ГЛАВА I ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Анализ исходных данных и объекта проектирования
Целью данной работы является проектирование мультисервисной сети связи микрорайона «Трансмаш», города Орла, для предоставления его жителям комплекса услуг связи. Район расположен в южной части города, и занимает территорию 0,56 кв. километра, имеет 46 многоквартирных дома и 126 частных, с населением около 15 тысяч человек. Карта микрорайона изображена на рисунке 1.1, в таблице 1.1 перечислены улицы и их длины.
Рисунок 1.1 - Карта микрорайона
Таблица 1.1 – Улицы микрорайона и их длины
№ Улица Длина улицы, м Кол-во домов
1 Ул. Комсомольская 525 12
2 Карачевский переулок 926 27
3 Шпагатный переулок 725 23
4 Ботанический переулок 407 16
5 Фруктовый переулок 315 26
6 Ул. Латышских Стрелков 674 18
7 Комсомольский переулок 650 11
8 Цветочный проезд 384 21
9 Садовый проезд 606 19
По условию технического задания, жителям микрорайона «Трансмаш» должен быть предоставлен доступ к сети Internet со скоростью до 100 Мбит/с (домашние сети) с возможностью использования услуг IP-телефонии VoIP и IP-телевидения IPTV.
Мультисервисная сеть одного провайдера, предоставляющая весь комплекс сервисов, наиболее предпочтительна для жителей микрорайона, поэтому продвижение услуг мультисервисных сетей является одним из наиболее перспективных направлений развития телекоммуникационных сетей в микрорайоне.
Задачей ВКР является реализация проекта мультисервисной сети связи развернутой в микрорайоне для предполагаемого локального провайдера.
Данная сеть должна соответствовать требованиям по качеству обслуживания Quality of Service (QoS); поддерживать доступ абонентов ко всем видам мультимедийных услуг; обеспечить безопасность и целостность передаваемых данных; иметь крупный потенциал к предполагаемому развитию и расширению.
Прогнозируемый коэффициент проникновения услуг, предоставляемых проектируемой сетью, показан в таблице 1.2.
Таблица 1.2 – Прогнозируемый уровень проникновения услуг
Тип услуги Коэффициент проникновения
ШПД в сеть Интернет 1
IPTV 0.4
VoIP 0.1
Основываясь на проведенном анализе объекта, будут рассмотрены приемлемые варианты проектирования сети связи с целью предоставления заявленного спектра услуг.
?
1.2 Понятие современной мультисервисной сети». Поколение NGN.
В последнее десятилетие основным направлением в области развития телекоммуникационных сетей и систем является создание интегрируемых универсальных сетей, объединяющих различные виды связи на основе единых организационных и технологических принципов. Подобная сеть позволяет передавать, принимать и обрабатывать в цифровом виде данные любого объема и формата.
Мультисервисная сеть (Next Generation Network) – это единая универсальная среда для передачи инфокоммунинационных данных между пользователями на основе пакетной коммутации (IP). Основной задачей МСС является обеспечить работу различных информационных и телекоммуникационных инфраструктур в единой транспортной среде.
«Доступность любых сервисов, всегда и везде» — так можно кратко выразить основную идею и цель мультисервисных сетей. Мультисервисная сеть открывает массу возможностей для построения многообразных наложенных сервисов поверх универсальной транспортной среды - от пакетной телефонии до интерактивного телевидения и Web-сервисов, что сегодня называется как "triple-plays". Сеть нового поколения имеет следующие особенности:
• универсальный характер обслуживания разных приложений;
• независимость от технологий услуг связи и гибкость получения набора, объема и качества услуг;
• полная прозрачность взаимоотношений между поставщиком услуг и пользователями.
Базовым принципом NGN является отделение друг от друга функций переноса и коммутации, функций управления вызовом и функции управления услугой.
Таким образом, NGN потенциально должна объединять существующие сети ТфОП, СПД, СПС, и должна обладать следующими характеристиками:
1) Сеть на базе технологии коммутации пакетов, которая имеет разделение функций управления и функций переноса информации, причем функции услуг и приложений также отделены от функций сети;
2) Сеть поддерживает широкий спектр услуг, включая услуги в реальном времени и мультимедийные услуги;
3) Сеть обеспечивает взаимодействие с существующими сетями электросвязи;
4) Сеть обладает общей мобильностью, позволяя абонентам использовать услуги и управлять ими независимо от технологии доступа и типа используемого трафика. А также предоставляет свободу выбора любого поставщика услуг.
МСС это совсем не технология, это, по сути, новое представления сетевой структуры в целом. Основанный на том, что информационное пространство и его услуги, в данный момент, занимают важнейшую нишу в жизни человека.
Важнейшими факторами для оценки работы современный инфокоммуникационных сетей являются: QoS (Quality Of Service) и SLA (Service Level Agreement), то есть качество обслуживания и соглашение об уровне (качестве) предоставления услуг сети.
Переход к новым мультисервисным технологиям изменяет саму концепцию предоставления услуг, когда качество гарантируется не только на уровне договорных соглашений с поставщиком услуг и требований соблюдения стандартов, но и на уровне технологий и операторских сетей.
Основное требование к сетям доступа в NGN- это обеспечить возможность единую систему для передачи всех видов трафика, и при этом удержать эксплуатационные расходы в разумных пределах. К оборудованию мультисервисной сети доступа в первую очередь относятся мультисервисные абонентские концентраторы, шлюзы доступа, шлюзы IP-телефонии (медиашлюзы), мультисервисные коммутаторы доступа и т.п., а также различные интегрированные устройства абонентского доступа (IAD), в значительной мере влияющие на принципы построения сети доступа.
Достаточно важно отметить некоторые аспекты работы современного оборудования доступа. Основная транспортная технология мультисервисной сети – IP. Следовательно, и доступ должен базироваться на IP-протоколе.
Вместе с тем, большинство решений в области мультисервисного доступа, предлагаемых сегодня на рынке, основаны на технологии ATM.
Важно отменить развитие технологий уровня абонентского доступа. В сетях старого типа, доступ считался «узким местом», в сетях же нового поколения будет активно внедряться широкополосный доступ. [10].
?
1.3 Общая структура инфокоммуникационной сети
В широком смысле телекоммуникационная сеть представляет собой комплекс аппаратных и программных средств обеспечивающих передачу сообщений абонентов с заданными параметрами.
Телекоммуникационная сеть является совокупностью транспортных и абонентских узлов, связанных между собой каналами и линиями связи (рис. 1.2).
Рисунок 1.2 Модель телекоммуникационной сети
В узлах ТУ производится коммутация поступившего сообщения с входного интерфейса на выходной. Облако сообщений проходит несколько узлов, пока не дойдёт до адресанта. При передаче всегда формируются маршруты, по которым передается сообщение. Процесс формирования маршрута называется коммутацией. Так же коммутацией называют продвижение сообщения с входного интерфейса узла на выходной интерфейс.
Обычно, в современных сетях все маршруты уже созданы, и при передаче необходимо выбрать один оптимальный. Выбор оптимального маршрута называют маршрутизацией.
Необходимость модификации и использования новых технологий обуславливается тремя факторами:
1) Недостатки существующих IP-протоколов: а) длинные адреса; б) большое время анализа адреса в узлах коммутации; в) не гарантируют доставку пакета.
2) Более современные протоколы поддерживают заданное качество обслуживания Qos.
3) Для современных сетей стоит острая необходимость поддерживать множество разных протоколов.
Различают сети с технологией коммутации каналов (КК) и пакетов (КП).
Для сетей с КП транспортные узлы ТУ выполняют роль маршрутизаторов.
Эти два вида сетей используют для передачи два различных вида трафика. Сети с коммутацией каналов обычно используют равномерный «потоковый» трафик.
Примером являются телефонные сети фиксированной связи, а также цифровые потоки, передаваемые в радиорелейных и волоконно-оптических линиях связи.
С другой стороны, в сетях передачи данных трафик имеет ярковыраженный пульсирующий характер. Поэтому в таких сетях применяют коммутацию пакетов.
?
1.4 Архитектура мультисервисной сети связи
Архитектура мультисервисной сети логически разделена на несколько независимых уровней: ядро (магистральный уровень), уровень распределения и агрегирования и уровень доступа, как показано на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 Архитектура мультисервисной сети
В настоящее время реализуется концепция сети NGN, которая в рамках единой инфраструктуры объединяет ТфОП, мобильные сети, ресурсы Интернет сети, а также компьютерные и локальные сети. Функционально мультисервисная сеть NGN делится на уровни, представленные в таблице 1.3.
Обычно пользователи через сети доступа подключаются с магистральной сети, обеспечивающей транспортировку или передачу сообщений по сети.
Таблица 1.3 Структура мультисервисной сети
Уровень сети Функция уровня
1 2
Уровень ядра Управление услугами
Магистральная передача
Уровень управления коммутацией и передачей информации
Уровень агрегации Транспортный уровень
Уровень агрегирования трафика
Уровень доступа Доступ к сети конечных абонентов
Граничные узлы Обеспечивает соединение МСС с сетями ТфОП, МС, WAN, LAN, факсимильными сетями
Так как сети строятся и эксплуатируются операторами связи, то к ним предъявляются повышенные требования по отказоустойчивости, масштабируемости и предоставлению полного набора сервисов. Для реализации всех этих требований сети строятся по иерархическому принципу и состоят из уровней ядра, агрегации и доступа.
Для создания маршрутов в сети необходимо задать адреса источника и получатель сообщения. На практике различают логические и физические адреса. Обычно логические адреса принадлежат пользовательским приложениям или абонентам, интерфейсам ТУ, а физические адреса соответствуют непосредственно узлам сетевого оборудования и абонентским устройствам.
Многоуровневая структура позволяет получить производительную, масштабируемую, отказоустойчивую и управляемую сеть, как показано на рисунке 1.4.
Рисунок 1.4 Многоуровневая структура
Из архитектуры NGN видно, что основным базовым принципом её построения является отделение друг от друга функций переноса (транспортировки) и коммутации, а также функции управления вызовами и управления услугами.
Подробнее разберем задачи, решаемые на всех уровнях модели мультисервисной сети:
1) Уровень ядра. Уровень ядра (магистральный уровень) является универсальной высокоскоростной и, по возможности, однородной платформой передачи информации, реализованной на базе цифровых телекоммуникационных каналов. На уровне ядра находятся высокопроизводительные платформы для быстрой коммутации трафика с поддержкой протоколов динамической маршрутизации, здесь же обеспечивается подключение к провайдеру, и располагаются сервисные центры. Данный уровень можно технологически разделить на 3 уровня, первый из которых, это уровень управления услугами. Он содержит функции управления логикой услуг и приложений, и представляет собой распределенную вычислительную сферу для обеспечения функций: предоставления всех информационных услуг; управления этими услугами; создания и внедрения новых услуг; взаимодействия различных услуг.
Также, уровень управления услугами позволяет предоставлять данные услуги независимо от транспортной сети и способа доступа, поэтому наличие данного уровня позволяет вводить в сеть электросвязи новые услуги без вмешательства в функционирование других уровней. Данный уровень может включать множество независимых подсистем, базирующихся на различных технологиях, имеющих своих абонентов и использующих свои внутренние системы адресации.
Вторым можно выделить уровень управления коммутацией и передачей данных. Основные задачи этого уровня: а) обработка информации сигнализации; б) маршрутизация вызовов; в) управление переносом (физическая реализация маршрута). На этом уровне используются гибкие программные коммутаторы Softswitch.
Уровень магистральной передачи, в свою очередь, ответственен за высокоскоростную обработку агрегированных потоков трафика, обеспечение устойчивой бесперебойной связи, предоставление различных классов обслуживания для передаваемого трафика; обеспечение возможности наращивания производительности сети.
Ядро является «сердцем» мультисервисной сети, на него ложится нагрузка по переносу огромных объемов трафика. На рисунке 1.5 представлено наглядное изображения ядра мультисервисной сети [9].
?
Рисунок 1.5 Структура ядра сети
2) Уровень агрегации. Это переходный уровень между доступом и ядром сети (рис.1.6). Главная функция данного уровня – доставка и агрегирование клиентских потоков трафика в высокоскоростные каналы ядра. На уровне агрегации применяются высокопроизводительные коммутаторы, они обеспечивают необходимую портовую емкость, необходимую для подключения абонентов и резервирования всех важных компонентов. ?
Рисунок 1.6 Уровень агрегации
За счет преобразования множества клиентских 1GE подключений от колец уровня доступа в агрегированные высокоскоростные интерфейсы 10GE и подключения их в магистральные маршрутизаторы, существенно сокращается количество линий связи, необходимых для подключения колец доступа напрямую к ядру. Также уменьшается количество дорогостоящих интеллектуальных портов в магистральных устройствах. Однако, в случае если количество линий связи позволяет подключить все кольца коммутаторов доступа напрямую в маршрутизаторы ядра, уровень агрегации может отсутствовать, и схема организации связи получит вырожденный уровень агрегации. В таком случае кольца коммутаторов доступа включаются напрямую в маршрутизаторы ядра интерфейсами 1GE[9].
