Основы инфокоммуникационных технологий Часть 0 - Принципы Князев Кирилл Григорьевич руководитель группы ОАО «МТС» к.т.н., c.н.с.

Содержание

Слайд 2

Цели, задачи курса Цели курса 1. Дать введение в основные принципы,

Цели, задачи курса

Цели курса
1. Дать введение в основные принципы, методы, подходы

к решению задач, технологии современной связи.
2. Провести обзор современных технологий связи, особенностей построения современных систем и сетей связи (электросвязи).
Задачи курса
1. Создать теоретическую и практическую базу для постановки и решения задач в области связи.
2. Создать основу для взаимодействия со специалистами различных специальностей при проектировании, разработке, организации эксплуатации систем и сетей связи.
Слайд 3

Программа курса Введение Основные понятия и принципы электросвязи Сигналы и каналы

Программа курса

Введение
Основные понятия и принципы электросвязи
Сигналы и каналы электросвязи
Системы передачи и

транспортные сети
Телефонные сети
Сети передачи данных
Телематические службы
Сети подвижной радиосвязи
Сети с интеграцией служб
Системы сетевого управления и биллинга
Качество в электросвязи
Слайд 4

Основные понятия Связь – 1) Передача и прием информации с помощью

Основные понятия

Связь –
1) Передача и прием информации с помощью различных технических

средств.
2) Отрасль народного хозяйства , обеспечивающая передачу и прием почтовых, телефонных, телеграфных, радио- и др. сообщений.

Связь

Электросвязь -
передача информации посредством электрических (оптических) сигналов, распространяющихся по проводам (проводная связь), или (и) радиосигналов (радиосвязь)

Почтовая связь
передача почтовых отправлений (писем, газет, бандеролей…)

Слайд 5

Виды преобразований информации: Производство «Кодирование» и модуляция Передача/Приём Распределение Хранение Обработка «Связь» «Информатика»

Виды преобразований информации:

Производство
«Кодирование» и модуляция
Передача/Приём
Распределение
Хранение
Обработка

«Связь»

«Информатика»

Слайд 6

Роли участников рынка связи Администрация Связи (регулятор) _________________ 1.Стандартизация 2.Лицензирование 3.Надзор

Роли участников рынка связи

Администрация
Связи (регулятор)
_________________
1.Стандартизация
2.Лицензирование
3.Надзор
(4.Сертификация
оборудования)

1.Запрос услуг
2.Потребление услуг
3.Оплата услуг
4.Требования качества

1.Строительство/

Развитие сети
2.Эксплуатация сети
3.Расчеты за услуги

1.Маркетинг услуг
2.Абонентское обслуживание
3.Расчеты за услуги

1.Поставка оборудования
2.Сервис по оборудованию

Слайд 7

Запросы участников рынка связи Администрация Связи (регулятор) _________________ 1.Выработка и обе-

Запросы участников рынка связи

Администрация
Связи (регулятор)
_________________
1.Выработка и обе-
спечение справедли-
вых условий работы
2.Эффективное исполь-
зование

уникальных
ресурсов
3.Удовлетворение потребностей населения и бизнеса
Слайд 8

Виды деятельности оператора связи (FAB-модель) Fulfillment- Предоставление услуг Assurance- «Обеспечение» Billing- Расчеты (С) Telemanagement Forum

Виды деятельности оператора связи (FAB-модель)

Fulfillment-
Предоставление
услуг

Assurance-
«Обеспечение»

Billing-
Расчеты

(С) Telemanagement Forum

Слайд 9

Обобщенная структура сети связи

Обобщенная структура сети связи

Слайд 10

К обобщенной структуре сети связи Терминал (оконечное устройство) - (телефонный аппарат,

К обобщенной структуре сети связи

Терминал (оконечное устройство) -
(телефонный аппарат, ЭВМ, ТВ/радио-приемник/передатчик,

факс, сотовый телефон…)
Канал связи –
совокупность линий связи (радио, радиорелейных, спутниковых, кабельных,…) и оборудования передачи (усилители, преобразователи, мультиплексоры,…), обеспечивающая передачу нормализованного сигнала между 2 или более точками
Коммутатор –
(телефонная станция, маршрутизатор, …) устройство адресного распределения сигналов пользователей //в малых или специализированных сетях может отсутствовать
Система сетевого управления –
компьютерная система, обеспечивающая поддержку эксплуатации и технического обслуживания сети (контроль/диагностика, измерения, управление конфигурацией…)
Система расчетов (АСР) –
компьютерная система, обеспечивающая учет используемых ресурсов, тарификацию и выставление/контроль оплаты счетов клиентам
Сервисная платформа –
компьютерная система, содержащая информацию и программы для оказания услуг
Слайд 11

Архитектура сетей связи в России (устаревший – до 2005 г. –

Архитектура сетей связи в России (устаревший – до 2005 г. –

РД по ВСС РФ – взаимоувязанной сети связи)
Слайд 12

Иерархическая структура сети связи России Междугородная (магистральная) сеть

Иерархическая структура сети связи России

Междугородная
(магистральная) сеть

Слайд 13

Вехи истории связи (1)

Вехи истории связи (1)

Слайд 14

Вехи истории связи (2)

Вехи истории связи (2)

Слайд 15

Тенденции развития технологий связи

Тенденции развития технологий связи

Слайд 16

Эволюция технологий связи ISDN = IDN + Унифицированный доступ ЦСП +

Эволюция технологий связи

ISDN = IDN + Унифицированный доступ

ЦСП + ЦКС

(PDH ->

SDH)

КЭ АТС

АТС ДШ, АТСК

Время

Витая
пара ТФ

TV

B-ISDN (ATM+IP+MPLS)

IP

Х.25

Ethernet

Frame
Relay

FDM

xDSL

NGN

Wi-Fi
WiMax

СПС (GSM,
…, 3G)

FDM

Слайд 17

Тенденции развития микроэлектроники

Тенденции развития микроэлектроники

Слайд 18

Особенности сетей связи как предмета деятельности Масштабность (большая размерность задач) Сложность

Особенности сетей связи как предмета деятельности

Масштабность (большая размерность задач)
Сложность
Стохастичность
Многопараметричность / многокритериальность

(Производительность – Качество – Стоимость)
Многотехнологичность (PSTN – ISDN – Internet – ATM…)
Инерционность развития
Слайд 19

Основные требования к сетям связи Эффективность (в смысле бизнес-управления) Расширяемость Масштабируемость

Основные требования к сетям связи

Эффективность (в смысле бизнес-управления)
Расширяемость
Масштабируемость
Высокая надежность (кг >

0.99995)
Эксплуатационная пригодность
Необходимая производительность
Соответствие стандартам
Разнообразие обеспечиваемых услуг (оборудование и сеть = “service enabler”)
Слайд 20

Услуги в связи Услуга связи – деятельность по приему, обработке, хранению,

Услуги в связи

Услуга связи –
деятельность по приему, обработке, хранению, передаче,

доставке сообщений электросвязи или почтовых отправлений
(ФЗ О связи 2003 г.)
Услуга –
функциональные возможности, предоставляемые одним объектом (поставщиком услуг – service provider) другому (пользователю – service user)
Слайд 21

Систематика сетей связи (1) По видам передаваемых сигналов Цифровые в каждый

Систематика сетей связи (1)
По видам передаваемых сигналов
Цифровые
в каждый момент времени сигнал

может принимать одно из целочисленного конечного набора значений
Аналоговые
По способу распределения информации
Коммутируемые
Некоммутируемые (dedicated/»выделенные»)
Слайд 22

Виды электрических сигналов связи

Виды электрических сигналов связи

Слайд 23

Систематика сетей связи (2) По видам коммутации С коммутацией каналов (гарантированное

Систематика сетей связи (2)
По видам коммутации
С коммутацией каналов (гарантированное качество, минимальные

задержки при передаче)
До передачи информации создается канал связи
С коммутацией сообщений
Сообщение пользователя передается с промежуточным накоплением в транзитных узлах
С коммутацией пакетов
Сообщение пользователя нарезается на пакеты для последующей передачи
По режиму доступа пользователей
Общего пользования (public)
Частного пользования
Слайд 24

Систематика сетей связи (3) По роли в многоуровневой архитектуре сети Сеть

Систематика сетей связи (3)
По роли в многоуровневой архитектуре сети
Сеть уровня помещения

пользователя (CP – customer premises)
Сеть доступа (Access)
Местная (локальная – Local)
Магистральная сеть (Core)
По охватываемой территории
Сети масштаба:
здания, кампуса, города, района / междугородная / международная
Слайд 25

Систематика сетей связи (4) По виду предоставляемых услуг связи Телефонные Телевизионные

Систематика сетей связи (4)
По виду предоставляемых услуг связи
Телефонные
Телевизионные
Мультимедийные
Передача данных
Телематические (передачи сообщений,

доступ к базам информации, факсимильные…)
С интеграцией служб (интегрированного обслуживания)
Конвергентные услуги
Слайд 26

Систематика сетей связи (5) По виду используемой среды передачи: По возможной

Систематика сетей связи (5)
По виду используемой среды передачи:
По возможной мобильности пользователей:
Стационарные

(Fixed)
Мобильные (Mobile)
Сотовые (Public Land Mobile)

Проводные (Wireline)

Радио (Wireless)

Радиосвязь

Спутниковая

Сотовая

Радиорелейная

Металлические кабели

Волоконно- оптические кабели

Слайд 27

Использование диапазонов частот в связи

Использование диапазонов частот в связи

Слайд 28

Стандартизация в связи Основная цель – обеспечение «Сквозных» (end-to-end) услуг, независимо

Стандартизация в связи

Основная цель – обеспечение «Сквозных» (end-to-end) услуг,
независимо от

поставщиков оборудования
используемых технологий
поколений оборудования
Основной механизм – совместимость оборудования/сетей
// Совместимость - комплексное свойство систем, характеризуемое их способностью взаимодействовать при функционировании (ГОСТ 34.003)
Слайд 29

Стандартизация в связи (2) Что стандартизуется основные понятия и термины номенклатура

Стандартизация в связи (2)


Что стандартизуется
основные понятия и термины

номенклатура и спецификации услуг
функциональность сетей и оборудования
эталонные (reference) структуры сетей
алгоритмы функционирования и взаимодействия
спецификации устройств (функциональных блоков) и интерфейсов (функциональные, конструктивные, электрические, алгоритмические, информационные)
средства формализованного описания (языки, диаграммы)
Что НЕ стандартизуется
реализация
Слайд 30

Слайд 31

Структура Международного союза электросвязи

Структура Международного союза электросвязи

Слайд 32

Исследовательские комиссии (Study groups) МСЭ-Т (2003 г.) ИК2 – Технические аспекты

Исследовательские комиссии (Study groups) МСЭ-Т (2003 г.)

ИК2 – Технические аспекты предоставления

услуг, работы сетей и характеристик
ИК3 – Принципы тарифов и учета
ИК4 – Управление сетями и техническое обслуживание
ИК11- Требования к сигнализации и протоколы
ИК12- Характеристики сетей/терминалов с точки зрения сквозной передачи информации
ИК13- Многопротокольные и IP-сети
ИК15- Оптические и иные транспортные сети
ИК16- Мультимедийные услуги, системы и терминалы
ИК17- Сети передачи данных и программное обеспечение телекоммуникационных систем
Спец.ИК- IMT-2000 и следующие поколения
Слайд 33

Серии Рекомендаций МСЭ-Т А – Организация работы B – Определения, символы,

Серии Рекомендаций МСЭ-Т

А – Организация работы
B – Определения, символы, классификация
D –

Тарификация
E – Услуги, управление услугами, качество
F – Нетелефонные услуги
G – Системы и среда передачи, цифровые системы и сети
H – Мультимедийные системы
I - Цифровая сеть с интеграцией служб
M- Управление сетью, техническое обслуживание
О – Требования к измерительному оборудованию
Р – Качество передачи речи
Q – Коммутация и сигнализация
V – Обмен данными по телефонной сети
X – Сети передачи данных и взаимосвязь открытых систем
Y – Глобальная информационная инфраструктура и аспекты Интернет
Z – Языки программирования и основные аспекты ПО
Слайд 34

Структура канала передачи (1)

Структура канала передачи (1)

Слайд 35

Структура канала передачи (2)

Структура канала передачи (2)

Слайд 36

Сигналы и каналы Измерение количества информации: Пусть источник информации имеет алфавит

Сигналы и каналы

Измерение количества информации:
Пусть источник информации имеет алфавит
A =

{ai | i = 1..n}
и каждый символ ai генерируется с вероятностью pi.
Количество информации, содержащееся в символе
ai , оценивается величиной
Ii = log 1/pi
Обычно основание логарифма – 2, и единица измерения называется «бит» (bit – BInary digiT)
Среднее количество информации на символ
H = Σ Ii pi
называется энтропией (источника)
Слайд 37

Сигналы и каналы (2) Информационная модель канала связи: Для определения количества

Сигналы и каналы (2)

Информационная модель канала связи:
Для определения количества полученной информации

необходима стохастическая модель канала

а0

а1

b0

b1

P(a0/b0)

Апостериорная
вероятность

I (A,B) = H(A) – H(A/B)
Где H(A/B) = Σ P(bk) Σ P(Ai/Bk) log (P(Ai/Bk))

Слайд 38

Сигналы и каналы (3) Некоторые фундаментальные закономерности: Теорема отсчетов («Теорема Котельникова»)

Сигналы и каналы (3)

Некоторые фундаментальные закономерности:
Теорема отсчетов («Теорема Котельникова»)
Сигнал с ограниченным

спектром F может быть полностью восстановлен по своим мгновенным значениям (выборкам), следующим с частотой 2F
Теорема Шеннона («формула Шеннона – Хартли»)
Ёмкость (максимальная пропускная способность) канала с шириной полосы F определяется выражением:
С = F log (1+Pc/Pп)
(Рс – мощность сигнала
Рп – мощность помехи)
Слайд 39

Сигналы и каналы (4) Некоторые фундаментальные закономерности: 3. Теорема Шеннона («Теорема

Сигналы и каналы (4)

Некоторые фундаментальные закономерности:
3. Теорема Шеннона («Теорема о кодировании источника»)
Если

производительность источника информации меньше ёмкости канала, сообщения с выхода источника могут быть переданы по каналу и восстановлены на приёмном конце со сколь угодно малой вероятностью ошибки (…всегда существует способ кодирования источника, обеспечивающий сколь угодно малую вероятность ошибки).
Слайд 40

Оцифровка аналоговых сигналов АИМ – амплитудно-импульсная модуляция

Оцифровка аналоговых сигналов

АИМ – амплитудно-импульсная модуляция

Слайд 41

Затухание симметричного кабеля МГц Дб/100 м

Затухание симметричного кабеля

МГц

Дб/100 м

Слайд 42

Затухание симметричного кабеля

Затухание симметричного кабеля

Слайд 43

Затухание ВОЛП

Затухание ВОЛП

Слайд 44

Коаксиал и его затухание

Коаксиал и его затухание

Слайд 45

Спектр речи

Спектр речи

Слайд 46

Кодирование речи и качество

Кодирование речи и качество

Слайд 47

Кодирование цифровых сигналов для передачи по линиям Требования к кодированию: Устойчивость

Кодирование цифровых сигналов для передачи по линиям

Требования к кодированию:
Устойчивость к

помехам
Эффективное использование полосы канала
Способность обеспечить синхронизацию битов
Независимость от содержания передаваемых данных
(прозрачность)
Слайд 48

Спектры импульсов

Спектры импульсов

Слайд 49

Кодирование цифровых сигналов Т NRZ RZ “Манчестер» AMI (Реальный сигнал)

Кодирование цифровых сигналов

Т

NRZ
RZ
“Манчестер»
AMI
(Реальный
сигнал)

Слайд 50

Качество цифровой передачи

Качество цифровой передачи

Слайд 51

Виды цифровой модуляции Т Амплитудная Частотная Фазовая

Виды цифровой модуляции

Т

Амплитудная
Частотная
Фазовая

Слайд 52

Эффективность различных видов модуляции (по использованию спектра) Граница Шеннона ФМ (Фазовая) АМ (Амплитудная) ЧМ (Частотная)

Эффективность различных видов модуляции (по использованию спектра)

Граница Шеннона
ФМ (Фазовая)
АМ (Амплитудная)
ЧМ

(Частотная)
Слайд 53

Кабели и диапазоны

Кабели и диапазоны