Сети связи
Гольдштейн Б. С., Соколов Н. А., Яновский Г.Г.
СПб.: «БХВ – Петербург», 2014. – 400 с.
ISBN 978-5-9775-0474-4
Учебник для студентов, обучающихся по специальности 210406 – «Сети связи и системы коммутации» и по другим междисциплинарным специальностям телекоммуникационного
направления базового высшего образования.
Книга является учебником по современным сетям связи. Она будет полезна
студентам, бакалаврам и магистрам, а также аспирантам, исследования которых
прямо или косвенно затрагивают разные аспекты построения, эксплуатации и
развития телекоммуникационных сетей. Инженеры и менеджеры, работающие в
области электросвязи, тоже найдут для себя полезные сведения. Процессу усвоения
пройденного материала, несомненно, будут способствовать помещенные после
каждой лекции ключевые слова, контрольные вопросы, задачи и упражнения,
дополнительная литература.
В учебнике рассматриваются три сети, создававшиеся для поддержки следующих
видов обслуживания: фиксированная телефонная связь, мобильные коммуникации
и документальная электросвязь. Для каждой из трех сетей изложены идентичные
по своему характеру базовые принципы построения и функционирования.
Сформулирована основная цель дальнейшего развития трех рассматриваемых
сетей – переход к сети связи следующего поколения, известной по аббревиатуре
NGN (Next Generation Network).
Рецензенты:
Кафедра АЭС МТУСИ, зав. кафедрой, кандидат технических наук, профессор А.П. Пшеничников;
Кафедра АЭС СибГУТИ, зав. кафедрой, доктор технических наук, профессор В.В. Лебедянцев.
Учебник, которого ждали
К.Е. Самуйлов, зав. кафедрой систем телекоммуникаций РУДН, д.т.н., профессор
Журнал «Электросвязь», №8, 2010
В России теперь появился отечественный учебник по современным сетям связи, вполне доступный для усвоения учебного материала студентам не только профильных, но и родственных специальностей.
Читать рецензию
Содержание
Предисловие 13
Лекция 0. Вводная 15
0.1. Преамбула 15
0.2. Теорема Котельникова 18
0.3. Стандартизация в области электросвязи 19
0.4. Конвергенция сетей связи. 20
0.5. Об этой книге 22
Часть 1. Телефонная сеть общего пользования 25
Лекция 1. Эволюция телефонных сетей 26
1.1. Базовые понятия 26
1.2. Краткий исторический экскурс 27
1.3. Основные термины 30
1.4. Единая сеть электросвязи Российской Федерации 36
1.5. Статистика телефонной сети 37
Ключевые слова 38
Контрольные вопросы 38
Задачи и упражнения 38
Литература к лекции 1 38
Лекция 2. Структура телефонной сети общего пользования 39
2.1. Уровни иерархии в ТфОП 39
2.2. Местные телефонные сети 41
2.2.1. Городские телефонные сети 41
2.2.2. Сельские телефонные сети 45
2.3. Зоновые телефонные сети 46
2.4. Междугородная и международная телефонные сети 48
Ключевые слова 52
Контрольные вопросы 52
Задачи и упражнения 52
Литература к лекции 2 52
Лекция 3. Сетевые технологии 53
3.1. История развития сетевых технологий в ТфОП 53
3.2. Технологии передачи информации 54
3.3. Синхронизация 56
3.4. Технологии коммутации каналов 57
3.5. Цифровизация городских телефонных сетей 58
3.6. Цифровизация сельских телефонных сетей 65
Ключевые слова 67
Контрольные вопросы 67
Задачи и упражнения 68
Литература к лекции 3 68
Лекция 4. Системы сигнализации ТфОП 69
4.1. Роль сигнализации в телефонной сети 69
4.2. Эволюция систем сигнализации 70
4.3. Общий канал сигнализации 75
4.4. Сеть сигнализации 78
Ключевые слова 80
Контрольные вопросы 80
Задачи и упражнения 80
Литература к лекции 4 80
Лекция 5. Система и план нумерации 81
5.1. Некоторые определения 81
5.2. Действующий план нумерации ЕСЭ РФ 83
5.3. Особенности нумерации в российской телефонной сети 87
5.4. Перспективный план нумерации для ЕСЭ РФ 89
Ключевые слова 91
Контрольные вопросы 91
Задачи и упражнения 92
Литература к лекции 5 92
Лекция 6. Средства поддержки услуг 93
6.1. Принципы интегрального обслуживания 93
6.2. Концепция Интеллектуальной сети 97
6.3. Средства компьютерной телефонии 99
Ключевые слова 101
Контрольные вопросы 101
Задачи и упражнения 101
Литература к лекции 6 101
Лекция 7. Услуги, поддерживаемые ТфОП 102
7.1. Классификация услуг, предоставляемых ТфОП 102
7.2. Дополнительные услуги в телефонии 105
7.3. Особенности предоставления услуг в СТС 110
7.4. Перспективы развития рынка услуг ТфОП 111
Ключевые слова 112
Контрольные вопросы 112
Задачи и упражнения 112
Литература к лекции 7 112
Содержание 5
Лекция 8. Качество обслуживания в ТфОП 113
8.1. Основные понятия. 113
8.2. Качество обслуживания вызовов 117
8.3. Качество телефонной связи 120
Ключевые слова 124
Контрольные вопросы 124
Задачи и упражнения 124
Литература к лекции 8 124
Лекция 9. Задачи анализа и проектирования ТфОП 125
9.1. Основные направления исследований в телефонии 125
9.2. Место установки коммутационной станции и ее емкость 128
9.3. Оценка необходимых транспортных ресурсов 130
9.4. Нормирование показателей качества обслуживания в ЧНН 132
Ключевые слова 135
Контрольные вопросы 136
Задачи и упражнения 136
Литература к лекции 9 136
Лекция 10. Перспективы развития ТфОП 137
10.1. Направления эволюции телефонии 137
10.2. Системные аспекты развития телефонной связи 139
10.3. Сетевые аспекты развития телефонной связи 140
10.4. Пример воздействия внешних факторов: переход к NGN 142
Ключевые слова 147
Контрольные вопросы 147
Задачи и упражнения 148
Литература к лекции 10 148
Часть 2. Сети подвижной связи 149
Лекция 11. Эволюция систем радиосвязи 150
11.1. Конвергенция сетей подвижной и фиксированной связи 150
11.2. Системы радиосвязи 151
11.2.1. Бесшнуровые телефонные системы 151
11.2.2. Пейджинговые системы 151
11.2.3. Транкинговые системы 151
11.2.4. Беспроводные компьютерные сети 152
11.2.5. Спутниковая связь 152
11.2.6. Системы сотовой связи 153
11.3. Краткий исторический экскурс 153
11.4. Основные понятия и термины 154
11.5. Способы доступа к СПС 158
11.6. Международные и национальные стандарты 159
11.6.1. Еще раз об ITU-T 159
11.6.2. Роль ETSI в мобильной связи 159
11.6.3. Проект партнерства 3-го поколения 160
11.6.4. Проект 2 партнерства 3-го поколения 161
11.6.5. Национальные стандарты 161
Ключевые слова 161
Контрольные вопросы 162
Задачи и упражнения 162
Литература к лекции 11 162
Лекция 12. Поколения сетей сотовой связи 163
12.1. Первое поколение 1G 163
12.2. NMT-450. 165
12.3. Система AMPS 165
12.4. Система второго поколения D-AMPS 166
12.5. Стандарт CDMA 166
12.6. Системы 2,5G 168
12.7. Мобильная связь третьего поколения 3G 168
12.8. Мобильная связь четвертого поколения 4G 170
Ключевые слова 171
Контрольные вопросы 171
Задачи и упражнения 171
Литература к лекции 12 171
Лекция 13. Сетевая технология GSM 172
13.1. Введение в GSM 172
13.2. Структура сети GSM 175
13.3. SIM-карта 175
13.4. Подсистема базовой станции 176
13.5. Регистр HLR и центр аутентификации AuC 176
13.6. Гостевой регистр VLR 178
13.7. Центр коммутации MSC 179
13.8. Функция взаимодействия IWF 180
13.9. Регистр идентификации оборудования EIR 180
13.10. SMS-центр 181
Ключевые слова 182
Контрольные вопросы 182
Задачи и упражнения 182
Литература к лекции 13 182
Лекция 14. Системы сигнализации СПС 183
14.1. Мобильные приложения стека протоколов ОКС 183
14.2. Модель протокола МАР 184
14.3. Интерфейсы А, В, Аbis 186
14.4. Обновление данных о местонахождении абонента с помощью MAP 188
14.5. Входящий вызов в СПС из ТфОП 191
14.6. Исходящий вызов из СПС в ТфОП 193
Ключевые слова 194
Контрольные вопросы 194
Задачи и упражнения 194
Литература к лекции 14 194
Лекция 15. Система нумерации СПС 195
15.1. Отличия нумерации для мобильной связи 195
15.2. Нумерация в GSM 196
15.2.1. Идентификатор IMSI 196
15.2.2. Идентификатор ТMSI 198
15.2.3. Номер MSISDN 198
15.2.4. Номер MSRN 199
15.2.5. Идентификатор IMEI 199
15.3. План нумерации в сетях подвижной связи 200
15.4. Нумерация услуг СПС 202
15.5. Перспективы развития плана нумерации СПС 203
Ключевые слова 204
Контрольные вопросы 204
Задачи и упражнения 204
Литература к лекции 15 204
Лекция 16. Технологии и услуги сетей UMTS 205
16.1. Предпосылки перехода к 3G 205
16.2. Сети UMTS 207
16.3. Трафик в UMTS 208
16.4. Архитектура 3GPP релиз 99 209
16.5. Архитектура 3GPP релиз 4 211
16.6. Архитектура All-IP по 3GPP релиз 5 212
16.7. Развитие UMTS в Rel’6, Rel’7 и Rel’8 213
Ключевые слова 214
Контрольные вопросы 214
Задачи и упражнения 214
Литература к лекции 16 214
Лекция 17. Услуги, поддерживаемые СПС 215
17.1. Услуги сетей 3G 215
17.2. Услуги сетей 2,5G и технология EDGE 218
17.3. Пакетная сеть GPRS 219
17.4. Высокоскоростная передача данных HSCSD 221
17.5. Услуги WAP 222
17.6. Услуги SMS 222
17.7. Виртуальная домашняя среда VHE 223
17.8. CAMEL и протокол CAP 223
17.9. Услуга Push-to-talk 224
Ключевые слова 225
Контрольные вопросы 225
Задачи и упражнения 225
Литература к лекции 17 225
Лекция 18. Качество обслуживания в СПС 226
18.1. Основные понятия 226
18.2. Стандартизация качества обслуживания в СПС 227
18.3. Критерии качества обслуживания в СПС 229
18.4. Показатели качества обслуживания в СПС 229
18.5. Особенности СПС с точки зрения качества обслуживания 231
18.6. Инструментальные средства для оценки QoS 233
Ключевые слова 234
Контрольные вопросы 234
Задачи и упражнения 234
Литература к лекции 18 234
Лекция 19. Задачи расчета СПС 235
19.1. Особенности расчета сетей СПС 235
19.2. Повторное использование частот в СПС 236
19.3. Расчет емкости сети подвижной связи 239
19.4. Оценка пропускной способности транспортной сети в GPRS 240
Ключевые слова 243
Контрольные вопросы 243
Задачи и упражнения 244
Литература к лекции 19 244
Лекция 20. Перспективы развития СПС 245
20.1. Перспективы сетей подвижной связи 245
20.2. Эволюция технологий СПС 247
20.3. Технологии 4G 248
20.4. Концепция IMS 249
20.5. Архитектура IMS 251
20.6. Плоскость управления IMS 253
20.7. Плоскость приложений (услуг) 257
Ключевые слова 258
Контрольные вопросы 258
Задачи и упражнения 258
Литература к лекции 20 258
Часть 3. Сети документальной электросвязи 259
Лекция 21. Эволюция сетей передачи данных 260
21.1. Принципы коммутации пакетов 260
21.2. История создания компьютерных сетей 264
21.3. Модель взаимосвязи открытых систем 266
21.4. Стандартизация в сетях Интернет 269
Ключевые слова 270
Контрольные вопросы 270
Задачи и упражнения 270
Литература к лекции 21 270
Лекция 22. Сети на базе виртуальных соединений 271
22.1. Сети на базе протокола Х.25 271
22.2. Сети на базе протокола Frame Relay 275
22.3. Сети АТМ 277
22.3.1. Введение 277
22.3.2. Структура ячейки АТМ 277
22.3.3. Эталонная модель протоколов АТМ 279
22.3.4. Классы обслуживания на уровне AAL 280
22.3.5. Классы обслуживания в сети АТМ и показатели качества обслуживания 281
Ключевые слова 283
Контрольные вопросы 283
Задачи и упражнения 284
Литература к лекции 22 284
Лекция 23. Сети на базе протоколов ТСР/IP 285
23.1. Сети Интернет 285
23.2. Эталонная модель протоколов сети Интернет 286
23.3. Протоколы стека TCP/IP 287
23.4. Принципы организации сети Интернет 288
23.5. Структура заголовков IPv4 и IPv6 289
23.6. Структура заголовков TCP и UDP 294
Ключевые слова 297
Контрольные вопросы 297
Задачи и упражнения 207
Литература к лекции 23 297
Лекция 24. Системы сигнализации VoIP 298
24.1. Создание архитектуры SIP 298
24.2. Протокол SDP 299
24.3. Управления медиашлюзами 300
24.4. Протокол H.323 302
24.5. Сигнализация ОКС7 поверх IP 303
24.5.1. Протокол управления потоками SCTP 304
24.5.2. Протоколы адаптации M2UA, M2PA и M3UA 304
24.5.3. Протоколы SUA и IUA 306
Ключевые слова 308
Контрольные вопросы 308
Задачи и упражнения 308
Литература к лекции 24 308
Лекция 25. Системы адресации и маршрутизации в СПД 309
25.1. Нумерация и адресация 309
25.2. Принципы адресации в сетях IP 310
25.3. Протоколы поддержки системы адресации 315
25.4. Принципы маршрутизации датаграмм в сетях IP 316
25.5. Протоколы маршрутизации 317
25.6. Концепция ENUM 320
Ключевые слова 321
Контрольные вопросы 321
Задачи и упражнения 322
Литература к лекции 25 322
Лекция 26. Технологии поддержки новых услуг в сетях Интернет 323
26.1. Услуги IP-коммуникаций 323
26.2. Технология VoIP 324
26.3. Основные функции, реализуемые в сети VoIP 325
26.4. Архитектура сети VoIP 327
26.5. Сервер обработки вызовов 327
26.6. Шлюз 328
26.7. Особенности применения сети IP для передачи речи 329
26.8. Протокол RTP 330
26.9. Определение и основные свойства IPTV 331
26.10. Архитектура IPTV 332
Ключевые слова 334
Контрольные вопросы 334
Задачи и упражнения 334
Литература к лекции 26 334
Лекция 27. Традиционные услуги в сетях Интернет 335
27.1. Введение 335
27.2. Протокол пересылки файлов FTP 336
27.3. Протокол пересылки гипертекстовых сообщений HTTP и Всемирная паутина 337
27.4. Протокол электронной почты SMTP 339
Ключевые слова 340
Контрольные вопросы 340
Задачи и упражнения 340
Литература к лекции 27 340
Лекция 28. Качество обслуживания в СПД 341
28.1. Основные проблемы качества обслуживания в сетях IP 341
28.2. Работы ITU-T по стандартизации качества обслуживания в IP-сетях 343
28.2.1. Рекомендация ITU-T Y.1540 343
28.2.2. Рекомендация ITU-T Y.1541 345
28.3. Механизмы обеспечения QoS в IP-сетях 346
28.3.1. Механизмы QoS в плоскости управления 346
28.3.2. Механизмы QoS в плоскости данных 346
28.3.3. Механизмы QoS в плоскости менеджмента 348
28.4. Основные модели обеспечения качества обслуживания в сетях IP 349
28.4.1. Модель предоставления интегрированных услуг (IntServ) 349
28.4.2. Модель предоставления дифференцированных услуг 350
28.4.3. Механизм многопротокольной коммутации по меткам (MPLS) 352
28.5. Оценка качества обслуживания в системах VoIP 352
28.5.1. Субъективные и объективные оценки качества обслуживания 352
28.5.2. Анализ искажающих факторов, влияющих на качество передачи речи в пакетных сетях 353
Ключевые слова 357
Контрольные вопросы 357
Задачи и упражнения 358
Литература к лекции 28 358
Лекция 29. Задачи расчета СПД 359
29.1. Особенности расчета сетей передачи данных 359
29.2. Расчет длительности задержек в узле коммутации пакетов 360
29.3. Расчет вероятности потерь в узле коммутации пакетов 363
29.4. Особенности анализа мультимедийного трафика в сетях IP 366
29.5. Распределения для различных приложений в сетях IP 367
29.6. Задержки и потери в системах массового обслуживания, описываемых медленно затухающими распределениями 368
Ключевые слова 370
Контрольные вопросы 370
Задачи и упражнения 370
Литература к лекции 29 370
Лекция 30. Перспективы развития СПД 371
30.1. Проблемы роста сетей передачи данных 371
30.2. Переход к протоколу IPv6 373
30.3. Взрыв трафика IP, рост пропускной способности магистральных сетей и скоростей доступа в Интернет 374
30.4. Проект Internet2 (сеть Интернет следующего поколения) 377
30.5. Заключительные замечания о будущем сети Интернет 378
Ключевые слова 380
Контрольные вопросы 380
Задачи и упражнения. 380
Литература к лекции 30 380
Лекция 31. Заключительная 381
31.1. Краткие итоги 381
31.2. Эволюция сетей доступа 382
31.3. Система эксплуатационно-технического управления 386
31.4. Глобальная информационная инфраструктура 388
31.5. Вместо послесловия 389
Литература к лекции 31 389
Дополнительная литература 390
Список сокращений 392
Предметный указатель 396
Именной указатель 399
|
