билеты ССИК. Принцип предоставления телекоммуникационных услуг

Название	Принцип предоставления телекоммуникационных услуг
Анкор	билеты ССИК
Дата	01.06.2022
Размер	0.94 Mb.
Формат файла
Имя файла	Bilety_SSIK_ds.docx
Тип	Документы #562994
страница	2 из 3

1 2 3

IPv6

IPv6 (Интернет-протокол версии 6) также называемый IPng (Internet Protocol next generation – Интернет-протокол следующего поколения) – это обновлённая версия интернет-протокола (IP) созданная с учётом стандартов Инженерного Совета Интернета для замены текущей версии IPv4.

Новый IPv6 создан чтобы обеспечить интернету устойчивый и надёжный рост, касающийся как номера наличных хостов, так и общего количества передаваемого траффика, поддерживая 2^128 адресов – намного больше устаревшего протокола IPv4.

Преимущества IPv6 по сравнению с IPv4

Нет необходимости в NAT (трансляции сетевых адресов);
Упрощённая, более эффективная, маршрутизация;
Лучшая многоадресная маршрутизация;
Более простой формат заголовка;
Подтверждённое качество обслуживания (QoS), также называемое «маркировкой потока»;
Встроенная аутентификация и поддержка конфиденциальности.

Сегодня используются две версии протоколов IP: IPv4 и IPv6. Протокол IPv4 был реализован в сетях Интернет в 1980 году. Двадцать лет спустя, в 2000 году, половина всех адресов Интернет была использована, причем 75% из них были закреплены за пользователями в Северной Америке. Начиная с конца 90х годов, начался взрывной процесс развития Интернет, продвижение Интернет в страны Азии с миллиардным населением. В этих условиях стало очевидным, что адресное пространство, которое используют как абоненты, так и разные устройства, ограничивает повсеместное распространение Интернет. Чтобы сеть Интернет могла развиваться, необходимо было увеличить доступное адресное пространство, что и привело к разработке новой версии протокола IP, известной как IPv6. Однако, кроме проблемы адресов, при разработке новой версии был учтен еще ряд недостатков четвертой версии. аждая датаграмма IP, переносящая полезную нагрузку состоит из заголовка и данных. Каждый заголовок содержит уникальный IP адрес отправителя и получателя.

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.

Сети мобильной связи как логическое развитие фиксированных сетей

До начала 1980-х гг. существовали только сети общего пользования «фиксированной связи». В данных сетях оконечный терминал буквально «привязан» абонентской линией с уникальным номером к конкретному узлу коммутации (географическая система нумерации).
Абонентская линия выделялась конкретному абоненту, т. е. являлась индивидуальным ресурсом и использовалась абонентом только около 20 % времени. При перемещении абонента туда, где ему недоступна выделенная абонентская линия, невозможно маршрутизировать к нему входящие вызовы по его индивидуальному (персональному) номеру. То есть он остается без связи. Указанный недостаток можно устранить, используя на сети абонентского доступа радиоканал. Возможность использования радиоволн для связи между подвижными объектами в истории радиосвязи была найдена уже давно. Известно, например, что радиосвязь использовалась для связи полицейских патрульных машин еще в 1920 г. Идея же подключения радиозвена к стационарной телефонной сети была разработана в середине 40-х гг. XX в. Учитывая ограниченный ресурс радиоканалов и сложность автоматизации процессов обслуживания вызовов в тот период развития техники электросвязи, применялся ручной способ предоставления радиоканалов для ограниченного числа абонентов и на небольшой территории.

Однако это можно считать началом внедрения функции мобильности в фиксированные сети электросвязи.
Первая подобная советская система радиотелефонной связи «Алтай» начала эксплуатироваться в середине 1960-х гг. Емкость ее составляла порядка 20 тыс. абонентов. В силу ограниченности емкости она не использовалась для сети общего пользования.
Дальнейшему развитию систем связи с подвижными объектами способствовало освоение УКВ диапазона, где распространение радиосигнала осуществляется только в зоне прямой радиовидимости, а также появление более совершенной элементной базы. Настоящий прорыв стал возможен благодаря изобретению сотовой связи.
В настоящее время, говоря о сотовой связи, общепринято выделять различные поколения реализованных систем, как это показано на рис. В1.

Следует отметить, что все вышеуказанные поколения, в основном, характеризуют эволюцию сети радиодоступа. Каждое следующее поколение использует более современные технологии, позволяющие повысить спектральную эффективность радиоканалов и их пропускную способность.

К первому поколению (1G) относятся аналоговые или полу-аналоговые (аналоговый радиотракт, цифровая коммутация) сети мобильной связи. Созданные в середине 1980-х гг., они явились логическим продолжением ТФОП – телефонной сети общего пользования (PSTN – Public Switched Telephone Network). Ярким представителями систем данного поколения являются NMT450 (Nordic Mobile Telephone) и AMPS (Advanced Mobile Phone System). Сети поколения 1G создавались только в масштабах одной страны в соответствии с национальными техническими требованиями, что приводило к несовместимости этих сетей. Кроме того, выявился и ряд существенных недостатков, например, таких, как обеспечение конфиденциальности и защита от несанкционированного доступа. Однако, несмотря на это, спрос на мобильную связь превысил все ожидания.

Рост спроса на мобильную связь и выявленные недостатки систем 1G

привели к необходимости создания системы мобильной связи второго поколения (2G). При этом акцент делался на совместимость с уже существующей сетью фиксированной связи ЦСИО – цифровой сетью интегрального обслуживания (ISDN – Integrated Services Digital Network) и международную прозрачность. То есть стандарт 2G должен был быть единым для многих стран, например охватывать всю Европу. Наиболее распространенным стандартом 2G, имеющим небывалый коммерческий успех, является стандарт GSM (Global System for Mobile communication). Следует отметить, что и в техническом плане он также превзошел все ожидания. В нем четко определены задачи и методы их решения при обеспечении персональной мобильности абонентам. И его можно считать фундаментом для разработки последующих стандартов.

Процесс глобализации мобильной связи призван завершить системы третьего поколения (3G). Создание единой глобальной системы порождает не только технические проблемы, но и политические. Термин 3G в разных частях мира имеет свои обозначения. Так, в США и Японии системы 3G обозначают как IMT-2000 (International Mobile Telephony 2000). Это обозначение предложено МСЭ – Международным союзом электросвязи (ITU – International Telecommunication Union). В Европе применяется термин UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), предложенный ETSI (European Telecommunications Standards Institute). В 1999 г. организации ряда стран, а именно:

ETSI – Европа;
ARIB (Association of Radio Industries and Businesses) – Япония;
CWTS (China Wireless Telecommunication Standard group) – Китай;
T1 (Telecommunication) – США;
TTA (Telecommunication Technology Association) – Корея;
TTC (Telecommunication Technology Committee) – Япония;

договорились о создании общего стандарта UMTS.

Проблемы, возникающие при использовании радиоканалов в сети абонентского доступа

Радиосигнал между приемо-передающей станцией сети, которую далее будем называть базовой станцией (БС), и терминальным оборудованием пользователя, которое далее будем называть подвижной станцией (ПС), распространяется со скоростью света. Напряженность принимаемого сигнала в основном зависит от расстояния в данный момент времени между БС и ПС, длины волны и параметров среды передачи. Параметры среды передачи, оказывающие влияние на распространение радиоволн, могут быть любые искусственные или естественные препятствия, например, здания, рельеф местности, погодные условия и т. д. Это влияние может приводить к изменению длины пути, фазы и времени распространения радиосигнала. В свою очередь, высота антенн, направление излучения и другие параметры БС оказывают собственное влияние.
Возьмем БС и ПС с фиксированной высотой антенн, и установим на ПС измерительную аппаратуру. В процессе эксперимента БС будет непрерывно передавать сигнал заданной мощности и частоты, а ПС с равномерной скоростью и прямолинейно удаляться от БС, при этом измеряется напряженность поля (Н) и расстояние от БС (d). По результатам измерений построим зависимость Н от d, которая представлена на рис. 1.1.
Как видно из рисунка, по мере удаления ПС от БС напряженность поля убывает, и данная зависимость не является плавной. Кроме того, если изменить частоту или скорость движения ПС, зависимость значительно изменится, но характер ее останется прежним. Изменение среднего значения напряженности поля в зависимости от расстояния между ПС и БС будем называть затуханием, а всплески замираниями.

В общем виде затухание при отсутствии помех может быть выражено так:

где Рпр – мощность сигнала, принятого ПС,

Рпер – мощность сигнала, передаваемого БС,

d – расстояние ПС от БС,

f – частота сигнала,

с – скорость света.
Величина затухания обратно пропорциональна квадрату частоты сигнала и квадрату расстояния ПС от БС. Учитывая это, чтобы компенсировать влияние изменения затухания радиосигнала на качество передачи, необходимо контролировать мощность радиосигнала (напряженность поля) и изменять мощность передатчика или чувствительность приемника.
Замирания, т. е. снижение мощности сигнала, могут возникать либо из-за эффекта тени, либо из-за многолучевости. Эффект тени вызывается препятствиями (здания, горы и т. д.), нарушающими прямую радиовидимость между БС и ПС, как это показано на рис. 1.2.

Замирания из-за многолучевости обусловлены сигналами, отраженными от внешних объектов. В результате этого приемник ПС принимает несколько однотипных, но сдвинутых по фазе сигналов (рис. 1.3), что приводит к ослаблению основного сигнала. При этом возможен случай, когда основной сигнал и отраженный равны по мощности, но находятся в противофазе, и это приведет к тому, что результирующий сигнал будет равен нулю, т. е. произойдет прерывание связи.

Возможные потери информации требуют разработки механизмов их обнаружения и восстановления.

Как известно, основным способом восстановления является использование корректирующих кодов и повторная передача неправильно принятой информации. Отраженные сигналы могут вызывать не только замирания, но и временную дисперсию, если объект, от которого отражается сигнал, находится на расстоянии в несколько километров (рис. 1.4, а). И так как основной и отраженный сигналы проходят разные пути, моменты их поступления в приемное устройство могут быть сдвинуты относительно друг друга на t (рис. 1.4, б), что затрудняет принятие решения о поступившем сигнале. Оптимальный прием можно обеспечить при адаптации приемника к используемому каналу, выступающему как фильтр сигнала, т. е. необходимо иметь математическую модель канала и в соответствии с нею подстраивать приемник.

Кроме вышеперечисленных факторов, влияющих на качество передачи информации на участке ПС–БС, следует учитывать интерференцию сигналов и эффект Доплера.
Интерференция сигналов обусловлена неидеальностью аппаратной реализации приемо-передающих радиосредств ПС и БС. По сути дела, радиосредства ПС и БС автономны и каждое из них имеет свое генераторное оборудование. При этом передающее оборудование одного из них создает радиоканал (определяет полсу частот), а выделяет (расфильтровывает) приемное оборудование другого. Под эффектом Доплера понимается изменение частоты и длины волны в зависимости от скорости перемещения приемного или передающего оборудования.
Основными способами борьбы с этими факторами, влияющими на качество передачи информации, является подстройка частоты генераторного оборудования ПС под частоту БС и увеличение расстояния между радиоканалами (полосами частот), которыми оперирует конкретная БС. Таким образом, мы рассмотрели основные факторы, влияющие на качество передачи информации по радиоканалам и возможные методы их компенсации.
Теперь остановимся на проблеме ограниченности ресурса радиоканалов (доступного спектра частот). Как известно, абонентская линия в фиксированных сетях является индивидуальным ресурсом, выделяемым абоненту, и используется только порядка 20 % времени. В сотовых сетях связи такой подход очень нерационален. Поэтому уже на начальных этапах развития мобильной связи закрепление канала на радиоучастке осуществлялось за вызовом, а не за абонентом. Это позволяет повысить коэффициент использования радиоканала по сравнению с фиксированными сетями минимум в четыре раза. Кроме того, для уменьшения требуемой пропускной способности необходимо применять эффективные методы «сжатия» информации, передаваемой по радиоканалам.
Однако основным методом эффективного использования доступного спектра частот стало повторное использование радиоканалов. Такая возможность появилась благодаря распространению радиосигнала УКВ диапазона только в зоне прямой радиовидимости.
Идея повторного использования радиоканалов очень проста. Пусть

необходимо организовать мобильную связь большого города для

миллионов абонентов при ограниченном ресурсе радиоканалов.

Для решения поставленной задачи территория города разделяется

на совокупность малых зон обслуживания, которые будем называть сотами, как это показано на рис. 1.5.

Каждая из сот имеет свою БС, которая, используя маломощные сигналы, обеспечивает радиосвязь для абонентов, находящихся в данный момент в зоне ее обслуживания. При этом в зависимости от максимально возможного числа абонентов ей выделяется определенное число радиоканалов. Эти же радиоканалы могут быть повторно использованы другими БС. Однако при распределении радиоканалов в процессе проектирования следует не забывать о ранее рассмотренных факторах, влияющих на качество передачи информации. При проектировании вводится понятие «кластер» и коэффициент повторного использования частот. Под кластером понимается группа соседних сот, в пределах которых радиоканалы не повторяются. На рис. 1.6 показан кластер с коэффициентом повторного использования, равным 7.
Построение сети по сотовому принципу увеличивает эффективность использования спектра частот, а соответственно, и пропускную способность, особенно при повторном использовании радиоканалов с высоким коэффициентом.
Чем меньше размеры соты, тем более эффективно используется диапазон частот, но, соответственно, для покрытия одной и той же территории требуется больше БС, следовательно, увеличивается и стоимость системы.

Построение многоуровневой радиосети с макро-, микро- и пико-сотовой

структурой позволяет усовершенствовать принцип сотовой структуры и повторного использования частот.
Рис. 1.6
Вопросы безопасности обусловлены свободным (бесконтрольным) доступом злоумышленников к эфиру. Для обеспечения конфиденциальности в сотовых сетях вынуждены прибегать к закрытию (шифрованию) передаваемой по радиоканалам информации. Кроме того, во избежание несанкционированного доступа к ресурсам сети необходимы механизмы проверки прав пользователя (аутентификация)

Проблемы, возникающие при обеспечении персональной мобильности

Абонент с подвижной стацией (ПС) может свободно перемещаться и ПС может находиться как в свободном активном состоянии, так и в состоянии реализации услуги, т. е. обмена пользовательской информацией. При этом между ПС и БС нет постоянно выделенного индивидуального ресурса.
Рассмотрим эти два возможных состояния ПС отдельно. Когда ПС находится в состоянии реализации услуги, ей на время «жизни вызова» выделен сетевой ресурс. И задачей сети в этом случае является обеспечение качества передачи информации по выделенному ресурсу. Если при перемещении ПС качество передачи информации становится ниже допустимого, сеть должна выделить новый ресурс без перерыва сеанса связи. Теперь пусть ПС свободна, активна и свободно перемещается. Как же может измениться состояние ПС и почему?
Во-первых, абонент может инициировать исходящий вызов. В этом случае ПС должна получить доступ к сети и запросить необходимый канальный ресурс для передачи информации узлу коммутации о запрошенной абонентом услуге. Во-вторых, сеть может инициировать входящий вызов к ПС. В этом случае, чтобы маршрутизировать входящий вызовов к ПС с уникальным номером, сеть должна найти эту ПС, которая в общем случае может находиться в любой точке земного шара.

Что же должна знать сеть, чтобы найти ПС для маршрутизации входящего вызова к ней, ведь уникальный номер ПС, в отличие от фиксированной сети, не содержит координат для определения требуемого маршрута. При этом необходимо помнить, что процесс маршрутизации аналогичен как для фиксированных, так и для сотовых сетей. Значит, сотовая сеть дополнительно должна знать адрес сети оператора, адрес узла и адрес соты, в зоне обслуживания которых в данный момент находится ПС. Понятно, что данная информация изменяется в зависимости от перемещения ПС.

1 2 3