Построение аналоговой сети автоматической междугородной ОбТС. Система нумерации на такой сети.

 В узловых пунктах аналоговой сети междуго­родной телефонной связи установлены узлы автоматической ком­мутации УАК или узловые станции УС, выполняющие функции АМТС сети ОбТС. Кроме того, УС также является коммутационной станцией местной сети.

Междугородная аналоговая сеть связи железнодорожного транс­порта делилась на магистральную автоматически коммутируемую телефонную сеть (МАКТС) и дорожные автоматически коммутиру­емые сети (ДАКТС). Число ДАКТС соответствует числу железных дорог. На магистральной сети были организованы главный (ГУ) и дорожные (ДУ) узлы связи, в которых размещались узлы автомати­ческой коммутации классов УАК1 и УАК11. Главный узел находился на ЦСС. Дорожная сеть включает в себя дорожные, отделенческие (ОУ) и вспомогательные отделенческие (ВОУ) узлы, оборудованные УАК. В ДУ узлы автоматической коммутации выполняют соедине­ния одновременно на МАКТС и ДАКТС.

Сеть автоматической междугородной ОбТС построена с применением комбинированной структуры, позволяющей органи­зовать обходные соединения на МАКТС и ДАКТС. В узлах связи в аппаратуру УАК включают АТС местных сетей и междугородные ком­мутаторы МК. При этом в каждом узле размещается АТС, обслужи­вающая работников ОАО «РЖД», управления дороги (УД), отделе­ния дороги (НОД) или станции, где размещается ВОУ. Оконечные станции ОС соединяются с соответствующим УАК по физическим линиям, а при достаточно большом удалении — по каналам ТЧ.

На междугородной сети автоматической связи соединение может проходить через несколько УАК, причем число транзитных узлов не должно превышать четырех. Во всех транзитных узлах должны вы­полняться четырехпроводные соединения. Через ГУ устанавли­ваются соединения между абонентами разных железных дорог. Соединения между смежными ДУ могут устанавливаться по прямым каналам, минуя ГУ. На дорожной сети соединения между абонентами разных отделений устанавливаются через ДУ, а также по прямым каналам между смежными ОУ. На сети междугородной связи в некоторых случаях объединяют дорожный и отделенческий узлы (например, ДУ2 и ОУ1). Объединенный узел обслуживается одним комплектом аппаратуры УАК. В аналоговых сетях ДАКТС применяют аппаратуру УАК и УС координатного, квазиэлектронного типов, позволяющую осуществлять четырехпроводные транзитные соединения и реализовывать смешанную систему нумерации.

Аналоговая междугородная сеть характеризуется относительно малой емкостью пучков каналов телефонной связи. На многих зве­ньях сети, связывающих ОС с УАК (УС) число каналов не превыша ет двух-трех. Это приводит к низкому качеству обслуживания вызо­вов, особенно на низовом уровне. При проектировании количество каналов рассчитывалось исходя из вероятности потери вызовов на одном звене равной 0,2. В реальных сетях потери вызовов иногда достигали 80—90 %.

В настоящее время сеть МАКТС полностью цифровая, а анало­говые сети сохранились внутри железных дорог.

Система нумерации на аналоговой сети. На аналоговой сети ав­томатической междугородной телефонной связи применяют сме­шанную систему нумерации. Каждая дорожная сеть образует от­дельную зону с закрытой нумерацией, независимую от других до­рожных сетей. Зонам соответствуют магистральные трехзначные коды АДЕ, присваиваемые дорожным узлам автоматической ком­мутации УАКII. Магистральные коды присваиваются также главному узлу ГУ, дорожным узлам ДУ и АТС при управлениях дорог. Магистральные коды начинаются с цифры 9, а индексы Д и Е могут быть любыми цифрами. Внутри каждой зоны телефонным станциям местных сетей и междугородным коммутаторам при­сваивают дорожные трехзначные коды ВДЕ, где В — любая цифра, кроме 9. Для выхода на сеть автоматической междугородной связи используют индекс 0, при наборе которого устанавливается соединение местной станции с УАК или с УС.

Магистральные коды включают в себя сто номеров. В России 17 железных дорог и один ГУ при ОАО «РЖД». Следователь­но, из 100 могут использоваться не более 35 номеров. Внутри дорож­ной сети число номеров может достигать 900, что значительно превышает число станций одной зоны. Таким образом, принятая система нумерации предусматривает долговременное развитие сети автоматической междугородной связи.

При соединениях между абонентами одной дорожной зоны вы­зывающий абонент набирает номер 0-ВДЕ, а затем местный номер абонента. Соединения между абонентами разных дорожных зон, а также от абонентов МАКТС к абонентам ДАКТС устанавливаются после набора номера 0-АДЕ-ВДЕ, а затем местного номера абонен­та. Соединения между абонентами МАКТС, включая абонентов уп­равлений дорог, устанавливаются набором номера 0-АДЕ и далее местного номера абонента.

       В              Д                 E

Магистральный

100 номеров

2.9Для передачи речи в технологии TCP/IP на прикладном уровне применяется протокол RTP, позволяющий передавать речевую ин­формацию через IP-сети в реальном масштабе времени. Этот же про­токол позволяет передавать видеоинформацию. В каждом пакете протокола RTP вместе с элементом речи передается временная мет­ка, указывающая на положение этого элемента на временной шка­ле, а также порядковый номер пакета. Этих данных достаточно для того, чтобы в пункте приема протокол RTP восстановил принятые пакеты в исходной последовательности и расставил их в требуемые временные позиции. Таким образом, обеспечивается синхронизация между узлами сети отправления и получения пакетов. Протокол RTP работает совместно с протоколом RTCP (Real Time Control Protocol — протокол управления в реальном масштабе времени).

Пакет RTP состоит из 12 байтов (рис. 4.17), включающих в себя следующие поля

Рис. 4.17. Формат пакета RTP

V— версия протокола RTP (2 бита). В настоящее время исполь­зуется вторая версия.

Р — флаг заполнения (1 бит), указывающий на то, что за полез­ным полем следует поле заполнения (Р= 1). Применяется в тех слу­чаях, когда необходимо, чтобы длина пакета была бы кратна, напри­мер, 32 байтам.

X— бит расширения (1 бит). Если X = 1, то за основным заголовком следует дополнительный заголовок определенного формата.

СС— число CSRC (CSRC count) (4 бита). CSRC (Contributing Source Identifier) — это идентификатор, определяющий один из ис­точников речевой информации. Всего может быть до 15 источников, При СС = 0 имеется только один источник. Если СС >1, то имеется источников более одного и каждому присваивается отдельный иден­тификатор CSRC длиной 32 бита. Поля идентификаторов CSRC сле­дуют за заголовком RTP. Эти идентификаторы используются при организации конференц-связи. В этом случае в поля CSRC вставля­ются значения идентификаторов соответствующих источников син­хронизации SSRC. В одной конференции может быть больше 15 уча­стников, однако в речевом пакете будут переноситься идентифика­торы CSRC только для 15 первых участников.

М— маркер (1 бит), отмечает некоторые события. Чаще всего от­мечается некоторая граница в потоке пакетов. Например, при пере­даче речи отмечается начало активности в передаче речевой инфор­мации. Когда передается видеоинформация, маркер указывает на окончание видеокадра.

Pr(Payload type) — тип полезного поля (7 битов). Задает формат полезного поля, следующего за заголовком, и определяет тип пере­даваемого трафика: речевой или видео. Здесь также передаются па­раметры сжатия речи или видео. Обычно в процессе одного сеанса связи отправитель пакетов задает только один тип трафика. При из­менении условий передачи в сети отдельные параметры, например коэффициент сжатия, могут меняться.

Порядковый номер (16 битов) служит для контроля над следовани­ем передаваемых пакетов. Содержимое этого поля увеличивается на единицу при передаче очередного пакета. Номер первого передава­емого пакета устанавливается произвольно. В узле получателя по номерам пакетов обнаруживаются потерянные пакеты.

Временная метка (32 бита) представляет собой число, указываю­щее на относительный момент времени, в который был создан пер­вый байт данных полезной нагрузки (например, первый байт рече­вого блока на выходе кодера). Это число формируется в соответствии с состоянием таймера узла отправителя.

SSRC (Synchronization Source Identifier) — идентификатор источ­ника синхронизации, который соответствует только одному источ­нику речи или видео. Значение идентификатора является случайным числом и оно генерируется самим источником полезного трафика. Это позволяет свести до минимума вероятность того, что два или более источника, участвующие в одной сессии RTP (например, при конференц-связи) имеют одинаковые идентификаторы. В протоко­ле RTP существует также дополнительный механизм для снижения указанной вероятности.

Основная задача протокола RTCP заключается в обеспечении об­ратной связи для контроля качества передачи при рассылке пользо­вательской информации. Пакеты RTCP переносят управляющую информацию, к которой, в частности, относятся отчеты отправите­ля (передаются от отправителя к получателю речевых/видеопакетов) и получателя (от получателя к отправителю).

В отчетах отправителя и получателя содержится одинаковый набор статистических данных: количество посланных пакетов и байтов полезного трафика, накопленное количество потерянных пакетов с начала сессии, значения джиггера и задержки, а также другие данные. По результатам анализа полученных данных, отправитель может изменить параметры передачи, например, уменьшить коэффициент сжатия речи при обнаружении ухудшения качества передачи. Анализ данных, проведенный получателем, может сделать вывод о месте возникновения проблемы: в местной, региональной или глобальной сети.

Пакеты RTCP имеют формат, похожий на пакет RTP. Хотя пакеты RTCP передаются только при наличии сессии RTP, протокол RTCP имеет собственный адрес порта. Чтобы не перегружать сеть управляющей информацией, пакеты RTCP передаются значительно реже, чем пакеты RTP.

Как было отмечено выше, протокол RTP, а также протокол RTCP, на транспортном уровне используют протокол UDP. В соответствии с рис. 4.4 речевые пакеты, посылаемые через сеть Ethernet, будут иметь четыре заголовка, что обычно записывается следующим об­разом: RTP/UDP/IP/Ethernet. Суммарная длина всех заголовков равна 66 байтов (RTP — 12 байтов, UDP — 8 байтов, IP — 24 байта, Ethernet — 22 байта). Интересно заметить, что суммарная длина за­головков сопоставима с длиной полезного поля пакета RTP. В при­мере, приведенном выше для кодека G.711 и длительности переда­ваемого элемента речи 10 мс, было показано, что в полезное поле вставляется речевой блок длиной 80 байтов. Это доказывает, что при передаче через IP-сеть трафика в реальном масштабе времени, доля полезной информации относительно невелика.

2.4Протокол IP работает с заголовком, состоящим из 32-битовых слов и содержащим обычно 20 байтов . Ниже показаны поля заголовка.

Версия (4 бита) — указывает на номер версии протокола IP. В на­стоящее время в основном используется версия 4 (IPv4). В дальнейшем должен произойти переход на версию 6 (IPv6).

Длина заголовка (4 бита) — указывает значение длины заголовка, измеренное в 32-битовых словах (пять или более 32-битовых слов).

Тип сервиса (8 бит) — значение поля, которое определяет приори­тет пакетов и желаемый критерий выбора маршрута. Первые три бита этого поля образуют подполе приоритета пакета (PRECEDENCE). Наименьший приоритет соответствует значению 0 (нормальный па­кет), значения от 1 до 4 указывают на срочность доставки пакета: чем больше значение, тем больше срочность. Остальные значения предназначены для пакетов управляющей информации. Узлы состав­ной сети могут принимать во внимание приоритет пакета и обраба­тывать более важные пакеты в первую очередь. Оставшиеся биты поля «Типа сервиса» определяют критерий выбора маршрута. Мож­но установить один из критериев, за каждым из которых закреплен один бит: D (Delay) — выбор маршрута с минимальной задержкой, Т (Throughput) — выбор маршрута с максимальной пропускной спо­собностью, R (Reliability) — выбор маршрута с максимальной надеж­ностью, С (Cost) — выбор маршрута с минимальной стоимостью. Один бит этого поля не используется.

Общая длина (16 бит) — указывает на общую длину пакета в бай­тах с учетом заголовка. Максимальное значение этого поля 65 535, минимальное — 21.

Идентификация, Флаги и Смещение сегмента — поля, предназна­ченные для фрагментации пакетов с помощью протокола IP. Эти поля нужны при переходе в сеть, в которой допустимая максимальная дли­на пакета (MTU — Maximum Transfer Unit) меньше, чем в предыду­щей сети. В этом случае в пограничном узле каждый пакет делится на несколько отдельных пакетов (фрагментация).

Время жизни (8 бит) — указывает на предельный срок, в течение которого пакет может перемещаться по сети. Время жизни пакета измеряется в секундах и задается в пункте отправления средствами протокола IP. В узлах сети по истечении каждой секунды, число, записанное в этом поле, уменьшается на единицу. Когда число становится равным нулю, узел сети удаляет пакет и может послать терминальному оборудованию соответствующее ICMP-сообщение. Контроль над временем жизни предотвращает зацикливание паке­тов в сети.

Протокол (8 бит) — указывает на то, с применением какого протокола должен быть передан пакет. К таким протоколам в част­ности относятся: TCP, UDP, ICMP, OSPF, RSVP.

Контрольная сумма заголовка (16 бит) — служит для определения битовых ошибок в заголовке пакета. Эта сумма подсчитывается как дополнение к сумме всех 16-битовых слов заголовка. При подсчете поле «Контрольной суммы» заполняется нулями. В каждом узле кон­трольная сумма подсчитывается заново. При обнаружении битовых ошибок пакет удаляется из сети.

Адрес отправителя — IP-адрес узла отправителя (источника) пакета.

Адрес получателя — IP-адрес узла получателя (получателя) пакета.

Опции — необязательное поле переменной длины, которое чаще всего используется при отладке сети. Оно может быть использовано для установки точного маршрута прохождения пакета, регистрации маршрутизаторов через которые прошел пакет, записи временньгх меток и других функций.

Выравнивание — дополняет нулями биты, оставшиеся от поля «Оп­ции», для доведения последнего слова заголовка до 32 битов.