Лекции 2010-го года (1130544), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Подчеркнем, что сравниваются неотдельные биты, а весь адрес как число.Рисунок 2-71. Действие переключателя Батчера-БаньянаНа рисунке 2-71 показан переключатель Батчера-Баньяна 8х8. Сложность операцииперестановки для устройства Батчера . Ячейки, отсортированные Батчеровскойсетью, подаются на вход сети баньяна, где они пересылаются без конфликтов. На рисунке2-72 показана комбинация Батчеровской и баньяновской сетей.Рисунок 2-72. Комбинация Батчеровской и баньяновской сетей92Известны 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 поразному преодолевают эти недостатки.
Основная их идея заключается во встраиваниимежду переключателем Батчера и сетью баньяна специальной схемы, которая позволяетпреодолеть эти две трудности.Раздел 2.6. Сотовая связьТрадиционные телефонные системы даже на основе широкополосного ISDN не всостоянии удовлетворить потребности в мобильной связи. Есть категория пользователей,для которых необходимы системы на радиоканалах, а не кабельные системы. Этакатегория имеет устойчивую тенденцию к расширению. Оконечным устройством у такихпользователей может быть и телефон, и факс, и ноутбук, и персональный помощник(PDA).
Рынок этих систем огромен. В этом разделе мы рассмотрим основные виды системмобильной связи.2.6.1. PagingПримером paging-связи (от page - страница, листок) является громкоговорящая связь накрупных предприятиях (больницы, автобазы, депо, вокзалы и т.д.), т.е. это системыоднонаправленные. Современное развитие этого вида систем состояло в адресациисообщения кому-то одному, а не всем, кто находится в зоне слышимости.Желающий послать сообщение на пейджер звонит в пейджинговую компанию, называеткод абонента и текст сообщения.
Оператор вводит сообщение в систему и компьютерчерез сеть передает это сообщение, которое через ретранслятор передается в эфир.Пейджер получателя, обнаружив в тексте сообщения свой номер, принимает сообщение,93запоминает его в буфере и высвечивает его на экране. Подобную услугу имеют всесовременные сотовые телефоны.Эти системы однонаправленные, от одного ко многим, поэтому в них нет проблем сконкуренцией за доступ к каналу передачи. В системе есть только один передатчик.Такие системы требуют только однонаправленных каналов.
Скорость передачинебольшая: одно сообщение со средней длиной в 30 байт. На радиоканале с пропускнойспособностью в 1 Мбит/сек. можно пропустить 240 000 таких сообщений в минуту.2.6.2. Сотовые, радиотелефоныРассмотрение начнем с беспроводных телефонов, которые позволяют людям свободноперемещаться внутри ограниченного пространства и пользоваться услугами телефоннойсвязи. Обычно зона действия таких систем - 300-400 метров (иногда до 1-2 км.).Было предложено несколько поколений стандартов для этих систем. Последний стандартпоявился в 1992 году под названием DECT (Digital European Cordless Telecommunication).По уровню услуг возможности телефонов этого поколения приближаются к системамсотовой связи, так как позволяют использовать несколько трубок, коммутировать ихмежду собой, устраивать роуминг между несколькими базами и т.д.Первые мобильные радиотелефоны появились в армии.
В 1946 году они сталииспользоваться в гражданских областях - полиция, такси, скорая помощь и т.д. Какправило, база поддерживала несколько каналов, по каждому из которых можно былообщаться в полудуплексном режиме. Говорящий должен был нажимать кнопку.Следующий шаг - в 1960-е годы в США появляется IMPS (Improved Mobil TelephoneSystem). Здесь уже каждый канал использовал две частоты - одну для получения сигналов,другую - для передачи.
Таким образом, кнопка была уже не нужна. Такие системы моглиподдерживать до 23 каналов, так что дозвониться было довольно трудно.2.6.2.1. Развитая мобильная телефонная система - AMPSСитуация с мобильной телефонной связью резко изменилась, когда в 1982 году компанияBell Labs предложила систему AMPS (Advanced Mobil Telephone System). Идея этойсистемы очень проста. Вместо того чтобы охватить сразу всю территорию небольшимчислом каналов, эту территорию разбивают на небольшие части – соты.
В каждой сотеиспользуют свой набор каналов, но так, чтобы частоты каналов у соседних сот непересекались, т.е. не было общих частот. Такая организация системы дает выигрыш виспользовании частот из-за их повторного использования, увеличивается емкость сети –число одновременно обслуживаемых пользователей. Кроме этого, в системе можноиспользовать маломощные сигналы, а следовательно, передатчик может бытькомпактным, т.к. не требуется мощных источников питания.
Если в каких-то сотах из-забольшого числа пользователей отказы в соединении становятся слишком частыми из-забольшого числа пользователей, то эту соту можно разделить на несколько новых.Каждая сота имеет базовую станцию (базу), состоящую из компьютера и приемнопередающей аппаратуры. Несколько баз подключаются к Центру мобильной коммутации(MSC). В небольших системах может быть достаточно одного центра. В большихсистемах может потребоваться несколько центров.
MSC-центры соединяются друг с94другом и с обычной наземной телефонной сетью и, при необходимости, коммутируютзвонок с мобильного телефона на обычный телефон.При перемещении телефона ближайшие базовые станции сравнивают уровень сигнала отнего и та база, у которой этот уровень выше, чем у других, берет его под свой контроль.Телефон получает сообщение об изменении базы.В системе AMPS используется метод разделения частот - FDMA. Весь диапазон частот824-894 МГц разделены на 832 дуплексных канала: 824-859 MГц для передачи и 860–894МГц - для приема.
Каждый канал имеет ширину 30 КГц. Все каналы делятся на четырекатегории:••••УправляющиеДля сообщенийУстановки доступа и распределения каналовДанные - голос, факс и прочиеВ системе AMPS у каждого телефона есть встроенный 32-битовый серийный номер ителефонный номер, состоящий из 10 цифр: 3 цифры – код зоны (10 бит) и 7 цифр (24 бита)– номер абонента. Когда телефон включают, он начинает сканироватьзапрограммированный в нем список из 21 каналов управления, чтобы обнаружитьнаиболее мощный сигнал. По информации из управляющего канала он узнаетраспределение каналов для сообщений, установки соединений и доступа, передачиданных.Затем телефон сообщает свой 32-битовый серийный номер и 34-битовый телефонныйномер.
Эта информация в AMPS-системе передается пакетом в цифровом виде несколькораз, кодируется специальным кодом с коррекцией ошибок, хотя голос передают поаналоговому каналу.Когда базовая станция получает такой пакет от телефона, она запрашивает у своего MSCцентра информацию о новом клиенте и сообщает домашней MSC, т.е. MSC, к которойприписан этот телефон, о его текущем местоположении.
Обычно такая перерегистрациятелефона происходит каждые 15 минут.Чтобы позвонить, абонент включает телефон, набирает номер нужного абонента инажимает кнопку «Послать» (Send). Телефон по каналу установки доступа посылает вцифровом виде пакет, содержащий информацию о нем и о телефоне вызываемогоабонента. Если происходит коллизия или ошибка, то попытка повторяется несколько раз.Получив запрос, базовая станция информирует о нем MSC. Если нужный абонент – этоабонент компании, которой принадлежит MSC, то MSC ищет свободный канал дляданных. Если такой найден, то MSC информирует о нем вызывающий телефон по каналууправления. Вызывающий телефон переключается на прием по указанному каналу и ждет,когда на вызываемом телефоне поднимут трубку (нажмут кнопку «Прием»).Входящий звонок обрабатывается несколько иначе.
В режиме ожидания телефонпостоянно следит за каналом сообщений: не появится ли там сообщение для него. Когдавызывающий телефон сгенерировал запрос, то от MSC поступает запрос на домашнююMSC вызываемого телефона, чтобы определить, в какой соте находится вызываемыйтелефон. Пакет с вызовом направляется последней базовой станции, зарегистрировавшейтелефон с искомым номером, например, 46. Базовая станция распространяет по каналусообщений специальное сообщение типа: «46-й, ты здесь?» Вызываемый телефон95отвечает по каналу управления специальным пакетом типа «Да». Тогда базовая станцияшлет по каналу управления пакет «46-ой, для вас вызов на канале 8». После этоговызываемый телефон переключается на канал 8 и начинает звонить.К сожалению, аналоговые сотовые телефоны абсолютно не защищены.
Любой, у кого естьрадиоприемник нужного диапазона, может, настроив его на один из голосовых каналов,просто прослушать разговор. Злоумышленник может перехватывать информацию изканалов управления, содержащую 32-битовые номера телефонных трубок и 34-битовыеномера, а затем разговаривать за чужой счет. И многое, многое другое. Это один изглавных недостатков аналоговых сотовых телефонов.2.6.2.2. Цифровая сотовая телефонияПервые сотовые телефонные системы были аналоговыми.
Им на смену пришли цифровыесистемы, которые составили второе поколение сотовых систем. В настоящее времяпроисходит переход на сотовые системы 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 ителефонные аппараты. Ясно, что это было чрезвычайно неудобно. Как результат,европейцы создали единую цифровую систему, известную как GSM (Global System forMobile communications), которая была введена в действие ранее американских и японскиханалогов.Итак, GSM - это полностью цифровая система. Ее успех был во многом связан с тем, чтоона проектировалась без оглядки на уже существующие аналоговые системы, ее авторы непытались сделать ее совместимой с ними.Основная цель стандарта GSM была обеспечить людям возможность, свободнопередвигаясь, как внутри страны, так и между странами, поддерживать связь с любымиабонентами сети.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
