Общая модель военной телекоммуникационной сети
2. Общая модель военной телекоммуникационной сети
Пространственно ВТКС образуется путем соединения следующих топологических элементов: 1 - абонентские пункты (АП), 2 - узлы коммутации (УК), 3 - базовые станции (БС), 4 - линии передачи (ЛП), 5 - подвижные объекты (ПО).
Геометрическими моделями АП, УК и БС являются точки на плоскости с заданными координатами, ЛП – отрезок прямой линии с заданными координатами крайних точек, ПО – часть плоскости, ограниченная замкнутой линией, соответствующей границе возможного района равномерного размещения подвижных абонентов. Для наглядности АП, УК и БС изображаются не точками, а окружностями с центрами, совпадающими с данными точками.
Сетевая структура из приведенных топологических элементов образуется следующим образом:
– УК связываются друг с другом с помощью ЛП, представляющих собой от одной до четырех независимых многоканальных цифровых магистральных линий (МЛ);
– АП, принадлежащие к одной АГ, привязываются к одному ближайшему УК с помощью ЛП, представляющих собой от одной до четырех независимых многоканальных цифровых абонентских линий (АЛ);
– БС привязываются к ближайшему УК с помощью ЛП, представляющих собой от одной до двух независимых многоканальных цифровых абонентских линий (АЛ);
– ПО привязываются по радиоканалу (РК) с ближайшей БС.
Рекомендуемые материалы
Функционально на физическом уровне все элементы ВТКС опираются на цифровые каналы передачи. Каждая МЛ или АЛ представляется совокупностью одинаковых по скорости дуплексных цифровых каналов. Каждый из УК, АП и БС имеет одинаковые или различные по скорости дуплексные входы/выходы. Соответственно, для совместимости на физическом уровне каналы МЛ(АЛ) и соединяемые с ними входы/выходы УК (АП, БС) должны иметь одинаковые значения скоростей передачи. Каждая МЛ и АЛ характеризуются определенной технологией физического уровня, задаваемой (выбираемой) из следующего доступного перечня типов физической среды: 1-радиорелейная линия (РРЛ), 2-(медно-) кабельная линия связи (КЛС), 3-волоконнооптическая линия связи (ВОЛС), 4-цифровая абонентская линия (ЦАЛ) на базе протокола V.34, 5-ЦАЛ DSL, 6‑ЦАЛ IDSL, 7-ЦАЛ HDSL, 8‑ЦАЛ SDSL, 9-ЦАЛ ADSL, 10-ЦАЛ VDSL. При этом для МЛ доступны только первые три типа физической среды.
Для реализации потребности абонентов в различных видах информационного обмена в состав АП могут входить несколько абонентских устройств (АУ) четырех типов: 1 - цифровой телефонный аппарат (ТА) для передачи/приема речевой информации, 2 - специальная аппаратура (СА) для передачи/приема телекодовой информации, 3 - персональный компьютер (ПК) с модемом для передачи/приема файлов данных, 4 - телевизионная видеоаппаратура (ВА) для передачи/приема видеоинформации.
Каждое АУ характеризуется своей скоростью передачи, которая должна соответствовать скорости выделенного для него канала АЛ, подключенной к АП, в который входит данное АУ (при подключении АУ к АЛ через центр коммутации пакетов их скорости могут не совпадать). При этом диапазон возможных скоростей ТА и ВА ограничен снизу возможной степенью сжатия речи и видеоинформации. При отсутствии АУ какого-нибудь из приведенных выше 4-х типов в составе АП соответствующие виды обмена информацией являются недоступными. Если количество абонентов в составе АП больше, чем количество АУ определенного типа, то соответствующий вид информационного обмена является доступным, но характеризуется дополнительным временем ожидания.
В составе ПО предполагается наличие для каждого подвижного абонента индивидуального мобильного терминала (МТ), в который входят АУ типа МТА (аналогичного ТА) и МСА (аналогичного СА), позволяющих передавать и принимать по радиоканалу, соответственно, речь и телекодовую информацию. Базовая станция (БС) представляет собой совокупность подключенных к одной антенне нескольких приемо-передатчиков (ПП), каждый из которых обслуживает один частотный канал, допускающий временное разделение сигналов от разных ПО, а также разделение речи и данных от одного ПО. Доступ ПО к БС реализуется по методу транкинга (радио-АТС). При этом устройство управления доступом и коммутацией каналов (контролер БС или КБС) может располагаться или на БС, или на УК, к которому подключается БС. Кроме ПО радиосвязь может предоставляться и ФА, находящимся в зоне энергетического покрытия соответствующих БС. Но для этого в состав АП должны быть включены МТ.
Частотные и скоростные характеристики приемопередатчиков БС должны соответствовать аналогичным характеристикам приемопередающих блоков МТ. Кроме того, различным БС сети в общем случае должны назначаться разные частоты (и на прием, и на передачу) из выбранного частотного диапазона для исключения взаимных помех для ПО от разных БС. Однако на основании энергетического расчета РК можно выявить зоны радиосвязи, не граничащие друг с другом и допускающие повторное использование частот, что может сказаться на уменьшении суммарной ширины используемого частотного диапазона. А это в свою очередь позволит уменьшить стоимость аренды данного частотного диапазона, зависящую от заданной удельной стоимости единицы частотного диапазона на единицу покрываемой площади.
В состав УК, АП, БС и МТ могут входить специальные сетевые устройства (обобщенно: центры коммутации – ЦК), реализующие различные сетевые технологии (от уровня звена данных и выше). Между каждыми двумя центрами коммутации, связанными ограниченным количеством каналов МЛ, АЛ или РК, может осуществляться передача информации от многих абонентов в режиме коммутации каналов (КК) или в режиме коммутации пакетов (КП). В первом случае ЦК именуются центрами коммутации каналов (ЦКК), а во втором – центрами коммутации пакетов (ЦКП). Абонентские устройства связываются с ближайшими ЦКК или ЦКП выделенными цифровыми каналами. Подобный режим (технология) именуется фиксированным закреплением каналов (ФЗК).
Из вышесказанного следует, что тип ЦК можно однозначно определить, задавая технологию передачи данных в ЛП, связывающей данные ЦК друг с другом или с АУ.
В настоящей курсовой работе предполагается возможность использования следующих технологий передачи данных в АЛ и РК: 0‑ФЗК; 1-КК (аналог ISDN); 2-КП в соответствии с технологией X.25; 3-КП в соответствии с технологией Frame Relay (FR); 4-КП в соответствии с технологией ATM/AAL1; 5-КП в соответствии с технологией ATM/AAL2; 6-КП в соответствии с технологией ATM/AAL3/4; 7-КП в соответствии с технологией ATM/AAL5. В МЛ возможно использование 1-4 технологий (ФЗК не используется), причем технологии 4-7 приравниваются технологии 4, так как индивидуальные отличия AAL в МЛ не задаются.
В сочетании с технологиями пакетной передачи (2-7) может дополнительно использоваться технология TCP/IP. В сочетании с технологиями 0 и 1 (ФЗК и КК) данная технология также может использоваться, но при дополнительном одновременном использовании в АЛ (РК) протокола соединения «точка-точка» PPP. Причем данный протокол можно использовать в сочетании с ФЗК и КК и без TCP/IP.
При использовании различных технологий пакетной передачи в АЛ (РК) и МЛ предполагается, что на УК реализуется процедура соединения разнородных (ассоциативных) сетей путем туннелирования (инкапсуляции) при отсутствии использования TCP/IP или путем шлюзования при использовании TCP/IP.
В общем случае в составе одного УК и АП (МТ) может быть несколько ЦК различных технологий, связывающих между собой различные цифровые каналы АЛ, МЛ (РК), подключенных к данному УК (АП, МТ). Все АЛ с одинаковым номером, связывающие АУ одинакового типа (но разных АП) с одним и тем же УК, подключаются внутри данного УК к одному и тому же ЦК сети абонентского доступа (САД). Данный ЦК внутри УК связывается соединительными линиями (СЛ) (или совмещается в случае использования ФЗК в АЛ) с одним из ЦК магистральной (транспортной) сети (ТС), однозначно связанным с одной из МЛ. При использовании одинаковых технологий пакетной передачи данных от АУ разного типа возможно подключение АЛ с разным номером к одному и тому же ЦКП. Подобное объединение АЛ от разных АУ возможно и в режиме КК (ФЗК) с ЦКК, но при соблюдении равенства скоростей коммутируемых каналов.
Обратите внимание на лекцию "1 - Классификация судов".
Каждый отдельный ЦКК реализует технологию КК при одинаковых скоростях на всех входах/выходах. Каждый отдельный ЦКП реализует только одну из технологий КП: 2-X.25, 3-FR, 4…7-ATM. При этом подразумевается, что ЦКП (коммутатор) АТМ может одновременно поддерживать до четырех разновидностей услуг в виде технологий 4-ATM/AAL1, 5‑ATM/AAL2, 6-ATM/AAL3/4, 7-ATM/AAL5. Скорости на различных входах/выходах ЦКП могут быть разными.
Возможное в действительности использование отдельных выделенных каналов группового тракта цифровой линии передачи для связи различных ЦКП (ЦКК) на одинаковой или различной скорости в настоящей курсовой работе имитируется различными МЛ и АЛ.
Каждый контролер БС (КБС) кроме подразумеваемых средств управления доступом к радиоканалу (реализующих режим коммутации радиоканалов) может иметь в своем составе до четырех центров коммутации (ЦКК или ЦКП в зависимости от заданных или выбранных технологий), обслуживающих тракты передачи речи и данных по радиоканалам и по абонентским линиям привязки БС к УК. В КБС может входить до 2-х ЦК, наличие и тип которых задается выбором технологии работы по РК со стороны МТА и МСА, а также еще до 2‑х ЦК, наличие и тип которых задается выбором технологии работы по АЛ со стороны ТА и СА (для совместимости). При этом данные ЦК соединяются по СЛ внутри УК (если КБС находится на УК) или через специальные АЛ-МТА и АЛ-МСА снаружи УК (если КБС находится на БС) с теми же ЦК, к которым подключены ТА и СА.
Каждый элемент сети вносит определенную задержку в прохождение передаваемых сообщений (т.е. влияет на итоговые показатели своевременности), а также может служить причиной искажений (т.е. влияет на итоговые показатели достоверности). Кроме того, каждый элемент сети обладает конечной технической надежностью. В настоящей модели ВТКС ненулевой вероятностью отказа обладают только ЛП, УК (ЦК) и БС, а абонентские устройства АП и ПО считаются безотказными.
Включение любого элемента (технологии) в состав сети, а также реализация их определенных количественных характеристик предполагает наличие соответствующих затрат, оцениваемых в условных единицах (УЕ) стоимости.
В целом на основании заданного (выбранного) состава и структуры ВТКС, а также заданных (выбранных) значений варьируемых параметров каждого сетевого элемента, используя приведенные в п.3 расчетные соотношения, можно оценить внешние характеристики качества связи: своевременности и достоверности, а также надежности связи и экономических затрат, по которым можно сделать вывод о качестве выбранной сетевой технологии и о возможных направлениях дальнейшей оптимизации сетевых характеристик.