Телефония. Техника телефонной связи

Рассмотрен универсальный метод определения нелинейных искажений и помех на выходе трактов прохождения электрических сигналов со сложными мгновенными динамическими характеристиками при полигармоническом и/или модулированном входном воздействии. Даны рекомендации по структурно-параметрической оптимизации корректора мгновенной динамической характеристики нелинейного функционального преобразователя.

Статистические исследования подтверждают самоподобную природу мультимедийного трафика. Вследствие этого корректной моделью теории массового обслуживания, описывающей узлы мультисервисной сети, будет модель типа G/G/1 или G/G/n. Одним из способов представления узла мультисервисной сети при его исследовании как системы массового обслуживания является нахождение распределения времени ожидания и среднего времени ожидания пакетов мультимедийного трафика в очереди с помощью решения интегрального уравнения Линдли.

Предложен структурный метод защиты беспроводной сенсорной сети от потоков ложных событий. Доказано, что существует оптимальное значение плотности (числа) узлов в первой и второй областях сенсорного поля, обеспечивающее максимальное время жизни сенсорной сети. Определены соответствующие численные характеристики сенсорных полей разной плотности.

В условиях возрастания террористических угроз, а также участившихся природных и техногенных катастроф задача надежного оповещения населения становится все более актуальной. В реальных экстремальных ситуациях традиционные средства оповещения населения при неблагоприятном стечении обстоятельств не смогут выполнять возлагаемые на них задачи. Для повышения надежности оповещения предлагается использовать сети цифрового вещания DVB-T2 с приемом сигналов на мобильные терминалы.

Рассматривается метод оценки вариации задержки пакетов, которая нормируется для сети следующего поколения как один из показателей качества обслуживания. Предлагается использовать ряд Эджворта для аппроксимации функции распределения времени задержки пакетов, которая позволяет вычислить искомую вариацию задержки. Оценивается ошибка, обусловленная использованием ряда Эджворта.

Предложены технические решения построения адресных систем экстренного оповещения и управления эвакуацией (АСЭО), работающих по сети проводной телефонной связи. Рассмотрены их особенности и достоинства. Решения, заложенные в АСЭО, защищены двумя патентами на полезную модель.

Определяются основные причины необходимости изменений в традиционных подходах к обеспечению качества услуг в современных сетях связи. Предложены базовые сценарии реализации услуг и ключевые механизмы разработки мер и механизмов обеспечения качества.

В статье обсуждаются три перспективные задачи улучшения обслуживания трафика в чрезвычайных ситуациях. Во-первых, необходима информационная обратная связь между участниками процесса обслуживания трафика. Вовторых, следует создать базу знаний для обобщения опыта разных операторов связи по организации работы сетей электросвязи в условиях чрезвычайных ситуаций. В-третьих, представляется целесообразным активно использовать когнитивные технологии для эффективного управления ресурсами сети электросвязи.

Концепция Интернета Вещей [1] находит свое применение не только в виде всепроникающих сенсорных сетей [2], сетей автомобильного транспорта [3], но и на уровне наномира. Интернет нановещей [4], еще вчера казавшийся более мечтой, чем реальной перспективой, сегодня вышел из концептуальной стадии развития и стал предметом исследовательской деятельности во многих лабораториях мира. Нановещи объединяются в наносети, среди которых выделяются электромагнитные и молекулярные [2]. В статье приводятся результаты исследований в области бактериальных молекулярных наносетей.

Разработка алгоритмов маршрутизации и выбора головного узла в разнообразных самоорганизующихся сетях — одна из важнейших задач в настоящее время. Актуальнейшим направлением разработки алгоритмов маршрутизации и выбора головного узла для самоорганизующихся сетей является создание биоподобных алгоритмов. В статье анализируются существующие биоподобные алгоритмы, такие как алгоритмы поведения колонии муравьев и колонии пчел. Для самоорганизующихся беспроводных сетей предлагается использовать так называемые «полеты Леви».

Развитие сетей связи сегодня и в ближайшем будущем будет характеризоваться широкомасштабным внедрением самоорганизующихся сетей. Центральную роль в этом играют всепроникающие сенсорные сети, для которых важнейшей задачей является выбор головного узла кластера. Существует достаточно много алгоритмов выбора головного узла для двумерного пространства. В то же время для трехмерного пространства задача построения эффективного алгоритма еще требует своего решения. В статье предложен новый алгоритм выбора головного узла кластера для трехмерного пространства, проведено его моделирование и доказана эффективность по сравнению с существующим базовым алгоритмом LEACH.

Представлен обзор развития когерентной техники в радиолокации почти за 70 лет. Основное внимание уделено первым как отечественным, так и зарубежным когерентным системам с аналоговой и цифровой реализацией. Акцент сделан на перспективное развитие программируемых адаптивных когерентных систем на ПЛИС и DSP.

Степень влияния чрезвычайных ситуаций (ЧС) на работу сети электросвязи зависит от множества факторов [1]. В некоторых случаях ЧС приводит к длительным отказам элементов сети электросвязи. Для поддержки телекоммуникационных услуг необходимо воспользоваться резервными техническими средствами (РТС). При формировании и использовании таких средств возникает ряд задач организационного и технического характера. Некоторые из них обсуждаются в данной статье.

Исторически построение сетей связи общего пользования (ССОП) ориентировалось на обслуживание трафика передачи речи. Это было естественным для гомогенной телефонной сети общего пользования (ТфОП), а для гетерогенной пакетной сети связи следующего поколения (NGN) передача речи стала приложением, к которому предъявлялись более жесткие условия по задержкам [1]. Так продолжалось до появления приложений, требующих меньших задержек, чем передача речи поверх IP. Эти приложения оказали существенное влияние на характеристики NGN. Авторы выделили их в новый класс сетей и назвали сетями с малыми задержками.

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.

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.

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.

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.

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).

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 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.

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.

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).

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 [1] был предложен ряд типовых имитационных моделей (ИМ) для исследования характеристик сети следующего поколения (NGN) при резком росте обслуживаемого трафика. Модели такого рода необходимы для получения результатов, позволяющих выбрать способ обслуживания трафика, вводимый, например, на время ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС). Применение ИМ обусловлено тем, что получить аналитические соотношения, необходимые для анализа, не представляется возможным.

В последнее время широкое развитие получили цифровые системы обработки информации. Прием цифрового сигнала невозможен без процедуры тактовой и фазовой синхронизации [1-3]. Суть синхронизации состоит в приведении наблюдаемого в шумах сигнала и опорного колебания к параллельности изменений во времени. Это позволяет организовать когерентный прием [4, 2] и тем самым повысить помехоустойчивость.

В статье [1] были представлены исследования поведения узла коммутации NGN (сети следующего поколения) при резком росте обслуживаемого трафика. Предложенная модель позволила получить ряд полезных аналитических соотношений. В заключительной части той статьи было отмечено, что необходимо провести исследования для более общих предположений относительно характера поступающего трафика и дисциплин его обслуживания. С этой целью была создана имитационная модель, основные результаты разработки которой содержатся в данной статье. В качестве трех важнейших характеристик модели исследуются нормированные в рекомендации ITU-T Y.1541 [2] математическое ожидание времени задержки IP-пакетов между двумя интерфейсами (пользователь – сеть) – IPTD, вариация этой же случайной величины – IPDV и вероятность потери IP-пакетов – IPLR.

Рассмотрено влияние сверхкоротких электромагнитных импульсов на типовую структуру всепроникающей сенсорной сети. Приведено формализованное описание задачи по повышению помехоустойчивости USN на базе вычисления коэффициента сохранения эффективности сети. Предложено решение, в результате которого можно определить варианты применения методов и средств защиты в USN, обеспечивающих заданный показатель коэффициента сохранения эффективности и повышения стойкости сети. Решение представлено в виде пошагового описания четырех этапов, на основе которых выбираются методы защиты с минимальной стоимостью на разработку и внедрение в элементах USN.

Рассмотрены проблемы, связанные с реализацией мобильных беспроводных сенсорных сетей, предложен новый алгоритм кластеризации сетей подобного класса в трехмерном пространстве, проведено его моделирование и сравнение с алгоритмом LEACH-M.

Исследуются характеристики плотности и связности для беспроводных сенсорных сетей (БСС) с целью определения такой стратегии размещения сенсорных узлов, при которой возможно обеспечить, по крайней мере, 90% покрытие для двумерных (2D) и трехмерных (3D) БСС. При этом оцениваются также длительность жизненного цикла сети, период стабильности и пропускная способность сети на основе отношения между радиусом покрытия RS и радиусом дальности связи RC. Результаты статьи могут быть использованы при планировании как БСС, размещенных на плоскости, в трехмерном пространстве, так и летающих сенсорных сетей.

Показатели качества обслуживания (QoS) представляют собой набор метрик, определяющих удовлетворенность абонентов свойствами предоставляемых им услуг. Оценка этих показателей необходима на этапах планирования телекоммуникационных сетей, их построения и эксплуатации. В статье формулируются пять основных задач, решение которых позволит эффективно контролировать показатели, нормированные для обслуживания мультисервисного трафика. Постановка всех пяти задач основана на анализе рекомендаций Международного союза электросвязи (МСЭ) и опыте, накопленном российскими операторами связи.

Определены роль и место радиочастотного спектра (РЧС) в производственной деятельности предприятий и развитии экономики в целом. Систематизированы и классифицированы особенности РЧС как природного ресурса, ограниченного производственного ресурса и объекта государственного управления. Определены тенденции управления использованием РЧС и разработаны положения по формированию комплексного экономико-методологического механизма управления использованием РЧС.

Широкое распространение беспроводных сенсорных сетей, сетей автомобильного транспорта, предстоящее внедрение летающих сенсорных сетей превращают территорию зоны обслуживания системы длительной эволюции в гетерогенную. В статье предложен и исследован новый класс задач — использование мобильных узлов иных сетей в качестве временных головных узлов беспроводной сенсорной сети.

Анализируются проблемы, связанные с распространением сообщений безопасности через транспортную ad hoc сеть VANET (Vehicular Ad Hoc Network). Производится обзор и классификация существующих методик оптимизации широковещательных рассылок. Предложен алгоритм управления процессом распространения сообщений безопасности, позволяющий минимизировать объем генерируемого в сеть трафика.

Предлагается новый адаптивный алгоритм кластеризации для беспроводных сенсорных сетей с мобильными узлами под названием MACA (Mobility Adaptive Clustering Algorithm). В разработанном алгоритме кластеризации мобильный сенсорный узел выбирает себя головным узлом кластера на основе простого точечного предиктора SPP (Single Point Predictor) для комбинированного критерия прогнозирования (алгоритм DCA). Другие узлы представляют собой члены кластера, определяемые на основе некоторого значения, указывающего на их пригодность для подключения к конкретному головному узлу (алгоритм MBC). Сочетание двух известных алгоритмов обеспечивает существенное увеличение длительности жизненного цикла сети, ее стабильности, а также уменьшение потери пакетов в кластере. Разработанный алгоритм предназначен, в том числе, и для использования в наземном сегменте летающих сенсорных сетей.

Определены допустимые уровни мощности шума ограничения, возникающего при аналого-цифровом преобразовании видеосигнала яркости изображения в системах цифрового ТВ-вещания. Рассмотрены различные условия наблюдения ТВ-изображения. Допустимое значение мощности рассчитывается с учетом психовизуальной способности глаза человека.

Исследуются пути преодоления противоречий в развитии информационных технологий. Выявлены основные тенденции развития устойчивых высокоинформативных технологий в космосе и на Земле. Показана целесообразность их системной интеграции в рамках проектируемой государственной многофункциональной наземно-космической навигационно-информационной обслуживаемой системы ГЛОНИС-КОСМОПЛАН, что позволит вывести информационную систему России на новый инновационный путь развития.

Исследования трафика всепроникающих сенсорных сетей показали, что свойства потока трафика при передаче изображений зависят от доли узлов сети, передающих эти данные. При увеличении доли узлов изменяется степень самоподобия трафика (коэффициент Хёрста). Получена зависимость коэффициента Хёрста от доли узлов, передающих изображения, причем было показано, что эта зависимость имеет выраженный максимум. Проведен анализ влияния числа объединяемых потоков трафика на величину коэффициента Хёрста. Дается теоретическое обоснование данного явления, а также исследуется зависимость свойств потока обслуженных заявок от интенсивности входящего трафика для всепроникающие сенсорных сетей

Представлен новый отказоустойчивый алгоритм кластеризации для беспроводных сенсорных сетей (БСС) – FT- TEEN (Fault-Tolerance Threshold-sensitive Energy Efficient Network algorithm), являющийся модифицированной версией хорошо известного алгоритма TEEN. Разработанный алгоритм отличается от TEEN наличием резервных головных узлов кластера, обнаружением и восстановлением отказов в БСС и позволяет увеличить число пакетов, успешно полученных как в головных узлах кластеров, так и на базовой станции (БС). Результаты моделирования показали, что алгоритм FT-TEEN существенно увеличивает число успешно переданных пакетов от членов кластера к головному узлу и от головного узла к БС (шлюзу) по сравнению с алгоритмом TEEN. Новый алгоритм предполагается использовать в наземных сегментах летающих сенсорных сетей.