Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Цифровая радиосвязь
Повышенная эффективность использования частотного ресурса
Для большинства пользователей систем двусторонней радиосвязи наиболее важное преимущество цифровых стандартов состоит в том, что они позволяют более эффективно использовать ресурс имеющихся лицензированных каналов. Эфир загружается все больше и больше, и прежние структуры лицензированных каналов, изначально разрабатывавшиеся для обслуживания небольшого числа пользователей, уже не способны справиться с возросшим уровнем трафика. Для повышения эффективности использования частотного ресурса протокол DMR (ETSI) использует доказавший свою эффективность метод TDMA в канале шириной 12,5 КГц, разделяемом на два временных слота. Благодаря этому сохраняются широко известные рабочие характеристики полосы 12,5 КГц и в то же время дается возможность универсальным образом, в зависимости от текущих потребностей, организовать связь заметно большего количества абонентов посредством имеющихся у организации лицензированных каналов.
Наличие частот
Средства Digital Mobile Radio (ETSI) выпускаются в том же частотном диапазоне, что и нынешние лицензированные системы PMR. Пользователям не понадобится переходить на другие диапазоны или приобретать другие лицензии. Кроме того, отсутствует риск возникновения новых видов помех. Поэтому повысить эффективность использования частотного ресурса можно быстро и легко.
Более долгий срок работы аккумулятора
Так как один вызов занимает только один из двух интервалов TDMA, ему требуется только половина мощности передатчика. Половину времени — в неиспользуемый интервал — передатчик находится в режиме ожидания. При типичной рабочей нагрузке "5% прием, 5% передача, 90% ожидание" примерно 80% заряда аккумулятора расходуется во время передачи. Двухинтервальный протокол TDMA сокращает реальное время работы передатчика наполовину, тем самым экономя до 40% электроэнергии, что способствует увеличению времени автономной работы в режиме разговора до 40%. В результате общее потребление заряда аккумулятора во время вызовов значительно уменьшается, что позволяет дольше пользоваться терминалом от одной зарядки. Кроме того, ETSI DMR предусматривает применение технологий управления электропитанием и режима ожидания, которые способствуют еще большей экономии заряда аккумулятора.
Повышенное качество передачи речи, расширенная зона действия
В цифровой радиосвязи стандарта DMR ETSI используются средства исправления ошибок, позволяющие воспроизвести речь практически в оригинальном качестве, практически вне зависимости от того, в какой точке зоны действия сети находится абонент. Хотя цифровой радиосигнал системы DMR подвержен тем же физическим воздействиям, что и сигнал аналоговой системы, при ухудшении силы передаваемого сигнала цифровой трафик может дойти до получателя неповрежденным, даже если мощность сигнала упадет экспоненциально.
Цифровые приемники стандарта DMR просто отбрасывают все данные, которые они считают ошибочными. Хотя "грязный" сигнал может привести к возникновению дефектов в звуке, воспроизводимом цифровым приемником, например, к краткому пропаданию звука или всплеску "механического" шума, однако, он никогда не приведет к постоянным помехам, которые возможны в аналоговых системах, при работе в сложных условиях. Если приемник стандарта DMR может "понять" цифровой речевой сигнал, то он может декодировать его и четко воспроизвести речь. Более того, в состав типового декодера Digital Mobile Radio (выбранного решением DMR MoU) входит система подавления фонового шума на уровне передатчика. Поэтому, например, шум толпы или проезжающих автомобилей даже не передается, и поэтому принимающая сторона его не слышит.
Универсальность и широта новых возможностей цифровой радиосвязи
В традиционных системах двусторонней радиосвязи FDMA каждый вызов занимает целый канал. Поэтому в одном канале можно передавать только один полудуплексный вызов. Так как в стандарте DMR применяется протокол TDMA, эти технические ограничения на него не распространяются. Два временных слота можно использовать для передачи двух полудуплексных вызовов без необходимости подключения дополнительного оборудования и риска снижения качества связи. Можно также использовать второй слот для других целей: например, для передачи сигналов по обратному каналу. Эту функцию можно использовать для управления приоритетными вызовами, дистанционного управления передающим терминалом, разъединения вызова с более низким приоритетом для осуществления экстренного вызова и так далее. Второй временной слот также можно использовать для передачи данных приложений — к примеру, текстовых сообщений или данных о местоположении — параллельно с речевым трафиком. Эта возможность будет полезна, например, диспетчерским системам, в которых сотрудникам передаются указания как в речевой, так и визуальной форме.
Стандарт DMR также предоставляет свободу действий в случае появления новых приложений, использующих два временных слота каким-либо новым образом. Он не только защищает первоначальные инвестиции, но и открывает путь к внедрению новых способов использования цифровых систем двусторонней радиосвязи. Так, например, в стандарте DMR предусмотрена возможность временного объединения слотов для повышения скорости передачи данных, а также одновременное использование обоих слотов для осуществления полнодуплексных индивидуальных вызовов. В будущем появятся и другие возможности, обусловленные реальными потребностями пользователей профессиональных систем двусторонней радиосвязи. Средства связи стандарта DMR дают возможность уже сейчас воспользоваться такими преимуществами, как удвоенная емкость сети и передача сигналов по обратному каналу, а в будущем добавить к ним и другие функции по мере их появления.
Уменьшение стоимости оборудования
Оборудование стандарта DMR ETSI, по сути своей одноканальное, позволяет организовать два канала связи. Благодаря этому вдвое сокращается количество ретрансляторов и соединительного оборудования. А так как уменьшаются потери в соединительном оборудовании, увеличивается общая зона действия системы.
Пакетная радиосвязь
Что такое пакетное радио?
Пакетное радио - специальный вид цифровой любительской радиосвязи, аналогичный компьютерной телекоммуникации. Телефонный модем заменяется "волшебной" коробкой, называемой терминальным нодконтроллером (TNC), телефонный аппарат заменяется любительским трансивером, телефонная линия - либительскими радиоволнами. Пакетное радио принимает любой поток данных от компьютера и его через радиоканал на другую любительскую радиостанцию, имеющую аналогичное оборудование. Пакетным оно называется потому, что информация посылается малыми порциями, или пакетами.
Почему пакетная передача превосходит другие методы?
Пакетная передача данных имеет три преимущества по сравнению с другими методами цифровой передачи: прозрачность, коррекция ошибок и автоматическое управление. Работа пакетной станции прозрачна для конечного пользователя: контакт с другой станцией, тип передаваемого сообщения, и передача идет автоматически. Терминальный нод контроллер (TNC) автоматически разбивает сообщение на пакеты, включает передатчик и отправляет пакеты. При приеме пакетов TNC автоматически декодирует , исправляет ошибки, и выводит на экран принятое сообщение. Пакетное радио обеспечивает связь, свободную от ошибок, поскольку имеет встроенную схему коррекции ошибок. При приеме пакета он проверяется на наличие ошибок и отображается только в том случае, когда ошибок нет. Кроме того, каждый TNC может использоваться в качестве пакетной релейной станции, иногда называемой дигипитером. Пользователи могут в любое время связаться с TNC своих друзей, чтобы узнать, дома ли они, а некоторые TNC имеют персональные BBS, иногда называемые "почтовыми ящиками", в которых другие любители могут от\ставить свои сообщения, когда хозяин отсутствует. Еще одним преимуществом пакетной связи является возможность работать многим корреспондентам одновременно в одном канале.
Из каких элементов состоит пакетная станция?
Станция состоит из:
TNC, содержащего модем, процессор (CPU) и цепи, обеспечивающие связь между вашим компьютером (RS-232) и используемым пакетным протоколом. TNC собирает пакеты из данных, получаемых от компьютера, вычисляет тест пакета на ошибки (CRC), преобразует его в звуковые частоты и выдает сигнал на передачу его в эфир. Он также осуществляет обратный процесс, преобразуя звуковые сигналы, принятые приемником, в цифровую последовательность, передаваемую в компьютер. Большинство радиолюбителей используют в настоящее время скорость 1200 бит/сек для местных передач пакетов на УКВ и УВЧ, и скорость 300 бит/сек для дальних связей на КВ. Более высокие скорости возможны при передаче на УКВ, УВЧ и СВЧ, но для них необходимы специальные устройства и драйверы.
Компьютер или терминал. Это интерфейс пользователя. Компьютер выполняет программу эмуляции терминала, специфическую пакетную программу, или может использоваться просто немой терминал. Почти любая программа телефонного модема (т.е. Procomm+, Bitcom, X-Talk) может быть адаптирована для пакетного использования, но существуют и специальные программы для пакетного радио. Немой терминал, хоть и самое дешевое решение, имеет ряд ограничений. Большинство немых терминалов не позволяют вам просматривать информацию назад, накапливать информацию, загружать и выгружать файлы.
Радиостанция. Для скоростей 1200/2400 бит/сек используются обычные ЧМ радиостанции голосовой связи. Для передачи пакетов на КВ со скоростью 300 бит/сек используется SSB модуляция. Для высокоскоростных пакетов (начиная с 9600 бит/сек) необходимы специальные или доработанные радиостанции. Наиболее распространенными станциями для пакетного радио являются 2-метровые (144-148 МГц) AFSK TNC со скоростью 1200 бит/сек.
Какие расстояния являются предельными для пакетного радио?
Чаще всего используется УКВ, поэтому дальность ограничена прямой видимостью + 10-15%. Дальность зависит от мощности передатчика, типа и расположения антенны, длины кабеля до антенны, наличия препятствий на трассе (холмы, строения и т. д.). Для диапазона 144-148 МГц дальность может быть от 16 до 160 км.
Как можно использовать один и тот же канал?
Пакетное радио, в отличие от голосовой связи, может поддерживать одновременно много бесед в одном канале. Это не значит, что не существует помех при одновременной передаче двух станций, называемой столкновением. Имеется в виду, что многочисленные беседы возможны в управляемой процедуре разделения времени. Беседа идет только в моменты, когда другие беседы не занимают канал.
Пакетное радио использует протокол AX.25 для разделения канала. AX.25 разрешает доступ в канал (разрешение излучать в канал) по команде CSMA (Carrier Sense Multiple Access). Когда вы собираетесь передавать, ваш TNC прослушивает канал, чтобы определить, свободен ли он. Если канал не занят, он включает передатчик и передает пакет. Все другие станции слышат пакет и не включаются на передачу, пока вы не закончили. Конечно возможно, что две станции включатся одновременно. Этот случай называется столкновением. Когда оно происходит, ни одна из станций не получает подтверждения приема последнего посланного пакета. Каждый TNC будет выжидать какое-то случайно выбранное время и повторно передавать пакет. В действительности используется несколько более сложная схема выбора момента передачи (см. "AX.25 Protocol Specification" ARRL, 1988).
Что такое AX.25?
AX.25 (Amateur X.25) - коммуникационный протокол, используемый для пакетного радио. AX.25 был разработан в семидесятых годах на основе проводного сетевого протокола X.25. В связи с отличием среды передачи (радио вместо проводов) и других схем адресации X.25 был модифицирован для нужд любительского радио. AX.25 включает в себя поле дипитера, чтобы позволить другим станциям автоматически повторять пакеты для повышения дальности связи. Еще одним преимуществом AX.25 является то, что каждый пакет содержит любительские позывные отправителя и получателя, облегчающие идентификацию каждой передачи.
Используются ли иные протоколы кроме AX.25?
AX.25 рассматривается как фактически стандартный протокол для использования в любительской радиосвязи и даже признается многими странами как легальный вид работы. Однако есть и другие стандарты. Любителями некоторых регионов используется TCP/IP. Часто используются специальные протоколы пакетного радио встраиваются внутрь пакетного формата AX.25. Это делается для обеспечения соответствия правилам, требующим, чтобы пакетные радиопередачи были в форме AX.25. Однако детали такого встраивания могут отличаться в различных странах.
Описание блок-схемы метеорной радиосистемы
При передаче информации через метеорный радиоканал используются два комплекта приемо-передающей аппаратуры, располагающихся на концах метеорной радиолинии. Рассмотрим основные блоки такой радиосистемы.
Управляющий компьютер работает с накопителем информации. Информация может поступать через модем, подключенный к телефонной сети либо к локальной компьютерной сети. Информация также может быть введена с помощью ручного набора на клавиатуре. Правильность набора а так же технические режимы работы отдельных блоков радиосистемы могут контролироваться оператором системы через дисплей. Внешняя память может быть подключена к управляющему компьютеру если необходимо принимать и хранить большие объемы информации. Чаще, для вывода информации используется принтер, либо информация передается на внешние устройства через модем. Передаваемая информация через накопитель кодируется на кодере, образуя так называемый видеосигнал. Модулятор видеосигнал преобразует в радиосигнал, который усиливается передатчиком. В метеорных радиосистемах обычно используется совмещенная на прием и передачу одна и та же антенная система. Это требует использование антенного коммутатора. Радиосигнал, усиленный в передатчике, через антенный коммутатор поступает в антенную систему. При наличие метеорного следа, зеркального отражающего радиосигнал данного пункта радиолинии на антенную систему противоположного пункта, происходит передача информации через метеорный радиоканал.
Принимаемый антенной системой, радиосигнал проходит через антенный коммутатор на вход приемника. Усиленный после приемника радиосигнал, пройдя демодулятор, преобразуется в видеосигнал. После декодирования видеосигнала на декодере, принятая информация поступает на управляющий компьютер для обработки или хранения. При необходимости, эта информация может быть воспроизведена на дисплее, распечатана на принтере, либо передана через модем на другие компьютеры и т. д.
Глобальные сети
Типичными абонентами глобальной компьютерной сети являются локальные сети предприятий, расположенные в разных городах и странах, которым нужно обмениваться данными между собой. Услугами глобальных сетей пользуются также и отдельные компьютеры. Крупные компьютеры класса мэйнфреймов обычно обеспечивают доступ к корпоративным данным, в то время как персональные компьютеры используются для доступа к корпоративным данным и публичным данным Internet. Глобальные сети обычно создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называют публичными или общественными. Существуют также такие понятия, как оператор сети и поставщик услуг сети. Оператор сети (network operator) - это та компания, которая поддерживает нормальную работу сети. Поставщик услуг, часто называемый также провайдером (service provider), - та компания, которая оказывает платные услуги абонентам сети. Владелец, оператор и поставщик услуг могут объединяться в одну компанию, а могут представлять и разные компании. Гораздо реже глобальная сеть полностью создается какой-нибудь крупной корпорацией (такой, например, как Dow Jones или «Транснефть») для своих внутренних нужд. В этом случае сеть называется частной. Очень часто встречается и промежуточный вариант - корпоративная сеть пользуется услугами или оборудованием общественной глобальной сети, но дополняет эти услуги или оборудование своими собственными. Наиболее типичным примером здесь является аренда каналов связи, на основе которых создаются собственные территориальные сети. Кроме вычислительных глобальных сетей существуют и другие виды территориальных сетей передачи информации. В первую очередь это телефонные и телеграфные сети, работающие на протяжении многих десятков лет, а также телексная сеть.
Транспортные функции глобальной сети
В идеале глобальная вычислительная сеть должна передавать данные абонентов любых типов, которые есть на предприятии и нуждаются в удаленном обмене информацией. Для этого глобальная сеть должна предоставлять комплекс услуг: передачу пакетов локальных сетей, передачу пакетов мини-компьютеров и мейнфреймов, обмен факсами, передачу трафика офисных АТС, выход в городские, междугородные и международные телефонные сети, обмен видеоизображениями для организации видеоконференций, передачу трафика кассовых аппаратов, банкоматов и т. д. и т. п. Основные типы потенциальных потребителей услуг глобальной компьютерной сети изображены на рисунке. Нужно подчеркнуть, что когда идет речь о передаче трафика офисных АТС, то имеется в виду обеспечение разговоров только между сотрудниками различных филиалов одного предприятия, а не замена городской, национальной или международной телефонной сети. Трафик внутренних телефонных разговоров имеет невысокую интенсивность и невысокие требования к качеству передачи голоса, поэтому многие компьютерные технологии глобальных сетей, например frame relay, справляются с такой упрощенной задачей.
Большинство территориальных компьютерных сетей в настоящее время обеспечивают только передачу компьютерных данных, но количество сетей, которые могут передавать остальные типы данных, постоянно растет.
Структура глобальной сети
Здесь используются следующие обозначения: S (switch) - коммутаторы, К - компьютеры, R (router) - маршрутизаторы, MUX (multiplexor)- мультиплексор, UNI (User-Network Interface) - интерфейс пользователь - сеть и NNI (Network-Network Interface) - интерфейс сеть - сеть. Кроме того, офисная АТС обозначена аббревиатурой РВХ, а маленькими черными квадратиками - устройства DCE,о которых будет рассказано ниже.
Сеть строится на основе некоммутируемых (выделенных) каналов связи, которые соединяют коммутаторы глобальной сети между собой.
Коммутаторы устанавливаются в тех географических пунктах, в которых требуется ответвление или слияние потоков данных конечных абонентов или магистральных каналов, переносящих данные многих абонентов. Естественно, выбор мест расположения коммутаторов определяется многими соображениями, в которые включается также возможность обслуживания коммутаторов квалифицированным персоналом, наличие выделенных каналов связи в данном пункте, надежность сети, определяемая избыточными связями между коммутаторами.
Абоненты сети подключаются к коммутаторам в общем случае также с помощью выделенных каналов связи. Эти каналы связи имеют более низкую пропускную способность, чем магистральные каналы, объединяющие коммутаторы, иначе сеть бы не справилась с потоками данных своих многочисленных пользователей. Для подключения конечных пользователей допускается использование коммутируемых каналов, то есть каналов телефонных сетей, хотя в таком случае качество транспортных услуг обычно ухудшается. Принципиально замена выделенного канала на коммутируемый ничего не меняет, но вносятся дополнительные задержки, отказы и разрывы канала по вине сети с коммутацией каналов, которая в таком случае становится промежуточным звеном между пользователем и сетью с коммутацией пакетов. Кроме того, в аналоговых телефонных сетях канал обычно имеет низкое качество из-за высокого уровня шумов. Применение коммутируемых каналов на магистральных связях коммутатор-коммутатор также возможно, но по тем же причинам весьма нежелательно.
На рис. 6.2. показаны основные типы конечных узлов глобальной сети: отдельные компьютеры К, локальные сети, маршрутизаторы R и мультиплексоры MUX, которые используются для одновременной передачи по компьютерной сети данных и голоса (или изображения). Все эти устройства вырабатывают данные для передачи в глобальной сети, поэтому являются для нее устройствами типа DTE (Data Terminal Equipment). Локальная сеть отделена от глобальной маршрутизатором или удаленным мостом (который на рисунке не показан), поэтому для глобальной сети она представлена единым устройством DTE - портом маршрутизатора или моста.
Мультиплексоры «голос - данные» предназначены для совмещения в рамках одной территориальной сети компьютерного и голосового трафиков. Так как рассматриваемая глобальная сеть передает данные в виде пакетов, то мультиплексоры «голос - данные», работающие на сети данного типа, упаковывают голосовую информацию в кадры или пакеты территориальной сети и передают их ближайшему коммутатору точно так же, как и любой конечный узел глобальной сети, то есть мост или маршрутизатор. Если глобальная сеть поддерживает приоритезацию трафика, то кадрам голосового трафика мультиплексор присваивает наивысший приоритет, чтобы коммутаторы обрабатывали и продвигали их в первую очередь. Приемный узел на другом конце глобальной сети также должен быть мультиплексором «голос - данные», который должен понять, что за тип данных находится в пакете - замеры голоса или пакеты компьютерных данных, - и отсортировать эти данные по своим выходам. Голосовые данные направляются офисной АТС, а компьютерные данные поступают через маршрутизатор в локальную сеть. Часто модуль мультиплексора «голос - данные» встраивается в маршрутизатор. Для передачи голоса в наибольшей степени подходят технологии, работающие с предварительным резервированием полосы пропускания для соединения абонентов, - frame relay, ATM.
Так как конечные узлы глобальной сети должны передавать данные по каналу связи определенного стандарта, то каждое устройство типа DTE требуется оснастить устройством типа DCE (Data Circuit terminating Equipment) которое обеспечивает необходимый протокол физического уровня данного канала. В зависимости от типа канала для связи с каналами глобальных сетей используются DCE трех основных типов: модемы для работы по выделенным и коммутируемым аналоговым каналам, устройства DSU/CSU для работы по цифровым выделенным каналам сетей технологии TDM и терминальные адаптеры (ТА) для работы по цифровым каналам сетей ISDN. Устройства DTE и DCE обобщенно называют оборудованием, размещаемым на территории абонента глобальной сети - Customer Premises Equipment, CPE.
Если предприятие не строит свою территориальную сеть, а пользуется услугами общественной, то внутренняя структура этой сети его не интересует. Для абонента общественной сети главное - это предоставляемые сетью услуги и четкое определение интерфейса взаимодействия с сетью, чтобы его оконечное оборудование и программное обеспечение корректно сопрягались с соответствующим оборудованием и программным обеспечением общественной сети.
Поэтому в глобальной сети обычно строго описан и стандартизован интерфейс «пользователь-сеть» (User-to-Network Interface, UNI). Это необходимо для того, чтобы пользователи могли без проблем подключаться к сети с помощью коммуникационного оборудования любого производителя, который соблюдает стандарт UNI данной технологии (например, Х.25).
Протоколы взаимодействия коммутаторов внутри глобальной сети, называемые интерфейсом «сеть-сеть»(Network-to-Network Interface, NNI), стандартизуются не всегда. Считается, что организация, создающая глобальную сеть, должна иметь свободу действий, чтобы самостоятельно решать, как должны взаимодействовать внутренние узлы сети между собой. В связи с этим внутренний интерфейс, в случае его стандартизации, носит название «сеть-сеть», а не «коммутатор-коммутатор», подчеркивая тот факт, что он должен использоваться в основном при взаимодействии двух территориальных сетей различных операторов. Тем не менее если стандарт NNI принимается, то в соответствии с ним обычно организуется взаимодействие всех коммутаторов сети, а не только пограничных.