЗВ и ТВ и др. На основе ЕАСС в дальнейшем была создана Взаимоувязанная сеть связи РФ.

Структура первичной сети (ПС) учитывает административное деление страны. Территория страны поделена на зоны. Признак зоны - единая 7-значная нумерация. Как правило, зоны совпадают с территориями областей, краёв, республик. ПС состоит из отдельных частей:

• 
  местные ПС (МСП) - ограничены территорией города или сельского района;
  
• 
  внутризоновые ПС (ВЗПС) - охватывает территорию зоны и обеспечивает соединение местных сетей внутри зоны;
  
• 
  магистральная ПС (СМП) - соединяет зоновые сети.
  

Рис. 3.2.1. Структура взаимоувязанной сети связи РФ (ЕАСС).

Рис. 3.2.2.

• 
  Оборудование клиента. Телефонный аппарат, учрежденческая АТС, локальная сеть Ethernet и прочее оборудование.
  
• 
  Сеть доступа: абонентская линия, цифровой тракт E1 со скоростью 21048 кбит/с (или несколько таких трактов) для подключения УАТС в местную телефонную сеть; цифровой тракт для включения локальной сети в Internet; арендуемые линии
  
• 
  Транзитная сеть может состоять из телефонной сети общего пользования (ТФОП) и сети Internet . При установлении международного соединения в состав транзитной сети, кроме районной АТС, входят автоматические междугородные телефонные станции (АМТС) и международные центры коммутации (МЦК).
  
• 
  Словосочетание "средства поддержки услуг" относятся к устройствам, которые могут значительно различаться по своим функциональным возможностям. Простейшим примером может считаться автоинформатор, а одним из самых сложных – современный Контакт центр.
  

Таким образом, сеть доступа – это сеть от абонента до ближайшей станции сети связи. Традиционно она включает в себя абонентский комплект и кросс телефонной станции, распределительный шкаф, распределительную коробку и телефонный аппарат. Преобладают многопарные кабели с медными жилами. В сельской местности до 15% (в некоторых регионах до 50%) воздушные линии. Среднее значение длины АЛ в РФ – 1280 м. В большинстве стран длина АЛ больше. За рубежом используется термин «последняя миля» (1609/1852 м.). С использованием спутниковых систем «последняя миля» становится существенно длиннее. Сети сотовой и транкинговой связи, по существу, также являются сетями доступа, но они появились раньше, чем термин «доступ», поэтому их к классу систем радиодоступа не относят.

• 
  Телефонные пары – для большей части абонентов;
  
• 
  Сети кабельного телевидения;
  
• 
  Электрическая силовая сеть – до всех абонентов;
  
• 
  Сети сотовой связи;
  
• 
  Оптические абонентские кабели, концепция FTTx – Fiber To The (Home ), кабель до дома или кабель до квартиры;
  
• 
  Системы широкополосного радиодоступа всех диапазонов спектра и разных технологий;
  
• 
  Сети доступа на базе технологии Ethernet, более 90% трафика сетей нового поколения (NGN) – это трафик Ethernet.
  

Традиционно на первом этапе использовалась лишь голосовая (телефонная) связь. С развитием вычислительной техники появилась потребность в передачи данных. Со временем, передача данных стала важнее голосовой связи, а компьютер стал важнее телефонного аппарата. В конце прошлого века общий объём трафика данных превысил объём голосового трафика (рис. 3.2.1.2).

Следующая тенденция заключается в том, что если раньше создавались отдельные сети для телефонии, передачи программ радиовещания и телевидения, передачи данных, то теперь сети доступа превратились в мультисервисные сети для передачи различной информации с высокой скоростью.

На начальном этапе развития Интернета компьютер подключали к телефонной линии через низкоскоростной модем. Сигнал передавался по звуковому каналу, Интернет работал медленно, и во время работы компьютера нельзя было пользоваться телефонным аппаратом. Семейство технологий для цифровой абонентской линии DSL (Digital Subscriber Line) обеспечивает высокую скорость при низких затратах. Рекомендации МСЭ-Т G.991… G.993. По абонентским телефонным линиям стало возможным работать с высокими скоростями. ADSL – ассиметричная цифровая абонентская линия обеспечивает скорость к абоненту до 6 Мбит/с (2 по большинству АЛ). В обратном направлении скорость до 640 кбит/с. На концах АЛ устанавливаются разделители - сплиттеры. К ним подключаются аналоговый телефон и модем с функцией маршрутизатора или моста, которые работают независимо друг от друга. По телефонной линии теперь можно одновременно вести телефонные разговоры и работать в Интернете, а также получать программы телевидения. На рис. 3.2.3 показано, какие требуются скорости для передачи различной информации.

Рис. 3.2.4.

Использование беспроводного абонентского доступа в ряде случаев может быть эффективней использования традиционной абонентской сети с медными или волоконно-оптическими кабелями. На расстояниях от 500 м до 4 км более выгодна кабельная разводка, а на более длинных расстояниях – БД. Особенно эффективно использование систем БД в сельской местности с низкой плотностью абонентов. Качество услуг ниже, чем в проводных сетях из-за электромагнитных помех, экранирования сигналов, ограниченности частотного ресурса. Существуют проблемы в области сетевой безопасности, авторизации, идентификации и тарификации. Ограниченность частотного ресурса – это основная проблема в развитии систем радиосвязи, звукового и телевизионного радиовещания. Поэтому в современных системах БД используют частотно эффективные методы обработки сигналов. Систем БД обеспечивают подвижность абонентов. Таким образом, к концепции «три в одном» (рис. 3.2.5) добавляется концепция «четыре в одном» (рис. 3.2.6).

Рис. 3.2.5.

Рис. 3.2.6.

Рис. 3.2.7.

Рис. 3.2.8.

Рис. 3.2.9.

В России рекомендуется технологии РД стандарта DECT на основе организации трёхуровневой системы: сети РД большой ёмкости с радиусом обслуживания базовых станций (БС) 5 - 7 км; офисные системы малой ёмкости небольшого радиуса действия (рис. 3.2.11); бесшнуровые телефоны (рис. 3.2.10). Двухмодовые абонентские терминалы, поддерживают DECT и GSM. Комбинации систем DECT и GSM позволят использовать DECT- стандарт в офисе, а GSM - вне его. При переходе из одной сети в другую связь не прерывается. Трехмодовые терминалы могут работать в трёх различных системах. Например, DECT, GSM и WiFi.

Достоинством стандарта DECT является зрелость и стабильность технологии, высокое качество передачи голоса, параметры безопасности, а также оптимальные показатели «затраты – эффективность», низкая мощность излучения. Поэтому DECT можно использовать в медицинских учреждениях, не опасаясь создания помех оборудованию. Пиковая мощность излучения составляет 250 мВт, 10 мВт (средняя).

Рис. 3.2.10. Цифровой усовершенствованный телефон стандарта DECT.

Рис. 3.2.11. Офисная система DECT.

• 
  Рабочий спектр 1880..1900 МГц
  
• 
  Количество частот 10
  
• 
  Разнос частот 1,728 МГц
  
• 
  Метод доступа MC/TDMA/TDD
  
• 
  Число каналов на одну частоту 24 (12 дуплексных каналов)
  

• 
  Скорость передачи 1,152 Мбит/с
  
• 
  Метод модуляции GMSK –гауссовская манипуляция с минимальным частотным сдвигом
  
• 
  Сжатие голоса ADPCM (АДИКМ)
  
• 
  Пиковая мощность излучения - 250 мВт, 10 мВт (средняя)
  

Рис. 3.2.12.

Рис. 3.2.13.

Длительность одного тайм-слота составляет около 417 мксек.

Дуплекс канала осуществляется за счет временного разделения передающих и приемных тайм-слотов.

Тайм-слоту №0 (на передачу) соответствует 12 Тайм-слот (на прием), первому – тринадцатый и т.д.

Соседним тайм-слотам может соответствовать любая из 10 частот, но передача и прием парных тайм-слотов обязательно на одной частоте. Каждый полный слот имеет продолжительность 480 бит.
3.2.2.1 Совершенствование технологии DECT

• 
  Создание дополнительного протокола установления соединений (SIP DECT) и интернет - протокола (IP DECT). SIP – протокол установления сеансов.
  
• 
  Создание новых моделей аппаратуры: IP – телефоны, софтфоны (softphones) и YoWLAN с одним и двумя режимами работы.
  
• 
  Достоинства:
  

2. 
   Локальные системы радиодоступа стандартов I EEE 802.11 (Wi-Fi)
   

Wi-Fi предназначен для создания беспроводных локальных сетей (WLAN) и организации высокоскоростных беспроводных подключений к интернету. Сеть может быть как автономной, так и соединяться с сетями любых типов, в том числе проводными. К основным элементов сетей Wi-Fi относятся абонентские терминалы (АТ) и оборудование точек доступа (ТД), которые являются базовыми. Через БС осуществляется связь между абонентскими терминалами сети. Для связи с внешними абонентами используются опорные сети, в качестве которых чаще всего используют телефонные сети общего пользования (ТфОП) или сети передачи данных, включая WiMAX. В качестве АТ часто используют адаптеры, встраиваемые в персональные компьютеры или подключаемые к ним через USB порт.

Рис. 3.2.14. Ноутбук с картой Wi-Fi.

В зависимости от конкретного стандарта сети Wi-Fi работают на частотах 2,4 ГГц или 5 ГГц и обеспечивают скорость передачи данных от 2 до 54 Мбит/с. Одна точка доступа может обеспечить охват в радиусе до 200 метров. Внутри помещения до 50 м.

В сетях Wi-Fi АТ часто заменяют беспроводными адаптерами, встраиваемыми в персональные компьютеры или соединёнными с ними через USB порт (Рис. 3.2.14. и Рис. 3.2.15).

Рис. 3.2.16.

Рис. 3.3.17. Пример беспроводной ЛВС.

Рис. 3.2.18. Подключение телефонов VoIP через Wi-Fi.

Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) России принял решение по сравнительно лёгкому получению частот в диапазоне 2,4…2,4835 ГГц для локальных сетей стандартов IEEE 802.11 и IEEE 802.11b. Безлицензионное использование диапазона 2,4 ГГц разрешено только для сетей, замыкающихся внутри офисов, складских и производственных территорий. Предусмотрен инфракрасный диапазон, в котором скорость передачи 2, 11 и 54 Мбит/с.

Рис. 3.2.19. Wi-Fi IP телефон ZyXEL

• 
  Стандарт IEEE 802.11b. Протокол SIP. Кодеки G.711,G.723, G.729a
  
• 
  Мощность радиосигнала 30 МВт.
  

• 
  Дальность связи:
  
  • 
    Вне помещения 300 м
    
  • 
    Внутри помещения до 75 м
    

Отдельные соты Wi-Fi объединяю в единую сеть с использованием тех или иных городских сетей (рис. 3.2.20).

Рис. 3.2.20.

Точки доступа, работающие в Mesh-сетях, не только предоставляют услуги абонентского доступа, но и выполняют функции маршрутизаторов/ретрансляторов для других точек доступа той же сети. Благодаря этому появляется возможность создания самоустанавливающегося и самовосстанавливающегося сегмента широкополосной сети связи. На основе Mesh-сетей в Москве построена сеть Golden Wi-Fi, признанная крупнейшей. Начато внедрение в автобусах и метро (на станциях и в пролётах).

Сети Wi-Fi широко применяются и для автоматизации производственных процессов (рис. 3.2.21).

Рис. 3.2.21.

Рис. 3.2.22.

Беспроводные сети Wi-Fi в скором времени могут появится в московском метро, об этом сообщил руководитель департамента транспорта и развития дорожно-транспортной инфраструктуры г. Москвы Максим Ликсутов.

В первое время будет запущено несколько тестовых вагонов с бесплатным выходом в глобальную сеть. Затем Wi-Fi может распространиться на все метро.

Рис. 3.2.23.

С помощью беспроводных мостов можно объединять две и более проводных LAN, находящихся как на небольшом расстоянии в соседних зданиях, так и на расстояниях до нескольких км., что позволяет объединить в сеть филиалы и центральный офис, а также подключать клиентов к сети провайдера Интернет. Данное решение позволяет достичь значительной экономии средств и обеспечивает простоту настройки и гибкость конфигурации при перемещении офисов (рис. 3.2.24).

Рис. 3.2.24.

Рис. 3.2.25.

Рис. 3.2.26.

Рис. 3.2.27.

Рис. 3.2.29. Скорости, обеспечиваемые различными системами радиодоступа.

По аналогии с проводным USB, устройства Wireless USB обладают собственным адресом, получаемым при подключении или переключении. Каждое устройство Wireless USB поддерживает один или несколько каналов для связи с хостом.

Каждое устройство Wireless USB может работать как MAC Layer устройство. Стандарт Wireless USB описывает три категории устройств, представляющие разные степени реализации механизма MAC Layer, от автосигнального" (self beaconing) типа до полного отсутствия его поддержки.

Базовыми элементами инфраструктуры WUSB являются концентратор и радиальные линии. В такой топологии хост-контроллер инициирует любой обмен данными между подключенными к нему устройствами, выделяя временные интервалы и полосу пропускания каждому подключенному устройству. Подобная группа называется кластером.