Развитие сетей связи будущего поколения

Литература

1. Клинковштейн Г. И., Афанасьев М. Б. Организация дорожного движения: Учебник для вузов - 5-е изд. перераб. и доп. М.: Транспорт, 2001. 247 с.

2. Калмыкова О. М. Проблемы обеспечения безопасного передвижения маршрутных транспортных средств по установленному маршруту / Калмыкова О. М., Калмыков Б. Ю., Копылов С. В. // Наука, техника и образование, 2016. № 6 (24). С. 41-42.

3. Калмыков Б. Ю. Расчет прогнозируемого момента сопротивления сечения для материала кузова автобуса с учетом коррозионного изнашивания его элементов / Калмыков Б. Ю., Овчинников Н. А., Гармидер А. С., Калмыкова Ю. Б. // Вестник науки и образования, 2015. № 9 (11). С. 18-20.

4. Калмыков Б. Ю. Энергетический этап метода определения остаточного ресурса безопасной эксплуатации кузова автобуса / Калмыков Б. Ю., Овчинников Н. А., Гармидер А. С., Калмыкова Ю. Б. // International scientific review. 2015. № 8 (9). С. 31-32.

5. Калмыков Б. Ю. Способ определения высоты опрокидывания автобуса для оценки прочности конструкции его кузова по Правилам ЕЭК ООН № 66. Калмыков Б. Ю., Высоцкий И. Ю., Овчинников Н. А., Бочаров С. В. // Инженерный вестник Дона. 2012. № 3 (21). С. 10-17.

6. Калмыков Б. Ю. Расчет деформации стоек кузова с учетом коррозионного изнашивания на примере автобуса ЛИАЗ-5256 / Калмыков Б. Ю., Овчинников Н. А., Гармидер А. С., Калмыкова Ю. Б. // European research, 2015. № 9 (10). С. 10-13.

7. Прокопов А. Ю., Калмыков Б. Ю. Метод распределения потенциальной энергии по несущим элементам кузова автобуса при его опрокидывании // Научное обозрение, 2014. № 11-3. С. 709-712.

8. Калмыков Б. Ю., Богданов В. И. Устройство для предотвращения опрокидывания транспортного средства. Патент на изобретение RUS 2423280 24.02.2010.

The development of the next generation networks Abdraimova A.1, Larin A.2 Развитие сетей связи будущего поколения Абдраимова А. С.1, Ларин А. А.2

'Абдраимова Арина Салаватовна /Abdraimova Arina - бакалавр; 2Ларин Андрей Андреевич /Larin Andrey — бакалавр, кафедра систем обработки информации и управления, факультет информатики и систем управления, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, г. Москва

Аннотация: рассматриваемые сети будущего поколения предназначены для создания условий формирования и развития инфокоммуникационных услуг, построения современной телекоммуникационной инфраструктуры и для согласованного внедрения новых транспортных технологий на сетях связи. В первом десятилетии XXI века Интернет «сменил статус» с глобальной компьютерной сети на «глобальное информационное пространство», проявив себя как в социальной, так и в экономической сферах и продолжая развиваться. Возможность доступа к сети не только с компьютера, но и с других устройств, растущая популярность онлайновых версий традиционно оффлайновых телекоммуникационных услуг (телефония, радио, телевидение), уникальные онлайновые сервисы — все это способствует продолжающемуся росту числа пользователей Интернет и, как следствие, увеличению трафика.

Abstract: considered the next generation networks are designed to create the conditions for the formation and development of information and communication services, building modern telecommunications infrastructure and harmonized implementation of new technologies on transport networks. In the first decade of the XXI century Internet «changed the status of» a global computer network to «global information space», showing himself as a social and economic spheres, and continuing to develop. Access to the web is not only the computer, but also with other devices, the growing popularity of online version of the traditional off-line telecommunications services (telephony, radio, television), a unique online services - all contribute to the continued growth in the number of Internet users and, as a consequence, an increase in traffic.

Ключевые слова: сеть связи будущего поколения, мультисервисная сеть, интеллектуальные услуги связи.

Keywords: next generation network, multiservice network, intellectual services of connection.

Мультисервисная сеть — это сетевая среда, способная передавать аудио-, видеопотоки и данные в унифицированном (цифровом) формате по единому протоколу (сетевой уровень: 1Р уб). Пакетная коммутация, используемая вместо коммутации каналов, делает мультисервисную сеть постоянно готовой к использованию. Протоколы резервирования полосы пропускания, управления приоритетами передачи и качества обслуживания (QоS) позволяют дифференцировать услуги, предоставляемые для различных типов трафика. Это гарантирует прозрачное и единообразное подключение к сети и получение доступа к сетевым ресурсам и сервисам как для существующих клиентских устройств, так и для тех, что появятся в ближайшем будущем [1].

Концепция мультисервисности содержит несколько аспектов, относящихся к различным сторонам построения сети.

Во-первых, конвергенция загрузки сети, определяющая передачу различных типов трафика в рамках единого формата представления данных. Например, в настоящее время передача аудио- и видеотрафика происходит в основном через сети, ориентированные на коммутацию каналов, а передача данных — по сетям с коммутацией пакетов. Конвергенция загрузки сети определяет тенденцию использования сетей с коммутацией пакетов для передачи и аудио- и видеопотоков и, собственно, данных сетей. Однако это не отрицает требования дифференцирования трафика в соответствии с предоставляемым качеством услуг.

Во-вторых, конвергенция протоколов, определяющая переход от множества существующих сетевых протоколов к общему (как правило, 1Р). В то время как существующие сети предназначены для управления множеством протоколов, таких как 1Р, 1РХ, Арр1еТа1к, и одного типа данных, мультисервисные сети ориентируются на единый протокол и различные сервисы, требующиеся для поддержки различных типов трафика.

В-третьих, физическая конвергенция, определяющая передачу различных типов трафика в рамках единой сетевой инфраструктуры. И мультимедийный, и голосовой трафики могут быть переданы с использованием одного и того же оборудования с учетом различных требований к полосе пропускания, задержкам и «дрожанию» частоты. Протоколы резервирования ресурса, формирования приоритетных очередей и качества обслуживания (QоS) позволяют дифференцировать услуги, предоставляемые для различных видов трафика.

В-четвертых, конвергенция устройств, определяющая тенденцию построения архитектуры сетевых устройств, способной в рамках единой системы поддерживать разнотипный трафик. Так, коммутатор поддерживает коммутацию ЕШете11-пакетов, 1Р-маршрутизацию и соединения АТМ. Устройства сети могут обрабатывать данные, передаваемые в соответствии с общим протоколом сети (например, 1Р) и имеющие различные сервисные требования (например, гарантии ширины полосы пропускания, задержку и др.). Кроме того, устройства могут поддерживать как Web-ориентированные приложения, так и пакетную телефонию.

В-пятых, конвергенция приложений, определяющая интеграцию различных функций в рамках единого программного средства. Например, Web-браузер позволяет объединить в рамках одной страницы мультимедиа - данные типа звукового, видеосигнала, графики высокого разрешения и др.

В-шестых, конвергенция технологий выражает стремление к созданию единой общей технологической базы для построения сетей связи, способной удовлетворить требованиям и региональных сетей связи, и локальных вычислительных сетей. Такая база уже существует: например, асинхронная система передачи (АТМ) может использоваться для построения как региональных, так и локальных вычислительных сетей.

В-седьмых, организационная конвергенция, предполагающая централизацию служб сетевых, телекоммуникационных, информационных под управлением менеджеров высшего звена, например, в лице вице-президента. Это обеспечивает необходимые организаторские предпосылки для интегрирования голоса, видеосигнала и данных в единой сети.

Все перечисленные аспекты определяют различные стороны проблемы построения мультисервисных сетей, способных передавать трафик различного типа как в периферийной части сети, так и в ее ядре [2].

Требования к мультисервисным сетям

Мультисервисные сети позволяют операторам расширить свои сетевые магистрали в направлении предоставления новых сервисов, предлагая дополнительные услуги для широкого круга корпоративных клиентов. Под мультисервисными сетями мы понимаем предоставление разнородных телекоммуникационных услуг по единой инфраструктуре передачи данных [1] .

Когда речь заходит о реализации мультисервисных сетей, обычно подлежат рассмотрению четыре технических вопроса: пропускная способность, задержка, рассинхронизация, управление.

Растущий спрос на новые виды широкополосных передач данных, потребность в доступе к Интернету в условиях жесткой конкуренции вынуждает провайдеров расширять диапазон услуг,

снижать расходы на инфраструктуру и прочее. Таким образом, нужна платформа, способная предложить комплексное решение, позволяющее предоставлять широкий спектр услуг: АТМ, Frame Relay, Internet, IP, передачи голоса и видеосигнала с гарантированным качеством обслуживания (QoS) и максимальной готовностью. При этом клиент становится абонентом недорогих и надежных служб от одного поставщика, получает высокоскоростной доступ к Интернету, имеет возможность вносить изменения в набор услуг и служб и оплачивает только один счет.

Что касается проектирования сети, то мультисервисные сети требуют совершенно иного подхода. Доставка видео и голоса должна осуществляться в реальном времени — с необходимостью приоритетности в случае перегрузок транспортной сети. Однако сетевая индустрия никогда не ориентировалась на сети реального времени, данные доставлялись в соответствии с возможностями сети в конкретный промежуток времени [1].

Архитектура мультисервисной сети

Существует множество вариантов построения мультисервисной сети. Один из них предусматривает построение гомогенной инфраструктуры — это или полностью пакетная, не ориентированная на соединения сеть (типа разделяемых и коммутируемых ЛВС, пакетных региональных сетей связи), или ориентируемые на соединения сети (типа АТМ). Ни одна из перечисленных архитектур в отдельности практически не способна удовлетворить пользователей при построении мультисервисной сети из-за различий в экономических и функциональных требованиях для локальных вычислительных сетей и региональных сетей связи. Мультисервисная сеть, простирающаяся на большие расстояния, должна иметь ядро — региональную сеть связи — окруженное периферийными локальными вычислительными сетями [3].

В общем случае, периферийные локальные сети используют различные технологии. Одна сеть может быть основана на коммутируемой Ethernet-технологии (без устройств маршрутизации), другая — на маршрутизируемых сегментах Ethernet-сети, и третья — на технологии АТМ ЛВС.

Ядро сети может быть построено на основе технологий frame relay, асинхронной системы передачи или Internet.

В то время как проблемы с QoS в локальной вычислительной сети можно решить радикальным расширением полосы пропускания, с экономической точки зрения в региональной сети связи это невыполнимо. Поэтому региональные сети связи проектируются с учетом оптимизации использования ресурса для определенного типа трафика.

Сети, основанные на передаче пакетов, типа большей части Internet, обеспечивают хорошее качество потокового, не чувствительного к задержкам трафика обслуживания, но не подходят для трафика с высокими требованиями к полосе пропускания, задержке и «дрожанию» частоты. Ориентированные на соединения сети типа асинхронной системы передачи, наоборот, обеспечивают хорошее качество сервиса для трафика с высокими требованиями к полосе пропускания, задержке и «дрожанию» частоты [2].

Для магистралей сети наилучшим решением, обеспечивающим масштабируемую пропускную способность и гарантированное качество услуг QoS, в настоящее время является технология ATM. Многофункциональные коммутаторы АТМ, предоставляя различные интерфейсы для подключения оконечного оборудования, обеспечивают взаимодействие через единую инфраструктуру. С их помощью крупные предприятия также могут объединить трафик различных сетей в единой магистрали, наделив при этом свою сетевую инфраструктуру новыми качествами, которые, скорее всего, потребуются уже в ближайшем будущем.

Большое внимание привлекает сегодня еще одна новая технология — телефония на базе IP (известная также как «голос по IP» — Voice over IP, VOIP). Для коммерческих предприятий самым значимым преимуществом передачи голоса по IP является сокращение расходов: имеющаяся сеть передачи данных может передавать голосовой трафик вместо платной общедоступной телефонной сети. Многие крупные корпорации уже имеют обширные сети на базе IP.

ITU разработал общие рекомендации относительно «передачи нетелефонных сигналов», включающих и другие рекомендации с целью объединения спецификаций для аудио, видео и данных, управления вызовами и других функций.

QoS ни в коем случае нельзя считать единственным условием эффективной поддержки межпользовательской связи в реальном времени. Наличие QoS в сети обеспечивает доставку аудио-, видеоинформации и данных. Необходимо, однако, обеспечить также совместимость с существующими инфраструктурами для передачи голоса и видеоинформации — с коммутируемыми сетями общего доступа учрежденческими АТС (PBX) [3].

В будущем сети для передачи данных сольются с телефонными сетями и различия между ними исчезнут. Это слияние произойдет, когда ATM действительно станет повсеместным. При этом АТС ничем не будет отличаться от сетевого коммутатора ATM. Подавляющее большинство коммутаторов

сможет обрабатывать все типы данных и коммутировать любой трафик. Сегодня поставщики и пользователи готовятся к этому будущему, и очертания сети нового типа со временем будут становиться все более четкими.

Сеть связи будущего поколения

Сеть следующего поколения (NGN) - это сеть связи, обеспечивающая предоставление неограниченного набора услуг с гибкими возможностями по их управлению, персонализации и созданию новых услуг за счет унификации сетевых решений. Таким образом, концепция NGN основана на идее мультисервисной сети, то есть на идее конвергенции (объединения) существующих сетей разных операторов и технологий [3].

Базовым принципом концепции NGN является отделение друг от друга функций переноса и коммутации, функций управления вызовом и функций управления услугами. Функциональная модель (архитектура) сетей NGN, в общем случае, может быть представлена тремя уровнями:

- транспортный уровень (коммутация и прозрачная передача информации пользователя);

- уровень управления коммутацией и передачей информации (обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление потоками);

- уровень управления услугами (функции управления логикой услуг и приложений).

Уровни должны взаимодействовать между собой через стандартизированные интерфейсы. Одной из главных особенностей систем управления NGN является открытая модульная архитектура, позволяющая разрабатывать и внедрять новые модули. Для реализации интегрированного управления системами и сетями, независимо от их производителя и технологии, могут использоваться разнообразные стандарты и протоколы, такие как SNMP, OSI, ASCII, COBRA, MEGAGO, OSA [З].

Разработанная Iskratel архитектура сети NGN (система SI3000) базируется на открытой модульной и масштабируемой платформе, что обеспечивает множество преимуществ по сравнению с другими подобными решениями. Главным образом, это оборудование, связанное с голосовой телефонией: разнообразные медиа-шлюзы и шлюзы сигнализации для взаимодействия сетей различных типов (IP,TDM), а также всевозможные шлюзы доступа и концентраты [3]. Программное обеспечение системы SI3000, реализованное в окружении серийно выпускаемых платформ, позволяет осуществлять полный контроль над вызовами различных типов и обеспечивать предоставление как стандартных, так и нестандартных услуг.

Построение сети NGN на основе сетевых элементов компании Alkatel (Alkatel S69Q OSP) представляет собой решение Alkatel для сетей следующего поколения, обеспечивающее «интеллектуальность» в конвергентных сетях передачи голоса и данных. Платформа OSP(Open Services Platform) может обслуживать большое количество разнообразных услуг с возможностью использования данных абонентского профиля для совместного доступа между приложениями.

Архитектура построения сети компании Alkatel основана на взаимодействии между сетевыми элементами по соответствующим интерфейсам/протоколам и содержит следующие основные элементы: A5Q2Q MGC (центральный элемент архитектуры «программный коммутатор»), ACME SBC (граничный контролер сессий обеспечивает функции безопасности), A75xx MG (медиа-шлюзы), Litespan 1540 (шлюз мультисервисного доступа), A7302 iSAMv (обработка Ethernet трафика), Convedia CMS lQQQ MRF (сервер медиаресурсов), A8683 VMS/UMS (сервер услуг обмена голосовыми сообщениями), A8628 MMIC/eDial и Radvision MCU (серверы приложений, реализующие аудио и видеоконференций), AS69Q OSP (ядро уровня приложений, базовая платформа для всех современных дополнительных услуг), Al3QQ CMC (интегрированная система сетевого управления обеспечивает основные сервисы управления по защите от ошибок), CPE (оборудование на территории пользователей, представляющее конечного пользователя в сети).

Сети NGN: архитектура и протоколы

Концепция интеллектуальных услуг связи предусматривает подход к функциональному распределению процедур поддержки услуг, специфицированный в виде международных стандартов и позволяющий операторам сетей связи оперативно развертывать новые услуги, максимально эффективно используя существующую инфраструктуру своих сетей. Разработка стандартов была мотивирована интересом производителей оборудования к унификации возможностей быстрой и экономически эффективной реализации услуг. В отличие от традиционного подхода, архитектурная концепция интеллектуальной сети предполагает четкое разделение всех функций создания, модификации и предоставления услуг, а также эксплуатационного управления ими, на небольшое количество программных модулей, взаимодействие между которыми обеспечивают стандартные интерфейсы, а перечень функций каждого из которых строго определен. Узлами интеллектуальной сети называются коммутационные станции, дооснащенные необходимыми функциональными модулями и обособленными специализированными программно-аппаратными комплексами с другими функциональными модулями, оказывающие таким станциям содействие в предоставлении новых услуг [3].

В сетях будущего важную роль сохранит сигнализация ОКС-7, которая будет отвечать за перенаправление вызова, запоминание данных о вызове, индивидуальное обслуживание абонентов и так далее. По мере того как интеллект сигнальной сети будет расти, сети сигнализации будут приближаться к информационным системам, решающим задачи сетевого планирования, предотвращения мошенничества, расчетов с абонентами, и операторы станут широко применять искусственный интеллект для анализа сигнальной информации.

Подсистема мультимедийной связи IP Multimedia Subsystem - это набор правил, по которым должна строиться сеть NGN, ориентированная на мультимедийные приложения. Концепция явилась на свет в процессе работы над стандартами для систем подвижной связи следующего поколения 3G. Сегодня можно говорить только о тестовой эксплуатации технологии IMS, так как есть более отработанные пакетные технологии фиксированных и мобильных Softswitch, которые позволяют реализовать основные задачи. Архитектура IMS должна решить проблемы стыковки сетей [2].

Каждая коммуникационная подсистема такой мультисервисной сети может использовать различную технику для обработки своего трафика (голоса, данных, видео), и на каждой стадии этого процесса могут применяться различные стандарты. На границе сети эти потоки должны быть приведены к единому формату. Эту задачу выполняют шлюзы. Они играют важную роль во взаимодействии пакетной сети и сети ТфОП. Шлюзы и сети NGN относятся к подуровню доступа [3]. Всего в иерархической структуре сети на основе технологии Softswitch различают три уровня: это транспортный, уровень управления и прикладной.

Протоколы взаимодействия «сетей нового поколения» (NGN) Функции уровней и протоколы рассмотрены в табл. 1.

Таблица 1. Функции уровней и протоколы

1- Приложения (Services): Традиционные услуги IN новые услуги

обработки, хранения, поиска,...

Интерфейсы (API): Parlay, JAIN, WinAPI,.

Управление: соединениями, вызовами, трафиком

4. Взаимодействие с транспортными (MGCP/MEGACO/H.323,SIP,INAP,.) сетями:

5.

Транспортные сети: (ТфОП, N-ISON, IP/MPLS, ATM, Ethernet), 10GE,...) GE (Gigabit

Сеть нового поколения может взаимодействовать с телефонной сетью (PSTN), с наземной мобильной сетью общего пользования (PLMN), с мобильной сетью третьего поколения (3G), с интеллектуальной сетью (IN), Internet и другими сетями посредством межсетевых медиашлюзов, медиашлюзов соединительных линий и медиашлюзов сигнализации - это взаимодействие позволяет эффективно предоставлять все услуги для пользователей сетей доступа.

В основе NGN лежат три основных принципа:

- Использование сети с пакетной коммутацией для всех видов трафика.

- Использование единой транспортной сети для различных сетей доступа.

- Использование сети с распределенной архитектурой, где каждый уровень независим от других.

Заключение

По сути, NGN представляет собой результат слияния принципов построения телефонных сетей и сетей передачи данных, воплотивший лучшие черты, свойственные коммутации каналов (высокое качество передачи речи и данных) и коммутации пакетов (повышение эффективности использования канальных ресурсов и соответственно уменьшение стоимости услуг). Вместо принятой в традиционных телефонных сетях концепции каналов, в рамках которой коммутируемые соединения между абонентами строились по принципу «точка-точка», в NGN реализуется переход к идеологии виртуальных частных сетей (VPN), организующих доставку сервисов конечному пользователю поверх протокола IP. Именно поэтому в качестве фундамента NGN принята

мультипротокольная/мультисервисная транспортная сеть связи на основе пакетной передачи данных, обеспечивающая перенос разнородного трафика с использованием различных протоколов передачи.

Литература

1. Бакланов И. Г. NGN: принципы построения и организации. М.: Эко-Трендз, 2007. С. 400.

2. Бочаров П. П., Вишневский В. М. G-сети: Развитие теории мультипликативных сетей. // Автоматика и телемеханика, 2003. С. 120-125.

3. Величко В. В., Катунин Г. П., Шувалов В. П. Основы инфокоммуникационных технологий. Учебное пособие для вузов. М.: Горячая линия - Телеком, 2009. С. 451-455.

The main trends in the development of junctionless transistors

Efimova D.

Тенденции в развитии беспереходного транзистора Ефимова Д. И.

Ефимова Дарья Игоревна / Efimova Dana — соискатель степени магистр, кафедра интегральной электроники и микросистем, Национальный исследовательский университет Московский институт электронной техники, г. Зеленоград

Аннотация: в статье рассматриваются основные тенденции в развитии беспереходного транзистора (БПТ). Беспереходное устройство близко к идеальным электрическим свойствам и ведёт себя как самый совершенный транзистор. Эту конструкцию легко изготовить даже в миниатюрном масштабе, что подводит нас к крупному прорыву в потенциальном сокращении расходов.

Abstract: the article examines the main trends in the development of junctionless transistors. Junctionless device approaches to an ideal electrical properties and works like the perfect transistor. This design is easy to manufacture, even on a miniature scale, potentially reducing the cost of production.

Ключевые слова: транзистор, беспереходной, нанопроволка, затвор. Keywords: transistor, junctionless, nanowire, shutter.

Одним из основных этапов развития беспереходного транзистора является БПТ с круговым затвором, имеющий нанопроволоку и вертикальную щель FET (VeSFET). Принципиальные схемы нанопроволоки и VeSFET показаны на рис. 1.

VeSFET - это двухзатворный беспереходный транзистор, в котором два затвора могут работать независимо друг от друга. Независимая архитектура затворов позволяет конструктору реализовать логические функции. Вертикальное положение делает VeSFET привлекательным устройством для 3D-интеграции. Однако масштабирование длины канала для сверхкоротких режимов затруднено из-за круговой формы затворов [1].