Слайд 2
Цели, задачи курса
Цели курса
1. Дать введение в основные
принципы, методы, подходы к решению задач, технологии современной связи.
2.
Провести обзор современных технологий связи, особенностей построения современных систем и сетей связи (электросвязи).
Задачи курса
1. Создать теоретическую и практическую базу для постановки и решения задач в области связи.
2. Создать основу для взаимодействия со специалистами различных специальностей при проектировании, разработке, организации эксплуатации систем и сетей связи.
Слайд 3
Программа курса
Введение
Основные понятия и принципы электросвязи
Сигналы и каналы
электросвязи
Системы передачи и транспортные сети
Телефонные сети
Сети передачи данных
Телематические службы
Сети
подвижной радиосвязи
Сети с интеграцией служб
Системы сетевого управления и биллинга
Качество в электросвязи
Слайд 4
Основные понятия
Связь –
1) Передача и прием информации с
помощью различных технических средств.
2) Отрасль народного хозяйства ,
обеспечивающая передачу и прием почтовых, телефонных, телеграфных, радио- и др. сообщений.
Связь
Электросвязь -
передача информации посредством электрических (оптических) сигналов, распространяющихся по проводам (проводная связь), или (и) радиосигналов (радиосвязь)
Почтовая связь
передача почтовых отправлений (писем, газет, бандеролей…)
Слайд 5
Виды преобразований информации:
Производство
«Кодирование» и модуляция
Передача/Приём
Распределение
Хранение
Обработка
«Связь»
«Информатика»
Слайд 6
Роли участников рынка связи
Администрация
Связи (регулятор)
_________________
1.Стандартизация
2.Лицензирование
3.Надзор
(4.Сертификация
оборудования)
1.Запрос
услуг
2.Потребление услуг
3.Оплата услуг
4.Требования качества
1.Строительство/ Развитие сети
2.Эксплуатация сети
3.Расчеты за услуги
1.Маркетинг
услуг
2.Абонентское обслуживание
3.Расчеты за услуги
1.Поставка оборудования
2.Сервис по оборудованию
Слайд 7
Запросы участников рынка связи
Администрация
Связи (регулятор)
_________________
1.Выработка и обе-
спечение справедли-
вых
условий работы
2.Эффективное исполь-
зование уникальных
ресурсов
3.Удовлетворение потребностей населения и бизнеса
Слайд 8
Виды деятельности оператора связи (FAB-модель)
Fulfillment-
Предоставление
услуг
Assurance-
«Обеспечение»
Billing-
Расчеты
(С) Telemanagement Forum
Слайд 9
Обобщенная структура сети связи
Слайд 10
К обобщенной структуре сети связи
Терминал (оконечное устройство) -
(телефонный
аппарат, ЭВМ, ТВ/радио-приемник/передатчик, факс, сотовый телефон…)
Канал связи –
совокупность линий
связи (радио, радиорелейных, спутниковых, кабельных,…) и оборудования передачи (усилители, преобразователи, мультиплексоры,…), обеспечивающая передачу нормализованного сигнала между 2 или более точками
Коммутатор –
(телефонная станция, маршрутизатор, …) устройство адресного распределения сигналов пользователей //в малых или специализированных сетях может отсутствовать
Система сетевого управления –
компьютерная система, обеспечивающая поддержку эксплуатации и технического обслуживания сети (контроль/диагностика, измерения, управление конфигурацией…)
Система расчетов (АСР) –
компьютерная система, обеспечивающая учет используемых ресурсов, тарификацию и выставление/контроль оплаты счетов клиентам
Сервисная платформа –
компьютерная система, содержащая информацию и программы для оказания услуг
Слайд 11
Архитектура сетей связи в России
(устаревший – до
2005 г. – РД по ВСС РФ –
взаимоувязанной сети
связи)
Слайд 12
Иерархическая структура сети связи России
Междугородная
(магистральная) сеть
Слайд 15
Тенденции развития технологий связи
Слайд 16
Эволюция технологий связи
ISDN = IDN + Унифицированный доступ
ЦСП
+ ЦКС
(PDH -> SDH)
КЭ АТС
АТС ДШ, АТСК
Время
Витая
пара
ТФ
TV
B-ISDN (ATM+IP+MPLS)
IP
Х.25
Ethernet
Frame
Relay
FDM
xDSL
NGN
Wi-Fi
WiMax
СПС (GSM,
…, 3G)
FDM
Слайд 17
Тенденции развития микроэлектроники
Слайд 18
Особенности сетей связи
как предмета деятельности
Масштабность (большая размерность
задач)
Сложность
Стохастичность
Многопараметричность / многокритериальность (Производительность – Качество – Стоимость)
Многотехнологичность
(PSTN – ISDN – Internet – ATM…)
Инерционность развития
Слайд 19
Основные требования к сетям связи
Эффективность (в смысле бизнес-управления)
Расширяемость
Масштабируемость
Высокая
надежность (кг > 0.99995)
Эксплуатационная пригодность
Необходимая производительность
Соответствие стандартам
Разнообразие обеспечиваемых
услуг (оборудование и сеть = “service enabler”)
Слайд 20
Услуги в связи
Услуга связи –
деятельность по приему,
обработке, хранению, передаче, доставке сообщений электросвязи или почтовых отправлений
(ФЗ О связи 2003 г.)
Услуга –
функциональные возможности, предоставляемые одним объектом (поставщиком услуг – service provider) другому (пользователю – service user)
Слайд 21
Систематика сетей связи (1)
По видам передаваемых сигналов
Цифровые
в каждый
момент времени сигнал может принимать одно из целочисленного конечного
набора значений
Аналоговые
По способу распределения информации
Коммутируемые
Некоммутируемые (dedicated/»выделенные»)
Слайд 22
Виды электрических сигналов связи
Слайд 23
Систематика сетей связи (2)
По видам коммутации
С коммутацией каналов
(гарантированное качество, минимальные задержки при передаче)
До передачи информации создается
канал связи
С коммутацией сообщений
Сообщение пользователя передается с промежуточным накоплением в транзитных узлах
С коммутацией пакетов
Сообщение пользователя нарезается на пакеты для последующей передачи
По режиму доступа пользователей
Общего пользования (public)
Частного пользования
Слайд 24
Систематика сетей связи (3)
По роли в многоуровневой архитектуре
сети
Сеть уровня помещения пользователя (CP – customer premises)
Сеть доступа (Access)
Местная (локальная – Local)
Магистральная сеть (Core)
По охватываемой территории
Сети масштаба:
здания, кампуса, города, района / междугородная / международная
Слайд 25
Систематика сетей связи (4)
По виду предоставляемых услуг связи
Телефонные
Телевизионные
Мультимедийные
Передача
данных
Телематические (передачи сообщений, доступ к базам информации, факсимильные…)
С интеграцией
служб (интегрированного обслуживания)
Конвергентные услуги
Слайд 26
Систематика сетей связи (5)
По виду используемой среды передачи:
По
возможной мобильности пользователей:
Стационарные (Fixed)
Мобильные (Mobile)
Сотовые (Public Land Mobile)
Проводные (Wireline)
Радио
(Wireless)
Радиосвязь
Спутниковая
Сотовая
Радиорелейная
Металлические кабели
Волоконно- оптические кабели
Слайд 27
Использование диапазонов частот в связи
Слайд 28
Стандартизация в связи
Основная цель – обеспечение «Сквозных» (end-to-end)
услуг,
независимо от
поставщиков оборудования
используемых технологий
поколений оборудования
Основной
механизм – совместимость оборудования/сетей
// Совместимость - комплексное свойство систем, характеризуемое их способностью взаимодействовать при функционировании (ГОСТ 34.003)
Слайд 29
Стандартизация в связи (2)
Что стандартизуется
основные
понятия и термины
номенклатура и спецификации услуг
функциональность сетей
и оборудования
эталонные (reference) структуры сетей
алгоритмы функционирования и взаимодействия
спецификации устройств (функциональных блоков) и интерфейсов (функциональные, конструктивные, электрические, алгоритмические, информационные)
средства формализованного описания (языки, диаграммы)
Что НЕ стандартизуется
реализация
Слайд 31
Структура Международного союза электросвязи
Слайд 32
Исследовательские комиссии (Study groups) МСЭ-Т (2003 г.)
ИК2 –
Технические аспекты предоставления услуг, работы сетей и характеристик
ИК3 –
Принципы тарифов и учета
ИК4 – Управление сетями и техническое обслуживание
ИК11- Требования к сигнализации и протоколы
ИК12- Характеристики сетей/терминалов с точки зрения сквозной передачи информации
ИК13- Многопротокольные и IP-сети
ИК15- Оптические и иные транспортные сети
ИК16- Мультимедийные услуги, системы и терминалы
ИК17- Сети передачи данных и программное обеспечение телекоммуникационных систем
Спец.ИК- IMT-2000 и следующие поколения
Слайд 33
Серии Рекомендаций МСЭ-Т
А – Организация работы
B – Определения,
символы, классификация
D – Тарификация
E – Услуги, управление услугами, качество
F
– Нетелефонные услуги
G – Системы и среда передачи, цифровые системы и сети
H – Мультимедийные системы
I - Цифровая сеть с интеграцией служб
M- Управление сетью, техническое обслуживание
О – Требования к измерительному оборудованию
Р – Качество передачи речи
Q – Коммутация и сигнализация
V – Обмен данными по телефонной сети
X – Сети передачи данных и взаимосвязь открытых систем
Y – Глобальная информационная инфраструктура и аспекты Интернет
Z – Языки программирования и основные аспекты ПО
Слайд 36
Сигналы и каналы
Измерение количества информации:
Пусть источник информации имеет
алфавит
A = {ai | i = 1..n}
и каждый
символ ai генерируется с вероятностью pi.
Количество информации, содержащееся в символе
ai , оценивается величиной
Ii = log 1/pi
Обычно основание логарифма – 2, и единица измерения называется «бит» (bit – BInary digiT)
Среднее количество информации на символ
H = Σ Ii pi
называется энтропией (источника)
Слайд 37
Сигналы и каналы (2)
Информационная модель канала связи:
Для определения
количества полученной информации необходима стохастическая модель канала
а0
а1
b0
b1
P(a0/b0)
Апостериорная
вероятность
I (A,B) =
H(A) – H(A/B)
Где H(A/B) = Σ P(bk) Σ P(Ai/Bk) log (P(Ai/Bk))
Слайд 38
Сигналы и каналы (3)
Некоторые фундаментальные закономерности:
Теорема отсчетов («Теорема
Котельникова»)
Сигнал с ограниченным спектром F может быть полностью восстановлен
по своим мгновенным значениям (выборкам), следующим с частотой 2F
Теорема Шеннона («формула Шеннона – Хартли»)
Ёмкость (максимальная пропускная способность) канала с шириной полосы F определяется выражением:
С = F log (1+Pc/Pп)
(Рс – мощность сигнала
Рп – мощность помехи)
Слайд 39
Сигналы и каналы (4)
Некоторые фундаментальные закономерности:
3. Теорема Шеннона («Теорема
о кодировании источника»)
Если производительность источника информации меньше ёмкости канала,
сообщения с выхода источника могут быть переданы по каналу и восстановлены на приёмном конце со сколь угодно малой вероятностью ошибки (…всегда существует способ кодирования источника, обеспечивающий сколь угодно малую вероятность ошибки).
Слайд 40
Оцифровка аналоговых сигналов
АИМ – амплитудно-импульсная модуляция
Слайд 41
Затухание симметричного кабеля
МГц
Дб/100 м
Слайд 47
Кодирование цифровых сигналов для передачи по линиям
Требования к
кодированию:
Устойчивость к помехам
Эффективное использование полосы канала
Способность
обеспечить синхронизацию битов
Независимость от содержания передаваемых данных
(прозрачность)
Слайд 49
Кодирование цифровых сигналов
Т
NRZ
RZ
“Манчестер»
AMI
(Реальный
сигнал)
Слайд 51
Виды цифровой модуляции
Т
Амплитудная
Частотная
Фазовая
Слайд 52
Эффективность различных видов модуляции (по использованию спектра)
Граница
Шеннона
ФМ (Фазовая)
АМ (Амплитудная)
ЧМ (Частотная)