Strukturnaya_skhema_EATSTs

послать сообщение-запрос в централизованную базу данных (SCP), чтобы определить, как распределять вызов (например, бесплатно 1-800/888 вызывает Северную Америку). SCP посылает ответ в SSP, содержащий номер маршрутизации, связанный с коммутируемым числом. Альтернативный номер маршрутизации может использоваться SSP, если первое число занято, или вызов безответный в пределах определенного промежутка времени. Фактические характеристики вызова изменяются в зависимости от сети и от услуги. Сетевой трафик между пунктами сигнализации может распределяться через коммутатор пакетов. Вызванный STP распределяет каждое поступающее сообщение на исходящей связи сигнализации, базирующейся на информации маршрутизации, содержащейся в сообщении ОКС №7. Поскольку это выступает в качестве сетевого узла, STP обеспечивает улучшенное использование сети ОКС №7, устраняя потребность в прямых связях между пунктами сигнализации. STP может выполнять трансляцию глобального заголовка - процедуру, с помощью которой положение пункта сигнализации определяется из цифр в сигнальном сообщении (например, набранное число 800, номер телефонной карточки, или идентификация номера мобильного абонента). STP может также выступить в качестве "firewall", чтобы отгородить сообщения ОКС №7, поступающие из других сетей.

Поскольку сеть ОКС №7 критична к обработке вызова, SCP и STP обычно объединяются в конфигурации пар в отдельных физических позициях, чтобы гарантировать исполнение сетевой услуги в случае неудачи на одной из них. Звенья между пунктами сигнализации также объединяются в пары. Трафик распространяется через все звенья, включая пучки звеньев. Если одна из связей разрушается, сигнальная передача идет через другие звенья, включая пучки звеньев. Протокол ОКС №7 обеспечивает как исправление ошибок, так и способность повторной передачи, обеспечивая непрерывность услуги в случае нарушения связи.

10. Построение сетей подвижной связи типа GSM2. Назначение SIM карты, MS, BS, CSS, VLR, HLR, A&S. Процесс входящего соединения на СПС.

Оборудование сетей GSM включает в себя подвижные (радиотелефоны) и базовые станции, цифровые коммутаторы, центр управления и обслуживания, различные дополнительные системы и устройства. Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется с помощью ряда интерфейсов.

Функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM, иллюстрируются структурной схемой:

Подвижные станции MS состоят из оборудования, которое предназначено для организации доступа абонентов сетей GSM к существующим сетям связи. В рамках стандарта GSM приняты пять классов подвижных станций: от модели 1-го класса с выходной мощностью до 20 Вт, устанавливаемой на транспортных средствах, до модели 5-го класса с максимальной выходной мощностью до 0,8 Вт. При передаче сообщений предусматривается адаптивная регулировка мощности передатчика, обеспечивающая требуемое качество связи. Подвижная и базовые станции независимы друг от друга.

Каждая подвижная станция имеет свой международный идентификационный номер (IMSI), записанный в ее памяти. Такой подход позволяет устанавливать радиотелефоны, например, в автомобилях, сдаваемых напрокат.

Каждой подвижной станции присваивается еще один международный идентификационный номер IMEI, который используется для исключения доступа к сетям GSM с помощью похищенной станции или станции, не обладающей такими полномочиями.

Оборудование подсистемы базовых станций состоит из контроллера базовых станций BSC и собственно базовых станций BTS. Один контроллер может управлять несколькими станциями. Он выполняет следующие функции: управляет распределением радиоканалов; контролирует соединения и регулирует их очередность; обеспечивает режим работы с «прыгающей» частотой, модуляцию и демодуляцию сигналов, кодирование и декодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи речи, данных и сигналов вызова; определяет очередность передачи сообщений персонального вызова.

Оборудование подсистемы коммутации состоит из центра коммутации подвижной связи MSC, регистра положения HLR, регистра перемещения VLR, центра аутентификации AUC и регистра идентификации оборудования EIR,

Центр коммутации подвижной связи обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, в которых нуждается подвижная станция в процессе своей работы. Он представляет собой интерфейс между сетью подвижной связи и фиксированными сетями, такими как телефонная сеть общего пользования PSTN, сети пакетной передачи PDN, цифровые сети с интеграцией служб ISDN, и обеспечивает маршрутизацию вызовов и функцию управления вызовами. Кроме этого, на MSC возлагаются функции коммутации радиоканалов, к которым относятся эстафетная передача, обеспечивающая непрерывность

связи при перемещении подвижной станции из соты в соту, и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностей.

Центр коммутации осуществляет постоянное слежение за подвижными станциями, используя регистры положения (HLR) и перемещения (VLR). В регистре положения хранится та часть информации о местоположении какой-либо подвижной станции, которая позволяет центру коммутации доставить вызов. Этот регистр содержит международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI), который используется для опознавания подвижной станции в центре аутентификации (AUC), а также еще некоторые данные, необходимые для нормальной работы сети GSM.

` Регистр перемещения (VLR) — это второе основное устройство, обеспечивающее контроль за передвижением подвижной станции из соты в соту. С его помощью достигается функционирование подвижной станции за пределами контролируемой регистром положения зоны. Когда в процессе перемещения подвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовых станций в зону действия другого, то она регистрируется последним, т. е. в регистр перемещения заносится новая информация. Для сохранности данных, находящихся в регистрах положения и перемещения, в случае сбоев предусмотрена защита запоминающих устройств этих регистров. Состав временных данных, хранящихся в этих регистрах, приведен на рисунке:

Состав временных данных, хранящихся в HLR и VLR

HLR:

1.Параметры аутентификации и шифрования

2.Временный номер движущейся подвижной станции, который назначается VLR

3.Адреса регистров перемещения VLR

4.Зоны перемещения подвижной станции

5.Номер соты при эстафетной передаче

6.Регистрационный статус

7.Таймер отсутствия ответа (отключения соединения)

8.Активность связи

9.Состав используемых в данный момент паролей

VLR:

1.TMSI-временный международный идентификационный номер пользователя

2.Идентификаторы зоны расположения

3.Указания по использованию основных служб

4.Номер соты при эстафетной передаче

5.Параметры аутентификации и шифрования

Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы сотовой связи в нее введены механизмы аутентификации — удостоверения подлинности абонента. Центр аутентификации (AUC) состоит из нескольких )локов и формирует ключи и алгоритмы аутентификации. С его помощью фоверяются полномочия абонента и осуществляется его доступ к сети связи. WC принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрования на основе базы данных, сосредоточенной в регистре 1дентификации оборудования (EIR).

Каждый подвижный абонент на время пользования системой сотовой связи юлучает стандартный модуль подлинности абонента (SIM-карту), который содержит: международный идентификационный номер (IMSI), свой индивидуальный ключ аутентификации (Кi), алгоритм аутентификации (A3). С помощью этой информации, в результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетью, осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети.Процедура проверки подлинности абонента реализуется следующим образом . Сеть передает на подвижную станцию некоторое случайное число (RAND). В аппаратуре сотового радиотелефона с помощью индивидуального ключа К, и алгоритма аутентификации A3 производится преобразование полученного числа (путем математических вычислений) и вычисляется результат (SRES), т. е. новое число. Это число подвижная станция посылает обратно в сеть, которая сравнивает значение этого отклика со значением, вычисленным непосредственно сетью. Если оба значения совпадают, то подвижная станция получает доступ к сети. В противном случае связь прерывается, и индикатор подвижной станции показывает, что опознавание не состоялось. Для обеспечения секретности вычисление отклика происходит скрытно (SIMкартой).Центр управления и обслуживания (ОМС) обеспечивает распределение функций и организацию взаимодействия между MSC и подсистемой базовых станций (BSS). Его функции совпадают с функциями центра управления и обслуживания в обычных сетях связи. Различие заключается лишь в том, что в сетях стандарта GSM центр ОМС обеспечивает управление работой радиоподсистемы.

Установление входящего вызова – от базовой станции к мобильной

Мобильные станции постоянно находятся в режиме приема канала управления, имеющего максимальный уровень. Вызов абонента проводится через все базовые станции одновременно.

Вызов всех типов подвижных станций посылается одновременно всеми базовыми станциями, расположенными в зоне связи, в которой предполагается работа подвижных станций. Когда подвижная станция приняла сигнал вызова, содержащий ее сигнал опознавания, она отвечает на вызов сигналом подтверждения на ответной частоте канала вызова (рис. 1). После этого MSC передает канал связи той базовой станции, в зоне которой ответила на вызов подвижная станция, Подвижная станция (MS) принимает номер нужного канала и подключает к нему предоставленный ей канал связи. Весь обмен сигналами между MSC и подвижной станцией осуществляется по каналам управления. Канал вызова, на котором продолжают работать на прием все остальные подвижные станции, готов к немедленной передаче следующего вызова.

Во время подачи вызова базовая станция (по команде MSC) постоянно излучает контрольный сигнал (тональный сигнал частотой около 4000 Гц) и посылает его в сторону подвижной станции, которая принимает его и вновь передает на базовую станцию. Принятый возвращенный сигнал детектируется и оценивается базовой станцией. Если качество передачи (отношение сигнал/шум, усредненное за определенный промежуток времени) делает это необходимым, то базовая станция принимает решение о подключении другой базовой станции или о разъединении вызова. Базовые станции посылают информацию о результатах оценки отношения сигнал/шум на MSC.

Установление исходящего вызова – от мобильной станции к базовой

Когда подвижный абонент дает вызов, подвижная станция автоматически находит и занимает свободный канал, по которому передаются все служебные сигналы, и происходит разговор.

В процессе подключения мобильной станции по команде MSC (контроллер) подчиненные ему базовые станции выполняют измерения напряженности поля сигнала, на котором работает подвижная станция. Для измерения напряженности поля сигнала все базовые станции снабжены многоканальными приемниками – мониторами. Информация

о результатах измерений дает возможность MSC принять решение, какой базовой станции (или каким) передать разговор.

Команда о начале измерений передается на базовые станции немедленно, как только начинает идти вызов, для того, чтобы определить, подходит ли используемая базовая станция.

Рисунок 1 - Установление входящего вызова на мобильную станцию

11. Построение сети телефонной связи на базе СПД. Назначение шлюзов между ЦСП ИКМ и маршрутизаторами СПД, построение узлов «оптического доступа» (OAN или ONU) на СПД.

Под сетью передачи данных с пакетной коммутацией (в дальнейшем пакетной сетью) будем понимать совокупность средств для передачи данных между ЭВМ, где информационная связь между абонентами устанавливается коммутацией пакетов. Коммутация пакетов производится путем разбивки сообщения на пакеты - элементы сообщения, снабженные заголовком, имеющие фиксированную максимальную длину, и последующей передачи пакетов по маршруту, определяемому узлами сети.

Вызов - требование источника на установление соединения, поступившее в сеть

связи.

Основными моментами при передачи речи по пакетной сети являются: преобразование аналогового речевого сигнала в цифровой вид, формирование пакетов, передача пакетов по пакетной сети, восстановлении речевого сигнала на приемном конце. Таким образом, для организации телефонной связи на передающем и приемном концах необходимо иметь набор аппаратно-программных средств, осуществляющих оцифровку/восстановление речи, формирование пакетов и ввод этих пакетов вместе с пакетами данных в пакетную сеть.

При организации телефонной (речевой) связи по пакетной сети важную роль играют некоторые характеристики телефонного разговора, которые могут накладывают существенные ограничения на выбор той или иной модели передачи.

В самом общем виде схема организации телефонной связи по сети передачи данных с пакетной коммутацией представлена на Рис.1.1. Для наглядности этой схемы, вводится понятие УСПРД (устройство совместной передачи речи и данных), включающее

весь набор аппаратно-программных средств, реализующих возможность совместной передачи речи и данных по пакетной сети.

Рис.1.1. Схема организации телефонной связи по пакетной сети.

Могут быть предложены и другие сетевые решения, однако они будут представлять собой частные случаи приведенной схемы.

1.2. Структура ПО для реализации возможности передачи речи по сетям передачи данных с пакетной коммутацией

Для организации телефонной связи по пакетной сети необходим набор аппаратнопрограммных средств, функциями которого является:

1.Преобразование речевого аналогового сигнала и сигналов телефонной сигнализации в информационные единицы протоколов (пакеты или кадры).

2.Объединение речевого трафика и трафика данных.

Для частичной реализации первой функции используется ЦПОС (цифровой процессор обработки сигналов), который необходим для преобразования речевого сигнала в цифровой вид и формирования речевых кадров. Остальные преобразования реализуются программными средствами с использованием обычных универсальных процессоров.

На Рис. 1.2. изображена структура программного обеспечения (ПО) для реализации возможности передачи речи по пакетной сети.

Рис.1.2. Структура ПО организации телефонной связи по СПД с пакетной коммутацией.

Данное ПО организует интерфейсы для речевых сигналов и сигналов сигнализации, исходящих из телефона или УПАТС и преобразует их в единый информационный поток для передачи по сети. ПО разделено на четыре части, с тем чтобы обеспечить четкий интерфейс между программным обеспечением ЦПОС и остальным ПО для возможности использования различных протоколов пакетной передачи речи. ПО для реализации возможности передачи речи по сети с пакетной коммутацией состоит из следующих частей:

1.ПО пакетирования речи. Это ПО запускается на ЦПОС и используется для подготовки речевых элементов для последующей передачи их по СПД. В состав ПО входят: вокодер, алгоритм эхоподавления, алгоритм обнаружения активности речи и алгоритм удаления джиттера.

2.ПО шлюза телефонной сигнализации. Данное ПО взаимодействует с телефонным оборудованием, преобразуя сигналы телефонной сигнализации в так называемые изменяемые состояния (установление соединения, отбой и т.п.), которые используются в модуле сетевых протоколов для установления соединений.

3.ПО сетевых протоколов. Это ПО обрабатывает информацию о сигнализации и преобразует ее из формата телефонных протоколов сигнализации в конкретный протокол передачи сигнальной информации по сетям с коммутацией пакетов. Кроме того, это ПО выполняет упаковку речевых кадров и сигнальной информации в информационные единицы сетевых протоколов, используемых в пакетной сети.

4.ПО управления сетью. Это ПО предоставляет интерфейс управления передачей речи для конфигурации и обслуживания модулей системы пакетной передачи речи. Вся управляющая информация определяется в соответствии с ASN.1 и имеет синтаксис SNMP.

1.2.1. ПО пакетирования речи Программное обеспечение пакетирования речи выполняет подготовку речевого

сигнала для дальнейшей передачи по пакетной сети. В связи с этим, в его основные функции входит: преобразование речевого сигнала методом ИКМ, кодирование речевого сигнала, эхоподавление, обнаружение активности речи и адаптация воспроизведения. Кроме того, для нужд системы сигнализации вырабатываются специальные тоны сигнализации.

Определение активности речи заключается в том, что полученный сигнал проверяется на наличие в нем речевой информации. Если в течение определенного времени активность не обнаружена, то ПО информирует об этом протокол пакетной передачи речи. Данная функция позволяет избежать передачу речевых пауз, что может существенно влиять на эффективность использования полосы пропускания. Экономия может достигать 60%.

Адаптация воспроизведения заключается в буферизации речевых кадров для их равномерного воспроизведения. Реализация этой функции имеет следующие особенности: организуется буфер FIFO, предназначенный для хранения речевых элементов перед воспроизведением и компенсации задержек при передачи речевых пакетов; выбирается время измерения джиттера, которое позволяет осуществлять адаптивный контроль задержки FIFO.

Структура модуля пакетирования речи представлена на Рис. 1.3.

Рис.1.3. Модуль пакетирования речи 1.2.2. ПО шлюза телефонной сигнализации

Данное ПО осуществляет телефонную сигнализацию для обнаружения нового вызова и собирает адресную информацию (номер вызываемого абонента), которая используется системой для передачи вызова в порт получателя. ПО взаимодействует с ЦПОС для детектирования и генерации тонов сигнализации, а также для управления режимами работы, основанное на наблюдении состояния телефонной линии. Кроме того, ПО взаимодействует с телефонным интерфейсом для обеспечения функций сигнализации.

Структура программного обеспечения шлюза телефонной сигнализации представлена на Рис.1.4.

Рис.1.4. Структура ПО шлюза телефонной сигнализации Функционирование ПО телефонной сигнализации происходит следующим

образом: модуль телефонного интерфейса (цифровой вход) осуществляет периодический контроль интерфейсов сигнализации и в случае обнаружения вызова подключает модуль обработки вызовов, который поддерживает различные стандарты телефонной сигнализации. В модуле трансляции адресов телефонные номера преобразуются в сетевые адреса для передачи вызова по пакетной сети. На приемном конце модуль преобразования протоколов сигнализации переведет сообщения телефонной сигнализации, принятые в конкретной пакетной сети, в формат, совместимый с протоколом сигнализации инициатора сеанса связи.

Драйвер интерфейса ЦПОС занимается распределением управляющей информации между основным микропроцессором и одним или несколькими ЦПОС.

12. Характеристики потоков сообщений на участках сетей связи. Нагрузка и ее интенсивность, единицы их измерения. Понятие о ЧМН и ЧНН РД ННСГ.

Потоком вызовов или событий называется последовательность вызовов, поступающих через какие-либо интервалы или какие-либо моменты времени. В теории массового обслуживания под потоком вызовов принято понимать не только последовательность вызовов, поступающих от группы абонентов или группы устройств телефонной сети, поток телеграмм, писем, поток неисправностей в станках и так далее.

Характеристики потоков вызовов.

К основным характеристикам потока вызовов следует отнести ведущую функцию потока, его параметр и интенсивность.

Под параметром потока l (t) в момент времени t понимается предел отношения вероятности поступления хотя бы одного вызова за время [t,t*t] к длине этого отрезка времени tпри t ®0