Пути построения и методы анализа гибридных мультисервисных спутниковых систем связи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат технических наук Сирухи Джозеф Вере

• Сирухи Джозеф Вере
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сирухи Джозеф Вере

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1.

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ

ГИБРИДНЫХ СПУТНИКОВЫХ МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ

СЕТЕЙ СВЯЗИ

1.1 Тенденции развития спутниковых систем связи VSAT. Объединение локальных компьютерных сетей посредством спутниковой связи.

1.2 Тенденции развития мультисервисных мультипротокольных услуг.

1.2.1 Доступ в Интернет.

1.2.2 Интернет-телефония. Обработка запросов в режиме реального времени.

1.2.3 Call- центры.

1.2.4 КЭШ системы.

1.3 Постановка задачи исследования.

1.4 Выводы

Глава 2.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ИНТЕГРАЦИИ ГОЛОСА, ДАННЫХ И ВИДЕО. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕТВА ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В ШИРОКОПОЛОСНЫХ СУТНИКОВЫХ СИСТЕМАХ С МНОЖЕСТВЕННЫМ ДОСТУПОМ

2.1 Постановка задачи и основные предположения.

2.2. Модель системы передачи

2.2.1 Модель видео информации.

2.2.2. Модель речевого сигнала

2.3 Описание структуры протокола

2.3.1 Структура фрейма и слота.

2.3.2 Резервирование

2.3.3 Соперничество

2.4 Характеристики процесса передачи видео и голоса.

2.4.1 Процесс прибытия голосовых пакетов.

2.4.2 Процесс прибытия видео пакетов

2.5. Интеграция голоса и данных

2.5.1 Интерактивная передача данных.

2.5.2.Интеграция голоса и данных

2.5.3 Стратегия подвижной границы

2.6 Структура фрейма при интеграции голоса и данных

2.7 Показатели качества пакетной передачи информации.

2.8 Выводы

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПАКЕТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ГОЛОСА И ДАННЫХ В ГИБРИДНЫХ МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ КССС.

3.1. Оценка допустимого времени запаздывания речевых пакетов в канале связи при пакетном способе передачи.

3.2 Оптимизация длины пакета при пакетной передаче речи.

3.3 Оценка запаздывания речевых пакетов в гибридных системах спутниковой связи.

3.4 Оценка качества совместной передачи речи и данных в гибридных системах с предоставлением каналов по требованию.

3.4.1 Задержка данных в спутниковом канале при использовании протоколов ALOHA.

3.5 Оценка задержки приоритетной пакетной передачи информации в спутниковых системах связи [143 ].

3.6.Анализ наземного сегмента гибридной сети спутниковой связи

3.7 Выводы.

Глава 4. РЕАЛИЗАЦИЯ МУЛЬТИСЕРВИСНОЙ МУЛЬТИПРОТОКОЛЬНОЙ СЕТИ

4.1 Структура спутникового сегмента мультисервисной сети.

4.2 Построение спутникового сегмента с использованием

IP поверх Frame Relay u ATM

4.2.1 Реализация спутниковой технологии Frame Relay.

4.2.2 Перспективы создания гибридных, мультисервисных, мультипротокольных сетей.

4.3 Структура наземного сегмента мультисервисного центра.

4.4 Этапы реализации мультисервисной сети

4.5 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пути построения и методы анализа гибридных мультисервисных спутниковых систем связи»

Задачей построения корпоративных территориально распределенных систем спутниковой связи является передача информации с интеграцией услуг, которая должна отвечать требованиям высокой надежности и качества, передачи данных различной природы - трафик локальных сетей, трафик финансовых транзакций, голосовой трафик и т.п. Очевидно, что для одновременной передачи таких разнородных по свойствам потоков данных необходимо различать природу информации и устанавливать приоритеты исходящим пакетам.

Мультисервисной, гибридной сетью спутниковой связи будем называть телекоммуникационную структуру, на базе спутниковых и наземных сетей связи, позволяющую оказывать пользователям разнообразные услуги связи, различающиеся как по качественным, так и по количественным характеристикам и позволяющие отказаться от многочисленных дублирующих друг друга сетей связи.

Ряд производителей программного и аппаратного обеспечения, телекоммуникационные операторы и системные интеграторы уже давно объявили о создании систем мультимедийной связи, обеспечивающих одновременную передачу всех видов трафика. Однако даже для относительно простой из этих проблем - совместной передачи голоса и данных по глобальным сетям связи - пока не найдено комплексного практического решения. Во-первых - слишком разнородны и противоречивы требования, предъявляемые к коммуникационной среде для передачи различных видов трафика. Во-вторых - возможности такой системы, как и любой цепи, ограничиваются возможностями ее слабейшего звена на всем протяжении от одного клиентского терминала (компьютера, телефона, видеофона и т.п.) до другого.

В такой сети данными могут быть весьма разнообразный трафик электронной почты и FTP, более требовательный HTTP-трафик при интерактивной работе в Интернет, чувствительный к задержкам трафик IP-телефонии, конфиденциальная внутрикорпоративная переписка или банковские транзакции, небольшая по объему, но срочная и важная информация от систем охраны, сигнализации, телеметрии и дистанционного управления. Аудиотрафик может включать в себя не только традиционную двустороннюю телефонную связь, но и одностороннее радиовещание, высококачественную трансляцию музыкальных программ (сегодня эта услуга весьма популярна во многих странах), многостороннюю конференц-связь. Наконец, передача видео подразумевает телевизионное вещание (в том числе в различных форматах — обычных, широкоэкранных, улучшенного качества и т. п.), двух- и многосторонние видеоконференции, дистанционное наблюдение и мониторинг. При этом чаще всего будет требоваться интерактивное аудио-и видеовещание, которое позволит пользователю самостоятельно выбирать нужные ему каналы из числа имеющихся (чтобы не загружать сеть лишним трафиком) или, более того, — заказывать аудио- и видеозаписи, воспроизводимые персонально для него. Каждый из этих типов информации предъявляет свои специфические требования к полосе пропускания и времени доставки, допустимому уровню потерь и степени защищенности.

Круг потенциальных пользователей такой телекоммуникационной сети весьма широк, а потому проблема создания мультисервисных, мультипротокольных, гибридных сетей связи - безусловно актуальна. Во-первых, это многочисленные индивидуальные пользователи, проживающие в частных домах или квартирах и желающие иметь качественную телефонную связь (в том числе несколько телефонных номеров), хороший выход в Интернет, большое число развлекательных и информационных аудио- и видеопрограмм, удаленный доступ к бытовой аппаратуре и т. п. б

Во-вторых, это групповые пользователи — бизнес-центры, многоквартирные жилые дома, фирмы, расположенные в одном здании. Корпоративным клиентам необходимо большое число телефонных линий, высокоскоростной доступ в Интернет, системы аудио - и видеоконференц-связи, сигнализации и телеметрии.

Третья категория пользователей — это распределенные корпорации, имеющие территориально удаленные офисы, филиалы, автоматические терминалы (банкоматы, торговые автоматы и т. п.).

Качество услуг в подобных телекоммуникационных структурах определяется двумя основными критериями: полосой пропускания и временем доставки; низкой стоимости услуг.

На мировом рынке спутниковой связи , в том числе и в России, отмечаются существенные перемены и рост. Основная тенденция в развитий сетей спутниковой связи заключается в переходе от соединений типа "точка-точка" или распространения телепрограмм с помощью больших и дорогостоящих земных станций к спутниковым системам связи, обеспечивающих такие приложения, как передача данных, телефония и мультимедиа (в том числе - доступ в Интернет).

Спутниковые сети становятся лучшим средством для быстрого наращивания сетей общего пользования, особенно в тех местах, где отсутствует наземная инфраструктура. Благодаря этой технологии сельские, удаленные районы России могут получить доступ к- услугам связи по вполне приемлемым ценам. Кроме того, прогнозируется дальнейший рост сетей спутниковой связи, связанный с развитием таких традиционных рынков, как розничная торговля, автомобилестроение и связанные с этим отрасли, а также финансовая сфера (банки и биржи). Все большее значение приобретают приложения для широкополосной связи.

Интерактивные сети спутниковой связи (например, сети VSAT- Very Small aperture Terminal) являются эффективным инструментом для розничной торговли, автомобильной отрасли, банков и бирж. VSAT-приложения для этих рынков включают авторизацию кредитных карточек, инвентарный контроль, корректировку цен, дистанционное обучение и мультимедийное вещание для развлечений и рекламы.

На рынке широкополосных сетей основной сферой применения корпоративных сетей спутниковой связи является обслуживание различных групп пользователей. С их помощью последние получают доступ к адресно-рассылаемой информации для развлечений, дистанционного обучения, а также - к данным.

Обеспечивая работу таких приложений, как передача данных, телефония и доступ в Интернет, корпоративные сети спутниковой связи играют главную роль в области телекоммуникаций.

Принципиальное преодоление недостатков инфраструктуры Интернет из-за перегрузки наземных сетей, вызванной высоким темпом роста Сети и переходом к мультимедийным информационным ресурсам, может быть основано только на использовании огромного потенциала систем спутникового доступа в Интернет (СДИ). Это особенно характерно для России, в которой огромная территория (7075200 кв.км) и низкая плотность населения (8 человек на кв.км) приводят к гигантским затратам на увеличение пропускной способности наземных магистральных каналов. Настоящая революция в этой области связана с появлением европейского стандарта DVB/MPEG-2, который органично объединил транспортировку как цифровой видео- и аудиоинформации, так и данных, используя в качестве сетевого стандарта передачи IP-протокол. В рамках указанного стандарта понятие «спутниковый Internet» трактуется как передача ГР/мультимедиа-данных через спутник (спутниковый IP-MM). Если бы требовалось использовать IP-MM только для мультивещания, то вполне могли бы удовлетвориться технологиями спутникового ТВ. Такие бизнес-приложения Internet, как

• системы дистанционного образования,

• информационные системы реального времени,

• новостные каналы, а также

• простая адресная рассылка данных из Internet (push-сервис) вполне укладываются в рамки этих технологий. Привлекательность их реализации через спутник связана с возможностью предоставления указанных услуг на значительных географически распределенных территориях, а рентабельность широкополосных каналов (свыше 40 Мбит/с) обеспечивается большим числом подписчиков. Но для настоящего Internet нужна интерактивность.

Привлекательность передачи речи через IP заключается в возможности конвергенции речи и данных на прикладном уровне. Возможность обработки речи на прикладном уровне позволяет предлагать такие новые услуги, как создание центров обработки звонков, когда речевые звонки и данные должны быть объединены и доставлены в один и тот же пункт назначения точно в одно и то же время.

В связи с вышеизложенным, основной задачей диссертационной работы является определение направлений развития гибридных, мулътисервисных, мультипротокольных систем спутниковой связи на пути интеграции связных и вещательных технологий, обеспечивающих передачу интегрированного трафика (телефонии, 1Р-телефонии, Интернет, трафика локальных сетей, цифрового телевидения) и разработка методов анализа как процессов передачи и распределения информации так и оценки их качества, учитывающих как статистические характеристики интегрируемых процессов (видео, голос, данные), так и особенности топологии спутникового и наземного сегментов многосредной системы связи.

Заключение диссертации по теме «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», Сирухи Джозеф Вере

4.5. Выводы

1. Рассмотрена структура проектируемой мультисервисной, мультипротокольной гибридной многосредной сети, включая наземную сетевую инфраструктуру, топология спутникового сегмента сети, а также схема организации мультисервисных услуг Показано, что топология сети имеет сложный радиально-узловой характер. На первом этапе предполагается развертывание сети типа -звезда. На втором этапе, вокруг крупных центров планируется развертывание своих собственных фрагментов сети. В структуре предполагаются сетевые узлы пяти категорий: центральный (г. Хабаровск); крупный районный (в т.ч. региональный); малый районный; поселковый; клиентский. Узлы 1-4 типов образуют собственно сеть провайдера, а узел пятого типа является примером типового решения устанавливающегося на территории заказчика и подключающегося к провайдерской сети с помощью беспроводной технологии Aironet, либо в отдельных случаях, по желанию заказчиков, по спутниковой технологии VSAT DAMA/PAMA

2. Показано, что технология пакетной передачи информации FR обеспечивает передачу мультисервисного, мультипротокольного трафика (голос, передача данных, межкомпьютерный обмен и др.) и их динамическое перераспределение внутри заданной полосы частот PVC канала. В результате, любая, в том числе, радиально-узловая топология сети, реализуется на числе несущих (числе радиосигналов на одной несущей частоте) равном числу пунктов в сети.

3. Введенная в опытную эксплуатацию спутниковая сеть высокоскоростного доступа (ССВДИ) в Интернет на основе технологии FR с предоставлением услуг ЕР-телефонии и IP-видео на базе спутника-ретранслятора «Экспресс-бА» в т.е. 80гр. В.д.

Практически подтверждены возможности по: организации IP-видеоконференции с высоким качеством изображения; организации просмотра мультимедийных приложений (IP-видеофильмы, IP-видеоконференций в сети Интернет, обновление матобеспечения с помощью FTP-сервиров и др); организации международной и междугородней IP-телефонии с высоким качеством передачи речи и малым временем ожидания соединения.

В качестве стека протоколов при работе с Интернет можно применять 1Р/ Ethernet / FrameRelay/ TCP /RTP/ RSVP . При необходимости отдельным потребителям, как в исходящем, так и во входящем каналах может быть зарезервирована минимальная скорость обмена (CIR-Committed Information Rate) в групповом FR-канале, что существенно отличает спутниковую сеть от чисто IP-сетей.

4. Практическая эксплуатация спутниковой сети с технологией пакетной передачи информации Frame Relay в Якутии подтвердила ряд неоспоримых ее преимуществ по сравнению с применяемыми в настоящее время спутниковыми VSAT сетями. К числу наиболее значимых достоинств технологии FR можно отнести следующие: Каждая ЗС в данный момент излучает только одну несущую, в то время как в системах с множественным доступом и предоставлением каналов по требованию (технологии DAMA) каждая станция, как правило, излучает несколько несущих одновременно. Работа в односигнальном режиме позволяет снизить требования к мощности передатчиков как центральной, так и региональных земных станций , тем самым, удешевляя как саму ЗС, так и сеть в целом.

В связи с влиянием фазовых шумов в спутниковом радиоканале минимальная полоса частот в современных спутниковых каналах связи составляет около 20 кГц. В корпоративных сетях с DAMA технологией в этой полосе будет передаваться только один канал. В системах с пакетной коммутацией Frame Relay в такой полосе могут передаваться несколько речевых каналов одновременно.

Нет необходимости введения дополнительного оборудования для маршрутизации сообщений и организации соединения, которое необходимо в спутниковых системах с многостанционным доступом и DAMA. Все функции по адресации выполняет стандартное и, поэтому, более дешевое оборудование ( например CISCO), используемое в наземных Frame Relay сетях.

В сетях с одновременной передачей речи и данных режим DAMA начинает терять свои преимущества в сетях с 30-тью и более процентами трафика, приходящегося на передачу данных. При передаче данных приходится переходить в режим закрепленных каналов РАМА и использовать протоколы коммутации пакетов FR, Х.25, ATM . Вместе с тем, динамическое перераспределение выделенной полосы между каналами речи и данных с уменьшением скорости передачи речи (или данных) за счет использования алгоритмов статистического уплотнения (при передаче его в общем потоке) позволяет эффективно использовать ресурсы спутника-ретранслятора в сетях с FR-технологией. 5. Показано, что наиболее целесообразно создание гибридной, мультипротокольной, мультисервисной сети на базе объединения связной спутниковой технологии Frame Relay и вещательной технологии DVB-S, используя унифицированное телевизионное, спутниковое и сетевое оборудование.

На основе сравнительного анализа достоинств и недостатков существующего оборудования предложена структурная схема мультисервисной сети, организованной на базе центральной спутниковой станции (HUB) и региональных спутниковых станций (VSAT) в городах и поселках одного из регионов РФ. Все используемое сетевое и спутниковое оборудование (DVB-Modem, Modem, Demodulator, Encoder MPEG-2, DVB MUX, DVB Receiver) является унифицированным.

Показано, что технология FR, реализованная в связной части оборудования мультисервисной сети, позволяет существенно экономить полосу частот, арендуемую на спутнике-ретрансляторе, за счет статистического сжатия разнородной (речь, данные) информации при пакетной обработке, технология DVB-S, реализованная в вещательной части оборудовании мультисервисной сети, позволяет обеспечить объединение телевизионного и связного трафиков в единый транспортный поток

6. Рассмотрена структура и назначение наземного сегмента сети , которым является мультисервисный центр . Разработана схема предоставления услуг мультисервисным центром. В состав мультисервисного центра входит информационный центр оказания услуг обеспечивающий следующие сервисные функции:

Сервисная система дебетно-кредитных карт (СПС); Call-back сервис;

Коммутируемый доступ в Интернет; Коммутируемые частные виртуальные сети; Голосовая почта; Факс - шлюз;

Шлюз IP телефонии с выбором и гарантией качества; Call - центр; Операторский сервис; Информационный портал.

Аппаратная часть системы состоит из: сервера баз данных; речевого сервера; компьютера Администратора; компьютера Оператора. Компоненты системы объединены в локальную вычислительную сеть (ЛВС), которая может подключаться в ЛВС предприятия (через маршрутизатор) для обслуживания и эксплуатации с удаленных рабочих мест.

7. В структуре телекоммуникационного сегмента мультисервисной, мультипротокольной сети можно выделить два компонента.

Первый компонент включает в себя необходимое оборудование для передачи традиционных видов информации voice, Fax, Video conferention, Data . Источниками этих видов информации являются телефонные сети общего пользования (PSTN), сети передачи данных.

Второй сегмент предназначен для передачи информации с пакетной коммутацией и современными видами протоколов. К наиболее распространенным протоколам, например TCP/1P.

Для эффективного спутникового доступа всех клиентов к сервису передачи голоса и данных система поддерживает полноценную функцию выделения полосы по требованию, поддерживая несколько режимов работы, включая DAMA, предварительное выделение и фиксированное выделение полосы (РАМА), резервирование и внутреннюю (внутрисхемную) полосу In-Circuit Bandwidth по требованию (IC-BoD). Реализуемая система обеспечивает услугами пользователей на базе топологии «звезда» для LAN, WAN, широкополосных и других услуг пакетной передачи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена задача определения направлений развития гибридных, мулътисервисных, мультипротокольных систем связи по пути интеграции связных и вещательных технологий, обеспечивающих передачу интегрированного трафика (телефонии, IP-телефонии, Интернет, трафика локальных сетей, цифрового телевидения) и разработаны методы анализа процессов передачи и распределения информации , учитывающие как статистические характеристики интегрируемых процессов (видео, голос, данные), так и особенности топологии спутникового и наземного сегментов многосредной системы связи.

1. Анализ тенденций развития спутниковых систем связи показывает, что они развиваются по пути создания интегральных, гибридных систем связи, предназначенных для объединение локальных наземных компьютерных и радио сетей посредством спутниковой связи.

Современные тенденции развития подобных спутниковых систем связи лежат на пути создания интерактивных мультимедийных сетей , работающих в двух направлениях, являющуюся экономичным, надежным, оперативным решением для обслуживания широкого спектра услуг таких, как доступ в Интернет, дистанционное обучение, проведение телеконференций, прямая видеотрансляция (DVB-S).

Применение технологии DVB-S для «линии вниз» увеличивает эффективность использования космического сегмента для многочисленных пользователей. Программное обеспечение обеспечивает качество обслуживания (Quality of Service) на канальном уровне на «линии вниз» и в режиме « по требованию (BOD -Bandwith On Demand)».

В современных гибридных системах связи используются самые разнообразные и современные протоколы: TCP/IP,Frame Relay, ATM,

MPLS, FTP, HTTP, IP/TV, технология передачи Audio/Video в реальном времени, технология передачи голоса через IP.

2. Анализ тенденций развития мультисервисных мультипротокольных услуг, показывает:

Рост числа и ассортимента предоставляемых услуг приводит к возрастанию объема трафика данных, с одновременным «перетеканием» голосового и видео трафиков в трафик данных. Использование технологий пакетной передачи информации является основной тенденцией развития мультисервисных телекоммуникационных систем;

Конвергенция услуг приводит к интеграции широкого спектра голосовых услуг в сетях IP, Frame Relay, ATM; передачи видео и мультимедиа; обслуживание клиентов через Интернет включая все виды электронной коммерции, хостинг, Call — центры;

Конвергенция сетей связи приводит к увеличению их пропускной способности, мультипротокольности, экономической функциональности, гибридному характеру современных телекоммуникационных систем связи и сетей, их многосредному характеру.

3. Анализ видов трафика в мультисервисных системах спутниковой связи показывает, что можно выделить следующие, наиболее распространенные виды: передача коротких сообщений (данных), или одиночных пакетов данных; передачу файлов; голосовые звонки.

4. Анализ качества пакетной передачи голосовой информации, видео и данных показал, что должны оцениваться следующие параметры: а) для трафика голоса и видео: вероятность потери пакета и скорость передачи пакетов, средняя величина времени запаздывания речевых и видео пакетов; б) для трафика данных: задержка, скорость потери пакетов и скорость пакетов.

5. Оценки допустимого времени запаздывания речевых пакетов в каналах спутниковой связи (при пакетном способе коммутации) показывают, что экспоненциальное распределение хорошо согласуется с распределением задержки в канале и дает хорошее совпадение, даже для распределений пороговых значений задержки соответствующих вероятности превышения 0.05, 0.01, 0.001. Конечная емкость буфера вызывает уменьшение вероятности больших задержек за счет вероятности блокировки отдельных пакетов; при ограниченной емкости буфера, распределения задержки имеют существенно меньшие дисперсии и имеют более короткие, ограниченные «хвосты», так что большинство принятых пакетов могут быть обработаны с лучшими характеристиками, за счет пропуска некоторых пакетов; вероятность блокировки пакетов увеличивается с уменьшением емкости буфера, однако, эти вероятности достаточно малы даже при малых емкостях буфера.

6. Оптимальное значение длины пакета слабо зависит от способа формирования полного пакета при одинаковой вероятности поступления пакета и существенно зависит от вероятности поступления пакета при одинаковом числе абонентов и любом способе формирования пакета.

Оптимальная длина информационной части пакета возрастает с увеличением количества абонентов.

7. В предположении, что структура мультимедийной сети подразумевает наличие только двух подсетей ( наземной и спутниковой), полученные зависимости времени задержки пакета от количества УКС при различной интенсивности генерации пакетов, пропускной способности спутникового канала и длине пакета показывают, что даже при максимальном количестве УКС , равном 10, увеличение интенсивности генерации потоков приводит к незначительному возрастанию задержки.

Зависимости времени задержки пакета от количества УКС при разной пропускной способности спутникового канала, фиксированной интенсивности генерирования пакетов и равной длине пакета, показывают, что , задаваясь допустимой величиной запаздывания в канале связи, можно сформулировать требования к количеству УКС и допустимой длине пакета. С увеличением скорости передачи (увеличением пропускной способности спутникового канала связи) возрастает число УКС, при которых допустимое время запаздывания не превысит допустимой величины.

8. Сравнительный анализ оценок времени запаздывания в сетях с предоставлением каналов по требованию от числа канальных интервалов, через которое осуществляется повторная передача; интенсивности нагрузки, определяемой видом доступа к спутниковому каналу, числа станций в сети для различных протоколов доступа к спутниковому сегменту в сетях с предоставлением каналов по требованию : простая («чистая») ALOHA, синхронная (слотированная) ALOHA-S, ALOHA с резервированием - ALOHA-R показал, что наибольшие абсолютные значения величины запаздывания дает простая ALOHA, а наименьшие -ALOHA-S.

9. Оценки времени запаздывания голосовой информации и данных при пакетном способе коммутации и приоритете передачи речевых пакетов в системах спутниковой связи показывают, что ( при одинаковых характеристиках обоих потоков) задержки голосовых пакетов значительно меньше чем у пакетов данных.

10. Сравнительный анализ способов построения наземного сегмента гибридной сети, представляющей собой распределенную сеть с передачей данных и буферизацией, и полученные при этом оценки задержки информации и вероятности блокировки голосового трафика в наземном сегменте сети показал, что (для заданной топологии сети) можно оценить показатели качества передачи речевых сообщений, а также максимально возможную скорость поступления звонков при заданных средней продолжительности звонка и числе голосовых каналов. И. Разработана структура проектируемой мультисервисной, мультипротокольной гибридной многосредной сети, включая наземную сетевую инфраструктуру, топология спутникового сегмента сети со сложным радиально-узловым характером, а также схема организации мультисервисных услуг связи.

В качестве стека протоколов при работе с Интернет целесообразно применять IP/ Ethernet / FrameRelay/ TCP /RTP/ RSVP . При необходимости отдельным потребителям, как в исходящем так и в нисходящем каналах, может быть зарезервирована минимальная гарантированная скорость обмена CIR в групповом FR-канале.

12. Наиболее целесообразно создание гибридных, мультипротокольных, мультисервисных сетей на базе объединения связной спутниковой технологии Frame Relay и вещательной технологии DVB-S, используя унифицированное телевизионное, спутниковое и сетевое оборудование.

Разработана структурная схема мультисервисной сети, организованной на базе центральной спутниковой станции (HUB) и региональных спутниковых станций (VSAT) в городах и поселках дальневосточного региона РФ. Все используемое сетевое и спутниковое оборудование (DVB-Modem, Modem, Demodulator, Encoder MPEG-2, DVB MUX, DVB Receiver) является унифицированным.

Статистическое сжатие разнородной (речь, данные) информации, при пакетной коммутации , технология FR, реализованная в связной части оборудования мультисервисной сети, позволяет существенно экономить полосу частот, арендуемую на спутнике-ретрансляторе, а технология DVB-S, реализованная в вещательной части оборудования мультисервисной сети, обеспечивает объединение телевизионного и связного трафиков в единый транспортный поток.

13. Разработана структура мультисервисного центра наземного сегмента сети, а также схема предоставления услуг. В структуре телекоммуникационного сегмента мультисервисной, мультипротокольной сети выделены два компонента. Первый включает в себя необходимое оборудование для передачи традиционных видов информации voice, Fax, Video conferention, Data . Второй предназначен для передачи информации с пакетной коммутацией и современными видами протоколов.

Для эффективного спутникового доступа всех клиентов к сервису передачи голоса и данных система поддерживает полноценную функцию выделения полосы по требованию, поддерживая несколько режимов работы, включая DAM А, предварительное выделение и фиксированное выделение полосы (РАМА), резервирование и внутреннюю (внутрисхемную) полосу In-Circuit Bandwidth по требованию (IC-BoD).

Реализуемая система обеспечивает услугами пользователей на базе топологии «звезда» для ЛВС, WAN (Wide Area Network), широкополосных и других услуг пакетной передачи.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сирухи Джозеф Вере, 2002 год

1. Шелухин О.И., Лукьянцев Н.Ф. Цифровая обработка и передача речи. М., Радио и связь, 2000. С- 456

2. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Радио и связь, 1989.-656 с.

3. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. -М.: Физматгиз, 1962. 1041 с.

4. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. Дополнительные главы. М.: Наука,1986. - 800 с.

5. Коржик В.И., Финк Л.М., Щелкунов К.Н. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений: Справочник. М.: Радио и связь, 1981.

6. Невдяев Л.М.,Смирнов А.А. Персональная спутниковая связь — М.:Эко-Трендз,1998.-215 с.

7. Спутниковая связь и вещание. Под ред.Л.Я.Кантора.-М.: Радио и связь1997 г.

8. Корпоративные системы спутниковой и KB связи. Под ред. Смирнова А.А. Технологии электронных коммутаций,

9. М.: Эко-Трендз, 1997.-132 с.

10. Банкет В.Л., Дорофеев В.М. Цифровые методы в спутниковой связи. М, 1988.

11. Беллами Дж. Цифровая телефония. М, 1986.

12. Вокодерная телефония. Методы и проблемы. /Под ред. А.А. Пирогова. М: Связь, 1974.

13. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М: Мир, 1978.

14. Рабинер Л.Р., Шафер Р.В. Цифровая обработка речевых сигналов. М: Радио и связь, 1981.

15. Сапожков М.А., Михайлов В.Г. Вокодерная связь. М: Радио и связь, 1983.

16. Цифровые системы передачи абонентских линий/ И.В.Ситняковский, О.Н.Порохов, А.Л.Нехаев.- М.: Радио и связь,1987.-216 с.

17. Бородич С.В. ЭМС наземных космических радиослужб. Критерии, условия и расчет.-М.: радио и связь, 1990 -272 с.

18. Фомин А.Ф. Помехоустойчивость систем передачи непрерывных сообщений.- М.; Сов. Радио,1975.- 352 с.

19. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ./ Под ред. В.В.Маркова.-М: Связь.-592 с.

20. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Построение сетей интегрального обслуживания.-Л. Машиностроение. Лен.отд, 1990.-332 с.

21. Агаян А.А., Винник С.П. Родионов А.В. Интегральные цифровые сети с коммутацией пакетов речи и данных// Итоги науки и техники. Сер. «Связь» Том 2. М.: ВИНИТИ. 1988. стр. 109-149.

22. Тепляков И.М., Рощин Б.В., Фомин А.И., Вейцель В.А. Радиосистемы передачи информации. М.; Радио и связь, 1982.

23. Назаров М.В., Прохоров Ю.Н. Методы цифровой обработки и передачи речевых сигналов.-М.:Радио и связь,1985.-176 с.

24. Витерби А.Д., Омура Д.К. Принципы цифровой связи и кодирования. Пер. с англ./ Под ред К.Ш.Зигангирова,- М.: Радио и связь, 1982 -536 с.

25. Сжатие данных в системах сбора и передачи информации./ В.И.Орищенко, В.Г.Санников, В.А.Свириденко; Под ред. В.А. Свириденко .- Радио и связь. 1985. — 184 с.

26. Немировский М.С. Цифровая передача информации в радиосвязи.-М.:Связь.1980.

27. Вемян Г.В. Передача речи по сетям электросвязи,- М.: Радио и связь. 1985.-272 с.

28. Джайант Н.С. Цифровое кодирование речевых сигналов. Квантизаторы для ИКМ, ДИКМ и ДМ.- ТИИЭР, 1974, т.62, №5,с.83-107.

29. Сети с коммутацией пакетов. Тематический выпуск.- ТИИЭР, 1978,т.66,№11.-196 с.

30. Берганов И.Р., Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. М.:- Радио и связь, -1989.

31. Лозовой И.А. Параметры каналов тональной частоты аппаратуры с ИКМ.М.: Радио и связь, 1981.-65 с.

32. William R. Daumer. Subjective Evaluation of Several Efficient Speech Coders. IEEE Transaction on Communications. Vol.Com-30. No.4 .April. 1982 p.655- 662.

33. Нехаев А.Л.Дерцева В.А.,Ситняковский И.В. Результаты исследования адаптивных речевых кодеков. Электросвязь №1. 1984, стр .37-39.

34. Essman J.E. The Effets of Channel Errors in DPCM Systems. IEEE Trans.Comm.Tech. Aug. 1973, pp.867 -877.

35. Choi J.K. Seo J.U. Performance Analysis of a Packet-Switched Synchronous Voice/Data Transmission System. IEEE Trans.on Comm. 1990, Sept. Vol.38.,No 9.

36. Покровский Н.Б. Расчет и измерение разборчивости речи,- М.: Связьиздат, 1962 392 с.

37. Makhoul J et al. Vector quantisation in Speech coding. Proc. Of IEEE,23,November 1985, pp 1551-1588.

38. Протоколы и методы управления в сетях передачи данных.Пер. с англ./ Под ред Ф.Ф.Куо.-М.:Радио и связь, 1985.-480 стр.

39. Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями. Пер с англ. Под ред. Б.С.Цыбакова. Изд-во Мир. М.,1979. 600 стр.

40. Иноэ Х.,Сайто Т. Теоретические аспекты анализа и синтеза сетей пакетной связи.-ТИИЭР, 1978,.66. №11, с.139-155.

41. Джейкобе Э.М.,Байндер Р.,Ховертен Э.В., Пакетные спутниковыве сети общего назначения.-ТИИЭР. 1978,т.66,№ 11, с. 186-211.

42. Клейнрок Л., Принципы и уроки пакетной коммутации.-ТИИЭР,1978,66До 11.С.30-42.

43. Шварц М. Сети ЭВМ. Анализ и проектирование.-Радио и связь, 1981.- 336 с.

44. Minoli D. Issues Packet Voice Communication//Proc. IEEE.-1979.-v. 126.-N.8.-p.729-740.

45. Minoli D. Optimal Packet Length for Packet Voice Communication // ШЕЕ Trans, on Comm.-1979.-com.27.-N.3.-p.607-611.

46. Huynh D.,Kobayashi H.,Kuo F. Optimal Design of Mixed-Media Packet-Switching Networks: Roting and Capaciti Assignment. IEEE Trans.on Comm. 1977. Com.25.No.l p.158-168.

47. Иванова Т.И. Абонентские терминалы и компьютерная телефония.- М.: Эко-Трендз, 1999,- 240 с.

48. Халсалл Ф. Передача данных, сети компьютеров и взаимосвязь открытых систем: Пер.с англ.- М.:Радио и связь, 1995,- 408 стр.

49. Chen J.H. High quality 16 Kbit/s speech coding with a one-way delay less than 2 ms. Proc.of ICASSP,453-456,1990.

50. Куперман М.Б.,Лясковский Ю.К. Технологии и протоколы территориальных сетей связи. В сб.Корпоративные территориальные сети связи. Изд-во АО Информсвязь,1997 , стр. 13-19.

51. Каплан В.В.,Кузнецов С.Б. Построение сети передачи данных с интеграцией услуг на основе технологии Frame Relay. В сб. Корпоративные территориальные сети связи. Изд-во АО Информсвязь,1997 , стр. 42-48.

52. Индивидуальный и коллективный прием спутникового телевидения Артюшенко В.М.,Бахарев В.А.,Топеха ЮЛ.ДНелухин О.И. / под ред. Шелухина О.И.М.:Легпромбытиздат 1995.,- 344 с

53. Proakis J.G. Digital communications. McGrave Hill. New York. 1995.3 ed.

54. Gouda M.G. Elements of Network Protocol Design. John Wiley & Sons Ltd. 1998.- 524 p.

55. Pattavina A. Switching Theory. John Wiley & Sons Ltd.1997.- 432 p.

56. Dunlop J.,Girma D.,Irvine J. Digital Mobile Communications and the TETRA System . John Wiley & Sons Ltd.1999.- 472 p.

57. Джилберт Хелд. Объединение голоса и данных. Lan. Журнал сетевых решений, 1997, том 3, N 6.

58. Жуков. А.О, Михалевич И.ф., Сычев К.С.Модель защищенного телефонного трафика для сетей ATM. Электросвязь, 1999, №3,стр 33-36.

59. Шереметьев А., Непомнящий А., Любимов А. Передача голоса: подходы, проблемы, решения."РС WEEK/RE" 1998, №30-31, стр. 32

60. Баранов A.M. Пакетная телефония: технологии IP и FR. "Вестник Связи" 1999. №04.

61. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ: В 2-х ч. 4.2. Пер. с англ.- М.:Наука. Гл. ред.физ.-мат.лит.,1992.- 272 с.

62. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. / В.Г. Олиыер, Н.А.Олифер.- СПб: Издательство «Питер», 1992.- 672 с.

63. Блох Э.Л.,Попов О.В.,Турин В .Я. Модели источника ошибок в каналах передачи цифровой информации.М., «Связь», 1971.- 312с

64. G.Maral .VSAT Network. John Willey & Sons, LTD . 1995.- p.282.

65. Kondoz A.M. Gigital Speech. Coding for Low Bit Rate Communication Systems. John Willey & Sons, LTD . 1999.- p.442.

66. Кемени Дж.,Снелл Дж. Конечные цепи Маркова.М.: Мир,-1970.- 272 с.

67. MinoIi D.,Minoli Е. Delivtring Voice Over IP Networks. John Wiley & Sons, Inc,p.276.

68. Ванина H.M.,Пономарев В.М.ДПатров А.Ф. Системы спутниковой связи с асимметричным доступом. Технологии и средства связи. Спутниковая связь. Специальное приложение. 1999, стр.11-13

69. Пехтерев С.В. В интернет через спутник: выбор технологии. Технологии и средства связи. Спутниковая связь. Специальное приложение. 1999, стр. 14-15

70. Kleinrock L. Packet Switching In a Multiaccess Broadcast Channel: Performance Evaluation. IEEE Transactions on Communications, Vol.Com.-23, No.4 pp.410-423

71. Busschbach P. Toward QoS-Capable Virtual Private Networks // Bell Labs Technical Journal. Oct. - Dec., 1998. - P. 161-175.

72. Шварцман B.O. Истоки и перспективы компьютерной телефонии // Вестник связи. 1999. - № 4. - С. 30-45.

73. Дюсиль Г. Пакетная телефония // Сети. 1998. - № 12. - С. 68-76.75.http://www.comptek.ru. Проект РД 45.ХХХ-99. Раздел 6.4. Служба пакетных голосовых соединений.

74. Doshi В. et al. Protocols, Performance, and Controls for Voice over Wide Area Packet Networks // Bell Labs Technical Journal. Oct.- Dec., 1998.-P. 297-336.

75. Tehrani R. Lucent's PacketStar Provides Two Million Internet Calls Per Day // TMCnet. Febr., 1999

76. Wolter Ch. Lucent Takes Voice over IP to Next Level // Sounding Board. March, 1999.

77. Назаров А., Симонов M. ATM технология высокоскоростных сетей, M.: Эко-Трендз, 1998.

78. Chen Z. et al. Voice and Multiservice Network Design over ATM and IP Networks.// Bell Labs Technical Journal. Oct.-Dec., 1998. - P. 255-272.

79. Sijben P. and Spergel L. Bridging the Gap to IP Telephony // Bell Labs Technical Journal. Oct.-Dec., 1998. - P. 192-207.

80. ITU News. 1999. - № 1. - P. 3-7.

81. McKnight L. and Leida B. Internet Telephony. Costs, pricing and policy // Telecommunications Policy. 1998. - Vol. 22. - № 7. - P. 555-569.

82. A.B. Коган Состояние и прогнозы Интернет-телефонии Электросвязь.-1999-№8- стр. 2-5.

83. Kleinrock L., Tobagi F. A. Packet switching in radio channels: Part I — Carrier sense multiple-access models and their throughput-delay characteristics. — "IEEE Trans.", 1975, December, v. COM3, № 12, p. 1400—11416.

84. Fayolle G., Gelenbe E., Labetoulle J. Stability and optimal control of the packet -switching broadcast channel. — "J. of the ACM", 1977, July, v. 24, № 3, p. 375—386.

85. Tobagi F. A., Kleinrock L. Packet switching in radio channels: Part П — The hidden terminal problem in carrier sense multiple-access and the busy-tone solution. — "IEEE Trans.", 1975, December, v. COM-23, № 12, p. 1417—1433.

86. Буассо М.,Деманж М.,Мюнье Ж.-М. Введение в технологи. АТМ./Пер. с англ. Под ред. В.О.Шварцмана.-М.:Радио и связь, 1997.-128 с.

87. Красавин В.В. Технология VPN для корпоративных пользователей «Технологии и средства связи» 3№ 2000 стр.94- 9891 .Мазин И. А., Уринсон JI. С., Передача информации в сетях с коммутацией сообщений. М. связь, 1977. 328 с.

88. Фомин А. Ф., Прохоров Ю. Н., Неклюдов Ю. Н., Нго Куанг Минь, "Сравнение адаптивных линейных устройств предсказания для кодеков речи с АДИКМ и АДМ", Электросвязь, № 10,1994, с. 27-29.

89. Bishnu S. Atal and Joel R. Remde, "A New Model of LPC Excitation for Producing Natural-Sounding Speech at Low Bit Rates", Proc. ICASSP, pp. 614-617,1982.

90. Raymond Steele, Mobile Radio Communications. Pentech Press, 1992.

91. William H. Press, Saul A. Teukolsky, William T. Vetterling and Brian P. Flannery, Numerical Recipes in C. Cambridge University Press, 1992.

92. Fratti M., Miani G.A., Riccardi G., "On The Effectiveness of Parameter Reoptimization in Multipulse Based Coders", Proc. ICASSP, vol. 1, pp. 7376,1992.

93. Ronald D. Degroat and Eric M. Dowling, "The Data Least Squares Problem and Channel Equalization," IEEE Transactions on Signal Processing, pp. 407—411,1993.

94. MD. Anisur Rahham and Kai-Bor Yu, "Total Least Squares Approach for Frequency Estimation Using Linear Prediction", IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing, pp. 1440-1454,1987.

95. Akaiwa Y. Introduction to Digital Mobile Communication. John Wiley & Sons Ltd. 1997.-448 p.

96. Maral G.3ousquet M. Satellite Communication Systems . John Wiley & Sons Ltd. 1998.- 756 p.

97. Самарцев M.M. Передача речи no IP. Практические советы.

98. Сети и системы связи, 2000, №1(51), стр.34-41.

99. Лукьянцев Н.Ф., Зайченко С.Н., Стороженко Ю.Л. Новое поколение мультиплексоров для VSAT станций. Спутниковая связь 2000. Изд-во «Гротек» 2000, с.48-50.

100. Гордиевский В.Л. Современные технологии каналообразования в спутниковых сетях связи. Сети и системы связи, № 5,2000г, с. 74-76.104. http://www.viasat.com105. http://www.sciatl.com106. http://www. gilat.com

101. Дж. Уолрэнд Телекоммуникационные и компьютерные сети. Вводный курс. Москва. Постмаркет, 2001.-480 с.

102. В. И. Нейман. Кодирование в цифровых системах радиотелефонной связи// Автоматика, телемеханика и связь. 1996.№ 8.

103. В.Н. Иванов и др. Анализ технологий IP-телефонии/ / Технологии и средства связи. 1998. № 4.

104. И.Г. Бакланов. ISDN и IP-телефония// Вестник связи. 1999. № 4.

105. Aein, J., Kosovych,0. "Satellite Capacity Allocation" Proc. of the IEEE, Vol. 65 (3),March 1977.

106. Arora,V., Suphasindu,N., Baras, J . ,Dill on, D., Asymmetric Internet Access over Satellite-Terrestrial Networks, Proc. 16th AIAA Int. Comm. Satellite Systems Conf., Washinton,DC, 1996.

107. Boxma, O.J., Cohen, J.W. , Fuffels, N.,"Approximations of the Mean Waiting Time in an M/G/SQueueing System", Oper. Research, V27(6), Nov-Dec. 1979, pp.1115-1127.

108. Brady, P.T., "A statistical analysis ofOn-Off patterns in 16 conversationsBell SystemsTech. Journal, Jan. 1968, pp. 73-91

109. Conti, M., Gregori, E. "Analysis ofBandwidth Allocation Schemes for transmission of VBR video traffic ona FODA Satellite Network", IEE Proc.Commun. Vol. 143 (1), February 1996.

110. Fischer, M.J., "Data Performance In A System Where Data Packets Are Transmitted During Voice Silent Periods-Single Channel Case.", IEEE Trans. Co/wms.,COM-27(9),Sept.l979, pp. 1371-1375.

111. Ghaffari, В., Geranitis, E. "Voice, Data And Video Integration for MultiAccess in Brodaband Satellite Networks", CSHCN TR 93-15/ ISR TR 9315, University of Maryland, College Park, 1993.

112. Gruber, J.G., "Delay Related Issues i n Integrated Voice and Data Networks", IEEE Trans. Comms, COM-29(6), June 1981, pp. 786-800.

113. Hadjitheodosiou, M.H et al., "Broadband Island Interconnection via Satellite- Performance Analysis for the CATALYST Project", Int. Jrnl. Sat. Comms., V12(3), Mayl994, pp. 223-238.

114. Hadjitheodosiou, M.H., Coakley, F.P., "Adaptive Multiple Access Protocols for VSATs Providing Voice/Data Services and ATM Interconnection", Proc. l(fh Int.Conf. Digital Satel. Comm. 95 (ICDSC-IO), Brighton, May 95.

115. Kondoz, A.M., Evans, B.G., " A High Quality Voice Coder with Integrated Echo Canceller and Voice Activity Detector for VSAT Systems", Proc. 3rd Eur. Conf.Sat. Comms., 1993, pp. 196-200.

116. Li, V.O.K., Yan, T.Y., "Adaptive Mobile Access Protocol (AMAP) for the Message Service of a Land Mobile Satellite Experiment (MSAT-X)", IEEE Transactions on Vehicular Technology, VT-33(3), August 1984, pp. 237-243.

117. Raychaudhuri, D., Joseph, K., "Ku-Band Satellite Networks using VSATs-Partl :Multi-access Protocols", Int. Jrnl Sat. Comms., 1987, pp. 195-212.

118. Shroeder, M.R., Atal, B.S., "Code-Excited Linear Prediction (CELP): High Quality Speech at Very Low Bit Rates", Proc. ICASP-85, pp. 16491652.

119. Weinstein, C.J., "Fractional Speech Loss and Talker Activity Model for TASI and for Packet Switched Speech", IEEE Trans. Comms., COM-26(8),August 1978, pp. 1253-1257.

120. Wu, G., Mark, J.W., "Capacity Allocation for Integrated Voice/Data Transmission at a Packet Switched TDM', IEEE Trans. Comms., COM-40 (6), June 1992.

121. Yang, W.B., Geraniotis, E., "Dynamic Bandwidth Allocation in Broadband Satellite Networks" Proc. 14th ISCSC, AIAA, San Diego, 1994.

122. Сирухи Дж. Вере. Совместная передача речи и данных в корпоративных сетях спутниковой связи// Труды 2-й Международной научно-практической конференции «Современные средства управления бытовой техники», Москва. МГУС 2000.

123. Сирухи Дж. Вере. Оценка шумов квантования речевых процессов с использованием прикладных программ / Ефимов С.Н., Сирухи Дж. Bepe//VI Международная научно-техническая конференция. «Радиолокация навигация и связь », Россия, Воронеж-2000. Стр. 80-89

124. Кан Р.Э.,Гроунмейер С.А., и др. Достижения в области пакетной радиосвязи. ТИИЭР,1978.т.66,№11.с.212-247

125. Сирухи Дж. Пути построения гибридных мультисервисных спутниковых сетей связи/ Сирухи Дж., Голованов С.В.//Труды 4-й международной конференции «Индустрия сервиса в XXI веке Москва. МГУС.,2002. стр.109-113

126. НИР. Исследование и разработка цифровых методов защиты и передачи аудио и видео информации корпоративных сетях и системах МГУ С 2000-ГБ-01-2000, № Г.Р.01.20.000.8677.