Лекции по Эволюции местных телефонных сетей   

4. Взаимодействие местных сетей с другими сетями

4.6. Взаимодействие с сетями персональной связи

4.6.1. Сопряжение с сотовыми сетями

Сотовые сети, обеспечивающие связь с подвижными объектами, представляют в настоящее время основной класс систем персональной связи. Изложение принципов построения сотовых сетей не входит в круг вопросов, составляющих предмет данной монографии, тем более, что этому перспективному направлению развития электросвязи посвящено достаточно много публикаций. Соответственно названию четвертой главы, в этом параграфе рассматриваются проблемы, возникающие при взаимодействии сотовых сетей с ТФОП.

Сети телефонной и телеграфной связи, передачи данных и проводного вещания создавались как стационарные системы. Это широкий класс систем в англоязычной технической литературе обозначается термином "fixed", дословно переводимым как "неподвижный" или "закрепленный". Современные системы связи с подвижными объектами (mobile systems) создаются по специально разработанным принципам сотовой (cellular) сети. Этот принципы универсальны не только для различных стандартов аналоговых и цифровых сетей связи с подвижными объектами, но и для всех систем персональной связи [32, 33].

Такая особенность архитектуры сетей связи с подвижными объектами в сочетании c допустимыми перемещениями абонентов в широких географических пределах (эта возможность обозначается в англоязычной технической литературе термином "Personal Mobility" [32]) обуславливает специфику взаимодействия с ТФОП и другими стационарными сетями электросвязи.

Модель, поясняющая принципы взаимодействия сотовой сети с ТФОП, представлена на рисунке 4.14. Верхняя часть рисунка отображает общие принципы взаимодействия двух сетей. На нижней части рисунка детализированы интерфейсы, обеспечивающие совместимость ТФОП и сотовой сети.

Каждая базовая станция (Base Station) обеспечивает процедуры установления исходящих и входящих соединений для тех движущихся объектов, которые находятся на территории обслуживаемой ею соты. Базовые станции соединяются пучками СЛ с коммутационной станцией сотовой сети (Mobile Switching Centre - MSC). На местной телефонной сети может быть несколько таких коммутационных станций; они связываются между собой непосредственно или через ТФОП. Коммутационные станции сотовой сети выходят на коммутационную станцию ТФОП, которая, в принципе, может быть: АМТС, транзитной станцией или РАТС. Коммутационные станции ТФОП и сотовой сети должны взаимодействовать со специально создаваемыми базами данных, состоящими из двух основных элементов:

- регистра постоянных абонентов данной сотовой сети (Home Location Register - HLR);

- регистра временно приезжающих абонентов (Visitor Location Register - VLR), находящихся в данное время в зоне обслуживания базовых станций данной сотовой сети.

Основные принципы установления соединения в сотовой сети заключаются в следующем.

Вызывающий абонент всегда набирает один и тот же междугородный или местный номер абонента сотовой сети вне зависимости от его местоположения. Каждый абонент сотовой прикреплен к соответствующей коммутационной станции. Вся информация, необходимая для взаимодействия с таким абонентом, записывается в регистр HLR.

Если абонент находится в районе обслуживания своей коммутационной станции сотовой сети, то исходящие и, главное, входящие соединения устанавливаются по обычной процедуре.

При переезде в район обслуживания другой коммутационной станции сотовой сети абонент автоматически регистрируется там в регистре VLR. Процедура регистрации заключается в том, что абоненту присваивается временный номер (roaming number). Регистр VLR должен (после присвоения абоненту временного номера) сообщить все необходимые данные об этой процедуре тому HLR, где данный абонент зарегистрирован постоянно.

После завершения процедуры регистрации исходящие соединения устанавливаются обычным способом. Процедура установления входящих вызовов существенно изменяется. Входящие вызовы всегда направляется к той коммутационной станции сотовой сети, где вызываемый абонент зарегистрирован постоянно. Взаимодействуя с базами данных, коммутационная станция определяет временно присвоенный абоненту номер и, следовательно, место его нахождения.

Дальнейшие действия коммутационной станции сотовой сети могут быть представлены двумя основными сценариями:

- она продолжает процесс установления соединения (процедура forwarding) к той коммутационной станции сотовой сети, которая присвоила вызываемому абоненту временный номер;

- она передает на коммутационную станцию, где расположен вызывающий абонент, необходимую информацию о временном номере вызываемого абонента с целью повторного установления исходящего соединения по новому маршруту.

Достоинства и недостатки этих сценариев, а также возможность их практической реализации на отечественной ТФОП будут рассмотрены в следующей главе. Приведенные выше некоторые принципы создания сотовых сетей изложены с единственной целью - ввести некоторые понятия, существенные с точки зрения принципов сопряжения сотовой сети с ТФОП.

Для определения принципов сопряжения этих сетей существенный интерес представляют три интерфейса из пяти, показанных на рисунке 4.14. Это интерфейсы, имеющие номера 1, 3 и 4. Причем интерфейсы 3 и 4 будут, очевидно, если не полностью идентичны, то очень похожи.

Для первого интерфейса, расположенного между коммутационными станциями сотовой сети и ТФОП, целесообразно проанализировать следующие аспекты:

- место реализации интерфейса, определяющее место подключения коммутационной станции сотовой сети к ТФОП;

- рекомендуемые решения в части построения соответствующего фрагмента первичной сети;

- система сигнализации, используемая для сопряжения сотовой сети с ТФОП и другими вторичными сетями ВСС РФ;

- план нумерации абонентов сотовой сети и принципы маршрутизации при взаимодействии с ТФОП.

Коммутационная станция сотовой сети может, в принципе, подключаться к ТФОП одним из следующих способов:

- к РАТС в качестве выносного блока (концентратора или мультиплексора) или на правах УПАТС;

- на правах РАТС, которая, в свою очередь, включается в местную телефонную сеть в зависимости от структуры последней;

- на правах новой местной сети, подключаемой к АМТС своей зоны.

С учетом общеевропейского плана нумерации и ряда других соображений практическое решение должно выбираться из двух последних вариантов. В рамках ИЦС, коммутационные станции которой охвачены сетью ОКС, любой из возможных вариантов не накладывает никаких существенных ограничений на взаимодействие сотовой сети с ТФОП. Существующий и прогнозируемый на ближайшие годы уровень развития ВСС РФ не позволяет ориентироваться на желаемый уровень цифровизации и повсеместное внедрение системы общеканальной сигнализации. Сформулировать однозначный вывод относительно точки включения коммутационной станции сотовой сети к ТФОП практически невозможно. По этим причинам целесообразно рассмотреть достоинства и недостатки каждого варианта.

Включение коммутационной станции сотовой сети на правах РАТС приводит к следующей ситуации:

 I. Нумерация абонентов сотовой сети должна - в соответствии с принципами создания ВСС РФ и соответствующими рекомендациями МСЭ и ETSI - входить в план нумерации ТФОП. Полный номер абонента сотовой сети будет, таким образом, иметь стандартную форму ABCabxxxxx. По ряду соображений значение цифры "a" целесообразно установить единой для всех зоновых сетей ВСС РФ. Решением Министерства Связи России в качестве первой цифры местного номера абонентов сотовой сети используется девятка.

II. Нагрузка, создаваемая абонентами сотовой сети, будет, преимущественно, замыкаться в пределах соответствующей местной сети. В этом случае АМТС не будет использоваться как транзитная станция местной телефонной сети. Пропускная способность эксплуатируемых АМТС, а также пучков ЗСЛ и СЛМ, в большинстве зон ВСС РФ, может оказаться недостаточной для обслуживания трафика сотовой сети, направляемого к своей местной телефонной сети.

 III. Для людей, находящихся в движущихся транспортных средствах, очень важна возможность доступа к экстренным службам. Включение коммутационной станции сотовой сети на правах РАТС обеспечивает использование стандартных процедур доступа к этим службам путем набора двухзначным номеров.

Вариант включения коммутационной станции сотовой сети только в АМТС (фактически на правах местной телефонной сети) имеет следующие достоинства и недостатки:

 I. Любая система нумерации абонентов сотовой сети может вводиться без коррекций существующего плана нумерации на местных телефонных сетях данной зоны ВСС РФ.

 II. Может потребоваться расширение существующей АМТС и пучков ЗСЛ/СЛМ для выполнения функций транзитного узла между коммутационными станциями сотовой и местной телефонной сетей.

 III. Необходимо обеспечить доступ к экстренным службам по междугородной сети. Принципы такого доступа изложены в [2], но по ряду причин не нашли практической реализации.

 IV. Если база данных Интеллектуальной Сети будет расположена на современной АМТС, использующей систему общеканальной сигнализации, то ее взаимодействие или, даже, совмещение с регистрами HLR и VLR может оказаться оптимальным решением для построения сотовой сети.

Изложенные выше соображения показывают, что определение уровня включения коммутационной станции сотовой сети в ТФОП, принадлежит к классу очень сложных задач. Анализ аналогичного зарубежного опыта в данном вопросе практически не помогает. Это обусловлено тремя основными причинами:

- в большинстве стран междугородная станция всегда выполняла функции транзитного узла ГТС и СТС;

- период интенсивного внедрения сотовых сетей протекает в развитых странах в условиях широкого применения коммутационных станций с программным управлением, что снимает многое проблемы с согласованием планов нумерации различных сетей;

- на всех уровнях иерархии национальной ТФОП применяется единая система сигнализации R2, которая заменяется также унифицированной для всей общегосударственной сети системой общеканальной сигнализации.

По этим причинам однозначно определить место включения коммутационной станции сотовой сети в ТФОП не представляется возможным. Скорее всего, коммутационная станция сотовой сети будет подключаться и к АМТС и к той местной телефонной сети, на территории которой она организуется.

Построение фрагмента первичной сети для организации связи между коммутационными станциями сотовой сети и ТФОП практически не зависит от места реализации рассматриваемого интерфейса. Коммутационные станции сотовой сети принадлежат к классу цифрового оборудования. По соображениям, изложенным в третьей главе, независимо от типа встречной коммутационной станции пучок каналов между ними должен быть организован по стандартным цифровым ИКМ-трактам.

Принятые на ТФОП системы сигнализации не могут обеспечить функционирование сотовой сети. По этой причине на рассматриваемом интерфейсе должно осуществляться сопряжение систем сигнализации. Проблемы сигнализации в сотовых сетях (в сочетании с возможностями реализованных на ВСС РФ принципов установления и разъединения соединений) могут быть отнесены к разряду самых сложных проблем эволюции национальной ТФОП. Даже краткое обоснование возможных решений выходит за пределы данной монографии. По это причине – без каких-либо доказательств - приводятся два основных тезиса, предложенных ЛОНИИС для последующего рассмотрения и официального решения в рамках Министерства Связи России:

- обмен служебной информацией между коммутационными станциями сотовой сети, которые соединяются между собой прямыми пучками СЛ, должен осуществляться по системе сигнализации R2;

- по мере реализации сети общеканальной сигнализации, поддерживающей протоколы, необходимые для реализации функций взаимодействия с подвижными объектами, коммутационные станции сотовой сети переходят на новую систему сигнализации, вытесняющую стандарт R2.

Проблемы, касающиеся плана нумерации на сотовой сети, были кратко изложены при анализе возможных точек сопряжения с ТФОП. Система нумерации для национальной сотовой сети должна быть выбрана на этапе пересмотра существующего плана нумерации на ВСС РФ. Новый план нумерации на ВСС РФ должен учитывать и другие классы сетей и систем, имеющие определенную специфику с точки зрения географической привязки их абонентов к местным телефонным сетям.

Принципы маршрутизации вызовов в сотовой сети находятся в сильной зависимости от возможностей существующей коммутационной техники и используемых систем сигнализации. Приведенный выше второй сценарий маршрутизации входящего вызова к абоненту сотовой сети, находящемуся в другой зоне, на отечественной ТФОП принципиально невозможен. Только введение сети общеканальной сигнализации и, следовательно, цифровых коммутационных станций (с соответствующими программными средствами) может обеспечить для абонентов сотовой сети оптимальную маршрутизацию входящих вызовов.

Приведенные соображения иллюстрируют значительную сложность интерфейса, обозначенного на рисунке 4.14 под первым номером. Интерфейсы 3 и 4, являясь достаточно новыми для телефонной связи, не вносят дополнительных проблем в рассматриваемые аспекты сопряжения сотовых сетей с ТФОП. Перспективным вариантом реализации этих интерфейсов считается система общеканальной сигнализации [34]. Тем не менее, протокол X.25 [19] может, по всей видимости, использоваться на рассматриваемых интерфейсах до применения системы общеканальной сигнализации.

Ожидаемое широкое распространение сотовых сетей в ряде городов и целых областей России позволит накопить опыт, который позволит найти какие-либо новые системные решения, относящиеся к реализации оптимальных интерфейсов между сетями, создаваемыми для стационарных абонентов и пользователей, находящихся в движущихся объектах.



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.