Глобальные системы связи будущего

Отметим, что задачи мирового масштаба — обеспечение согласованности параметров оборудования систем связи, разрабатываемого, производимого и эксплуатируемого во всех странах, а также определение перспектив развития электросвязи — решает Международный союз электросвязи (МСЭ). В частности, стандартизирующим органом МСЭ является сектор стандартизации электросвязи МСЭ-Т (здесь буква Т означает телекоммуникации). МЭС-Т ведает также стандартизацией вопросов включения систем электросвязи в сети электросвязи общего пользования. Имеется обширный и постоянно пополняющийся набор рекомендаций комитета МСЭ-Т по всем сторонам работы телекоммуникационных систем и сетей. Основной стратегической целью МСЭ является создание глобальной информационной структуры, в результате чего будут реализованы глобализация и персонализация связи — две тенденции развития телекоммуникационных систем, предусматривающие совершенствование связи по сетевым и техническим направлениям.

Глобализация связи — это создание Всемирной (глобальной) сети связи, в которую интегрируются (объединяются) национальные сети связи (сети связи отдельных государств), а также входящие в них региональные и абонентские сети связи. Это позволит любому абоненту земного шара в любое время пользоваться необходимыми ему услугами связи.

Персонализация связи согласно концепции UPT {Universalpersonal telecommunication) выражается в том, что каждый житель Земли с момента рождения получает персональный номер, который регистрируется во Всемирной сети связи, а поиск абонента при адресации ему информации осуществляется автоматически с помощью интеллектуальных функций сети связи.

В настоящее время под эгидой МСЭ ведутся работы по созданию глобальной международной ССПС третьего поколения, получившей наименование FPLMTS {Future public land mobile telephone system — будущая сухопутная мобильная телефонная система общего пользования). Для нее определен диапазон частот 1—3 ГГц, в котором будут выделены полосы шириной 60 МГц для стационарных станций и 170 МГц — для подвижных станций. В этой системе глобальной связи предполагается разработка наземного и космического сегментов. Архитектура ее построения может включать ряд различных сценариев. Один из вариантов построения будущей глобальной системы подвижной связи с использованием космических, сотовых и беспроводных сетей представлен на рис. 1.45 (для упрощения соты обозначены не шестигранными, а круговыми ячейками).

Внутри помещений зданий и офисов организуются пикосоты с радиусом обслуживания до 100 м с высокой емкостью, определяемой большим количеством абонентов на единицу обслуживаемого объема. В общественных местах (вокзалах, аэропортах, торговых центрах), на улицах для пешеходов создаются микросоты с радиусом действия до 1 км. Предполагается, что для обеспечения связью автомобилистов будут использовать сотовые системы связи, имеющие макросотовую структуру с радиусом обслуживания до 25—30 км. Спутниковый сегмент системы обслуживает абонентов воздушных, морских и речных судов, грузового автомобильного и железнодорожного транспорта с развертыванием гиперсотовой структуры радиусом до сотен и тысяч километров.

Глобальная система FPLMTS будет действовать как единое целое, работающее по принципу установления связи между абонентами «где угодно, когда угодно и с кем угодно».

Очевидно, что переход в более высокие частотные диапазоны, появление новых инфотехнологий, ориентация сетей AG на использование спутниковых сегментов передачи информации — одни из основных аспектов концепции развития систем подвижной радиотелефонной связи общего пользования. Заметим также, что в настоящее время происходит достаточно быстрой процесс конвергенции (слияния) связи и информатики в инфо- телекоммуникационные технологии, переходящие к инфосфере, и Россия должна быть готова к этому.

Последние модели систем подвижной связи (например, GSM) являются уже четырехдиаиазонными (800, 900, 1800 и 1900 МГц), что дает пользователям возможность их глобального применения. В настоящее время происходит введение в эти телефоны диапазонов и технологий стандартов третьего и четвертого поколений. При введении других «наступающих» технологий мобильной связи типовые абонентские устройства должны получить возможность функционирования в полосе частот почти 6 ГГц и более (рис. 1.46).

Рис. 1.46. Диапазоны функционирования систем подвижной связи

Рис. 1.45. Архитектура построения будущей системы мобильной связи

Системы видеоконференцсвязи. Системы видеоконференцсвязи предназначены для проводимых на расстоянии по каналам связи конференций, совещаний, деловых переговоров и т.д. (видеоконференцсвязь можно осуществлять и по глобальной сети Интернет). Другими словами, эти системы используются для передачи малоподвижных изображений с голосовым сопровождением. Как правило, требования к качеству воспроизводимого изображения менее жесткие, чем в вещательном телевидении. Первая сеть видеоконференцсвязи начала действовать в 1984 г. в ФРГ. В современных цифровых системах видеоконференцсвязи наиболее часто применяются цифровые потоки со скоростью передачи информации 2,048 Мбит/с в Европе и 1,544 Мбит/с в США.

Используемые в настоящее время системы видеоконференцсвязи обеспечивают разрешающую способность по горизонтали в 320 пикселей на строку и по вертикали в 286 строк. Объем информации на кадр равен 700 Кбит и скорость передачи (при 25 кадрах в секунду) должна составлять около 18 Мбит/с. Применение специального вида импульсно-кодовой модуляции сокращает этот поток в два раза — до 9 Мбит/с, а эффективное кодирование дополнительно сокращает цифровой поток до 7 Мбит/с. При разработке систем видеоконференцсвязи учитывается, что передаваемые по каналам изображения малоподвижны и изменяются во времени от кадра к кадру менее 25% пикселей. В процессе преобразования цифрового потока обеспечивается передача лишь изменений пикселей, что приводит к сокращению цифрового потока еще не менее чем в четыре раза. Таким образом, формируемый цифровой поток составляет менее 2 Мбит/с.

В создаваемой в последние годы интегральной цифровой сети предполагается в системе видеоконференцсвязи использовать более эффективные методы сжатия видеоинформации. При этом скорость цифрового потока может быть уменьшена до 384 Кбит/с. В системах видеоконференцсвязи часто используются полиэкранные системы отображения информации.

Видеотелефонные системы. В странах со стандартом телевидения на 625 строк используются видеотелефонные системы (видеотелефоны) с 313 строками в кадре при чересстрочной развертке и частоте кадров 25 Гц. Верхняя граничная частота видеосигнала равна 1,25 МГц. При этом возможен цифровой поток информации в 20 Мбит/с.

Предполагается использование каналов с возможностью передачи информации со скоростью 64 Кбит/с или кратной этому значению. Сокращение избыточности изображений в этом случае в основном связано с их низкой подвижностью.

Факсимильные системы (факсы). Факсимильная связь является видом документальной связи, предназначенной для передачи не только содержания, но и внешнего вида самого документа. Сущность факсимильного метода передачи состоит в том, что передаваемое изображение (оригинал) разбивается на отдельные элементарные площадки, которые сканируются световым пятном требуемых размеров со скоростью развертки 60,90,120,180 или 240 строк/мин. Пятно формируется светооптической системой, содержащей источник света и оптическое устройство.

Перемещение светового пятна по поверхности оригинала осуществляется развертывающим устройством. Сигнал яркости, пропорциональный коэффициенту отражения элементарных площадок, преобразуется в цифровой вид и передается по каналу связи с использованием того либо иного способа модуляции. На приемной стороне эти сигналы преобразуются в элементы изображения и воспроизводятся (записываются) на приемном бланке.

Факсимильные системы обеспечивают передачу сигналов но телефонным аналоговым или цифровым канатам (общего пользования или специально выделенным). Цифровая передача обычно ведется со скоростями

1200, 2400, 4800 или 9600 бит/с. В новейших системах при помехоустойчивом кодировании скорости передач достигают 56 Кбит/с.

Связь по Skype. Сегодня можно общаться с собеседником на расстоянии и видеть его лицо. Поможет вам в этом Skype (скайп). Skype — специальная компьютерная программа, которая позволяет общаться через Интернет. Разработала эту уникальную программу компания Skype Limited, которая является подразделением корпорации Microsoft. Skype — бесплатное проприетарное (частное) программное обеспечение с закрытым кодом, обеспечивающее текстовую (чат), голосовую и видеосвязь через Интернет между компьютерами (IP-телефонию), опционально используя технологии пиринговых (от англ, peer-to-peer — равный к равному) сетей, а также платные услуги для звонков на мобильные и стационарные телефоны. Программа также позволяет осуществлять конференц-связь и передачу файлов данных. Есть возможность вместо изображения с веб-камеры передавать изображение с экрана монитора, а также создавать и отправлять видеосообщения пользователям настольных версий программы.

Использование программы Skype на компьютере требует установки дополнительных драйверов и специального оборудования (наушники, микрофон, веб-камера). В отличие от многих других программ IP-телефонии для передачи данных Skype использует децентрализованную Р2Р-архитектуру. Каталог пользователей Skype был распределен по компьютерам пользователей сети Skype, что позволяло сети легко масштабироваться до очень больших размеров без увеличения дорогой инфраструктуры централизованных серверов.

Центральным элементом для Skype является сервер идентификации, на котором хранятся учетные записи пользователей и резервные копии их контактов. Центральный сервер нужен только для установки связи. После того как связь установлена, компьютеры могут пересылать голосовые данные напрямую друг другу (если между ними есть прямая связь) или через Skype- посредник — суперузел. Сейчас все суперузлы перенесены на серверы Microsoft. Протокол Skype закрыт и недокументирован и может использоваться только оригинальным программным обеспечением Skype. Благодаря используемым Skype кодекам (алгоритмам сжатия данных) SILK (8—24 кГц), G.729 (8 кГц) и G.711 и при достаточной скорости интернет-соединения (30—60 Кбит/с) в большинстве случаев качество звука сопоставимо с качеством обычной телефонной связи, а при хороших условиях соединения заметно лучше. При голосовом звонке и широкополосном подключении к Интернету расходуется примерно одинаковое количество входящего и исходящего трафика. В сумме средний объем трафика составляет около 500 Кбайт/мин (10 мин — 5 Мбайт; 100 мин — 50 Мбайт). Для видеосвязи используются кодеки VP1 (до версии 5.5), VP8 для видео стандартного качества и Я.264 для видео 720р и 1080р. Для стабильного использования видеосвязи необходима скорость интернет-соединения более 200 Кбит/с и желателен процессор с тактовой частотой не менее 1 ГГц. При видеозвонке количество трафика примерно в 10 раз больше, чем при голосовом.

Skype позволяет общаться с помощью текстовых сообщений (IM-чата; IM-чат — Instant messenger — программа мгновенного обмена сообщениями), устраивать групповые текстовые чаты. Используется свой набор смайлов, хранится история (на сервере, до 30 дней). Также предоставляются обычные для /М-чатов возможности — профили пользователя, индикаторы состояния (статус) и т.д. Skype предоставляет возможность обмена файлами без ограничения размера и со стандартными опциями временной приостановки пересылки и автоматического возобновления при подключении после потери связи или выключении программы Skype до конца передачи файла.

Авторы: Сигов Александр, Нефедов Виктор