Электротехника

В сотовых системах связи одним из важнейших является вопрос поддержания в период функционирования системы заданных параметров качества обслуживания (QoS). В число таких параметров входит вероятность отказа в предоставлении канала. В отличие от стационарных систем связи сотовые системы формируют отказ абоненту в предоставлении канала не только из-за всевозможных каналов, но и в результате обрыва соединения (DropCallRate), возникающего по двум причинам [1]: из-за выхода абонента из зоны обслуживания и его попадания в зону «радиотени» или замирания сигнала.

В адаптивных системах передачи данных вне зависимости от применяемой модели канала возникает необходимость расчета вероятности возникновения m ошибок в блоке длиной n элементов (далее P(m,n)). Различные методики вычисления P(m,n) для случая, когда канал описывается простой Марковской цепью или моделью Гилберта, рассмотрены в [3, 4, 7, 8]. В [5] приводится обзор существующих алгоритмов, а также результаты сравнения методик по параметрам погрешности и вычислительных затрат. Как и для любого метода расчета, соотношение сложность вычисления – точность играет основную роль и будет использовано в работе при сравнении полученных выражений с существующими.

Появление в последнее время термина «Интернет вещей» ознаменовало новый этап развития Интернета [1]. Концепция Интернета вещей является не чисто технологической, но во многом социально-технологической, что обусловлено влиянием на общество XXI века современных информационных технологий. Его прорывной потенциал ничуть не меньше, чем у самой Всемирной паутины. В рамках этой концепции, которая на международном уровне уже обретает черты сформировавшейся технологии, ведутся активные работы в области стандартизации архитектуры, технических компонентов, приложений.

Радиосвязь на радиотрассах в декаметровом диапазоне частот (1,5–30 МГц) осуществляется с отражением от слоев ионосферы. Свойства ионосферы не являются статичными, в течение суток они постоянно изменяются. Имеются и сезонные трансформации ионосферы. В связи с этим в течение суток изменяются максимально применимые частоты (МПЧ), оптимальные рабочие частоты (ОРЧ) и наименьшие применимые частоты (НПЧ). Для обеспечения надежной радиосвязи заданного качества требуется учитывать состояние ионосферы как при планировании радиосвязи, так и в ходе повседневной деятельности независимо от ведомственной принадлежности радиотрасс. Необходимость знать текущее состояние ионосферы резко возрастает в случаях резких колебаний параметров ионосферы при магнитных возмущениях, обусловленных активностью Солнца.

В настоящее время на государственных и коммерческих предприятиях активно используются средства радиосвязи для обмена служебной информацией. Отдельные образцы средств радиосвязи базируются на стандартах передачи информации повышенной скрытности, имеют малые массогабаритные параметры, обеспечены аккумуляторами большой емкости для длительной работы, могут быть запрограммированы для функционирования по определенному алгоритму. Высокий уровень технических характеристик и незначительная стоимость современных средств радиосвязи облегчают злоумышленникам несанкционированную передачу информации конфиденциального характера непосредственно из офисов и служебных помещений предприятий.

Данная статья написана по результатам тестирования оборудования действующей сети одного из российских операторов сети связи общего пользования.

Для построения многоканальных систем используются различные методы разделения каналов. Наибольшее распространение получили методы временного (TDMA – Time Division Multiple Access), частотного (FDMA – Frequency Division Multiple Access) и кодового (CDMA – Code Division Multiple Access) разделения каналов. Перераспределение выделенной полосы частот на большее число каналов не всегда допустимо, поскольку уменьшение ширины канала снижает качество передаваемой информации [1]. Повышение качества передачи, в свою очередь, зависит от расширения полосы частот канала, по которому передается информация.

Общие положения по технической эксплуатации транспортных сетей связи. Техническая эксплуатация (ТЭ) – основной вид производственной деятельности предприятий электросвязи, реализуемый посредством системы технической эксплуатации. ТЭ сети отдельного оператора представляет собой совокупность методов и алгоритмов технического обслуживания (ТО), которые обеспечивают организацию эксплуатации и поддержание в требуемых пределах установленных норм для любого объекта технической эксплуатации (ОТЭ).

Эффективность эксплуатации линейно-кабельных сооружений волоконно-оптических линий передачи (ЛКС ВОЛП) во многом определяется эффективностью организации их технического обслуживания (ТО). При этом вопросам надежности ВОЛП уделяют особое внимание как на этапе их проектирования, так и на этапах строительства и эксплуатации. Наиболее целесообразным при проведении указанных работ представляется использование стратегий ТО и эксплуатации ЛКС, основанных на прогнозирующих моделях, позволяющих осуществлять мониторинг компонентов сети [1-5].

Оценка параметров случайного сигнала в условиях априорной неопределенности [1–3] – тема этой статьи. В беспроводных системах связи частотный сдвиг, постоянные составляющие, а также разбаланс синфазной и квадратурной компонент сигнала являются искажениями, ограничивающими качество приема. Для компенсации указанных недостатков разработано много алгоритмов, работающих по определенному пилот-сигналу [4]. Как правило, структура таких алгоритмов зависит от вида используемой тестовой последовательности, часто представляющей собой один и тот же повторяющийся символ.

В первой части этой статьи [1] было предложено рассматривать состояние сети связи, используя два кортежа. Кортеж определяется проектными решениями, реализованными оператором связи. Второй кортеж характеризует состояние телекоммуникационной системы, измененное вследствие чрезвычайной ситуации (ЧС). Задачу превентивной подготовки сети связи к работе в ЧС можно сформулировать как выбор решений по организации работы сети связи при типичных (наиболее вероятных) изменениях в ее структуре и в характере обслуживаемого трафика. Набор изменений подобного рода образует совокупность сценариев [2], для которых необходимо заранее выбрать правила работы сети.

Сегодня направленная передача сигналов на базе технологии «интеллектуальных» или «адаптивных» антенн все шире применяется в распределенных радиосистемах передачи информации (РРСПИ) с динамической сетевой топологией, известных в англоязычной литературе как wireless mobile ad hoc networks [1]. Хотя применение направленной передачи сигналов потенциально позволяет повысить дальность, скрытность, помехозащищенность, пропускную способность и ЭМС системы, оно так же может вызывать и новые проблемы.

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) получаютвсебольшеераспространениевразличныхобластях народного хозяйства и в военной технике. БПЛА применяют для мониторинга и охраны транспортных сетей топливноэнергетического комплекса, патрулирования транспортных магистралей, лесных массивов и охраняемых территорий, наблюдения за погодными условиями, в разведывательных целях и для аэрофотосъемок. Широко используют БПЛА и в деятельности таких ведомств, как ФСБ, МВД, МЧС и таможенная служба.

Понимание природы трафика данных обеспечивает возможность передачи TDM-трафика посредством пакетного радиорелейного (РРЛ) оборудования с таким же качеством, как и в традиционных TDM-системах.

При возникновении чрезвычайной ситуации (ЧС) в сети связи происходят процессы, заметно изменяющие характер поступающего трафика [1]. Некоторые ЧС приводят не только к изменению характера обслуживаемого трафика, но и к отказам части оборудования сети. Это существенно осложняет задачи, которые должен решать оператор связи.

Настоящая работа посвящена анализу уязвимостей сети передачи голоса по IP-сетям (Voice over IP, VoIP) [1], построенной на основе архитектуры сети связи следующего поколения (New Generation Network, NGN), широко применяемой операторами связи. Ряд особенностей NGN создают предпосылки для реализации угроз безопасности. Это, во-первых, использование нескольких типов протоколов, таких как протоколы управления соединением (Session Initiation Protocol (SIP), а также протоколы группы SIGTRAN), протоколы управления медиашлюзами (MGCP, MEGACO/H.248), передачи медиаданных и управления медиапотоками (RTP/RTCP). Другой особенностью NGN является распределенная архитектура сети, когда ее отдельные компоненты могут находиться в разных IP-сетях и разных административных доменах сети.

Основным направлением развития рынка телекоммуникационных услуг в последние десять лет стало удовлетворение бурно растущего спроса на услуги ШПД с использованием средств мобильной связи (Mobile Broadband, МВВ). Доля этих услуг увеличилась с 2% в 2000 г. до почти 60% в 2011 г., а число пользователей услугами МВВ уже приближается к одному миллиарду [1].

В условиях повышения интенсивности природных катаклизмов и техногенных катастроф возникает острая необходимость создания соответствующих инфокоммуникационных систем, способных как контролировать возникновение чрезвычайных ситуаций (ЧС), так и обеспечивать функционирование сети связи общего пользования (ССОП) при возникновении ЧС. Как показывает мировой опыт, решить эту проблему можно путем создания системы централизованного управления (СЦУ) ССОП.

В процессе эксплуатации оптические кабели (ОК) постоянно подвергаются не только механическим и климатическим внешним воздействиям, но и воздействию некоторых агрессивных сред, которые могут оказывать существенное влияние на основные характеристики конструктивных элементов ОК. Последствия этого влияния могут отразиться на надежности оптического кабеля в целом.

Стремительное развитие высокоскоростных цифровых сетей связи (ЦСС) приводит к необходимости использования высокостабильных, прецизионных тактовых генераторов, способных непрерывно работать несколько десятков лет. Опыт показывает, что такую функцию могут выполнять водородные квантовые стандарты пассивного типа.

Для поддержания качества услуг электросвязи на стабильно высоком уровне одним из существенных факторов является обеспечение цифровых сетей электросвязи сигналом синхронизации (СС) с заданной стандартами нестабильностью фазы. Наиболее сложный для контроля вид фазовой нестабильности – дрейф фазы, или вандер, к которому условно отнесены флуктуации фазы с частотой ниже 10 Гц. Чаще всего под контролем качества СС подразумевают именно контроль уровня вандера.

Известно [1–4], что сети синхронизации цифровых телекоммуникационных сетей представляют собой сети распределения сигналов эталонной частоты, если речь идет о сетях тактовой сетевой синхронизации (ТСС), и/или сети распределения сигналов времени применительно к сетям единого точного времени (ЕТВ). Сети ТСС осуществляют необходимую поддержку цифровых сетей, обеспечивая доставку сигналов эталонной тактовой частоты к аппаратуре этих сетей. Сети ЕТВ развертываются для согласования местных шкал времени генераторов-часов в аппаратуре и оборудовании цифровых сетей со шкалой единого координированного времени. Вместе системы и сети ТСС и ЕТВ часто рассматриваются как соответствующие подсистемы и подсети общей системы, известной как система частотно-временного обеспечения (ЧВО) телекоммуникаций [4].

Поддержка высоких стандартов качества обслуживания абонентов уровня «операторского класса» ставит перед разработчиками сетей связи нового поколения задачи частотно-временного обеспечения (ЧВО) [1, 2]. Высокое качество частотной и временной синхронизации необходимо для многих важных приложений пакетной сети операторского класса, в частности, для работы систем мобильной связи стандарта LTE, Wi-Max, W-CDMA [3].

Исследование процессов обмена IP-пакетами в сети следующего поколения (NGN) связано с изучением распределения заявок в сети массового обслуживания (СеМО). Характер распределения потока заявок (IP-пакетов), определяемый матрицей коэффициентов тяготения между узлами коммутации (УК), обычно стабилен [1], но может существенно меняться при возникновении внешних воздействий, типичным примером которых служат чрезвычайные ситуации (ЧС).

Задержка передачи информации по сети связи – один из ключевых показателей, по которому можно делать выводы о качестве функционирования сети и предоставляемых услуг. Для операторов конвергентных сетей, предоставляющих услуги телефонной связи, вопрос обеспечения приемлемых задержек наиболее критичен. В отличие от трафика Интернета, пользовательский и сигнальный трафики в сетях операторов должены соответствовать нормам на ряд показателей, несоблюдение которых приводит как к искажению передаваемой аудио и/или видеоинформации, так и к снижению уровня качества, воспринимаемого пользователями (Quality of experience – QoE) услуг [1].

Всепроникающие сенсорные сети (ВСС или USN от англ. Ubiquitous Sensor Networks) являются технологической основой для внедрения концепции Интернета Вещей [1]. Широкомасштабное внедрение ВСС и приоритет развития взаимодействий вещь–вещь в обозримом будущем [2] предусматривают множество таких новых приложений, как умные дома, сети автомобильного транспорта, библиотечные сети [3] и т.д. Одними из важнейших могут стать приложения по выявлению разнообразных вторжений на какие-либо территории.

В настоящее время концепция Интернета Вещей (ИВ) [1, 2] считается наиболее реальным вариантом развития сетей связи на долгосрочную перспективу. В качестве технологической базы ИВ предполагается использовать всепроникающие сенсорные сети (ВСС или USN от англ. Ubiquitous Sensor Networks) [3, 4], которые станут, по всей видимости, наиболее распространенным вариантом применения данной концепции. Уже само название этих сетей (всепроникающие) подчеркивает возможность организации на их базе сколь угодно большого числа приложений. ВСС образуются как самоорганизующиеся сети [5,6] и для них, как для всех сетей связи, также необходимо исследование характеристик трафика.

В ближайшем будущем в соответствии с прогнозами развития телекоммуникаций в мире [1, 2] будет насчитываться несколько триллионов беспроводных телекоммуникационных устройств. Можно предположить, что значительная часть этих устройств будет работать в беспроводных сенсорных сетях (БСС), осуществляющих мониторинг различных характеристик окружающей среды и расположенных в ней объектов. В связи с этим все большую актуальность приобретают исследования как сенсорных сетей в целом, так и трафика, генерируемого в этих сетях, в частности. В статье рассмотрены два приложения всепроникающих сенсорных сетей (USN – Ubiquitous Sensor Networks): медицинская БСС и БСС слежения за целью. Выявлено, что в обоих сценариях трафик, поступающий на шлюз сети, обладает свойством самоподобия. Для оценки степени самоподобия трафика использованы три метода вычисления параметра Хёрста: R/S-анализ, метод Хигучи и локальный метод Виттла. Кроме того, обнаружена зависимость показателя Хёрста от интервала между передачей пакетов в сценарии для медицинской сенсорной сети.

В предлагаемой ниже статье рассмотрена методика расчета компенсации хроматической (ХД) и поляризационной модовой (ПМД) дисперсии в волоконно-оптических системах передачи (ВОСП), основанная на правильном выборе исходных данных (тип оптического волокна (ОВ), методы модуляции), последовательной компенсации ХД для конкретной линии, определении среднего значения ПМД и выборе необходимого решения для ее компенсации.

Как известно, основным конструктивным элементом линейно-кабельных сооружений (ЛКС) волоконнооптических линий передачи (ВОЛП) являются оптические кабели (ОК), обладающие рядом существенных особенностей по сравнению с традиционными электрическими кабелями связи. Среди преимуществ это прежде всего высокая и все увеличивающаяся пропускная способность линейного тракта (до 40 Гбит/с и более), постоянно возрастающая длина регенерационных участков (до 600 км и более). К недостаткам следует отнести значительное время восстановления работоспособности поврежденных ОК, большую длину оптических кабельных вставок. Особенностью же технической эксплуатации ЛКС является то, что часть работ и операций технического обслуживания (ТО) ОК, связанная с надзором за сохранностью кабеля, не может быть автоматизирована.

Как известно, внедрение цифровой связи, благодаря своим преимуществам по сравнению с другими видами связи, перспективно и актуально. При планировании организации сетей цифровой связи необходимо предварительно определить такие параметры канала как скорость передачи информации R, бит/c, RS — символ/c, минимальная и максимально допустимая ширина полосы частот, занимаемая сигналом (Wmin, Wmax) и их отношение R/W, что характеризует эффективность использования полосы в бит/с/Гц.

Как определено в Рекомендациях Е.800 Международного союза электросвязи – МСЭ-Т (ITU-T Recommendation E.800), качество обслуживания (QoS – Quality of Service) представляет собой совокупность характеристик сервиса, имеющих отношение к возможности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности пользователя [1].

При исследовании процессов обмена IP-пакетами в сети следующего поколения (NGN) приходится рассматривать математические модели, представляющие собой многофазные системы массового обслуживания (СМО). Входящим потоком IP-пакетов для большинства узлов коммутации (УК) становится поток, покидающий предшествующий УК, или совокупность нескольких подобных потоков.

Интенсивное развитие средств телекоммуникаций порождает циркулирование огромных объемов информации по каналам связи разной структуры. Развитие технических средств и возникновение новых коммуникационных технологий стимулируют рост требований, предъявляемых к качеству услуг связи, что обуславливает актуальность разработок в области помехоустойчивости систем передачи данных. Перспективным направлением в сфере сохранения целостности информации при передаче по ненадежным каналам связи является формирование сигнально-кодовых конструкций (СКК) [1], обеспечивающих хорошие дистанционные характеристики ансамблей сигналов.

Хорошо известно, что потребность в широкополосном доступе (ШПД) увеличивается с каждым днем. Для решения этой задачи на городских телефонных сетях многими операторами внедряются волоконно-оптические системы передачи, например ПОН (пассивная оптическая сеть).

В симметричных технологиях xDSL, обеспечивающих двусторонний обмен между двумя оконечными пунктами на «последней миле» (один из них, как правило, местный узел коммутации, другой – отдельный абонент или другой узел связи), используется исключительно однополосный способ передачи линейных сигналов противоположных направлений с применением дифсистем (ДС) и эхо-компенсации (ЭК) [1–3]. Однако, как показывает анализ и практика, при совместной работе по многопарным кабелям нескольких однотипных ЦСП, использующих однополосную передачу, предельная длина участка регенерации линии связи (ЛС) существенно сокращается из-за мощных переходных влияний на ближний конец (БК) [4, 5].

В процессе эксплуатации сети электросвязи возникают ситуации, когда состояние перегрузки наблюдается только в одном из узлов коммутации. Типичным примером такого состояния системы электросвязи можно считать отказ [1] одного или нескольких элементов сети при возникновении чрезвычайной ситуации (ЧС). До ликвидации отказов с высокой вероятностью будут наблюдаться проблемы с соблюдением нормированных показателей качества обслуживания (QoS).

В мировой практике существует несколько подходов к изучению сетей мобильной связи, начиная c непосредственных измерений на реальной сети и заканчивая аналитическими, математическими выкладками. Если сеть уже существует, для определения ключевых показателей и их оптимизации применяются протокольные анализаторы, драйв-тесты, проводимые операторами посредством специализированного оборудования, и т.д. Эти методы весьма недешевы и зачастую довольно трудоемки.

6 ноября 2012 года в Московском техническом университете связи и информатики (МТУСИ) состоялись торжества, посвященные юбилею электронного телевидения в России, у истоков которого стоял Семен Исидорович Катаев. Это событие связано с тем, что 80 лет назад, 6 ноября 1932 г., в стенах Всесоюзного электротехнического института (ВЭИ) С.И. Катаев представил работающую систему электронного телевидения, посредством которой – с довольно высокой для того времени четкостью – были осуществлены передача и прием изображения движущегося объекта.

За последние годы роль и место телевидения (ТВ) в жизни общества кардинально изменились. Благодаря стремительному развитию информационных технологий телевещание испытывает сильнейшую конкуренцию со стороны электронных масс-медиа, которые все больше оспаривают его право быть средством массовой информации номер один. Для того чтобы сохранить свою аудиторию ТВ должно стать конвергентным, гармонично используя новейшие технологические и медиаплатформы. При этом ориентиры и векторы технологического развития ТВ впервые стал определять прогресс в области при-емной аппаратуры: современный «умный» (Smart TV) телевизор давно перерос те узкие рамки, которые ему отводились в традиционной системе телевизионного вещания. Эти телевизоры открывают практически неограниченные возможности для нового витка эволюции индустрии развлечений с переходом к невиданному ранее уровню виртуальной реальности с трехмерным изображением сверхвысокого разрешения и персонализацией информационного поля для каждого зрителя при полной интерактивности получения гигантских объемов информации в беспроводных сетях широкополосного доступа.

Инженерное решение, разработанное группой компаний «Телесофт»– «Интелсет ТСС», позволяет создать прототип платформы, выполняющей функции шлюза-коммутатора в мультисервисной сети. Платформа ориентирована на унифицированные коммуникации на базе IP, поддержку бизнес- и технологических процессов предприятий.

Постановка задачи. В транзисторных телевизионных (ТВ) передатчиках дециметровых диапазонов широкое применение находят моноблочные цепочечные суммирующие устройства [1]. Наибольшее распространение получили сумматоры 5х1, обеспечивающие сложение (практически без потерь) мощностей пяти блоков усиления мощности (БУМ). Сегодня такие сумматоры используются в передатчиках АЦТП-20/5 кВт, «Онега-2(1)Ц» и др.

Постановка задачи. При рассмотрении вариантов построения распределительных сетей ТВ программ в рамках реализации ФЦП «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009 - 2015 годы» особое значение предавалось экономному использованию спутникового ресурса, как наиболее дорогостоящего и дефицитного [1]. Проблема эффективного использования спутниковой емкости ещё более обострилась после известной неудачи с выводом на орбиту спутника «Экспресс» нового поколения.

Под планированием радиосвязи понимается назначение частот, а также времени начала и окончания связи. В зависимости от назначения связь может осуществляться на одной или нескольких частотах круглосуточно или по сеансам в определенное частотным расписанием время. Частоты и время работы должны быть подобраны таким образом, чтобы было обеспечено приемлемое качество связи с учетом технических средств обеспечения радиосвязи: передатчиков и приемников, их параметров, характеристик передающих и приемных антенн.

Единая система спутниковой связи (ЕССС) в России, разработанная к концу 1980-х годов, обладала высокой пропускной способностью, помехозащищенностью и помехоустойчивостью. Все это было достигнуто за счет введения многостанционного доступа с кодовым разделением сигналов при многократном увеличении базы сигнала, использования псевдослучайной перестройки рабочих частот (ППРЧ) в высокочастотном диапазоне (40/20 ГГц) при пространственной селекции сигналов с применением бортовых антенн спутников. Центральный узел спутниковой связи (ЦУСС) разрабатывался в НИИ-129 (ныне ОАО «МНИРТИ») [1] и предназначался для координации и управления разветвленной сетью стационарных и подвижных земных спутниковых станций различного назначения.

Постановка задачи. В первой части статьи [1] были приведены два соотношения для оценки среднего времени задержки IP-пакетов в узле коммутации сети NGN. Cоотношения основаны на приближенных формулах, полученных для однолинейной системы массового обслуживания (СМО) при большой нагрузке [2, 3].

В последнее время в деятельности регуляторных органов всех уровней отчетливо прослеживаются намерения реформировать систему регулирования использования и лицензирования радиочастотного спектра (РЧС). Особого внимания заслуживают последние предложения Рабочей группы по формированию в Российской Федерации системы «Открытое правительство», разработанные в мае 2012 г. Наряду с анализом этих предложений, в статье также представлено экспертное мнение по вопросу целесообразности и возможных вариантов практической реализации предложенных механизмов.

Динамика строительства сетей IMT в мире (сети UMTS/HSPA, HSPA+, LTE). Актуальность темы о соотношении технологий сотовой связи на мировом рынке обусловлена тем, что сегодня в условиях их стремительного развития операторы порой не могут четко определиться с выбором технологии и переносят акценты с одной технологии на другую. Это объясняется тем, что при наличии существенных отставаний во внедрении перспективны технологий происходит временное рассогласование, при котором одна технология не успевает еще полностью «прижиться», как на рынке появляется уже другая новая технология. Такая ситуация характерна и для России, когда речь идет о внедрении 3G/UMTS или LTE.

Перегруженность доступного радиочастотного спектра, необходимость обеспечения им новых, перспективных радиотехнологий – все это требует не только «экстенсивного» подхода к выделению новых полос радиочастот или внедрению новых радиотехнологий взамен устаревших, но и поиска «интенсивных» подходов к использованию имеющегося радиочастотного спектра.

В ноябре 2004 года рабочей группой IEEE 802.22 (802.22 WG) была предпринята попытка формирования первого в мире стандарта нового беспроводного воздушного интерфейса, основанного на концепции когнитивного радио (Cognitive Radio) [2]. Стандарт получил название WRAN – Wireless Regional Area Network. Стандарт 802.22 предназначен для работы на частотах, отведенных для ТВ-диапазона. В международном масштабе этот диапазон включает полосу частот от 47 до 910 МГц. Таким образом, устройства WRAN функционируют в свободных частотных каналах, являясь, соответственно, нелицензированными абонентами для данного спектра. Подробное описание стандарта можно найти в работах [3, 4].