Есть конспект?
Пришлите нам!

В финляндии разработана новая технология передачи данных с коммутацией пакетов для сетей мобильной телефонной системы


В ФИНЛЯНДИИ РАЗРАБОТАНА НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ С КОММУТАЦИЕЙ ПАКЕТОВ ДЛЯ СЕТЕЙ МОБИЛЬНОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СИСТЕМЫ

Финской компанией NOKIA NETWORKS был реализован способ передачи речевых вызовов с коммутацией пакетов в реальном времени по каналам телекоммуникационной сети мобильной телефонной системы. Новая технология обеспечивает наибольшие преимущества в симплексной (полудуплексной) связи, когда данные могут передаваться в обоих направлениях, но только в одном направлении в каждый данный момент времени, а, кроме того, пропускная способность передачи в каналах может быть улучшена в два раза.

Разработчиком новой технологии стал исследователь компании NOKIA NETWORKS - Лео Хиппеляйнен.

“В большинстве цифровых мобильных телефонных систем несущее колебание канала радиосвязи делится между различными пользователями за счет использования, например, способа множественного доступа с временным разделением каналов (МДВР) или способа множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР)” - говорит Лео. “Общим признаком этих способов является то, что вызов подразделяется на пакеты определенной длины, и пакеты пересылаются по каналу радиосвязи в кадрах. По каналам сетевой инфраструктуры вызовы обычно передаются с использованием системы с коммутацией каналов. Если в канале радиосвязи используется цифровое кодирование речевого сигнала, например ACELP (алгебраическое кодирование методом линейного предсказания с кодовым возбуждением), то пакеты, принимаемые из канала радиосвязи в пакетной форме, должны быть дизассемблированы или соответственно ассемблированы, если они должны передаваться по каналу радиосвязи. Это приводит к необходимости использования дополнительных операций, особенно если обе стороны вызова используют радиотелефоны одной и той же мобильной телефонной системы.”

В коммутационной сети отличающийся канал передачи назначается для каждого вызова или даже для каждого направления передачи, а выделенный канал остается назначенным, даже если ничего не передается. При этом эффективность системы остается на весьма низком уровне. Теоретически, эффективность системы с коммутацией каналов может быть улучшена за счет снижения скорости передачи, но тогда возникает другая трудность - низкая скорость передачи увеличивает задержки самой передачи, что ухудшит не только качество связи, но и качество вызова.

“Другая проблема мобильных сетей связи состоит в так называемой работе на пределе нагрузки” - говорит Лео. “Конкретно это проявляется в том, что при увеличении нагрузки в сети ее работа может внезапно прерваться, в то время как в сети с коммутацией пакетов увеличение нагрузки проявляется в снижении скорости передачи и в ухудшении качества соединения.”

Поэтому, при передаче речи очень важно, чтобы максимальные задержки были малыми и чтобы задержки оставались неизменными на протяжении целого элемента речевого сигнала. “Иными словами, задержки передачи пакетов речевых вызовов должны быть идентичными в максимально возможной степени” - сказал Лео. “Кроме того, любое изменение во времени передачи пакетов данных вызовов в мобильных телефонных системах также является нежелательным, поскольку пакеты вызовов должны передаваться по каналу радиосвязи с одинаковой частотой, в соответствии с протоколом радиосвязи.”

Один из способов преодоления описанной выше проблемы, т.е. изменения времени передачи в сети с коммутацией пакетов, состоит в пересылке пакетов путем эмулирования пакетной коммутации, т.е. путем выделения для них отдельного канала или каналов. Проблемы для данного решения те же, что и в случае системы с коммутацией каналов, т.е. выделение ресурсов системы даже тогда, когда это не является необходимым, а также возможность резкого прекращения работы при увеличении нагрузки.

Высокая скорость передачи также имеет свои минусы. Такие сети являются дорогостоящими и если вдруг скорости в различных каналах сети передачи отличаются, то пакет речевого сигнала должен приниматься полностью, прежде чем его можно будет передать в канал с более высокой скоростью передачи. Данное обстоятельство может вызвать дополнительную задержку по сравнению с ситуацией, когда вся сеть работает с одной и той же скоростью, причем начальная часть пакета может быть принята раньше, чем передан его конец.

“Решить проблему пытались еще путем буферизации достаточного числа пакетов на приемном конце так, чтобы выровнять любые имеющиеся вариации в задержках распространения” - говорит Хиппеляйнен. “Проблема состоит в том, что передача речи в реальном времени не позволяет использовать достаточно продолжительную буферизацию: в обычных вызовах с обеспечением надежности и защищенности, например, задержка должна быть менее 400 мс. В сети Интернет программное обеспечение передачи речевых сигналов использует более продолжительную буферизацию, однако задержка порядка двух секунд недопустима в передаче речи. Поскольку речь должна передаваться настолько быстро, насколько это возможно, в системе передачи речевых сигналов в реальном времени буфер должен быть весьма коротким, поэтому для выравнивания задержек распространения невозможно полагаться на буферизацию.”

В связи с чем Лео Хиппеляйнен занялся исследованием поиска новых путей по созданию способа и сетевого узла, обеспечивающих возможность в мобильной сети передавать речевые сигналы в реальном времени.

Успехов в этом направлении ему удалось добиться с помощью изменения процесса определения периода повторений, который производится при передаче данных с коммутацией пакетов. Этот принцип состоит в том, что определяют тот период повторения, который значительно длиннее, чем время, необходимое для передачи одного пакета, и выделяют временные сегменты различной длины из периода повторения для соединений. Помимо этого определяют начальный момент периода повторения, сохраняют информацию о текущем моменте в периоде повторения и о временных сегментах, выделенных из периода повторения, а также о соединениях, связанных с ними. После принятия пакета идентифицируют соединение, связанное с пакетом, а также адрес места назначения из идентификационных данных пакета, затем проверяют, выделен ли временной сегмент для соединения для данного пакета из периода повторения. Если он выделен, то начинают передачу пакета при наступлении начального момента времени выделенного временного сегмента, а если не выделен, то определяют длительность времени передачи пакета.

После этого осуществляют поиск в периоде повторения на предмет свободного периода, который по меньшей мере имеет ту же длительность, что и время передачи, а затем выделяют из свободного периода в периоде повторения временной сегмент, который по меньшей мере имеет ту же длительность, что и время передачи пакета для соединения для данного пакета; и начинают передачу пакета при наступлении начального момента выделенного временного сегмента в периоде повторения.

Так проводится соединение, которое может быть выполнено либо для передачи данных, либо для вызова, или в качестве соединения, по которому передается информация сигнализации между сетевыми элементами. Причем в системах, где вызов обрабатывается как отдельные элементы речевого сигнала, соединение определяется для одного элемента речевого сигнала.

Преимущество нового метода передачи данных Лео Хиппеляйнена состоит в том, что ресурсы передачи эффективно используются без ухудшения качества вызовов, поскольку информация может передаваться способом коммутации пакетов так, что задержки передачи остаются короткими, и задержка передачи одного и того же вызова не изменяется на приемном конце.

“Новая технология обеспечивает наибольшие преимущества в симплексной (полудуплексной) связи, когда данные могут передаваться в обоих направлениях, но только в одном направлении в каждый данный момент времени” - утверждает Лео. “Пакеты, передаваемые способом коммутации пакетов, пересылаются, и ресурсы выделяются только для того направления, в котором осуществляется передача информации, в то время как при передаче с коммутацией каналов каналы должны выделяться в обоих направлениях, хотя в каждый данный момент времени используется только один канал. Таким образом, в изобретении пропускная способность передачи в каналах, в лучшем случае, удваивается.”

Кроме того, не требуется выделять отдельный канал для сигнализации, а напротив, информация сигнализации передается по тем же каналам, где передаются другие данные. Это дополнительно повышает эффективность такой системы передачи данных.

А главное состоит в том, что подобная схема передачи данных может быть применена в самых разных системах, что не требует передавать пустые промежутки в пакетах в дополнение к информации, поскольку система не предусматривает установку каких-либо предельных значений для размеров пакета. Для каждого соединения можно пересылать пакеты, длина которых отличается от длин пакетов других соединений.


Dr.BoT© Konspektiruem.ru