Ко дню связи: история ip-телефонии

2.1. Общегосударственная система автоматической телефонной связи

Общегосударственная система автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС) предназначена для удовлетворения  населения и предприятий в передаче сообщений пользователей как в пределах страны, так и выход на международную телефонную сеть . Схема построения ОГСТфС показана на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 – Структурная схема ОГСТфС

ОГСТфС предоставляет два вида услуг:

1)  услуги доставки (передачи) информации – передача речевых, факсимильных сообщений, электронной почты, передача данных;

2)  специальные услуги — информационно-справочные, заказные, дополнительные.

Специальные услуги предоставляют службы сервиса автоматически или с помощью оператора. К службам сервиса относятся:

·     справочная местной телефонной сети;

·     справочная точного времени;

·     заказная междугородной телефонной сети (принимает заказы на междугородные и международные разговоры);

·     справочная междугородной и международной сети;

·     заказная ремонта местной телефонной сети.

Дополнительные услуги (дополнительные виды обслуживания ДВО)  могут предоставляться общесетевыми службами или коммутационной системой, куда подключена линия абонента. К ДВО относятся следующие услуги:

·     сокращенный набор номера;

·     переадресация входящего вызова на другой аппарат;

·     возможность получить справку во время разговора с одним из пользователей с возможностью возврата к прежнему собеседнику без повторного набора номера;

·     конференц-связь.

Регистрация на внешних SIP серверах (RSIP)

Некоторые Шлюзы ТфОП не могут быть настроены для безусловного направления входящих звонков на заданный адрес (как, например, Пользователь CommuniGate Pro). Вместо этого такие Шлюзы ожидают периодические запросы REGISTER по протоколу SIP. Эти запросы протокола SIP указывают информацию о пользователе Шлюза (обычно — номер в ТфОП), данные аутентификации (имя пользователя и пароль) и адрес SIP, на который надо отправлять входящие из ТфОП звонки.

Для каждого Пользователя CommuniGate Pro можно настроить несколько записей RSIP. Каждая запись RSIP представляет собой информацию о пользователе на внешнем Шлюзе в ТфОП. Сервер CommuniGate Pro периодически посылает запросы REGISTER по протоколу SIP на указанный шлюз, используя информацию из записи, так что, когда Шлюз ТфОП получает входной звонок, он направляет его Пользователю CommuniGate Pro.

Администратор Сервера или Домена с правом может управлять записями RSIP Пользователя. Для управления записями RSIP Пользователя откройте страницу RSIP в разделе Real-Time Установок Пользователя:

У каждой записи RSIP должно быть своё уникальное (среди других записей Пользователя) имя.

Для создания новой записи RSIP выберите для неё некоторое имя и введите его в поле Имя последней строки таблицы. Заполните остальные поля и нажмите кнопку Модифицировать.

Для модификации существующей записи RSIP просто измените значения в полях записи и нажмите кнопку Модифицировать.

Для удаления записи RSIP измените её периодичность на Никогда и нажмите кнопку Модифицировать.

Периодичность
Используйте эту настройку для указания того, как часто Сервер должен отправлять запросы SIP REGISTER. В запросах будет использоваться период регистрации SIP, на две минуты превышающий выбранное значение. Используйте значение, рекомендованное провайдером услуг шлюза ТфОП.

Имя входа
Эта настройка задаёт имя Пользователя (адрес) для запросов REGISTER. Если её значение не содержит символ @, то этот символ вместе со значением поля Имя хоста добавляется к этой настройке при формировании запроса REGISTER. Используйте значение, заданное провайдером услуг шлюза ТфОП (обычно — телефонный номер).

Имя хоста
Эта настройка задаёт имя домена или IP адрес шлюза ТфОП. Запросы SIP REGISTER отправляются на этот адрес. Используйте значение, рекомендованное провайдером услуг шлюза ТфОП. Если запросы REGISTER должны быть отправлены через некоторый SIP прокси сервер, укажите адрес или доменное имя этого прокси сервера после символа @ и имени Шлюза ТфОП: имяИлиАдресШлюза@имяИлиАдресПрокси

Имя аутентификации, Пароль

Этими настройками задаются данные аутентификации (имя пользователя и пароль) для запросов SIP REGISTER

Обратите внимание: при необходимости имя аутентификации может содержать символ @ и некоторое доменное имя. Если поле Имя аутентификации оставлено пустым, будет использоваться значение настройки Имя пользователя

Используйте значение, заданное провайдером услуг шлюза ТфОП.

Куда
Эта настройка указывает адрес другого пользователя, на которого будут направлены входящие через Шлюз ТфОП звонки. Обычно это поле оставляется пустым, чтобы звонки приходили на пользователя, у которого создана эта запись.

Последнее поле содержит отметку времени, когда был выполнен последний запрос SIP REGISTER, и возможная ошибка выполнения этого запроса на Шлюзе ТфОП.

Функциональность Регистраций RSIP реализована с использованием компоненты Хронос. Компонента запускает по расписанию Приложение реального времени rsipRegister, которое выполняет транзакцию REGISTER.

Поле Contact в запросе SIP REGISTER формируется так, чтобы входящие со Шлюза ТфОП звонки направлялись в приложение gatewayincoming, работающее в режиме B2BUA, и через него направлялись Пользователю (владельцу записи RSIP или указанному в поле Куда). Если необходимо направлять входящие звонки напрямую Пользователю, минуя B2BUA, добавьте перед значением настройки Имя хоста символ звёздочки (*).

При установке Сервера CommuniGate Pro, в Главном Домене автоматически создаётся Пользователь pbx. Для этого Пользователя создаётся правило перенаправления всех входящих звонков в приложение Центр услуг УПАТС. Если для этого пользователя pbx надо создать запись RSIP, чтобы он принимал звонки через Шлюз ТфОП sip.provider.dom, укажите значение для настройки Имя хоста как *sip.provider.dom.

Пользователь может просматривать свои записи RSIP, а, если в настройках разрешена их модификация, то и изменять их в Веб Интерфейсе Пользователя.

B

• B:CMY — (to common memory) шина к общей памяти
• B:IOC — (bus system for input/output control) система шин для управляющего устройства ввода-вывода
• BA — (basis access) базовый доступ
• BAP — (base processor) основной процессор
• BAPM — (base processor master) основной процессор, ведущий
• BAPS — (base processor spare) основной процессор, запасный
• BD — (bus distributor) распределитель шин
• BDB — (bus distributor basic module for DLU) основной модуль распределителя шин для DLU
• BDCG — (bus distributor module with clock generator for DLU) модуль распределителя шин с генератором тактовой частоты для DLU
• BDE — (bus distributor extension module for DLU) модуль для расширения распределителя шин для DLU
• BERG — (bit error ratio counting) счет частоты появления ошибок по битам
• BHCA — (busy hour call attempts) попытки установления вызовов в час наибольшей нагрузки (ЧНН); число вызовов в ЧНН
• BICC — (bearer independent call control) протокол управления вызовом независимо от несущего канала по ITU-T Q.1901
• BMML — (basic man-machine language) основной язык общения человека с машиной
• BRI — (Basic Rate Interface) интерфейс базового доступа сети ISDN
• BSN — (backward sequence number) обратный порядковый номер
• BZA — готовность к сдаче-приемке

2.6. Организация междугородной сети

Междугородная телефонная сеть предназначена для установления соединений между АМТС различных зоновых сетей и включает АМТС, узлы автоматической коммутации первого класса (УАК1) и второго класса (УАК2), пучки телефонных каналов, связывающие станции и узлы между собой. АМТС являются оконечными станциями междугородной сети. На УАК устанавливаются только транзитные соединения.

Вся территория страны разделена на транзитные территории, каждая из которых имеет УАК1. Все УАК1 соединяются между собой по принципу «каждый с каждым» пучками высокого качества. Каждая АМТС, расположенная на транзитной территории, соединяется с УАК1 этой территории и еще с  одним УАК1 междугородной сети либо непосредственно, либо через УАК2 пучками высокого качества. УАК2 создаются при наличии технико-экономической целесообразности для замыкания нагрузки между группой АМТС одной транзитной территории и выхода к УАК1.

Число УАК в соединительном тракте не должно превышать четырех, т. е. в соединительном тракте на междугородной сети не  быть более пяти коммутируемых участков (рисунок 2.9). Самый длинный путь по числу коммутируемых участков между АМТС: АМТС – УАК2 – УАК1 – УАК1 – УАК2 – АМТС (путь последнего выбора).

Нумерация на сети десятизначная:

Порядок набора номера при междугородной связи:

Рисунок 2.9 – Виды соединений на междугородной телефонной сети

Вопросы для самоконтроля

1. Назначение общегосударственной системы автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС)?

2. Какую структуру имеет ОГСТфС?

3. Какие виды услуг предоставляет ОГСТфС?

4. Чем определяется выбор способа построения городских телефонных сетей?

5. Какова максимальная емкость ГТС, построенная по принципу «каждая с каждой»?

6. Какую структуру имеет номер абонента на ГТС, построенной по принципу «каждая с каждой»?

7. С какой целью на ГТС вводятся узлы входящих сообщений УВС?

8. Какова максимальная емкость ГТС с УВС?

9. Какую структуру имеет номер абонента на ГТС с УВС?

10. Какова максимальная емкость ГТС с УИС и УВС?

11. Какую структуру имеет номер абонента на ГТС с УИС и УВС?

12. Каковы основные способы построения сельских телефонных сетей СТС?

13. Пояснить организацию внутризоновых сетей.

14. Какую структуру имеет номер абонента при внутризоновой связи?

15. Пояснить организацию междугородной связи.

16 Какую структуру имеет номер абонента при междугородной связи?

Архитектура сотовой системы

Повышение спроса и низкое качество существующих услуг побудили поставщиков мобильных услуг исследовать способы улучшения качества обслуживания и поддержки большего числа пользователей в своих системах. Поскольку количество частотного спектра, доступного для использования подвижной сотовой связью, было ограниченным, для покрытия связи было необходимо эффективное использование требуемых частот.

В современной сотовой телефонии сельские и городские районы делятся на районы в соответствии с конкретными правилами предоставления услуг. Параметры развертывания, такие как количество деления и размеры ячеек, определяются инженерами, имеющими опыт работы в архитектуре сотовых систем.

Обеспечение для каждого региона планируется в соответствии с инженерным планом, который включает в себя ячейки, кластеры, повторное использование частот и передачу обслуживания.

Ячейка является основной географической единицей сотовой системы. Это базовые станции, передающие сигнал через небольшие географические области, которые представлены в виде шестиугольников. Размер каждого варьируется в зависимости от ландшафта. Из-за ограничений, наложенных естественной местностью и искусственными структурами, истинная форма ячеек не является идеальным шестиугольником.

Кластер — это группа ячеек. Ни один канал не используется повторно в кластере.

Поскольку для мобильных систем было доступно лишь небольшое количество частот радиоканалов, инженерам пришлось искать способ повторного использования радиоканалов для одновременной передачи более одного разговора. Решение, принятое в отрасли, называлось планированием или повторным использованием частоты. Повторное использование частот было реализовано путем реструктуризации архитектуры системы мобильной телефонной связи в концепцию сотовой связи.

Стандарты сотовой связи заключаются в следующем: концепция повторного использования частот основана на назначении каждой ячейке группы радиоканалов, используемых в пределах небольшой географической области. Ячейкам присваивается группа каналов, которая полностью отличается от соседних аналогичных единиц. Зона их покрытия называется отпечатком. Этот отпечаток ограничен границей, так что одну и ту же группу каналов можно использовать в разных ячейках, которые находятся достаточно далеко друг от друга, чтобы их частоты не мешали.

Ячейки с одинаковым номером имеют одинаковый набор частот. Если количество доступных частот равно 7, коэффициент повторного использования частоты равен 1/7. То есть каждая ячейка использует 1/7 доступных сотовых каналов.

Как происходит соединение

Сотовая сеть используется оператором мобильной связи для достижения как покрытия, так и пропускной способности для своих абонентов. Большие географические области разделены на более мелкие ячейки, чтобы избежать потери сигнала прямой видимости и поддерживать большое количество активных телефонов в этой области. Все зоны покрытия подключены к телефонным станциям (или коммутаторам), которые, в свою очередь, подключаются к телефонной сети общего пользования.

Что такое сотовая связь в качестве модема? Фактически это аналогичное соединение, передающее пакеты информации посредством сети Интернет.

В городах каждый участок сотовой связи может иметь дальность действия приблизительно до 0,80 км, в то время как в сельской местности это значение может достигать 8 км. Возможно, что на открытых участках пользователь может получать сигналы от сотового узла на расстоянии до 40 км.

Поскольку почти все мобильные телефоны используют сотовую связь GSM, CDMA и AMPS, термин «сотовый телефон» используется взаимозаменяемо с обозначением «мобильный». Но стоит учитывать некоторые отличия этих устройств.

Что такое сотовая связь в айфоне? Это возможность подключения к сети, используя одновременно два стандарта — GSM и CDMA. Однако спутниковые телефоны — это мобильные устройства, которые не связываются напрямую с наземной сотовой вышкой, но могут делать это косвенно через спутник.

Другие системы мобильной связи.

Кроме сотовой связи, сегодня существуют и другие гражданские коммуникационные системы, также обеспечивающие мобильную связь по радиоканалам, но построенные на иных технических принципах и ориентированные на другие абонентские терминалы. Они менее распространены, чем сотовая связь, но находят применение, когда использование сотовых телефонов затруднено, невозможно или экономически невыгодно.

Становится все популярнее стандарт микросотовой связи DECT, который используется для коммуникаций на ограниченной территории. Базовая станция стандарта DECT способна обеспечивать трубкам (их может обслуживаться до 8 одновременно) связь между собой, переадресацию вызовов, а также выход в телефонную сеть общего пользования. Потенциал стандарта DECT позволяет обеспечивать мобильную связь в пределах городских микрорайонов, отдельных компаний или квартир. Они оказываются оптимальными в регионах с малоэтажной застройкой, абоненты которых нуждаются только в голосовой связи и могут обходиться без мобильной передачи данных и других дополнительных сервисов.

В спутниковой телефонии базовые станции располагают на спутниках, находящихся на околоземных орбитах. Спутники обеспечивают связь там, где развертывание обычной сотовой сети невозможно или нерентабельно (в море, на обширных малонаселенных территориях тундры, пустынь и т.д.).

Транкинговые сети, обеспечивающие абонентским терминалам (их принято называть не телефонами, а радиостанциями) связь в пределах определенной территории, представляют собой системы базовых станций (ретрансляторов), которые осуществляют передачу радиосигнала от одного терминала к другому при их значительном удалении друг от друга. Поскольку транкинговые сети обычно обеспечивают связь сотрудникам ведомств (МВД, МЧС, «Скорая помощь» и т.д.) или на технологических площадках большого размера (вдоль автотрасс, на стройке, на территории заводов и т.д.), то транкинговые терминалы не имеют развлекательных возможностей и дизайнерских изысков в оформлении.

Носимые радиостанции устанавливают связь друг с другом напрямую, без промежуточных коммуникационных систем. Мобильную связь такого типа предпочитают как государственные (милиция, пожарная охрана и т.д.) и ведомственные структуры (для коммуникаций в пределах складского комплекса, паркинга или стройки), так и частные лица (грибники, охотники-рыболовы или туристы), в ситуациях, когда проще и дешевле использовать для связи между собой карманные радиостанции, чем сотовые телефоны (например, в отдаленных районах, где отсутствует покрытие сотовых сетей).

Пейджинговая связь обеспечивает получение коротких сообщений на абонентские терминалы – пейджеры. В настоящее время пейджинговые коммуникации в гражданской связи практически не используются, из-за своих ограничений они вытеснены в область узкоспециализированных решений (например, служат для оповещения персонала в крупных медицинских учреждениях, передачи данных на информационные электронные табло и т.д.).

С 2004 все более широкое распространение получает новый подвид мобильной связи, предоставляющий возможность высокоскоростной передачи данных по радиоканалу (в большинстве случаев для этого используется протокол Wi-Fi). Зоны с Wi-Fi-покрытием, доступным для публичного использования (платного или бесплатного), называются хот-спотами. Абонентскими терминалами в этом случае являются компьютеры – как ноутбуки, так и КПК. Они могут обеспечивать и двустороннюю голосовую связь через Интернет, но эта возможность используется крайне редко, в основном соединение применяется для доступа к наиболее распространенным интернет-сервисам – электронной почте, веб-сайтам, системам мгновенного обмена сообщениями (например, ICQ) и т.д.

Местные Звонки

Когда пользователь набирает «короткий» номер (номер без кода страны и кода города), то предполагается, что звонок будет доставлен на номер с тем же кодом города, что и у пользователя.

Запись в Маршрутизаторе, создаваемая во время установки Сервера CommuniGate Pro, направляет все звонки на 7-значные цифровые адреса во всех локальных Доменах на приложение localAreaCall.

Входящее в поставку приложение localAreaCall требует аутентификации вызывающего абонента и получает следующие Установки Пользователя:

PSTNAreaCode (Местный код Города)

В этой настройке задаётся Код Страны Пользователя и Местный код Города.

Приложению необходимо получать эти Настройки от других Пользователей, так что оно должно запускаться от имени Пользователя, обладающего правами доступа Администратора Домена. Для этой цели могут использоваться автоматически создаваемые при установке пользователи postmaster или pbx.

Приложение должно получить вызываемый номер в качестве параметра. Следующая запись в Маршрутизаторе перенаправляет все 7-значные цифровые адреса во всех локальных Доменах на приложение localAreaCall, запускаемое от имени Пользователя Главного Домена pbx и передаёт этому приложению адреса (7-значные номера) в качестве параметра: <(7d)@*> = localAreaCall{*}#pbx@localhost

Приложение получает Код Страны и Местный код Города вызывающего абонента из соответствующих Настроек Пользователя, удаляет все нецифровые символы из их значений, соединяет «очищенный» набираемый номер с именем домена @telnum и Перенаправляет запрос на совершение звонка на получившийся адрес.

Модуль Signal обрабатывает перенаправленный запрос используя Маршрутизатор, так что он может быть направлен в Шлюз ТфОП или (после успешного проведения маршрутизации) непосредственно на какой-нибудь адрес, поддерживающий VoIP.

История сотовой связи.

Работы по созданию гражданских систем мобильной связи начались в 1970-х. К этому моменту развитие обычных телефонных сетей в европейских странах достигло такого уровня, что следующим шагом в эволюции коммуникаций могла стать только доступность телефонной связи везде и всюду.

Сети на первом гражданском стандарте сотовой связи – NMT-450 – появились в 1981. Хотя наименование стандарта представляет собой сокращение слов Nordic Mobile Telephony («мобильная телефония северных стран»), первая на планете сотовая сеть была развернута в Саудовской Аравии. В Швеции, Норвегии, Финляндии (и других странах Северной Европы) сети NMT заработали на несколько месяцев позднее.

Через два года – в 1983 – на территории США была запущена первая сеть стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service), созданного в исследовательском центре Bell Laboratories.

Стандарты NMT и AMPS, которые принято относить к первому поколению систем сотовой связи, предусматривали передачу данных в аналоговой форме, что не позволяло обеспечить должный уровень помехоустойчивости и защиты от несанкционированных подключений. Впоследствии у них появились усовершенствованные за счет использования цифровых технологий модификации, например, DAMPS (первая буква аббревиатуры своим появлением обязана слову Digital – «цифровой»).

Стандарты второго поколения (так называемого 2G) – GSM, IS-95, IMT-MC-450 и др., изначально созданные на основе цифровых технологий, превосходили стандарты первого поколения по качеству звука и защищенности, а также, как выяснилось впоследствии, по заложенному в стандарт потенциалу развития.

Уже в 1982 Европейская Конференция Администраций Почт и Электросвязи (CEPT) создала группу для разработки единого стандарта цифровой сотовой связи. Детищем этой группы стал GSM (Global System for Mobile Communications).

Первая сеть GSM была запущена в эксплуатацию в Германии в 1992. Сегодня GSM является господствующим стандартом сотовой связи как в России, так и во всем мире. В 2004 в нашей стране GSM-сети обслуживали свыше 90% абонентов сотовой связи; в мире GSM использовало 72% абонентов.

Для работы оборудования стандарта GSM выделено несколько диапазонов частот – на них указывают числа в названиях. В европейском регионе в основном используются GSM 900 и GSM 1800, в Америке – GSM 950 и GSM 1900 (на момент утверждения стандарта в США «европейские» частоты там оказались заняты другими службами).

Популярность стандарту GSM обеспечили его значимые для абонентов особенности:

– высокое качество передачи голоса;

– защищенность от помех, перехвата и «двойников»;

– наличие большого числа дополнительных сервисов;

– возможность при наличии «надстроек» (таких, как GPRS, EDGE и др.) обеспечивать передачу данных с высокими скоростями;

– присутствие на рынке большого количества телефонных аппаратов, работающих в сетях стандарта GSM;

– простота процедуры смены одного аппарата на другой.

В процессе развития сотовые сети стандарта GSM приобрели возможности расширения за счет некоторых «надстроек» над действующей инфраструктурой, обеспечивающих скоростную передачу данных. GSM-сети с поддержкой GPRS (General Packet Radio Service) получили название 2,5G, а GSM-сети с поддержкой стандарта EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) иногда называют сетями 2,75G.

В конце 1990-х в Японии и Южной Корее появились сети третьего поколения (3G). Основное отличие стандартов, на которых построены сети 3G, от предшественников – расширенные возможности скоростной передачи данных, что позволяет реализовывать в таких сетях новые сервисы, в частности, видеотелефонию. В 2002–2003 первые коммерческие сети 3G начали работать и в некоторых странах Западной Европы.

Хотя в настоящее время сети 3G существуют лишь в ряде регионов мира, в инженерно-технических лабораториях крупнейших компаний уже ведутся работы по созданию стандартов сотовой связи четвертого поколения. Во главу угла при этом ставится не только дальнейшее увеличение скорости передачи данных, но и повышение эффективности использования пропускной способности частотных диапазонов, выделенных для мобильной связи, чтобы получать доступ к сервисам могло большое количество абонентов, находящихся на ограниченной территории (что особенно актуально для мегаполисов).