Nets2010 (1131259), страница 29

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

Для высокоскоростной передачи данных посредством существующих GSM-сетей была разработана GPRS (General Packet Radio Service) - служба пакетной передачи данных по радиоканалу. Необходимо отметить, что, кроме повышения скорости (максимум составляет 171,2 кбит/сек.), новая система предполагает иную схему оплаты услуги передачи данных - при использовании GPRS-службы расчеты производятся пропорционально объему переданной информации, а не времени использования канала. К тому же GPRS-служба более рационально использует выделяемую полосу частот: особо не вдаваясь в технические тонкости, можно сказать, что пакеты данных передают одновременно по многим каналам (именно в одновременном использовании нескольких каналов и заключается выигрыш в скорости) в паузах между передачей речи. И только в паузах голосовой трафик имеет безусловный приоритет перед данными, поэтому скорость передачи информации определяется не только возможностями сетевого и абонентского оборудования, но и загрузкой сети. Ни один канал GPRS-службы не занимают под передачу данных целиком - и это основное качественное отличие новой технологии от описанных выше.

Доработку GSM-сети для предоставления GPRS-услуг можно условно разделить на два аспекта - программный и аппаратный. Если говорить о программном обеспечении, то оно нуждается в замене или обновлении практически всюду - начиная с баз HLR-VLR и заканчивая базовыми станциями BS. В частности, вводится режим многопользовательского доступа к временным кадрам каналов GSM, а в HLR-базе, например, появляется новый параметр - Mobile Station Multislot Capability (количество каналов, с которыми одновременно может работать мобильный телефон абонента, подробнее об этом ниже).

Ядро системы GPRS (GPRS Core Network) состоит из двух основных блоков - SGSN-узел (Serving GPRS Support Node - узел поддержки GPRS-сервиса) и GGPRS-узел (Gateway GPRS Support Node - шлюзовой узел GPRS). Остановимся на их функциях более подробно.

SGSN, в некотором смысле, можно назвать аналогом MSC – центра мобильной коммутации сети GSM. SGSN контролирует доставку пакетов данных пользователям, взаимодействует с HLR-базой собственных абонентов сети, проверяя, разрешены ли запрашиваемые пользователями услуги, ведет мониторинг находящихся онлайн пользователей, организует регистрацию абонентов вновь появившихся в зоне действия сети, и т.п. Так же как и MSC-центр, SGSN-узел в системе может быть не один, в этом случае каждый узел отвечает за свой участок сети.

Назначение GGSN-узла видно из его названия - это шлюз между сотовой сетью (вернее, ее частью для передачи данных через GPRS-службу) и внешними информационными магистралями (Интернетом, корпоративными интранет-сетями, другими GPRS-системами и так далее). Основной задачей GGSN-узла является маршрутизация данных, идущих к абоненту через SGSN-узел и от него. Вторичными функциями GGSN-узла является адресация данных, динамическая выдача адресов в Интернет (IP-адресов), а также отслеживание информации о внешних сетях и собственных абонентах (в том числе тарификация услуг). Эти функции относятся к сетевому уровню модели OSI ISO.

В GPRS-службу заложена хорошая масштабируемость: при появлении новых абонентов оператор может увеличивать число SGSN-узлов, а при эскалации суммарного трафика - добавлять в систему новые GGSN-узлы. Внутри ядра GPRS-службы (между SGSN- и GGSN-узлами) данные передаются с помощью специального туннельного протокола GTP (GPRS Tunneling Protocol).

Еще одной составной частью системы GPRS является PCU-блок (Packet Control Unit - устройство контроля пакетной передачи). PCU-блок стыкуется с контроллером базовых станций BSC и отвечает за направление трафика данных непосредственно от BSC к SGSN.

В перспективе (при ориентации системы на мобильный Интернет) возможно добавление специального узла - IGSN (Internet GPRS Support Node - узел поддержки Интернета).

Рисунок 2-73. Внутренняя организация GPRS-службы

Следует отметить такой важный параметр функционирования GPRS-службы, как QoS (Quality of Service - качество сервиса). Очевидно, что видеоконференция в режиме реального времени и отправка сообщения электронной почты предъявляют разные требования, например, к задержкам на пути пакетов данных. Поэтому в GPRS существует несколько классов QoS, подразделяющихся по следующим признакам:

• необходимому приоритету (существует высокий, средний и низкий приоритет данных)

• надежности

• задержкам (задержки информации вне GPRS-сети в расчет не принимаются)

• количественным характеристикам (пиковое и среднее значение скорости)

Класс QoS выбирается индивидуально для каждой новой сессии передачи данных.

Стандарт услуги GPRS предусматривает два режима соединений:

• PTP (Point-To-Point - точка-точка)

• PTM (Point-To-Multipoint - точка-многоточка)

Широковещательный режим РТМ, в свою очередь, подразделяется на два класса:

• PTM-M (PTM-Multicast) - передача необходимой информации всем пользователям, находящимся в определенной географической зоне;

• PTM-G (PTM-Group Call) - данные направляются определенной группе пользователей.

Новый стандарт для 3G-сетей.

Следующим шагом от GSM к сетям третьего поколения (3G-сети) или UMTS-системам (Universal Mobile Telephone System) является EDGE-служба (Enhanced Data Rates for GSM Evolution, в вольном переводе - «ускоренная передача данных»), позволяющая осуществлять передачу информации на скоростях до 384 кбит/сек. в восьми GSM-каналах (48 Кбит/сек. на канал).

С EDGE-службой мобильный Интернет становится реальностью. Добавление EDGE-службы к существующим сетям второго поколения делает их совместимыми со стандартами ITU для 3G-сетей. EDGE-служба – это решение для 3G-сетей, которое позволит существующей сетевой инфраструктуре предоставлять мощные современные мультимедийные услуги для мобильных терминалов. Реализация EDGE позволяет усилить и основные преимущества технологии GPRS-службы: быстрое установление соединений пакетной передачи и более высокая скорость в радиоинтерфейсе.

Для внедрения EDGE-службы «поверх GPRS» операторам необходимо заменить аппаратуру базовых станций BS, а пользователям - приобрести поддерживающие EDGE телефонные аппараты.

Сегодня основным фактором, определяющим развитие мобильной связи, является голосовая телефония. Появление GPRS и EDGE, а затем переход к UMTS-системе открывают дорогу ко многим дополнительным возможностям, помимо голосовой связи. UMTS - это высокоскоростная передача данных, мобильный Интернет, различные приложения на основе Интернета, интранета и мультимедиа

Ключевой технологией для UMTS является широкополосный многостанционный доступ с разделением кодов (WCDMA). Эта технология радиодоступа поддерживает все мультимедийные услуги 3G-сетей. Системы WCDMA/UMTS включают усовершенствованную базовую сеть GSM и радиоинтерфейс по технологии WCDMA. Скорость передачи в радиоканале для мобильного абонента достигает 2 Мбит/сек. WCDMA предназначена для использования в системах, работающих в частотном диапазоне 2 ГГц, который позволит в полной мере использовать все преимущества этой технологии. Например, всего одна несущая WCDMA шириной 5 МГц должна обеспечить предоставление смешанных услуг, требующих скоростей передачи от 8 кбит/сек. до 2 Мбит/сек. А мобильные терминалы, совместимые с WCDMA, смогут в соответствии с рекомендациями ITU работать сразу с несколькими услугами.

CDMA (Code Division Multiple Access) – множественный доступ на основе разделения кодов.

GSM – пример системы, где использована довольно сложная комбинация техник FDM, TDM, ALOHA для беспроводной сотовой связи. В ней ни один из пользователей системы не может использовать всю полосу пропускания, предоставленную системе. Если при этом принять в расчет сужение полосы пропускания из-за проблем на границе сот, падение мощности сигналов от мобильных терминалов в пограничных сотовых зонах, накладных расходов на шифрование в целях безопасности, то становится ясно, что высокую скорость передачи в этой системе получить не просто.

Метод CDMA основан на принципиально иной идеи – каждый участник связи может использовать всю полосу пропускания канала. У каждого свой уникальный «язык», поэтому все могут говорить сразу. Понимать друг друга будут только те, кто говорит на одном языке.

В CDMA-системе каждый бит сообщения кодируется последовательностью из m частиц. Бит со значением 0 передается инвертированной последовательностью частиц, бит 1 – прямой. Каждой мобильной станции присваивается уникальный код – последовательность частиц.

Ясно, что такая техника возможна, только если при увеличении объема передаваемой информации будет пропорционально увеличиваться ширина полосы пропускания. При использовании техники FDM канал 1 МГц может быть разделен на 100 подканалов по 10 кГц каждый. Таким образом, мы сможем осуществлять передачу по таким подканалам со скоростью 10 кбит/сек. (1 бит на 1 Гц). В случае CDMA каждый может использовать всю полосу, т.е. 1 МГц. Если мы будем использовать 10-разрядные последовательности частиц (что предполагает 2¹⁰ разных последовательностей), то сможем передавать данные со скоростью 100 кбит/сек.

Кроме этого, поскольку каждая станция имеет уникальную последовательность частиц, то не требуется дополнительного шифрования. Отсюда ясно преимущество CDMA по отношению к TDM- и FDM-техникам.

Идея уникальности последовательности частиц для каждой станции основана на ортогональных кодах. Суть этих кодов состоит в следующем: если обозначить последовательности частиц для станции S как S, а для станции T - T, то

Как получатель узнает последовательность частиц отправителя? Например, за счет соответствующего быстродействия он может слышать всех, обрабатывая алгоритмом декодирования для каждой последовательности в параллель. На практике поступают несколько иначе. Однако мы не будем здесь заниматься этим вопросом.

40. Стандарты IEEE 802.х для локальных и муниципальных сетей: Стандарт IEEE 802.3 и Ethernet (кабели, способ физического кодирования, алгоритм вычисления задержки, МАС подуровень, производительность).

Все стандарты для локальных сетей сконцентрированы в документе IEEE 802. Этот документ разделен на части. IEEE 802.1 содержит введение в стандарты и описание примитивов. IEEE 802.2 описывает протокол LLC (Logical Link Control – управление логическим каналом), который является верхней частью канального протокола. Стандарты с IEEE 802.3 по IEEE 802.5 описывают протоколы CSMA/CD для локальных сетей, шину с маркером и кольцо с маркером. Каждый стандарт покрывает физический уровень и МАС-подуровень. К их изучению мы и переходим.

Стандарт IEEE 802.3 относится к 1-настойчивым протоколам CSMA/CD для локальных сетей. Напомним, что прежде чем начать передачу, станция, использующая такой протокол, опрашивает канал. Если он занят, то она ждет и как только он освободится, она начинает передачу. Если несколько станций одновременно начали передачу, то возникает коллизия. Тут же передача прекращается. Станции ожидают некоторый случайный отрезок времени, и все начинается сначала.

IEEE 802. Кабели.

Всего по стандарту допускается четыре категории кабелей. Исторически первым был так называемый «толстый» Ethernet - 10Base5. Это желтого цвета кабель с отметками через каждые 2,5 метра, которые указывают, где можно делать подключения. Подключение делается через специальные розетки с трансивером, которые монтируются прямо на кабеле. 10Base5 означает, что кабель обеспечивает пропускную способность на 10 Мбит/сек., использует аналоговый сигнал, и максимальная длина сегмента равна 500 метров.

Вторым исторически появился кабель 10Base2 - «тонкий» Ethernet. Это более простой в употреблении кабель с простым подключением через BNC-коннектор. Этот коннектор представляет собой Т-образное соединение коаксиальных кабелей. Кабель для тонкого Ethernet дешевле. Однако его сегмент не должен превосходить 200 метров и содержать более 30 машин.

Проблемы поиска обрыва, частичного повреждения кабеля или плохого контакта в коннекторе привели к созданию совершенно иной кабельной конфигурации на витой паре. Здесь каждая машина соединена со специальным устройством - хабом (hub) витой парой. Этот способ подключения называется 10Base-T.

Данные три способа подключения показаны на рисунке 4-16. В 10Base5 (рисунок 4-16 (a)) трансивер размещается прямо на кабеле. Он отвечает за обнаружение несущей частоты и коллизий. Когда трансивер обнаруживает коллизию, он посылает специальный сигнал по кабелю, чтобы гарантировать, что другие трансиверы услышат коллизию. Трансивер на кабеле соединяется с компьютером трансиверным кабелем. Его длина не должна превосходить 50 метров. Он состоит из 5 витых пар. Две - для передачи данных к компьютеру и от него, две - для передачи управляющей информации в обе стороны, и пятая пара - для подачи питания на трансивер. Некоторые трансиверы позволяют подключать к себе до восьми машин.

Рисунок 4-16. Три способа подключения по стандарту IEEE 802

Трансиверный кабель подключается к контроллеру в компьютере. На этом контроллере есть специальная микросхема, которая отвечает за прием кадров и их отправку, проверку и формирование контрольной суммы. В некоторых случаях она отвечает за управление буферами на канальном уровне, очередью буферов на отправку, прямой доступ к памяти машины и другие вопросы доступа к сети.

У 10Base2 трансивер расположен на контроллере. Каждая машина должна иметь свой индивидуальный трансивер (рисунок 4-16 (b)).

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)