lek3

Лекция 3.

Системы и сети телефонной связи. Построения сетей телефонной связи. ОКС 7. Стандарт ADSL. Системы и сети телевезионного вещания. Стандарт кабельного вещания Docsis.

Телефонная сеть общего пользования, ТСОП (PSTN - Public Switched Telephone Network) — это сеть, соединяющая телефонного абонента со станцией (автоматическая телефонная станция - АТС), и предоставляющая услуги телефонной связи и передачи данных [1].

Для ТСОП применяется несколько схем построения сети:

На первом уровне – страна-область. Соединяют между собой автоматические междугородние станции (АМТС) по радиально-узловому принципу и по принципу каждая с каждой.

На втором уровне город – район. В большей степени принцип полной связности – каждый с каждым для связи между собой городских или районных АТС.

РАТС

УПАТС - учержденческая-производственная АТС или миниАТС, ЗСЛ – заказносоединительные линии, СЛМ – соединительные линии междугородние. АМТС – автоматическая междугородняя телефонная станция. РПП – районые переговорные пункты, ЦПП -центральные переговорные пункты. СЛ - соединительные линии. АВУ - абонентскую высокочастотную установку, применяется для уплотнения телфонный трактов по одной паре. РАТС – районные АТС.

Международны формат нумерации включает (ITU-T стандарт E.164):

00 – выход на МН (международное направление);

Х – номер зоны:

Зона 1 — Северная Америка, Зона 2 — Африка, Зона 3 — Европа, Зона 4 — Европа,

Зона 5 — Мексика, Центральная и Южная Америка, Вест-Индия, Зона 6 — Австралия, Океания, Малайский архипелаг, Зона 7 — Россия, Абхазия, Южная Осетия и Казахстан (ранее СССР), Зона 8 — Восточная Азия и специальные службы, Зона 9 — Западная и Южная Азия, Ближний Восток, Зона 0 – незарезервировано;

Х или ХХ – код страны (например, Украина 80, Италия 9)

ХХ или ХХХ – код города;

ХХХХХХ или ХХХХХХ – номер абонента.

Например, набор номер телефона в России, Москве – 00 7 495 4773333.

Соединения между станциями организуется на основе цифровых потоков Е1 (ITU-T G.703). При этом для управления соединениями абонентами между собой могут использоваться различные виды сигнализации в данных потоках Е1. Например, R2 (многочастотная система сигнализации R2 "импульсный челнок" рекомендациии МСЭ-Т серии Q.400.), EDSS1 - Европейская цифровая система сигнализации № 1 (ITU-T Q.931), SS7 - система общеканальной сигнализации № 7 (ITU-T Q.700) и др.

На текущий момент на цифровых станциях в основном применяется система общеканальной сигнализации № 7 ( сокращенно - система ОКС 7) разработана МККТТ и МСЭ (ITU), для управления голосовыми каналами и соединениями в потоках Е1 [2].

Рис. 2 Основные элементы системы ОКС 7 и их соотвествие модели взаимодействия открытых систем

– модель взаимодействия открытых систем (ВОС);

-подсистема передачи сообщений (MTP Message Transfer Part);

-подсистема пользователей телефонной связи (TUP Telephone User Part);

-подсистема пользователя данных (DUP Data User Part);

-подсистема пользователей ЦСИС (ISUP ISDN User Part);

-подсистема управления соединением сигнализации (SCCP Signalling Connection Control Part);

-трансакционные возможности (TC Transaction Capabilities);

-логически прикладной объект (AE Application Element);

-подсистема трансакционных возможностей (TCAP(Transaction Capabilities Application Part);

-прикладные служебные элементы (ASE Application Service Element);

-подсистема мобильных служб GSM (Mobile apllication part MAP);

-подсистема мобильных служб NMT (Mobile user part MUP);

-подсистема техобслуживания и эксплуатации (Operations and Administration Application part OMAP) ;

-передача сигналов управления в процессе разговора (Handover User Part HUP);

- подсистема для взаимодействия с интеллектуальными сетями (Intelligent Network Application Part INAP)

Рис. 3 Алгоритм работы уровня MTP в ОКС 7

код точки назначения (Destination Point Code DPC);

точек передачи сигнализации (signal transfer point STP);

пункт сигнализации (Signaling Points SP).

На рис. 4 показан сигнальных обмен сообщений для установления разнговорного состояния и разъединения в системе ОКС 7.

оконечное оборудование - абонент (TE – terminal equipment);

инициализирующее сообщение адреса (Initial Address Message IAM);

подтверждаю сообщение о приеме IAM (Address Complete Message);

Сообщение ответа (Answer Message ANM);

Сообщения разединения (RELEASE REL);

Подтверждения разединения (ReLease Complete message RLC).

Рис. 4 Пример установления соединения, разговора и разъединения между двумя абонентами в системе ОКС-7

В 70 года по 2003 годы интенсивно развивался dial-up (по дозвону) модемный доступ с различной скоростью передачи информации для абонента начиная от стандарта V.21 (Модем 300 бод - 0.3 кбит/c) до стандарта V.92 (8000 бод 56.0/48.0 кбит/c) внутри телефонного разговорного тракта со спектром 0,3 – 3,4 кГц и для цифровых станций с 64 кбитной передачи информации внутри потоков Е1.

Требования увеличения скорости передачи информации после 2003 года, частично позволили решить модемы для выделенных линий, в частности, модемы стандарта ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия). При применении полосовых фильтров используя более широкий спектр, чем телефонный разговорных канал, модемы ADSL обеспечивают и более высокую скорость передачи информации.

Рис. 5 Частотный спектр аналогового телефонного сигнала и ADSL

Но кроме телефонных сетей существует также спутниковые системы связи, системы телевезионного вещания.

Особенностью первых СТВ (системы телевизионного вещания) было то, что вещание велось в диапазоне метровых волн (42 – 230 МГц). В этом диапазоне электромагнитные волны распространяются только по прямой, сравнительно мало отражаясь от земной поверхности и ионизированных слоев атмосферы. Поэтому прием неискаженного телевизионного сигнала возможен только в пределах прямой видимости и ограничивается кривизной земной поверхности. Дальность связи в пределах прямой видимости определяется формулой:

где D – дальность связи, (км);

h1 – высота передающей антенны, (м);

h2 – высота приемной антенны, (м).

Для увеличения дальности распространения метрового сигнала необходимо поднимать передающие антенны на максимальную. Поэтому , например, останкинская телебашня была построена с высотой 540 метров и все излучающее оборудование находится на вершине.

Позже для телевизионного вещания стали использовать дециметровый диапазон (470 – 960 Мгц), емкость которого существенно больше и составляет 70 каналов и влияние отраженных от различных конструкций меньше, а также и размер приемной антенны меньше.

Частотные диапазоны аналогового ТВ-вещания приведены в таблице.

VHF (Very High Frequency) – ОВЧ (очень высокие частоты) и UHF (Ultra High Frequency) – УВЧ (ультра высокие частоты).

Спутниковое телевещание

В 1965 году запустили первую спутниковую систему телевезионного вещания ИСЗ «Молния-1», а к 1967 г. были введены в строй первые 20 наземных станций связи «Орбита», которая охватывала всю территорию страны и принимали сигнал со спутника и ретранслировали затем в метровое телевезионное вещание [3].

Для спутникового ТВ-вещания геостационарные спутники на круговой орбите, расположенные в плоскости экватора. Высота полета спутника обычно составляет около 36 тысяч км. Спутниковые системы ТВ-вещания работают в диапазоне частот 11 – 14 ГГц и могут передавать от 40 до 250 каналов.

Приемное устройство радиовещательной спутниковой службы состоит из приемной антенны, конвертора частоты и тюнера, подключаемого к телевизору. Сигнал, принятый антенной, проходит через поляризатор и поступает в конвертор, который переносит его в диапазон 0,95 – 1,75 ГГц. Затем происходит второе преобразование сигнала на частоту 480 МГц. Выбор программы осуществляется перестройкой частоты гетеродина второго преобразователя частоты. Сформированный телевизионный сигнал подается на телевизор через разъем SCART или на антенный вход в диапазоне ДМВ.

Первая система кабельного телевидения появилась в США к середине 70-х годов ХХ века кабельное телевидение стало популярным в США, Европе и др. Странах

В 1980 году Тед Тэрнер создал свою «Сеть кабельных новостей», CNN, которая и до сих пор одна из самых распространенных.

Система кабельного вещания обычно состоит из головной станции, магистральной линии, субмагистральных линий и домовых распределительных систем.

Головная станция принимает программы от передающих центров и программы, ретранслированные спутником, преобразует программы, принятые в диапазоне ДМВ, в метровый диапазон и передает их в магистральные и субмагистральные линии.

Магистральные и субмагистральные линии передают телевизионный сигнал к домовым распределительным сетям. Магистральные и субмагистральные линии целесообразно на текущий момент строить на волоконно-оптическом кабеле, а домовые распределительные сети – на коаксиальном.

Кабельное телевидение особенно эффективно в больших городах с плотной застройкой, где прием телевизионного сигнала на обычную антенну затруднен из-за больших зон затенения сигнала и многократного отражения от зданий

Data Over Cable Service Interface Specifications (DOCSIS) — стандарт передачи данных по коаксиальному (телевизионному) кабелю. Базируется на основе стандартов ITU J.112 и J.83 впервые был представлен стандарт для DOCSIS в 1998 г.

Существует несколько версий спецификации DOCSIS:

DOCSIS 1.0;

DOCSIS 1.1;

DOCSIS 2.0;

DOCSIS 3.0;

EuroDOCSIS.

EuroDOCSIS регламентирует принятое для Европы распределение частот прямого и обратного канала, оговаривает работу c полосой 8 МГц [4].

Рис. 6 Частотный спектр, используемый в стандартах DOCSIS