билеты ССИК. Принцип предоставления телекоммуникационных услуг
 Скачать 0.94 Mb.
|
|
Принцип предоставления телекоммуникационных услуг Как известно, основным «товаром», предлагаемым абонентам операторами связи, является перечень услуг по обмену, получению, передаче и хранению информации в определенном виде: звук (речь, музыка), изображение (неподвижные, подвижные) и т. д. При этом большое значение имеет насколько это просто и удобно для абонента. Перечень услуг, доступных абоненту, зависит, с одной стороны, от функциональных возможностей терминального оборудования, принадлежащего абоненту, с другой стороны, от функциональных возможностей оператора связи. В свою очередь, функциональные возможности, как терминального оборудования, так и сети определяются уровнем развития технологий на момент принятия решения о создании той или иной услуги. Немаловажное значение имеет уже созданная телекоммуникационная структура. И каждый оператор связи вынужден решать, какие технологии использовать для модернизации, существующей или создания новой телекоммуникационной структуры при расширении спектра услуг. Это требует очень больших капитальных затрат, особенно для операторов сетей общего пользования. Поэтому на сетях общего пользования используются технологии нескольких поколений, взаимодействующие между собой. Понятие услуг реального и относительного масштаба времени Следует отметить, что различают услуги реального и относительного масштабов времени. Под услугами реального масштаба времени будем понимать услуги, при которых задержка информации в процессе доставки от одного ТО до другого не превышает инерционности органов чувств человека. Т.е. можно сказать, что человек не ощущает расстояние в процессе обмена информацией. Для услуг относительного масштаба времени эти требования не соблюдаются, но должно быть определено допустимое время задержки. Сеть электросвязи как система массового обслуживания и её задачи Абонент осуществляет доступ к услугам и их выполнению общаясь только с терминальным оборудованием (ТО), как это показано на рис. 1 Основной задачей ТО является прямое и обратное преобразование звуковых колебаний и световых волн в электрический сигнал, пригодный для доставки по сети электросвязи. При этом в настоящее время, основной формой электрического сигнала является «цифровая» - в виде непрерывного сигнала сообщений или пакетов. Другой не менее важной задачей ТО является преобразование манипуляций абонента при доступе к требуемой услуге в сигналы понятные конкретной сети электросвязи (в сигналы абонентской сигнализации).  Рис.1 Доставку пользовательской информации от одного ТО до другого обеспечивает сеть электросвязи как система массового обслуживания. Её задача – выделить необходимый ресурс для доставки пользовательской информации от одного ТО до другого в процессе выполнения конкретной услуги только на время жизни вызова. В зависимости от того, в каком виде необходимо осуществлять доставку информации, сети электросвязи подразделяются на сети с коммутацией каналов (непрерывный цифровой сигнал), сети с коммутацией сообщений и сети с коммутацией пакетов. Классификация систем электросвязи Как и любой товар, телекоммуникационные услуги имеют жесткие критерии качества, определяемые вероятностно-временными характеристиками. Любая сеть электросвязи состоит из трех основных частей: сети реализации логики услуг, сети абонентского доступа и транспортной сети (рис. 1). Сеть реализации логики услуг представляет собой совокупность компонент, принимающих решения в процессе выполнения услуг, поступающих по требованиям абонентов от ТО. Состав и функциональное назначение компонент определяется спектром услуг, реализуемых конкретной сетью электросвязи. Сеть абонентского доступа предназначена для транспортировки пользовательской и сигнальной информации между ТО и компонентами сети реализации логики услуг. Следует отметить, что принципы построения сети абонентского доступа фиксированных и мобильных сетей отличаются друг от друга. В фиксированных сетях для построения сети абонентского доступа, в основном, используются проводные средства связи и для каждого абонента выделяется индивидуальный ресурс. В мобильных сетях связи наряду с проводными средствами связи обязательно используются радиосредства. В силу их ограниченности невозможно выделить индивидуальный ресурс для организации доступа каждого ТО и ресурс сети абонентского доступа является общим для всех ТО. Ресурс для каждого ТО выделяется только на время жизни вызова. Формат первичной ИКМ Только в конце 1950-х годов технологии позволили создать ИКМ кодек, преобразующий КТЧ в цифровой канал 64 кбит/c. Такой канал представляет собой бесконечную последовательность байт с периодом следования 125 мкс. Часто вместо этого длинного названия используют его синоним – временной интервал ВИ (time slot). И, с учетом быстродействия элементной базы, на тот период времени в симметричной паре удалось организовать 32 подобных канала. Таким образом появилась цифровая линия формата первичной ИКМ, которую сегодня чаще называют потоком Е1 (рис. 2).   Архитектура ТФОП/ЦСИО Ярким представителем сетей с коммутацией каналов является телефонная сеть общего пользования (ТФОП). Вплоть до середины 70-х годов сети электросвязи строились на аналоговых системах коммутации каналов, хотя в транспортной сети использовались цифровые системы передачи. Это было обусловлено отсутствием экономичных запоминающих устройств, необходимых для реализации временной коммутации. Позднее и коммутация, и передача речевой информации в ТФОП осуществлялись в цифровом виде, однако, абонентская линия оставалась аналоговой. Полностью к цифровым сетям смогли перейти только при создании цифровых сетей интегрального обслуживания – ЦСИО (ISDN - Integrated Services Digital Network), базирующихся на цифровых ТФОП. ТФОП/ЦСИО строится по иерархическому принципу, как это представлено на рис. 3.  Нижний уровень иерархии составляют местные сети – городские (ГТС) и сельские (СТС). Следует отметить, что абонентские линии с терминальным оборудованием включаются именно в узлы коммутации местных сетей. Зоновая сеть создается, как правило, в границах субъекта федерации. Она включает в себя местные сети, расположенные на этой территории, которые взаимодействуют между собой через автоматическую междугороднюю станцию (АМТС) или зоновый телефонный узел (ЗТУ). Задачей междугородной сети является обеспечение взаимодействия зоновых сетей (АМТС и ЗТУ) и предоставления выхода на международную сеть (МЦК). Международная сеть осуществляет взаимодействие национальных сетей. Система нумерации Е.164 Каждая из сетей представляет собой совокупность узлов коммутации, соединенных между собой по определенным правилам. Для идентификации компонент сети используется система нумерации Е.164 в соответствии с рекомендациями ITU-T (рис.4)  Обобщенная схема цифрового узла коммутации ТФОП/ЦСИО План нумерации, используемый на ТФОП/ЦСИО России, определяется рядом руководящих документов. В соответствии с этими документами он имеет вид: 7 АВС ab xxxxx, где АВС – код зоновой сети (АМТС или ЗТУ), ab xxxxx – полный местный номер. Учитывая, чтол ТФОП\/ЦСИО РФ имеет иерархический принцип построения, для перехода с одного уровня иерархии на другой используют префиксы. Различают географическую и негеографическую системы нумерации. При географической системе нумерации набранный абонентом номер содержит идентификаторы всех компонент сети (сетей), обеспечивающих реализацию данной услуги. Кроме того, различают открытую и закрытую системы нумерации. При закрытой системе нумерации всегда набирается полный номер. При открытой системе нумерации значность набираемого номера зависит от устанавливаемого соединения (внутристанционное, местное, внутризоновое, междугородное, международное). Таким образом, можно сказать, что абонент, набирая номер, просит сеть создать сквозной канал от его абонентской линии до абонентской линии, номер которой он набрал. Принятие решений при создании сквозного канала осуществляется узлами коммутации сетей. На рис. 5 в общем виде представлена схема цифровой системы коммутации.  Подсистема коммутации по командам, получаемым от подсистемы управления, обеспечивает соединение любого ВИ любой входящей цифровой линии с любым ВИ любой исходящей цифровой линии. Подсистема коммутации строится на цифровых дискретных элементах, и допустимый уровень сигнала определяется элементной базой, на которой она реализована. Подсистема доступа, реализует функции, которые могут (должны) быть реализованы только и только на участке внешних линии (абонентских, соединительных) – цифровых линий, включенных в подсистему коммутации. Подсистема сигнализации служит «посредником» между подсистемой управления внешним окружением (абонентскими линиями от терминального оборудования, соединительными линиями от смежных узлов коммутации) при обмене сигналами в процессе реализации услуг. В направлении приема она обеспечивает достоверный прием сигнала и преобразование его в форму, «понятную» подсистеме управления. В направлении передачи – по команде подсистемы управления передается сигнал в виде, «понятном» внешнему окружению. Подсистема синхронизации, задачей которой является обеспечение синхронной работы как подсистем между собой, так и всех цифровых схем каждой из подсистем. Это достигается за счет выработки четко синхронизированных импульсных последовательностей, заставляющих работать каждую из цифровых схем. Подсистема технической эксплуатации - (ОА&М) управления ресурсами O=Operation, администрирования A=Administration и техобслуживания M=Maintenance. Подсистема обеспечивает работу системы коммутации в моменты возникновения внештатных ситуаций (коэффициент готовности 0.99999). Кроме того, она обеспечивает возможность получения обслуживающим персоналом аварийных сообщений и дает ему «инструмент» для локализации неисправностей, перераспределения оборудования, его ремонта или замены и администрирования баз данных. Подсистема управления представляет собой мощный программно-аппаратный комплекс, принимающий логические решения в процессе реализации услуг в реальном масштабе времени. Как известно, вычислительные средства никогда не работают непосредственно с объектом управления. Они работают с базой данных, однозначно определяющей этот объект. Следовательно, подсистема управления должна содержать базу данных, позволяющую системе коммутации (узлу коммутации) выполнять возложенные на нее функции. Эта база данных включает в себя абонентские данные S (subscriber data), внутристанционные данные E (exchange data) и данные маршрутизации R (routing data). Абонентские данные содержат информацию о каждой абонентской линии с персональным номером, включенной в данный узел коммутации. Внутристанционные данные однозначно отображают построение конкретного узла коммутации. Данные маршрутизации позволяют на основании набранного абонентом номера найти свободный исходящий канал, обеспечивающий создание сквозного канала двух абонентских линий. Архитектура интеллектуальной сети (ИТ) Необходимость расширения спектра услуг требует обновления программного обеспечения узлов коммутации. Для обеспечения этого необходимы большие капитальные затраты. Появление технологии интеллектуальных сетей – ИС (IN – Intelligent Network) позволило упростить эту задачу. Суть данной технологии заключается в выделении программного обеспечения дополнительных услуг и реализация его в отдельной компоненте SCP (Service Control Point). Архитектура ИС (IN) представлена на рис 6.  Однако существующие узлы коммутации не способны обращаться к SCP, поэтому был добавлен узел коммутации услуг SSP (Service Switching Point). SSP можно рассматривать как шлюз между узлами коммутации ТФОП/ЦСИО и аппаратно-программными средствами ИС (IN). SCEP (Service Creation Environment Point) представляют собой средства создания и тестирования программного обеспечения услуг. SMP (Service Management Point) обеспечивает эксплуатационное управление услугами. Система сигнализации №7 (SS7). Стек протоколов В сетях с коммутацией каналов сигнализация является «языком» общения компонент сети в процессе реализации услуг. Принято выделять два вида сигнализации: абонентскую и межстанционную. Абонентская сигнализация обеспечивает взаимодействие терминального оборудования, принадлежащего абоненту, с компонентой сети реализации логики услуг. Межстанционная сигнализация осуществляет обмен информацией между подсистемами управления компонент сети реализации логики услуг. Сегодня основной системой межстанционной сигнализации является система сигнализации ОКС№7 ITU-T(SS7) по общему каналу сигнализации. Стек протоколов системы сигнализации SS7 представлен на рис.7. Задачи SS7, в соответствии со спецификациями ITU-T, делятся на две части: пользовательскую UP – User Part и часть доставки сообщений MTP – Message Trancfer Part. UP служит для обеспечения единой формы предоставления сигнальной информации при взаимодействии подсистем управления оборудования различных фирм-производителей.  INAP- Intelligent Network Application Part. INAP используется в интеллектуальной сети (IN) для обмена информацией между SCP и SSP. CAP – CAMEL Application Part. Данная прикладная часть необходима для стандартизации действий при доступе к услугам интеллектуальной сети абонентов сотовых сетей стандарта GSM. MAP – Mobile Application Part. Основной задачей МАР является стандартизация процедур работы с абонентскими базами данных в сотовых сетях стандарта GSM. ISUP – ISDN User Part. Пользовательская часть сети ISDN для обмена сигнальными сообщениями между подсистемой управления узлов коммутации в процессе проключения и освобождения пользовательского канала 64 кбит/с. BSSAP – Base Station System Application Part. BSSAP осуществляет обмен сигнальной информации в сети абонентского доступа стандарта GSM. TCAP – Transaction Application Part. Прикладная часть обеспечения транзакций служит для стандартизации действий при запуске операций на удаленной стороне и получения результатов их выполнения. SCCP – Signaling Connection Control Part. SCCP была добавлена для расширения сетевых возможностей SS7 по доставке сигнальной информации. Она обеспечивает маршрутизацию в глобальной сети ОКС, предоставляя услуги по транспортировке по логическим сигнальным соединениям или без них. Возможности SCCP и MTP получили название части сетевых услуг NSP–Network Service Part. MTP обеспечивает доставку с заданной достоверностью единичных независимых сообщений, сформированных UP только в пределах конкретной сети ОКС, и отвечает за ее работоспособность. МТР3 реализует следующие задачи: обработка сигнальных сообще-ний и управление сетью ОКС. Обработка сигнальных сообщений включает распределение, дискриминацию и маршрутизацию. Управление сетью ОКС осуществляет обнаружение внештатных ситуаций, обеспечивает работоспособность сети и восстанавливает первоначальную конфигурацию после устранения обнаруженных неисправностей. Для этого управление сетью МТР3 включает в себя следующие функции: управление звеньями, управление маршрутами, управление трафиком. МТР2 осуществляет доставку сигнальных сообщений на звене сети ОКС с заданной достоверностью и контролирует пригодность звена для их передачи. Для обеспечения требуемой достоверности на уровне МТР2 происходит обнаружение и исправление ошибок. Контроль пригодности звена для передачи сигнальных сообщений осуществляется монитором интенсивности ошибок и защитой от перегрузки. Два МТР2 на звене сети ОКС обмениваются информацией в виде сигнальных единиц. Спецификациями ITU-T определены три формата сигнальных единиц: MSU – Message Signal Unit, которая используется для доставки сигнальных сообщений от UP, либо управление сетью ОКС; LSSU – Link Status Signal Unit предназначена для информирования встречной стороны об изменении статуса звена (Link), либо об операции, выполняемой на канале звена сети ОКС. Обмен сигнальными единицами LSSU осуществляется только между смежными МТР2; FISU – Fill-in Signal Unit используется для контроля интенсивности ошибок и передается при отсутствии сигнальных единиц других форматов. МТР1 определяет вероятностно-временные характеристики канала звена сети ОКС. Семиуровневая модель OSI Для стандартизации сетей передачи данных международной организацией по стандартам ISO в сотрудничестве с ITU была создана и в 1982 году принята эталонная модель OSI (Open Systems Interconnection), состоящая из семи уровней. В соответствии с моделью OSI взаимодействовать могут только одноименные уровни двух открытых систем. Для их взаимодействия должен быть определен протокол. В пределах одной открытой системы могут взаимодействовать только смежные уровни. Для их взаимодействия используются стандартные примитивы. При этом, нижестоящие уровни обеспечивают взаимодействие вышестоящих уровней Сети коммутации пакетов ориентированные и неориентированные на соединения Техника коммутации пакетов, развитая в 70-х годах прошлого столетия, основана на разделении полезной нагрузки (сообщений, подлежащих передаче) на множество пакетов или ячеек. Перед передачей к пункту назначения каждый пакет дополняется заголовком (служебная часть содержимого пакета). В заголовке пакета указываются его порядковый номер и адрес пункта назначения, а также другая сигнальная информация. Последовательность пакетов, принадлежащих одному сообщению, определяется как логический канал. При достижении очередного узла сети пакеты вначале накапливаются, а затем поступают в коммутатор пакетов. Коммутатор считывает адрес пункта назначения из заголовка пакета и направляет пакет к следующему узлу в соответствии с выбранным маршрутом и правилами приоритетного обслуживания трафика. Сеть, в которой пакеты одного логического канала на пути к пункту назначения проходят через разные пути, называется сетью, не ориентированной на соединения. В такой сети реализуется маршрутизация, известная как маршрутизация датаграмм, и соответствующий режим транспортировки пакетов получил название датаграммного режима. Альтернативный подход к построению сетей с коммутацией пакетов состоит в выделении одного и того же пути для последовательности пакетов, связанной с одним и тем же логическим каналом. Тогда пакеты достигают пункта назначения в правильном порядке, в соответствии с их номерами. Такие сети называются сетями, ориентированными на соединения; в сети реализуется путь-ориентированная маршрутизация, а путь передачи пакетов одного сообщения называется виртуальным каналом. Принцип построения сети Интернет. Основные протоколы сети Интернет В 1974 году в статье В. Серфа и Р. Кана, посвященной протоколу транспортного уровня (Transmission Control Protocol, TCP), впервые был использован термин «Internet». В середине 1995 года на рынке появилась операционная система Windows 95 с интегрированным стеком TCP/IP, и услуги Интернет стали доступны многим миллионам пользователей. Сегодня сеть Интернет представляет собой всемирную систему добровольно объединенных компьютерных сетей, построенных на стеке протоколов TCP/IP. Начиная с середины 90х годов прошлого столетия, развитие сетей Интернет напоминает взрывоподобный процесс. Разработка принципов коммутации пакетов, связана с именами П. Бэрена (ARPA) и Д. Дэвиса (NPL). Метод коммутации пакетов, предложенный Дэвисом, был стандартизован Международным союзом электросвязи (ITU) в 1976 году в виде Рекомендации Х.25 и рекомендован ITU для сетей передачи данных общего пользования. В методе датаграмм Бэрена, тоже основанном на коммутации пакетов, отсутствовал принцип резервирования ресурсов, то есть он не обеспечивал гарантированное качество обслуживания и не мог быть применен в сетях ПД общего пользования. Метод передачи датаграмм был положен в основу протокола IP (Internet Protocol).  На рисунке представлены основные протоколы, которые используются в сети Интернет. На третьем (сетевом) уровне протокол IP (Internet Protocol) обеспечивает: • маршрутизацию пакетов через сеть; • соединения между сетями с различными базовыми протоколами (например, Х.25, АТМ, Frame Relay, Ethernet); • контроль перегрузок. На четвертом (транспортном) уровне протокол TCP (Transmission Control Protocol – протокол управления транспортировкой) обеспечивает: • установление надежных соединений между конечными пользователями (инициирование, подтверждение, передача/прием, разрушение соединений); • целостность сообщений и контроль ошибок; • восстановление работоспособности сети после сетевых отказов. Протоколы IPv4 и IPv6 IPv4 Полный IP-адрес протокола IPv4 включает в себя адрес сети (идентификатор сети, netid) и адрес хоста (идентификатор хоста, hostid). IP-адрес может быть представлен как в двоичном, так и в десятичном формате с разделением точками. IPv4 (Интернет Протокол версии 4) является четвёртой версией Интернет Протокола (IP), и используется для идентификации устройств в сети через адресную систему, позволяя, так же, соединять устройства через веб. IPv4 использует 32-битную адресную схему, позволяя существование 2^32 (более 4 миллиардов) адресов. При этом вместе с ростом Интернета ожидается, что количество неиспользуемых IPv4 адресов достаточно быстро закончится, так как каждое устройство, включая компьютеры, смартфоны и игровые консоли при подключении к Интернету требует для себя IP-адрес. |