SS7 - система Общей канальной сигнализации номер 7. Она была разработана и стандартизована CCITT (или ITU) для увеличения возможностей по интеграции речи и данных, эффективного использования в телефонии компьютерных систем, быстрой установки соединений и качественной маршрутизации вызовов, использования единых информационных баз данных, интеграции и полной совместимости различных видов связи (телефония, сотовая связь, передача данных) вне зависимости от страны или региона и, в итоге, получения качественно нового уровня сервиса. SS7 охватывает три нижних уровня семиуровневой модели информационных сетей ISO и состоит из двух подсистем: Message Transfer Part (MTP) отвечает за передачу сообщений сигнализации, осуществляет функции обнаружения и исправления ошибок и ряд дополнительных функций; UP (User Part) - подсистема более высокого уровня - отвечает за поддержку пользователя и включает в себя часть ISUP (Integrated Services User Part), отвечающую за ISDN-сети, часть TUP (Telephone User Part), отвечающую за телефонию, и ряд других.
Компоненты ISDN
В число компонентов ISDN входят:
1. терминалы
2. терминальные адаптеры (ТА)
3. устройства завершения работы сети
4. оборудование завершения работы линии
5. оборудование завершения коммутации
Имеется два типа терминалов ISDN. Специализированные терминалы ISDN называются "терминальным оборудованием типа 1" (terminal equipment type 1) (TE1). Терминалы, разрабатывавшиеся не для ISDN, такие, как DTE, которые появились раньше стандартов ISDN, называются "терминальным оборудованием типа 2" (terminal equipment type 2) (TE2). Терминалы ТЕ1 подключают к сети ISDN через цифровую линию связи из четырех скрученных пар проводов. Терминалы ТЕ2 подключают к сети ISDN через терминальный адаптер, фактически терминальные адаптеры заменяют собой модем.. Teрминальный адаптер (ТА) ISDN может быть либо автономным устройством, либо платой внутри ТЕ2. Если ТЕ2 реализован как автономное устройств, то он подключает к ТА через стандартный интерфейс физического уровня (например, EIA232, V.24 или V.35). Примерами TE2 могут служить обычные аналоговые телефоны, ASCII-терминалы и компьютеры с последовательным портом RS-232.
Следующей точкой соединения в сети ISDN, расположенной за пределами устройств ТЕ1 и ТЕ2, является NT1 или NT2. Это устройства завершения работы сети, устройства завершения работы сети служит для подключения четырехпроводной проводки в помещении заказчика к обычной двухпроводной абонентской линии.
NT1 устанавливается оператором связи в помещении заказчика (в отличие от США, в Европе NT1 является, как правило, собственностью оператора связи) и связывает его с коммутатором ISDN на центральной АТС по витой паре, по которой ранее подключался обычный телефон. NT1 имеет разъем для пассивной шины. К этой шине заказчик может подсоединить до восьми ISDN-телефонов, терминалов и других устройств аналогично тому, как подобные устройства подключаются к локальной сети.
NT2 - фактически УАТС - позволяет обеспечить реальный интерфейс для телефонов, терминалов и другого оборудования. Как правило, NT2 используется с PRI, а не с BRI. NT2 выполняет функции протоколов второго и третьего уровня, а также функции концентрации. Однако NT2 может выполнять лишь часть или вообще не выполнять протокольные функции; в последнем случае он является "прозрачным".
Кроме того, комбинированное устройство NT1/2 осуществляет функции и NT1 и NT2.
Оконечное оборудование сети NT1
Ввиду его важности в данном разделе NT1 рассматривается подробнее. Оконечное оборудование сети NT1 обеспечивает интерфейс между двумя проводами витой пары со стороны телефонной компании и четырьмя проводами витой пары со стороны терминального оборудования конечного пользователя, т. е. он осуществляет подключение внутренней шины S к внешнему интерфейсу U. Внутренняя шина S представляет собой четырехпарный кабель (с 8-контактными модульными разъемами). Она используется для подключения, а также в некоторых ситуациях для электрического питания.
NT1 получает питание от общей сети переменного тока, однако некоторые устройства имеют встроенные аккумуляторы, чтобы телефонная связь не прерывалась во время сбоев питания (в отличие от обычных телефонов, ISDN-телефоны имеют активные электронные устройства и нуждаются в электропитании). Из четырех пар кабеля шины S две предназначены для передачи данных, а еще две - для подачи питания на ISDN-телефоны и другие подключенные устройства.
Опорные точки ISDN
Опорные точки или точки доступа представляют собой интерфейсы между различными функциональными устройствами ISDN. Основными опорными точками являются R, S, T, U.
Опорная точка R обеспечивает интерфейс между терминалом и терминальным адаптером. Стандарт на точку R отсутствует, и разрабатывать его не предполагается, так как в принципе терминальный адаптер должен быть частью терминала ISDN.
Опорная точка S реализует интерфейс между терминалом ISDN (или терминальным адаптером в случае не ISDN терминала) и оконечным оборудованием сети NT2. Терминальное оборудование со встроенным NT2 может подключаться к прозрачному NT2 или напрямую к NT1.
Опорная точка T служит для интерфейса между оконечным оборудованием сети NT2 и NT1. Последнее реализует функции физического уровня.
Опорная точка U обеспечивает интерфейс между NT1 в помещении заказчика (абонентском пункте) и NT1 на центральной АТС (узле коммутации) по абонентской линии. Стандарт на интерфейс U полностью не определен, общие рекомендации имеются только относительно скорости передачи.
Достоинства ISDN
Преодолевают порог56 Кбит/с для скорости обмена данными между компьютерами по обычной телефонной сети. ISDN позволяет оперировать одновременно несколькими цифровыми каналами по одной телефонной проводке, и таким образом использовать ее для передачи цифрового, а не аналогового сигнала. С помощью протоколов объединения каналов типа BONDING или многоканального PPP базовый интерфейс обмена позволяет достичь скорости передачи несжатых данных в 128 кбит/с. Кроме того, задержка, т. е. время от отправки вызова до установления связи, для линий ISDN меньше в несколько раз.
До ISDN каждому устройству была необходима отдельная телефонная линия, если они должны были работать одновременно. Например, отдельная линия была нужна для телефона, факса, модема, моста/маршрутизатора и системы видеоконференций. В случае ISDN сигналы от нескольких источников можно комбинировать для передачи по одной линии, причем ISDN предоставляет единый интерфейс для всех источников.
Вместо отправки вызова по основному каналу абонента в случае обычной телефонной системы ISDN посылает цифровой пакет по отдельному внешнему каналу. С одной стороны, этот сигнал никак не влияет на уже установленные соединения, с другой - установление связи происходит очень быстро. Сигнализация позволяет также определить, кто звонит, а телефонное оборудование ISDN может автоматически принимать решение, куда перенаправить звонок.
Мобильные технологии
Я считаю, что передача данных с помощью мобильных технологий на сегодняшний день является одной из самых перспективных, и есть необходимость поподробнее остановится на передаче картинки с видеокамеры при помощи мобильного телефона. Данный вопрос становится актуальным, когда есть потребность наблюдать за объектом, находящимся на большом расстоянии и нет возможности использовать обычную компьютерную или телефонную сеть для просмотра картинки с видеокамеры.
Итак, здесь имеются две возможности:
Первая - это подключиться с помощью мобильного телефона к сети Internet, и «сбрасывать» фрагменты видеозаписи на заданный почтовый ящик.
Вторая - прямое соединение с другим мобильным телефоном, который также подключен к компьютеру, и передача видеоизображения непосредственно на этот ПК.
Активизироваться система может при срабатывании датчика, от сигнала тревоги с детектора движения, может включаться по расписанию, уставленным пользователем, управляться пользователем с помощью определенных SMS сообщений.
Для реализации первого и второго метода передачи изображения с помощью мобильного телефона необходимо:
Мобильный телефон. Сложившаяся практика вынуждает покупать телефон у того, кто предоставляет услуги связи. В Москве это БИЛАЙН и МТС. У первого телефоны дешевле, и для передачи данных надо заводить отдельный номер. Правда, учитывая низкий стартовый взнос, это будет примерно то же самое, что и за один номер у МТС. С 13 сентября МТС позволяет пользоваться одним номером для передачи голоса и данных. Для передачи данных через телефон необходимо подключить его к компьютеру, это можно сделать с помощью инфракрасного порта, но цены на телефоны с ИК портом запредельны, или последовательного порта. Телефоны с возможностью передачи через последовательный порт дешевле, и к тому же можно быть уверенным, что последовательный порт есть на любом ПК.
Програмное обеспечение. Требуется специальное ПО, которое бы позволило наладить связь между компьютером и мобильным телефоном, иметь возможность настройки командами, приходящих с мобильного телефона, должна быть реализована функция дозвона и выхода в Internet.
Далее раскрыт принцип функционирования протоколов мобильной связи.
GSM - Global System for Mobile Communications
Малая, по современным меркам, скорость передачи данных (9600 бит/с) не позволяет пересылать объемные файлы. Да и роуминговые возможности не так уж безграничны - Америка и Япония развивают свои, несовместимые с GSM, цифровые системы беспроводной связи.
Основные части системы GSM, их назначение и взаимодействие друг с другом.
Самая простая часть структурной схемы - переносной телефон, состоит из двух частей: собственно "трубки" - МЕ (Mobile Equipment - мобильное устройство) и смарт-карты SIM (Subscriber Identity Module - модуль идентификации абонента), получаемой при заключении контракта с оператором. Cотовый телефон имеет собственный номер - IMEI (International Mobile Equipment Identity - международный идентификатор мобильного устройства), который может передаваться сети по ее запросу. SIM, в свою очередь, содержит так называемый IMSI (International Mobile Subscriber Identity - международный идентификационный номер подписчика).
Центральной системой сети является NSS (Network and Switching Subsystem - подсистема сети и коммутации), а компонент, выполняющей функции процессора называется MSC (Mobile services Switching Center - центр коммутации). MSC в сети может быть и не один, например, на момент написания диплома московский оператор Билайн внедрял второй коммутатор (производства Alcatel). MSC занимается маршрутизацией вызовов, формированием данных для биллинговой системы, управляет многими процедурами.
Следующими компонентами сети, также входящими в NSS, я бы назвал HLR (Home Location Register - реестр собственных абонентов) и VLR (Visitor Location Register - реестр перемещений). HLR, грубо говоря, представляет собой базу данных обо всех абонентах, заключивших с рассматриваемой сетью контракт. В ней хранится информация о номерах пользователей (под номерами подразумеваются, во-первых, упоминавшийся выше IMSI, а во-вторых, так называемый MSISDN-Mobile Subscriber ISDN, т.е. телефонный номер).
В отличие от HLR, который в системе один, VLR`ов может быть и несколько - каждый из них контролирует свою часть сети. В VLR содержатся данные об абонентах, которые находятся на его территории (причем обслуживаются не только свои подписчики, но и зарегистрированные в сети роумроуминга). Как только пользователь покидает зону действия какого-то VLR, информация о нем копируется в новый VLR, а из старого удаляется. Еще раз обращаю внимание читателя на принципиальное отличие HLR от VLR: в первом расположена информация обо всех подписчиках сети, независимо от их местоположения, а во втором - данные только о тех, кто находится на подведомственной этому VLR территории. В HLR для каждого абонента постоянно присутствует ссылка на тот VLR, который с ним (абонентом) сейчас работает (при этом сам VLR может принадлежать чужой сети).
Полный состав долгосрочных данных, хранимых в HLR и VLR:
1. Международный идентификационный номер подписчика.
2. Телефонный номер абонента.
3. Категория подвижной станции.
4. Ключ идентификации абонента.
5. виды обеспечения дополнительными услугами.
6. Индекс закрытой группы пользователей.
7. Код блокировки закрытой группы пользователей.
8. Состав основных вызовов которые могут быть приняты.
9. Оповещение вызывающего абонента.
10. Идентификация номера вызывающего абонента.
11. График работы.
12. Оповещение вызываемого абонента.
13. Контроль сигнализации при соединении абонентов.
14. Характеристики закрытой группы пользователей.
15. Льготы закрытой группы пользователей.
16. Запрещенные исходящие вызовы в закрытой группе пользователей.
17. Максимальное количество абонентов.
18. Используемые пароли.
19. Класс приоритета доступа.
20. Полный состав временных данных, хранимых в HLR.
21. Параметры идентификации и шифрования.
22. Временный номер мобильного абонента.
23. Адрес реестра перемещения, в котором находится абонент.
24. Зоны перемещения подвижной станции.
25. Номер соты при эстафетной передаче.
26. Регистрационный статус.
27. Таймер отсутствия ответа.
28. Состав используемых в данный момент паролей.
29. Активность связи.
30. Полный состав временных данных, хранимых в VLR.
31. Временный номер мобильного абонента.
32. Идентификаторы области расположения абонента (LAI).
33. Указания по использованию основных служб.
34. Номер соты при эстафетной передаче.
35. Параметры идентификации и шифрования.
NSS содержит еще два компонента - AuC (Authentication Center - центр авторизации) и EIR (Equipment Identity Register - реестр идентификации оборудования). Первый блок используется для процедур установления подлинности абонента, а второй, отвечает за допуск к эксплуатации в сети только разрешенных сотовых телефонов.
Исполнительной, если так можно выразиться, частью сотовой сети, является BSS (Base Station Subsystem - подсистема базовых станций. BSS состоит из нескольких частей BSC (Base Station Controller - контроллер базовых станций), а также BTS (Base Transceiver Station - базовая станция). Базовые станции можно наблюдать повсюду - фактически это просто приемно-передающие устройства, содержащие от одного до шестнадцати излучателей. Каждый BSC контролирует целую группу BTS и отвечает за управление и распределение каналов, уровень мощности базовых станций и тому подобное. Обычно BSC в сети не один, а целое множество (базовых станций же вообще сотни). Одна BTS - одна "сота", ячейка. Для упрощения функционирования системы и снижения служебного трафика, BTS объединяют в группы - домены, получившие название LA (Location Area - области расположения). Каждой LA соответствует свой код LAI(Location Area Identity). Один VLR может контролировать несколько LA. И именно LAI помещается в VLR для задания местоположения мобильного абонента. В случае необходимости именно в соответствующей LA будет произведен поиск абонента. При перемещении абонента из одной соты в другую в пределах одной LA перерегистрация и изменение записей в VLR/HLR не производится, но стоит ему (абоненту) попасть на территорию другой LA, как начнется взаимодействие телефона с сетью. При смене LA код старой области стирается из VLR и заменяется новым LAI, если же следующий LA контролируется другим VLR, то произойдет смена VLR и обновление записи в HLR. Здесь есть одна проблема, слишком мелкие LA приведут к частым перерегистрациям телефонов и, как следствие, к возрастанию трафика разного рода сервисных сигналов и более быстрой разрядке батарей мобильных телефонов. Если же сделать LA большими, то, в случае необходимости соединения с абонентом, сигнал вызова придется подавать всем сотам, входящим в LA, что также ведет к неоправданному росту передачи служебной информации и перегрузке внутренних каналов сети.
Далее рассмотрим алгоритм handover`ра (такое название получила смена используемого канала в процессе соединения). Во время разговора по мобильному телефону вследствие ряда причин (удаление "трубки" от базовой станции, многолучевая интерференция, перемещение абонента в зону так называемой тени и т.п.) мощность и качество сигнала может ухудшиться. В этом случае произойдет переключение на канал (может быть, другой BTS) с лучшим качеством сигнала без прерывания текущего соединения. Handover`ы принято разделять на четыре типа:
Смена каналов в пределах одной базовой станции
Смена канала одной базовой станции на канал другой станции, но находящейся под патронажем того же BSC.
Переключение каналов между базовыми станциями, контролируемыми разными BSC, но одним MSC
Переключение каналов между базовыми станциями, за которые отвечают не только разные BSC, но и MSC.
В общем случае, проведение handover`а - задача MSC. Но в двух первых случаях, называемых внутренними handover`ами, чтобы снизить нагрузку на коммутатор и служебные линии связи, процесс смены каналов управляется BSC, а MSC лишь информируется о происшедшем.
Во время разговора мобильный телефон постоянно контролирует уровень сигнала от соседних BTS (список каналов (до 16), за которыми необходимо вести наблюдение, задается базовой станцией). На основании этих измерений выбираются шесть лучших каналов, данные о которых постоянно (не реже раза в секунду) передаются BSC и MSC для организации возможного переключения. Существуют две основные схемы handover`а:
"Режим наименьших переключений" (Minimum acceptable performance). В этом случае, при ухудшении качества связи мобильный телефон повышает мощность своего передатчика до тех пор, пока это возможно. Если же, несмотря на повышение уровня сигнала, связь не улучшается (или мощность достигла максимума), то происходит handover.
"Энергосберегающий режим" (Power budget). При этом мощность передатчика мобильного телефона остается неизменной, а в случае ухудшения качества меняется канал связи (handover).
Маршрутизация вызовов.( абонент находится в зоне действия гостевой сети)
MSC пересылает в HLR номер (MSISDN) абонента. HLR, в свою очередь, обращается с запросом к VLR гостевой сети, в которой находится абонент. VLR выделяет один из имеющихся в ее распоряжении MSRN (Mobile Station Roaming Number - номер "блуждающей" мобильной станции). HLR домашней сети получает от VLR присвоенный абоненту MSRN и, сопроводив его IMSI пользователя, передает коммутатору домашней сети. Заключительной стадией установления соединения является направление вызова, сопровождаемого IMSI и MSRN, коммутатору гостевой сети, который формирует специальный сигнал, передаваемый по PAGCH (PAGer CHannel - канал вызова) по всей LA, где находится абонент.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
