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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Organisation des Zugangs zu Netzwerken von Satellitenbetreibern. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Telefonie Das Territorium Russlands ist durch eine unterentwickelte Infrastruktur digitaler Kommunikationskanäle, insbesondere Festnetzanschlüsse, gekennzeichnet. Heutzutage ist die Satellitenkommunikation das gebräuchlichste und manchmal einzige Mittel zur Organisation von Kommunikation mit hoher Qualität. In Russland wurden bereits über 200 Erdfunkstellen im Einsatz, die mit geostationären Horizon-Satelliten arbeiten, was die Verbindung von Benutzern fast überall in Russland ermöglicht. In dem Artikel wird erläutert, wie die Bandbreite von Fern- und internationalen Kommunikationsleitungen effektiver genutzt werden kann, um den Zugang zu Satellitensystemen und -netzwerken mit zugewiesenen (dedizierten) Kanälen oder Time Division Multiple Access (TDMA) zu organisieren. Das Leistungsspektrum umfasst Sprach- und Datenübertragung. Der russische Markt für Telekommunikationsdienste wächst jedes Jahr. Die Zahl der Unternehmen nimmt zu, das Angebots- und Dienstleistungsspektrum erweitert sich und die Preise sinken. Dies macht sich besonders in großen Städten Russlands bemerkbar, wo digitale Netzwerke eines oder mehrerer Unternehmen bereits fast das gesamte Stadtgebiet abdecken und jeder das gesamte Spektrum an Telekommunikationsdiensten nutzen kann, von der Installation eines einfachen Telefons bis hin zum Zugang zum Internet oder anderen Informationen und Finanznetzwerke. Wenn Sie Büros in verschiedenen Städten oder sogar Ländern über einen dedizierten digitalen Kanal verbinden oder Zugang zu einem Telekommunikationsnetz erhalten möchten, das in Ihrer Stadt nicht vorhanden ist, müssen Sie sich nicht nur an lokale Betreiber, sondern auch an Fern- und Fernanbieter wenden Internationale Kommunikationsbetreiber (MMC). Dank der relativen Entwicklung der Erdfunkstellen in Russland wird bereits die technische Möglichkeit geschaffen, Fern- und internationale digitale Kanäle mithilfe von Satelliten zu organisieren. Aber die Kosten für einen DS0-Kanal (64 kbit/s) sind in diesem Fall 4...7-mal höher als für einen Kanal mit der gleichen Geschwindigkeit, aber innerhalb der Stadt. Nur wenige potenzielle Nutzer können sich solche Kosten leisten. Wie können wir im Fern- oder Auslandsverkehr die Kosten senken und so den Nutzerkreis erweitern? Eine mögliche Lösung besteht darin, in städtischen terrestrischen Kabelnetzen mehrere langsame Nutzkanäle zu einem DS0-Kanal (64 kbit/s) zusammenzufassen und diesen dann an das Satellitensystem zu übertragen. Dadurch werden die Kosten für die Organisation eines Kanals pro Benutzer erheblich gesenkt. Dieses Schema kann auf zwei Arten implementiert werden: type="disc">Wie wird das von Golden Line gelöst? Das Netzwerk des Unternehmens Golden Line, das seit 5 Jahren auf dem russischen Telekommunikationsmarkt tätig ist, ist eines der größten und umfangreichsten Transportnetzwerke in Moskau. Die Hauptaufgabe des Netzwerks besteht darin, den Zugang zu allen Telekommunikationsnetzen und -diensten, insbesondere zu Fern- und internationalen Kommunikationsbetreibern (MMC), von überall in Moskau aus zu ermöglichen. Zu diesem Zweck werden digitale Kommunikationskanäle mit Geschwindigkeiten von 1,2 kbit/s bis 2,048 Mbit/s, für Verbindungen mit Leitungsvermittlungsnetzen, X.25 und Frame Relay sowie bis zu 155 Mbit/s mit ATM-Technologie organisiert. X.25-Paketvermittlungsnetzwerke verbreiteten sich in den 80er Jahren und werden noch heute in vielen Abteilungsstrukturen eingesetzt. Der X.25-Standard wurde bereits 1976 von der ITU entwickelt; er definiert die Schnittstelle zwischen Benutzerendgeräten und Datenübertragungsgeräten für Paketvermittlungsnetzwerke. Es unterstützt Fehlererkennungs- und -korrekturtechnologie und eignet sich ideal für die Datenübertragung über Kommunikationsleitungen schlechter Qualität. Das verteilte Hochgeschwindigkeitsnetzwerk von Frame Relay und ATM stellt sicher, dass Benutzer mithilfe dieser Technologien eine direkte Verbindung zu MMC-Betreibern herstellen. Aus diesem Grund wird die Effizienz der Nutzung dieser Kanäle durch die dynamische Bandbreitenzuweisung erreicht. Diese Möglichkeit der Organisation von MMC-Leitungen wird in diesem Artikel nicht berücksichtigt, da sie mit dem Aufbau von Paket- und Frame-Switching-Netzwerken zusammenhängt und eine gesonderte Darstellung erfordert. Es ist zu beachten, dass X.25-Netzwerke aufgrund hoher Verzögerungen keine Sprachübertragung unterstützen. Die sich schnell entwickelnde Frame-Relay-Technologie ist ein modernes Leitungsvermittlungsprotokoll ähnlich X.25, das jedoch ein vereinfachtes Verfahren zum Aufbau und zur Überprüfung der Verbindungsqualität verwendet. Es ist für den Betrieb mit höheren Geschwindigkeiten (bis zu 34 Mbit/s) und geringer Latenz ausgelegt (siehe den Artikel von V. Neumann „Was ist Frame Relay?“ in der Zeitschrift „Communication: Means and Methods“ Nr. 3, 4/ 1998). Bei Frame-Relay-Netzwerken hängt die Qualität der Verbindungen, insbesondere bei der Sprachübertragung, von vielen Faktoren ab. Das: type="disc">ATM (Asynchronous Digital Hierarchy) ist eine Hochgeschwindigkeitstechnologie zur Übertragung von Informationen in Zellen mit einer konstanten Größe von 53 Byte, die die Bereitstellung von Diensten mit verschiedenen Verkehrsarten ermöglicht. Mit ATM können Sie sowohl Sprache als auch Daten über den Wasserkanal übertragen, d. h. sowohl konstante als auch variable Informationsübertragungsraten unterstützen. ATM ist ein ideales universelles Übertragungsmedium, das alle Vorteile dedizierter Leitungsnetze und Datennetze mit dynamischer Bandbreitenzuteilung vereint. Doch weltweit sind die globalen Geldautomatennetze immer noch unterentwickelt und für die Nutzer zu teuer. Daher ist diese Technologie nicht weit verbreitet. Für diese Benutzerkategorie, die eine konstante Verbindung mit hoher Qualität zur Übertragung von Sprache und Daten bei niedrigen Geschwindigkeiten benötigt, wird vorgeschlagen, die Sprachkomprimierung zu verwenden und mehrere Daten-/Sprachkanäle in einem Kanal mit einer Geschwindigkeit von 64 kbit/s zusammenzufassen. Hier ist die Kanalumschaltung/Multiplexing-Technologie am zuverlässigsten und am einfachsten zu implementieren, da die meisten MMC-Netzwerke die gleiche Methode zur Informationsübertragung verwenden. Die Qualität der Datenübertragung ändert sich nicht, die Sprachqualität verschlechtert sich jedoch geringfügig. Betrachten wir im Detail die Technologie der digitalen Sprachkomprimierung und die Bildung eines 64-kbit/s-Kanals aus mehreren langsamen Sprach- und/oder Datenkanälen. Die von Golden Line zur Umsetzung dieser Aufgabe eingesetzte Ausrüstung wurde von Newbridge entwickelt. Sein wichtiger Vorteil besteht darin, dass sowohl die Sprachkomprimierung mit Pulscodemodulation (PCM) als auch die Kanalaggregation von demselben Gerät durchgeführt werden – einem Modul, das als digitaler Signalprozessor (DSP) bezeichnet wird. Jeder Prozessor verfügt über 6,10, 20 oder XNUMX Schaltkreise, jeder Schaltkreis kann als Voice Compressor (VC) oder Subrate Merger (SRM) konfiguriert werden. Jeder Knoten-I/O-Multiplexer kann bis zu sieben DSP-Module aufnehmen Die von diesem Gerät unterstützten Betriebsprinzipien und Standards werden im Folgenden beschrieben. Sprachkomprimierung Wie die meisten Entwickler von Telekommunikationsgeräten unterstützt Newbridge zwei Sprachkomprimierungsmethoden – seine eigene – HCV (8 und 16 kbit/s) und die Standardmethode gemäß den Empfehlungen des Technologiesektors – ITU-T. G.728 – LD-CELP 16 kbit/s und ITU-T G.729 – A-CELP 8 kbit/s. Von Newbridge entwickelte Algorithmen ermöglichen die flexibelste und effizienteste Nutzung der 64-kbit/s-Kanalbandbreite. Gleichzeitig kann der Komprimierungs-/Dekomprimierungsvorgang jedoch nur mit Newbridge-Geräten durchgeführt werden. Unter Verwendung standardmäßiger Sprachkonvertierungsalgorithmen kann jedes Gerät, das diese Methoden unterstützt, für die Dekomprimierung ausgewählt werden. Die Qualität komprimierter Sprache bei 16 kbit/s entspricht der bei 32 kbit/s unter Verwendung der adaptiven Differential-Pulscodemodulation (ADCM), die in der Ferntelefonie verwendet wird. Und bei einer Geschwindigkeit von 8 kbit/s unterstützt die Komprimierung eine hervorragende Sprachqualität.
Bei Verwendung der Komprimierung mit einer Geschwindigkeit von 8 kbit/s kann ein Kanal mit einer Geschwindigkeit von 64 kbit/s also bis zu acht Sprachkanäle und bei 16 kbit/s bis zu vier Sprachkanäle enthalten. Das Packen komprimierter Kanäle in einen 64-kbit/s-Kanal erfolgt mit der Methode der „transparenten“ Ratenanpassung, die keine Informationen über Rahmensynchronisation und Signalisierung erfordert. Der 64-kbit/s-Kanal besteht aus acht Elementen mit 8 kbit/s und den Bezeichnungen B7 bis VO. Komprimierte Sprache mit Geschwindigkeiten von 8 und 16 kbit/s wird in der entsprechenden Anzahl von Elementen platziert. Die Telefonsignalisierung wird innerhalb der Benutzerinformationen übertragen. Diese Art der Signalübertragung wird „In-Band“ genannt. In Abb. Abbildung 1 zeigt ein Schema zum Kombinieren von Kanälen und deren Platzierung in einem 64-kbit/s-Aggregatkanal. Aggregation von langsamen Datenkanälen Die Kombination von langsamen Datenkanälen mit Geschwindigkeiten von 1,2 bis 19,2 kbit/s erfolgt nach denselben Prinzipien und auf derselben Ausrüstung wie die Kombination von Sprachkanälen. Die Daten werden direkt an den SRM-Low-Speed-Channel-Combiner gesendet, wo Informationen von mehreren Benutzern in einem einzigen 64-kbit/s-Kanal gruppiert werden. Newbridge bietet zwei Methoden der Link-Aggregation: type="disc">
X.50 ist ein europäischer Multiplex-Standard, der gemäß den ITU-T-Empfehlungen entwickelt wurde und einen Mechanismus zum Kombinieren mehrerer synchroner Kanäle mit niedriger Geschwindigkeit in einem einzigen 64-kbit/s-Kanal beschreibt. Der Standard wurde verabschiedet, um die Schnittstelle zwischen öffentlichen Datennetzen im internationalen Bereich zu definieren. DDS ist ein nordamerikanischer Standard, ähnlich wie X.50, der von AT&T entwickelt wurde und das Multiplexen synchroner und asynchroner Datenkanäle unterstützt. Die Tabelle zeigt die Anzahl der Low-Speed-Kanäle, die in einem 64-kbit/s-Kanal in einem Rahmenzyklus von 2,048 Mbit/s übertragen werden können (die in ITU-T Rec. G.703 beschriebene Schnittstelle). Im Vergleich ist es offensichtlich, dass die Verwendung der NSM-Multiplexmethode viel effektiver ist als die anderen. Das Organisationsschema des Multiplexing ist in Abb. 2 dargestellt. XNUMX.
Organisation des Zugangs zu MMS-Betreibern Die oben genannten Methoden zur effektiven Nutzung der Kapazität eines 64-kbit/s-Kanals ermöglichen die Entwicklung verschiedener Schemata und Projekte zum Anschluss von Benutzern an Satellitenkommunikationsnetze, während mithilfe von Multiplexing-Methoden in einem 64-kbit/s-Kanal sowohl Sprache als auch Daten übertragen werden können kombiniert. In Abb. Abbildung 3 zeigt ein Diagramm der Implementierung der Verbindung von Benutzern mit einem bodengestützten Satellitenkommunikationsknoten.
Die Schnittstelle zwischen dem I/O-Multiplexer und dem Satellitensystem kann aus einer der in den ITU-T Recs V.24, X.21, V.35 oder G.703 beschriebenen Schnittstellen ausgewählt werden. Bei Verwendung des G.703-Standards ist es möglich, bis zu 30 aggregierte Kanäle mit einer Geschwindigkeit von 64 kbit/s in einem Stream von 2,048 Mbit/s zu verbinden. Diese Schnittstellen werden häufig in privaten und öffentlichen Zeitmultiplex-Datennetzen verwendet und sind in nahezu allen Telekommunikationsgeräten zu finden – Switches, Multiplexern und Routern. Die Satellitenanlage bzw. das Modem muss über Module zum Anschluss an Datenendgeräte mit den oben genannten Schnittstellen verfügen. Solche Systeme können beispielsweise eine Benutzersatellitenstation VSAT-NEXTAR von NEC oder langsame Satellitenmodems SDM-100 von EFData und DMD2401 von Radyne sein. Zusammenfassend stellen wir fest, dass die effiziente Nutzung der MMC-Kanalkapazität für viele Satellitenbetreiber nützlich sein könnte, um die Servicetarife zu senken und dadurch zusätzliche Kunden anzulocken. Ein ähnliches Schema wurde umgesetzt und arbeitet erfolgreich im gemeinsamen Projekt von British Telecom und Golden Line, um Moskauer Banken Sprachkanäle mit Komprimierung mit Geschwindigkeiten von 8 und 16 kbit/s für den Zugang zu den Londoner Börsen zur Verfügung zu stellen. Der Einsatz von Sprach- und Datenübertragungstechnologie in einem oder zwei 64-kbit/s-Kanälen scheint die optimale Lösung für die Organisation von Unternehmensnetzwerken von Unternehmen mit Repräsentanzen in verschiedenen Städten und Ländern zu sein. Autor: S. Laryushkin, Moskau
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