Основные типы сетей

Характеристика сетей мобильной радиосвязи.

Любая сеть связи может быть описана понятиями: узел, соединение, канал связи.

Узел связи - это элемент сети, обеспечивающий прием/передачу, коммутацию направления передачи сообщения, соединение с периферийным оборудованием, базами данных и устройствами управления (т.е. совокупность аппаратурных и программных средств).

Соединение -это элемент сети, обеспечивающий передачу сообщений от одного узла к другому (телефонные, оптоволоконные линии, радиолинии).

Канал связи -это совокупность узлов и соединений, обеспечивающих передачу сообщений от одного узла сети к другому.

Сеть связи геометрически можно представить в виде графа, состоящего из узлов a и рёбер l. Узлы соответствуют узлам связи, а рёбра - соединениям.

Сети могут быть: - полносвязными, древовидными, матричными.

В полносвязной сети обеспечивается непосредственная связь каждого узла с каждым узлом

Число рёбер

,

где К - число узлов.

В древовидной сети никакая пара узлов не соединяется более, чем одним ребром.

Число рёбер

.

Разновидностями древовидной сети является радиальная (узловая)

и линейная сети

В матричной сети каждый узел соединён рёбрами с частью узлов сети.

Частным случаем матричной сети является кольцевая

и сотовая, которая легко наращивается при необходимости.

Число сходящихся в узлах рёбер называется рангом узлов.

Аппарат теории графов используется для количественного описания сети.

Взаимосвязь узлов и рёбер описывается с помощью матрицы связности А, элементы которой

Упорядоченный набор не проходящих дважды через один и тот же узел рёбер m_ij, соединяющий узлы a_i и a_j, называют путём (маршрутом).

Если путь начинается и заканчивается в одном и том же узле, то он является контуром.

Число рёбер, входящих в путь, называют рангом пути.

Пример:

Важно, чтобы путь имел наименьший ранг, что повышает надёжность связи и уменьшает время передачи.

Такого рода задачи решаются методами линейного программирования.

Существует матрица длин рёбер L

,

где l_ij - расстояние между узлами a_i и a_j, для контура l_ii = 0, а при отсутствии ребра l_ij = ¥.

Существует матрица пропускных способностей сети

.

Аналогично можно определить матрицы стоимости, надёжности, вероятности ошибок и др.

Теория сетей решает специфические задачи:

- определение оптимального пути (по заданному показателю);

- определение и максимизация надёжности путей в линии и т.д.

Передача сообщения может обеспечиваться по сквозному тракту и последовательно с запоминанием в промежуточных пунктах. Первый способ называют способом коммутации каналов, а второй - способом коммутации сообщений.

При коммутации сообщений информация вместе с адресом передаётся на ближайший узел коммутации, где она запоминается, ставится на очередь и передаётся дальше при освобождении канала в сторону конечного адресата. В программу узлов закладываются разнообразные формы обслуживания абонентов (приоритет, срочность, многоадресность и др.).

Разновидностью коммутации сообщений является коммутация пакетов. Исходное сообщение делится на одинаковые по объёму информации пакеты. На оконечный узел пакеты одного сообщения могут поступить по разным каналам и в разное время.

Коммутация сообщений и пакетов предназначена для передачи данных в дискретном виде.

1 .5.2. Функционирование мобильных радиосетей

Основой описания работы любой сети связи является иерархическая семиуровневая модель ОSI-7 взаимодействия открытых сетей связи по установленным правилам (спецификациям) рис.1.6.

Каждый уровень модели выполняет определенную группу задач, называемую процедурами.

Протокол определяет связи между одноименными уровнями во взаимодействующих узлах.

Интерфейс определяет связи между соседними уровнями в узле.

Рис.1.6

Следовательно, согласно иерархии уровней выполнение процедур какого-либо уровня сопровождается обращением средств данного уровня (физических и программных) к интерфейсам смежных уровней узла или к протоколам одноименных уровней двух взаимодействующих узлов сети связи. На рис.1.6 представлен также пример обмена информацией между абонентами узлов А и В сети связи согласно модели ОSI-7.

Информация от абонента А проходит сверху вниз согласно интерфейсам. Интерфейсы четырех верхних уровней обеспечивают взаимодействие абонентского устройства с сетью связи (прикладной уровень), представление пользовательской информации (представительский), поиск абонента в глобальной сети, маршрутизацию и т.д.(сеансовый, транспортный уровни). Сетевой уровень обеспечивает поиск абонента в локальной сети и его сопровождение по этой сети при передвижении. На канальном уровне реализуется помехоустойчивое кодирование информации, доступность канала связи между узлами А и В и контроль качества передачи информации. На физическом уровне реализуется преобразование информации в цифровой сигнал, передаваемый по соединению сети (каналу связи). На узле В эта информация поступает на физический уровень, проходит обратный путь по уровням и поступает к абоненту В.

Передаваемая информация в модели ОSI-7 представляется как сообщение (пакет данных), содержащее заголовок и данные. При формировании общего сообщения создается на каждом уровне (кроме физического) частное сообщение с заголовком и данными. При этом вся информация, полученная от вышестоящего уровня, является для нижестоящего уровня как данные и передается как данные. На рис.1.7. представлен процесс формирования полного сообщения для трех нижних уровней, где исходное сообщение формируется на сетевом уровне.

Рис.1.7.

Общеканальная система сигнализации SS-7.

Реальная сеть связи описывается стандартом связи. Стандарты радиосетей в основном ограничиваются описанием трех нижних уровней модели ОSI. Если реальная радиосеть имеет выход в глобальную сеть (например, Интернет), то взаимодействие с этой сетью описывается на верхних уровнях с использованием сетевых протоколов (ТСР/IР, Х25 и т.д.). В стандарте указываются эти протоколы для обеспечения дальнейшего прохождения информации.

Наиболее распространенной системой сигнализации для фиксированных цифровых сетей и радиосетей, построенной на модели ОSI-7, является общеканальная система сигнализации SS-7. Она определяет точные цифровые и временные спецификации сигналов взаимодействия. На рис.1.8 представлена взаимосвязь модели ОSI-7 и системы SS-7.

Рис.1.8

Первые три уровня МТР обеспечивают услуги связи при передаче данных в сети без предварительного установления соединений или между двумя смежными узлами.

Дополнительный уровень управления соединениями совместно с уровнем МТР-3 обеспечивает установление каналов связи в сети с предварительным соединением и маршрутизацию вызовов в сети, т.е. все соединения в локальной сети связи.

Подсистема пользователя SS-7 содержит прикладные протоколы взаимодействия с фиксированными сетями:

-PSTN –аналоговыми телефонными сетями общего пользования;

-ISDN –интегрированными цифровыми сетями связи.

Для реальных мобильных радиосетей существуют расширения стандартного протокола SS-7.

Cхема сети мобильной радиосвязи представлена на рис.1.9

Рис.1.9

БС - обеспечивает параллельную работу от 2-16 частотных каналов. При временном разделении на каждой частоте до 8 абонентов БС поддерживает около 100 каналов связи. Канал управления может быть совмещенным с каналом трафика или выделенным. Структура БС приведена на рис.1.10

Рис.1.10

`Комбайнер обеспечивает совместную работу РПДУ на одну передающую антенну и разделение сигналов приемной антенны между РПУ. ВЧ часть БС обеспечивает физический уровень OSI.

Аппаратура и ПО контроллера БС реализуют процедуры доступа к среде передачи данных подуровня МАС канального уровня модели.

Сетевой модуль осуществляет управлении БС, связь с центром мобильной коммутации и реализует процедуры логического управления обменом данными подуровня LLC канального уровня и процедуры сетевого уровня адресации АС в локальной подсети БС. Модуль связи обеспечивает обмен данными и сигналами управлении между БС и центром мобильной коммутации по фиксированным линиям связи согласно транспортному протоколу (синхронизацию, преобразование форматов, управление и т.д.).

Центр мобильной коммутации предназначен для управления потоками между мобильными и стационарными абонентами. Аналог АТС и управляет БС сети. Структура центра мобильной коммутации представлена на рис.1.11.

Рис.1.11

Контроллеры связи осуществляют передачу сигналов управления и информации по фиксированным линиям связи на БС, другие сети связи или обмен информацией с базой данных согласно протоколам связи для фиксированных сетей.

Центральный коммутатор (маршрутизатор) синхронизирует все контролеры и направляет потоки информации по требуемому каналу.

Центральный процессор формирует временную диаграмму сети и управляет работой сети радиосвязи.

Программное и аппаратное обеспечение центра коммутации включает протоколы и интерфейсы трех нижних уровней.

База данных включает информацию, необходимую для оперативного управления сетью радиосвязи (регистры пользователя, гостевой, положения абонента, аппаратуры, центр аутентификации, биллинговый центр текущего состояния сети).

Центр управления сетью реализует взаимодействие нескольких региональных центров коммутации, контроль текущего состояния и управление несколькими радиосетями. ПО центра включает протоколы верхних уровней.

Контрольные вопросы к разделу 1

1. Чему равен алфавит ДИБП с М уровнями?

2. Чему равна длина двоичного кодового слова кодера ДИБП с М уровнями?

3. Определить скорость кода на выходе кодера канала при длине информационного слова - k символов и выходном слове – n символов.

4. Записать выражение для вектора ошибок на выходе демодулятора.

5. Записать показатель достоверности передачи дискретных сообщений.

6. Записать показатель помехоустойчивости системы связи.

7. Записать показатель надежности системы связи.

8. Записать показатель символьной (технической) скорости передачи символов.

9. Записать показатель скорости передачи информации (битовой).

10.Определение пропускной способности канала связи.

11.Записать показатель удельной энергетической эффективности систем связи.

12.Записать показатель удельной спектральной эффективности систем связи.

13.Методы разделения каналов мобильных систем радиосвязи.

14.Методы организации сети мобильных систем радиосвязи.

15.Понятия узла связи, соединения, канала связи, коммутации каналов, сообщений.

16.Модель работы сети; понятия процедуры, протокола, интерфейса.

Дата добавления: 2014-01-07