Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Такая перестановка показана на рисунке 2-62 (b).Для сортировки входов Батчер в 1968 году предложил специальный переключатель. Подобнобаньяновскому переключателю, переключатель Батчера строится из элементов 2х2, работает синхронно идискретно. В каждом элементе выходные адреса ячеек сравниваются. Больший направляется по стрелке, аменьший - в противоположном направлении. Если ячейка одна, то против стрелки. Подчеркнем, чтосравниваются не отдельные биты, а весь адрес как число.Рисунок 2-71.
Действие переключателя Батчера-БаньянаНа рисунке 2-71 показан переключатель Батчера-Баньяна 8х8. Сложность операции перестановки. Ячейки, отсортированные Батчеровской сетью, подаются на вход сетидля устройства Батчера баньяна, где они пересылаются без конфликтов. На рисунке 2-72 показана комбинация Батчеровской ибаньяновской сетей.Рисунок 2-72. Комбинация Батчеровской и баньяновской сетейИзвестны две трудности, которые переключатели Батчера-Баньяна не могут преодолевать:§если коллизия на выходе все-таки возникает, то решением является только сброс§рассылка одной и той же ячейки сразу на несколько выходовБыло предложено несколько промышленных переключателей этого типа, которые по-разномупреодолевают эти недостатки. Основная их идея заключается во встраивании между переключателемБатчера и сетью баньяна специальной схемы, которая позволяет преодолеть эти две трудности.2.6.
Сотовая связьТрадиционные телефонные системы даже на основе широкополосного ISDN не в состоянииудовлетворить потребности в мобильной связи. Есть категория пользователей, для которых необходимысистемы на радиоканалах, а не кабельные системы. Эта категория имеет устойчивую тенденцию красширению. Оконечным устройством у таких пользователей может быть и телефон, и факс, и ноутбук, иперсональный помощник (PDA).
Рынок этих систем огромен. В этом разделе мы рассмотрим основные видысистем мобильной связи.2.6.1. PagingПримером paging-связи (от page - страница, листок) является громкоговорящая связь на крупныхпредприятиях (больницы, автобазы, депо, вокзалы и т.д.), т.е. это системы однонаправленные.Современное развитие этого вида систем состояло в адресации сообщения кому-то одному, а не всем, ктонаходится в зоне слышимости.Желающий послать сообщение на пейджер звонит в пейджинговую компанию, называет код абонентаи текст сообщения. Оператор вводит сообщение в систему и компьютер через сеть передает этосообщение, которое через ретранслятор передается в эфир.
Пейджер получателя, обнаружив в текстесообщения свой номер, принимает сообщение, запоминает его в буфере и высвечивает его на экране.Подобную услугу имеют все современные сотовые телефоны.Эти системы однонаправленные, от одного ко многим, поэтому в них нет проблем с конкуренцией задоступ к каналу передачи. В системе есть только один передатчик.Такие системы требуют только однонаправленных каналов.
Скорость передачи небольшая: односообщение со средней длиной в 30 байт. На радиоканале с пропускной способностью в 1 Мбит/сек. можнопропустить 240 000 таких сообщений в минуту.2.6.2. Сотовые, радиотелефоныРассмотрение начнем с беспроводных телефонов, которые позволяют людям свободно перемещатьсявнутри ограниченного пространства и пользоваться услугами телефонной связи. Обычно зона действиятаких систем - 300-400 метров (иногда до 1-2 км.).Было предложено несколько поколений стандартов для этих систем.
Последний стандарт появился в1992 году под названием DECT (Digital European Cordless Telecommunication). По уровню услугвозможности телефонов этого поколения приближаются к системам сотовой связи, так как позволяютиспользовать несколько трубок, коммутировать их между собой, устраивать роуминг между несколькимибазами и т.д.Первые мобильные радиотелефоны появились в армии. В 1946 году они стали использоваться вгражданских областях - полиция, такси, скорая помощь и т.д. Как правило, база поддерживала несколькоканалов, по каждому из которых можно было общаться в полудуплексном режиме.
Говорящий должен былнажимать кнопку.Следующий шаг - в 1960-е годы в США появляется IMPS (Improved Mobil Telephone System). Здесьуже каждый канал использовал две частоты - одну для получения сигналов, другую - для передачи. Такимобразом, кнопка была уже не нужна.
Такие системы могли поддерживать до 23 каналов, так чтодозвониться было довольно трудно.2.6.2.1. Развитая мобильная телефонная система - AMPSСитуация с мобильной телефонной связью резко изменилась, когда в 1982 году компания Bell Labsпредложила систему AMPS (Advanced Mobil Telephone System). Идея этой системы очень проста. Вместотого чтобы охватить сразу всю территорию небольшим числом каналов, эту территорию разбивают нанебольшие части – соты. В каждой соте используют свой набор каналов, но так, чтобы частоты каналов усоседних сот не пересекались, т.е. не было общих частот.
Такая организация системы дает выигрыш виспользовании частот из-за их повторного использования, увеличивается емкость сети – числоодновременно обслуживаемых пользователей. Кроме этого, в системе можно использовать маломощныесигналы, а следовательно, передатчик может быть компактным, т.к. не требуется мощных источниковпитания. Если в каких-то сотах из-за большого числа пользователей отказы в соединении становятсяслишком частыми из-за большого числа пользователей, то эту соту можно разделить на несколько новых.Каждая сота имеет базовую станцию (базу), состоящую из компьютера и приемно-передающейаппаратуры.
Несколько баз подключаются к Центру мобильной коммутации (MSC). В небольших системахможет быть достаточно одного центра. В больших системах может потребоваться несколько центров. MSCцентры соединяются друг с другом и с обычной наземной телефонной сетью и, при необходимости,коммутируют звонок с мобильного телефона на обычный телефон.При перемещении телефона ближайшие базовые станции сравнивают уровень сигнала от него и табаза, у которой этот уровень выше, чем у других, берет его под свой контроль.
Телефон получаетсообщение об изменении базы.В системе AMPS используется метод разделения частот - FDMA. Весь диапазон частот 824-894 МГцразделены на 832 дуплексных канала: 824-859 MГц для передачи и 860–894 МГц - для приема. Каждыйканал имеет ширину 30 КГц.
Все каналы делятся на четыре категории:§Управляющие§Для сообщений§Установки доступа и распределения каналов§Данные - голос, факс и прочиеВ системе AMPS у каждого телефона есть встроенный 32-битовый серийный номер и телефонныйномер, состоящий из 10 цифр: 3 цифры – код зоны (10 бит) и 7 цифр (24 бита) – номер абонента. Когдателефон включают, он начинает сканировать запрограммированный в нем список из 21 каналовуправления, чтобы обнаружить наиболее мощный сигнал. По информации из управляющего канала онузнает распределение каналов для сообщений, установки соединений и доступа, передачи данных.Затем телефон сообщает свой 32-битовый серийный номер и 34-битовый телефонный номер. Этаинформация в AMPS-системе передается пакетом в цифровом виде несколько раз, кодируетсяспециальным кодом с коррекцией ошибок, хотя голос передают по аналоговому каналу.Когда базовая станция получает такой пакет от телефона, она запрашивает у своего MSC-центраинформацию о новом клиенте и сообщает домашней MSC, т.е.
MSC, к которой приписан этот телефон, о еготекущем местоположении. Обычно такая перерегистрация телефона происходит каждые 15 минут.Чтобы позвонить, абонент включает телефон, набирает номер нужного абонента и нажимает кнопку«Послать» (Send). Телефон по каналу установки доступа посылает в цифровом виде пакет, содержащийинформацию о нем и о телефоне вызываемого абонента. Если происходит коллизия или ошибка, топопытка повторяется несколько раз. Получив запрос, базовая станция информирует о нем MSC. Еслинужный абонент – это абонент компании, которой принадлежит MSC, то MSC ищет свободный канал дляданных.
Если такой найден, то MSC информирует о нем вызывающий телефон по каналу управления.Вызывающий телефон переключается на прием по указанному каналу и ждет, когда на вызываемомтелефоне поднимут трубку (нажмут кнопку «Прием»).Входящий звонок обрабатывается несколько иначе. В режиме ожидания телефон постоянно следит заканалом сообщений: не появится ли там сообщение для него. Когда вызывающий телефон сгенерировалзапрос, то от MSC поступает запрос на домашнюю MSC вызываемого телефона, чтобы определить, в какойсоте находится вызываемый телефон. Пакет с вызовом направляется последней базовой станции,зарегистрировавшей телефон с искомым номером, например, 46.
Базовая станция распространяет поканалу сообщений специальное сообщение типа: «46-й, ты здесь?» Вызываемый телефон отвечает поканалу управления специальным пакетом типа «Да». Тогда базовая станция шлет по каналу управленияпакет «46-ой, для вас вызов на канале 8». После этого вызываемый телефон переключается на канал 8 иначинает звонить.К сожалению, аналоговые сотовые телефоны абсолютно не защищены. Любой, у кого естьрадиоприемник нужного диапазона, может, настроив его на один из голосовых каналов, простопрослушать разговор.
Злоумышленник может перехватывать информацию из каналов управления,содержащую 32-битовые номера телефонных трубок и 34-битовые номера, а затем разговаривать за чужойсчет. И многое, многое другое. Это один из главных недостатков аналоговых сотовых телефонов.2.6.2.2. Цифровая сотовая телефонияПервые сотовые телефонные системы были аналоговыми. Им на смену пришли цифровые системы,которые составили второе поколение сотовых систем. В настоящее время происходит переход на сотовыесистемы 3G – системы третьего поколения.В 80-е годы в Европе существовало пять разных сотовых аналоговых телефонных систем.
Поэтому,переезжая из страны в страну, пользователи были вынуждены менять и телефонные аппараты. Ясно, чтоэто было чрезвычайно неудобно. Как результат, европейцы создали единую цифровую систему, известнуюкак GSM (Global System for Mobile communications), которая была введена в действие ранее американскихи японских аналогов.Итак, GSM - это полностью цифровая система. Ее успех был во многом связан с тем, что онапроектировалась без оглядки на уже существующие аналоговые системы, ее авторы не пытались сделатьее совместимой с ними.Основная цель стандарта GSM была обеспечить людям возможность, свободно передвигаясь, каквнутри страны, так и между странами, поддерживать связь с любыми абонентами сети. При этом в каждойстране может быть одна или несколько функционирующих сетей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
