Содержание

Содержание 3

Введение 3

1. Общие представления о телекоммуникационных сетях 4

1.1. Общие принципы организации сетей сотовой связи 4

1.2. Обзор цифровых каналов передачи информации 7

1.2.1. Основные характеристики цифровых сетей с интеграцией обслуживания 7

1.2.2. Организация каналов связи в соответствии с рекомендациями G.703 8

1.2.3. Переход от сетей PDH к сетям SDH 9

1.2.4. Сети Ethernet 11

1.3. Сети с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов 13

1.4. Модель взаимодействия открытых систем 14

1.5. Протоколы сетей связи 17

1.5.1. Протоколы IP 17

1.5.2. Протокол Х.25 19

1.6. Адресация в IP-сетях 22

1.7. Аппаратура сетей связи 24

1.7.1. Маршрутизаторы 24

1.7.2. Сетевые коммутаторы 26

1.7.3. Сетевые шлюзы 28

2. Цифровая система технологической радиосвязи tetra s-300 29

2.1. Общее описание системы 29

2.2. Отдельные узлы оборудования s-300 36

2.2.1. Интерфейсные модули SNI (Site Node Interface) 36

2.2.1.1. Интерфейсный модуль SNI V.35 36

2.2.1.2. Интерфейсный модуль SNI G.703/G.704 37

2.2.1.3. Интерфейсный модуль SNI G.703, «Сонаправленный» (Радиолиния) 37

2.2.1.4. Интерфейсный модуль SNI S/T (ISDN BRI) 37

2.2.2. Узел управления коммутацией SCN

(Switching Control Node) 38

2.2.3. Базовые станции сайта SBS (Site Base Station) 39

2.3. Особенности работы сетей TETRA S-300 41

2.4. Проблемы и перспективы развития сетей TETRA S-300 45

Список литературы 47

Введение

Учебное пособие «Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта» посвящено описанию оборудования цифровой системы технологической радиосвязи TETRA, которое применяется на участке Октябрьской железной дороги Санкт-Петербург – Москва.

Авторы пытались отразить в учебном пособии те теоретические и практические вопросы, которые востребованы специалистами региональных центров связи (РЦС), в частности, специалистами Октябрьской дирекции связи центральной станции связи (ЦСС) филиала ОАО «РЖД». Учебное пособие разделено на две логических части. Первая часть посвящена рассмотрению телекоммуникационных систем и сетей; вторая часть посвящена рассмотрению цифровой системы технологической радиосвязи TETRA. Фактически первая часть учебного пособия предназначена для раскрытия ключевых понятий и определений, которые используются во второй части, и является «введением» для второй части.

Авторы надеются, что данное учебное пособие поможет выпускникам специализации «Радиотехнические системы на железнодорожном транспорте» повышать свои знания не только в области железнодорожной радиосвязи, но и в целом, в области телекоммуникационных сетей и систем.

1. Общие сведения по организации телекоммуникационных сетей

1.1. Общие принципы организации сетей сотовой связи

Сотовая связь – один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На ровной поверхности без застройки зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками

(рис. 1).

Рис. 1. Формирование соты

Рис. 2. Формирование территории обслуживания сети сотовой связи

Несколько сот, в пределах которых частоты не повторяются, называются кластером. На рисунке 2 кластер организуют соты с диапазонами частот F1-F7. Расстояние между сотами с одинаковым подбором частот называется защитным интервалом (D). Кроме этого на рисунке отмечен радиус соты R, и радиус территории обслуживания R0 для двух кластеров.

Основными элементами сотовой системы являются: абонентское оборудование (мобильные станции МС), сеть базовых станций (БС), размещенных на обслуживаемой территории, и центр коммутации (ЦК). На рисунке 3 приведен пример структуры сотовой сети на основе стандарта GSM.

Рис. 3. Структура сети сотовой связи на основе стандарта GSM

1 – оборудование базовой станции, 2 – оборудование центра коммутации,

МС (MS) – мобильная станция (mobile station), БС (BTS) – базовая станция (base transceiver station), КБС (BSC) – контроллер базовой станции (base station controller), ГР (VLR) – гостевой регистр (visitors location register), ДР (HLR) – домашний регистр (home location register), ЦК (MSC) – центр коммутации (mobile switching centre), ЦУО (OMC) – центр управления оборудованием (operation and maintenance centre), ЦА (AuC) – центр аутентификации (authentification centre), РИО (EIR) – регистр идентификации оборудования (equipment identification register), ТФОП (PSTN) – телефонная сеть общего пользования (public switched telephone network), ЦСИО (ISDN) – цифровая сеть с интеграцией обслуживания (integrated services digital network)

Каждая базовая станция – это многоканальное приемно-передающее устройство, которое обслуживает абонентов в пределах своей соты. По специальным линиям связи (проводным или радиорелейным) все базовые станции соединяются с центром коммутации.

Центр коммутации обеспечивает управление сетью и, по сути, является специализированной автоматической телефонной станцией. Он хранит в своей памяти данные всех абонентов сотовой сети, отвечает за проверку прав доступа абонентов и их аутентификацию (подтверждение подлинности), обрабатывает и хранит информацию. Также в его обязанности входит: слежение за сигналами мобильных телефонов, их эстафетная передача при перемещении телефона из соты в соту, коммутация каналов в сотах при появлении помех или неисправностей, а главное – установление соединения абонента сотовой сети в соответствии с набранным номером с другим абонентом или выход в городскую, междугородную и международную телефонную сеть. В некоторых вариантах построения систем все эти функции разделяются между центром коммутации и еще одним элементом оборудования – контроллерами базовых станций.

Упрощенно порядок работы элементов сотовой сети выглядит так. В каждой базовой станции есть специальный канал, называемый управляющим, и все сотовые телефоны прослушивают сигналы на этом канале в ожидании вызова. В том случае, если абонент желает позвонить, сразу после набора номера радиотелефон начинает автоматический поиск свободного канала. При его обнаружении он передает свои параметры и набранный номер через базовую станцию на коммутатор сотовой сети. После проверки параметров абонента центр коммутации осуществляет соединение. В обратном направлении – при вызове абонента сотовой сети – коммутатор проверяет в своей базе данных наличие такого номера и начинает поиск радиотелефона в каждой из сот. Радиотелефон абонента, приняв этот вызов по управляющему каналу, передает подтверждение вызова, определяя, таким образом, свое местонахождение в сотовой сети. После этого, коммутатор находит свободный разговорный канал в данной соте и переключает соединение на него.

Кроме организации соединений, коммутатор непрерывно следит за сигналами радиотелефонов и в процессе связи. Если возникает неисправность в оборудовании или появляются помехи, коммутатор находит другой свободный канал и переводит разговор на него. Перемещения абонента в процессе соединения (связь-то – мобильная!) могут привести к предельному снижению уровня сигналов. Тогда коммутатор переключается на другую базовую станцию, более близкую к абоненту. Эстафетная передача производится полностью автоматически и настолько быстро, что связь не прерывается, а абонент ничего не замечает.