Построение отказоустойчивой сети подвижной радиосвязи

Использование IP протокола для сети позволяет гибко строить сеть, не используя нестандартное коммутационное оборудование. Базовые радиостанции компактны, сеть устойчива к отказам отдельных радиостанций по электропитанию.

Сеть базовых радиостанций «Цитран» строится поверх IP сети (рис.1). В IP сети базовая радиостанция «Цитран» является SIP устройством со специфическими расширениями SIP-протокола.

 

 

Рис. 1. Пример сети «Цитран» в расширенной конфигурации.

 

Используется механизмы широковещательной broadcast и multicast рассылки данных и сигнализации. Эти механизмы были описаны в устаревшем RFC 2543 [3], но в современном описании протокола RFC 3261 [4] они не включены. Однако они оказались полезны для создания сети базовых радиостанций «Цитран». Также broadcast и multicast для SIP сетей описаны в [5] и [6].

В протоколе «Цитран» реализованы разговорные соединения, как в дуплексном, так и в полудуплексном режиме. Предпочтительный режим соединения, заявленный в радио протоколе, также может быть директивно установлен правилами маршрутизации. Для поддержки данной функции управления режимом соединения в протоколы SIP и SDP введены проприетарные расширения, которые задействуются при вызовах между базовыми станциями. Также эти расширения используются для управления групповыми вызовами — полудуплексными конференциями.

 

Протокол SIP используется как для взаимодействия базовых радиостанций между собой, так и для взаимодействия с другими SIP устройствами, сетями.

 

Архитектура сети в минимальной конфигурации состоит из набора базовых радиостанций, объединенных транспортной IP сетью. Допускается объединение базовых радиостанций IP сетью второго или третьего уровня. Надежность транспортной сети определяется ее структурой и характеристиками надежности коммутационного оборудования.

 

Для многих применений важна такая характеристика сети, как устойчивость к фрагментации. Под этим понимается, что при аварии линий связи между сегментами первоначальной сети изолированные фрагменты сохраняют ограниченную работоспособность. Пользователи продолжают обслуживаться, но с возможностью связи только в пределах своего сегмента.

Это возможно, если в сети нет узла, от которого критически зависит функционирование сети. Обычно, это центр коммутации подвижной связи, сервер базы данных пользователей. Если в сети такой критический узел присутствует, то при фрагментации сети продолжает обслуживать пользователей только тот фрагмент, который содержит этот узел. А при потере критического узла теряется работоспособность сети полностью.

 

Каждая базовая радиостанция «Цитран» содержит программное обеспечение прокси-сервера SIP, базы данных пользователей и службу коммутации RTP потоков с речевой информацией. Что позволяет строить сети без критичных элементов. Задача синхронизации данных об пользователях и правилах маршрутизации вызовов возложена на централизованную систему управления.

При построении сети, отказоустойчивой к фрагментации возникает проблема синхронизации информации о местонахождении пользователя. В стационарных сетях используется хранение этой информации на центральном сервере сети. Сервер является критичным элементом системы с точки зрения отказоустойчивости, потеря связи с которым приводит к неработоспособности сети в целом. Для повышения отказоустойчивости предусмотрена децентрализованная архитектура сети «Цитран», в которой для хранения регистрационной информации используются распределенное хранение данных. В такой сети вызов пользователя происходит во всех зонах одновременно. В зоне, где пользователь отвечает занимается слот для соединения, а в остальных зонах ресурсы освобождаются. Из-за такого способа вызова увеличивается служебная нагрузка на сеть, но повышается надежность, так как нет единой точки отказа, и в случае сегментации первоначальной сети образуются работоспособные сети меньшего размера.

 

В отказоустойчивой сети «Цитран» сетевые вызовы осуществляются по списку IP адресов базовых радиостанций - соседей, а также широковещательными (broadcast и multicast) запросами. При использовании описанного алгоритма поиска пользователя процедура регистрации пользовательских радиостанций не требуется.

 

Для расширения возможностей сети предназначен сервер интеграции, который при использовании процедуры регистрации АС ведёт реестр местоположения пользователей.

 

Сервер интеграции представляет собой специализированный SIP-прокси сервер. Он служит единой точкой взаимодействия с другими сетями IP-телефонии, SIP шлюзами и диспетчерскими системами. Сервер интеграции позволяет осуществлять многоадресные и широковещательные вызовы, транскодировать речевые потоки. Возможна организация смешанных конференций, в которые могут входить дуплексные SIP пользователи и полудуплексные радиостанции. Поддерживаемые кодеки — G711a, G711u, MELP, Speex, G729, iLBC, G722, Codec2. Также при необходимости возможна интеграция других кодеков. Программное обеспечение работает на x86 совместимом компьютере под управлением ОС Linux.

 

В многозоновых системах используется регистрация пользовательских радиостанций. Пользовательская радиостанция, найдя в процессе сканирования запрограммированных частот работающую базовую станцию, посылает ей специальный запрос регистрации с использованием псевдослучайного доступа. Базовая радиостанция подтверждает или отвергает данный запрос. При подтверждении регистрации все входящие вызовы к пользовательской будут приходить через ту базовую, на которой зарегистрирован пользователь.

 

Решение об использовании регистрации в сети «Цитран» принимается после исследования конкретного проекта.

 

При передаче речи для дуплексных соединений используется по одному слоту для каждого из пользователей. Слот выделяется базовой станцией. После чего, по этому слоту устанавливается дуплексное речевое соединение.

 

Полудуплексные соединения при связи обоих пользовательских радиостанций через одну базу организуются на одном слоте, выделенном базовой станцией вызывающей стороне.

Начало передачи речевой информации от пользовательской радиостанции возможно, только если базовая радиостанция передаёт разрешение на начало передачи. Если Пользовательская радиостанция принимает от базовой радиостанции речевую информацию, а не маркер разрешения передачи, то она игнорирует нажатие тангенты пользователем. Таким образом, исключаются коллизии передачи.

 

Полудуплексная групповая конференция устанавливается по групповому идентификатору. Базовая радиостанция производит сбор участников группы в течение определённого времени, которое определяется временем вызова пользователя с режимом энергосбережения. Использование для сбора конференции группового идентификатора позволяет создавать конференции с любым количеством участников за константное время.

 

Групповой вызов (вызов по групповому идентификатору) в пределах одной базовой радиостанции также устанавливается на одном слоте с инициатором. Установление группового соединения, управление передачей пользовательских радиостанций происходят аналогично полудуплексному бинарному соединению. Завершение группового соединения производится по двум событиям — отсутствию речевых данных в течение некоторого времени, либо по запросу инициатора установления этого соединения.

 

Так как соединение устанавливается по групповому идентификатору, возможно позднее включение в группу пользовательских радиостанций, которые были активированы, либо переместились в зону действия базовой радиостанции уже после установления группового соединения. Для этого, при отсутствии речевой активности в слоте (ни один из участников не говорит), базовая радиостанция периодически передаёт приглашение в конференцию.

 

Другой вид полудуплексной конференции - многоадресная конференция. Она устанавливается по списку персональных идентификаторов одним специальным сигналом, содержащим такой список. В дальнейшем функционирование такой конференции идентично конференции, собранной по групповому идентификатору

 

 

+7 /495/ 401-96-26

Москва, Годовикова, д.9

ЗАО "Сетевые технологии" © 2009-2017

Информация

Адрес в России: 129085, г. Москва, ул. Годовикова, д. 9

Тел: +7 (495)401-96-26

Факс: +7 (495) 988-35-16

 

Техническая поддержка: 111@сt-msk.ru

Консультации по оборудованию: kirill@ct-msk.ru

Тайваньское отделение: «CT Company» Ltd., 9F.-1, No.2, Jian 8th Rd., Jhonghe City, Taipei County 23511, Taiwan.

 Тел: 886-2-82262-688

 Факс: 886-2-82262-900

 

E-mail: sales@ctcom.com.tw

Заметили ошибку на сайте?

Пожалуйста напишите сюда. Спасибо!