Главная » Для начинающих » Эксплуатация мультисервисных сетей. Сбылись ли предсказания? Какую выгоду дают мультисервисные сети связи

Эксплуатация мультисервисных сетей. Сбылись ли предсказания? Какую выгоду дают мультисервисные сети связи

Стремительный прогресс в области телекоммуникационных и информационных технологий привел к появлению новых терминов, обеспецивающих: мультимедиа телекоммуникации, услуги широкополосного доступа, услуги с гарантией времени доставки трафика и др. Постепенно в западной литературе сформировался термин Time Warner Full Service Network (FSN) , дословно означающий полносервисные сети, предупреждающие потерю качества из-за несвоевременной (с запаздыванием) доставки трафика . В российской литературе этот термин аналогичен понятию мультисервисных сетей , т.е. сетей, готовых к предоставлению любых телекоммуникацинных и информационных услуг – передачу голоса, мультимедийные услуги, передачу данных и многое другое. Мультисервисные сети могут быть созданы непосредственно на основе как существующих цифровых, так и виртуальных сетей.

Мультисервисная сеть (МСС) представляет собой универсальную многоцелевую среду, предназначенную для передачи речи, изображения и данных с использованием технологии коммутации пакетов (IP ). Мультисервисная сеть отличается степенью надежности, характерной для телефонных сетей (в противоположность негарантированному качеству связи через Интернет) и обеспечивает низкую стоимость передачи в расчете на единицу объема информации (приближенную к стоимости передачи данных по Интернету).

Основная задача мультисервисных сетей заключается в обеспечении работы разнородных информационных и телекоммуникационных систем и приложений в единой транспортной среде, когда для передачи обычного трафика (данных) и трафика другой информации (речи, видео и др.) используется единая инфраструктура.

МСС использует единый канал для передачи данных разных типов, позволяет уменьшить разнообразие типов оборудования, применять единые стандарты, технологии и централизованно управлять коммуникационной средой.

Интерактивные ММС предоставляют абонентам широкий спектр услуг : пакеты аналогового и цифрового телевидения, потоковое вещание, Интернет, телефонию, видеоконференция, голосование и опрос населения, видеотелефонию, видео по требованию, дистанционное обучение, медицинские консультации, оплату коммунальных услуг с автоматическим съемом показаний со счетчиков воды, тепла и электроэнергии, охранную сигнализацию, видеонаблюдение и др.

Основными составляющими мультисервисной сети являются: телепорт, транспортная сеть и кластеры. Топология сети определяется спецификой местности, на которой она развертывается.

Под телепортом понимается единый центр управления, получения, обработки, создания и передачи информации. Телепорт строится по модульной технологии (с возможностью поэтапного наращивания предоставляемых услуг) и формируется из оборудования и программного обеспечения (ПО) для организации приема эфирных и спутниковых ТВ- и радиопрограмм; формирования студийных программ; подключения к телефонной сети; подключения к сети Интернет; сбора и обработки данных теле-метрии (показания датчиков воды, электричества и т.п.); сбора и обработки данных видеонаблюдения и датчиков пожарноохранной сигнализации; мониторинга, контроля и управления состоянием сети и доступом к информационным потокам; и других видов услуг.

Транспортная сеть – двунаправленная широкополосная магистральная кабельная сеть, построенная по волоконно-оптической технологии со структурой «кольцо» или «звезда». На транспортной сети располагаются узлы ввода-вывода и обработки информации, к которым осуществляется подключение телепорта и кластеров.

Кластеры представляют собой группы от 500 до 2 тыс. абонентов, территориально расположенных в непосредственной близости друг от друга, и охватываются интерактивной распределительной сетью.

Для создания мультисервисной сети необходимо сделать следующее:

принять решение местными органами власти о необходимости создания сети;
получить информацию о состоянии существующих телекоммуникационных сетей, услугах и тарифах;
провести маркетинговые исследования;
формировать концепцию создания сети;
выпустить постановление об организации предприятия с определением учредителей;
создать технико-экономическое обоснование создания сети;
определить источники финансирования;
организовать предприятие;
провести изыскательские работы;
составить пилотный проект; бизнес-план; проектно-сметную документацию;
приобрести материалы и оборудование;
выполнить строительно-монтажные работы;
определить оператора сети;
определить порядок осуществления технического обслуживания сети.

Основные услуги:

Классификация услуг по типу передаваемой информации (контенту): услуги телефонии (и видеотелефонии); услуги передачи данных; широковещательные услуги; услуги выделенных каналов (услуги, безразличные к типу передаваемой информации)№; инфраструктурные услуги (не связаны с передачей клиентом информации – сдача в аренду инфраструктуры, консультационные услуги).

Классификация услуг по типу клиента: услуги, оказываемые другим операторам связи (провайдерам); услуги, оказываемые корпоративным клиентам; услуги, оказываемые индивидуальным пользователям.

Классификация услуг по способу доступа клиента: коммутируемые телефонные каналы или ISDN; каналы SDH различной пропускной способности; каналы Ethernet с различной скоростью передачи; технологии ADSL; гибридные сети на основе коаксиального кабеля и оптического волокна; сети беспроводного доступа и др.

Классификация услуг по типу обмена информацией: предоставление доступа к ресурсам своей сети (и, возможно, через ресурсы своей сети к ресурсам других сетей); двусторонний обмен; транзит; центр обмена информацией (с центром взаиморасчетов или без него).

Услуги, входящие в группу услуг телефонии: предоставление услуг телефонной связи; оказание дополнительных услуг добавленной ценности; организация шлюзов международного доступа для российских операторов телефонии и IP-телефонии и др.

Услуги передачи данных: услуги передачи информации по протоколу ATM; услуги передачи информации по протоколу FR; услуги передачи информации по протоколу IP и др.

Потоковое вещание

Потоковое вещание позволяет передавать мультимедийную информацию и одновременно обеспечивает её прием группой абонентов, территориально удалённых друг от друга. Потоковое вещание применяется для передачи данных большого объема, для рассылки идентичной информации большому количеству адресатов (трансляция заседаний и конференций, консультирование групп пользователей, дистанционное обучение).

Суть потоковой передачи данных заключается в следующем. Передаваемые медиа-файлы сжимаются и разделяются на части (пакеты), а затем последовательно передаются пользователю. Размер пакетов определяется пропускной способностью участка сети или канала связи между клиентом и сервером, передающим видеосигнал. Накопив достаточное количество пакетов в буфер, программа-клиент приступает к воспроизведению одного из них и одновременно получает и выполняет декомпрессию следующих. Основной задачей, стоящей перед буфером, является обеспечение плавного и непрерывного воспроизведения видеосигнала. На практике результаты работы таких приложений по-прежнему очень сильно зависят от быстродействия компьютера и от скорости сетевого соединения, поэтому качество звука/видео - это всегда компромисс. Размер потока (битрейт ) напрямую влияет на качество воспроизведения, от него также во многом зависит и то, можно ли будет смотреть видео по сети. Размер потока можно узнать в свойствах файла, однако многие кодеки используют динамически меняющийся битрейт, поэтому даже указанному значению иногда не следует верить.

Службы Windows Media . Windows Media - набор служб, работающих под управлением Microsoft Windows 2000 Server. Эти службы предназначены для передачи звуковой и видеоинформации при помощи одноадресного и группового вещания клиентам. Поставляемое содержимое может быть создано, приобретено у поставщика или передаваться с телевизионных камер и микрофонов. В последнем случае его называют живым потоком (live stream) .

Ключевым решением при проектировании AD является решение о разделении информационной инфраструктуры на иерархические домены и подразделения верхнего уровня. Типичными моделями, используемыми для такого разделения, являются модели разделения по функциональным подразделениям компании, по географическому положению и по ролям в информационной инфраструктуре компании. Часто используются комбинации этих моделей.

Состав служб Windows Media . Службы Windows Media соcтоят из служб-компонентов и административной утилиты - Администратор Windows Media (Windows Media Administrator) .

Администратор Windows Media - набор веб-страниц, который функционирует в окне браузера Microsoft Internet Explorer версии 5.0 и управляет службами-компонентами Windows Media . При помощи администратора Windows Media можно управлять локальным сервером или одними или несколькими удаленными серверами. Чтобы управлять несколькими серверами, нужно добавить серверы в список серверов, а затем соединиться с сервером, которым не обходимо управлять.

Службы Windows Media предоставляют возможность доставки мультимедийной информации большому количеству клиентов, использующих форматы ASF, WMA и WAV . Клиенты могут проигрывать такие файлы, не загружая их целиком, поскольку они принимаются по сети в виде потоковых данных. Потоковая передача данных существенно уменьшает время загрузки и требования к памяти на клиентской стороне. Она также позволяет транслировать данные неограниченной длины, например, предоставляет возможность живых трансляций.

IP-телефония

Интернет-телефония – это технология передачи телефонных речевых сообщений по сети Интернет. Работа устройств в сети Интернет осуществляется с использованием специального Интернет-протокола (Internet Protocol – IP) . В настоящее время протокол IP используется не только в сети Интернет, но и в других сетях передачи данных с пакетной коммутацией. И во всех этих сетях, в принципе, имеется возможность передавать речевые сообщения с использованием пакетов данных. Такой способ передачи речи и получил название IP-телефония . За рубежом обычно употребляется аббревиатура VoiP – Voice over IP , хотя часто используют более узкий термин «Интернет-телефония».

На первом осуществляется оцифровка голоса. Затем оцифрованные данные анализируются и обрабатываются с целью уменьшения физического объема данных, передаваемых получателю. Как правило, на этом этапе происходит подавление ненужных пауз и фонового шума, а также компрессирвоание.

На втором этапе полученная последовательность данных разбивается на пакеты и к ней добавляется протокольная информация – адрес получателя, порядковый номер пакета на случай, если они будут доставлены не последовательно, и дополнительные данные для коррекции ошибок. При этом происходит временное накопление необходимого количества данных для образования пакета до его непосредственной отправки в сеть.

Извлечение переданной голосовой информации из полученных пакетов также происходит в несколько этапов. Когда голосовые пакеты приходят на терминал получателя, то сначала проверяется их порядковая последовательность. Поскольку IP-сети не гарантируют время доставки, то пакеты со старшими порядковыми номерами могут прийти раньше, более того, интервал времени получения также может колебаться. Для восстановления исходной последовательности и синхронизации происходит временное накопление пакетов. Однако некоторые пакеты могут быть вообще потеряны при доставке, либо задержка их доставки превышает допустимый разброс. В обычных условиях приемный терминал запрашивает повторную передачу ошибочных или потерянных данных. Но передача голоса слишком критична ко времени доставки, поэтому в этом случае либо включается алгоритм аппроксимации, позволяющий на основе полученных пакетов приблизительно восстановить потерянные, либо эти потери просто игнорируются, а пропуски заполняются данными случайным образом.

Полученная таким образом (не восстановленная!) последовательность данных декомпрессируется и преобразуется непосредственно в аудио-сигнал, несущий голосовую информацию получателю.

Таким образом, с большой степенью вероятности, полученная информация не соответствует исходной (искажена) и задержана (обработка на передающей и приемной сторонах требует промежуточного накопления). Однако в некоторых пределах избыточность голосовой информации позволяет мириться с такими потерями.

В настоящее время в IP-телефонии существует два основных способа передачи голосовых пакетов по IP-сетям :

Через глобальную сеть Интернет (Интернет-телефония) - полоса пропускания напрямую зависит от загруженности сети Интернет пакетами, содержащими данные, голос, графику и т.д., а значит, задержки при прохождении пакетов могут быть самыми разными.
Сети передачи данных на базе выделенных каналов (IP-телефония) - можно гарантировать фиксированную (или почти фиксированную) скорость передачи.

Для того, чтобы осуществить междугородную (международную) связь с помощью телефонных серверов, организация или оператор услуги должны иметь по серверу в тех местах, куда и откуда планируются звонки. Стоимость такой связи на порядок меньше стоимости телефонного звонка по обычным телефонным линиям. Особенно велика эта разница для международных переговоров.

При предоставлении услуг в рамках сети IP-телефонии участвует большое количество субъектов, выполняющих различные организационно-технические функции. В рекомендациях TIPHON , разработанных ETSI (The European Telecommunications Standards Institute – Европейский институт стандартизации по телекоммуникациям) , определена следующая классификация для субъектов IP-телефонии:

Конечный пользователь IP (IPEU) – пользователь, соединенный с IP-сетью.
Провайдер доступа IP (IPАР) – компания или организация, предоставляющая доступ к IP-услугам, который может быть или доступом к частой IP-сети, или к сети Интернет.
Провайдер IP-сети (IPNP) – компания или организация, который принадлежит IP-сеть.
Провайдер услуг Интернет-телефонии (ITSP) – компания или организация, которая предлагает услуги телефонии через сеть Интернет.
Провайдер взаимодействия (IСP) – компания или организация, которая предлагает услуги по взаимодействию между IP-сетями и сетями с коммутацией каналов для телефонного соединения.
Провайдер услуг сети с коммутацией каналов (SCNP) – компания или организация, которой принадлежит сеть с коммутацией каналов.
Провайдер доступа к сети с коммутацией каналов (SCАP) – компания или организация, которая предоставляет доступ к сети с коммутацией каналов.
Конечный пользователь сети с коммутацией каналов (SCЕU) – пользователь, соединенный с сетью коммутации каналов.
Провайдер информационных услуг (DSP – directory service provider) – провайдер справочной информации.
Провайдер дополнительных услуг (VASP) – провайдер, который предоставляет дополнительные услуги помимо услуг традиционной телефонии.
Брокер – провайдер делового обслуживания, который обеспечивает возможность межсетевого обмена между провайдерами IP услуг и операторами сетей с коммутацией каналов, включая урегулирование расчетов.

Видеоконференция

Видеоконференция – это вид телекоммуникаций между двумя и более абонентами, который позволяет им видеть и слышать друг друга независимо от разделяющего их расстояния. Для организации видеоконференций используется технология - видеоконференцсвязь. Общение в режиме видеоконференций также называют сеансом видеоконференцсвязи.

Видеоконференцсвязь (ВКС) – телекоммуникационная технология, обеспечивающая организацию видеоконференций между двумя и более абонентами по сети передачи данных. Во время Сеанса ВКС обеспечивается интерактивный обмен звуком и изображением. Также абоненты могут транслировать телеметрические данные, компьютерные данные, демонстрировать документы и объекты с использованием дополнительных видеокамер. Передача потока звука и видео по сети передачи данных обеспечивается путем кодирования/декодирования данных (аудио и видео потока) с использованием стандартизованных аудио- и видео-кодеков.

Основные области применения систем видеоконференцсвязи:

поддержка принятия оперативных решений;
сопровождение проектов на удаленных объектах;
пресс-конференции;
повышение квалификации специалистов;
дистанционное обучение.

Наибольший интерес в области образования представляет дистанционное обучение. Сочетание web-технологий и систем видеоконференций позволяет проводить лекции и семинары из одной аудитории для нескольких вузов одновременно. Тем самым значительно экономиться время преподавателей, которым больше нет необходимости совершать утомительные перелеты, достигается синхронизация образовательного процесса в региональных отделениях центральных вузов, экономятся средства частных учебных учреждений на оплату приглашенных преподавателей. При проведении семинаров и практических занятий, с одной стороны, слушатели получают наглядную информацию к материалам, сопровождающим занятие, с другой стороны, преподаватель имеет возможность удаленно (!) оценить эффективность занятия, ответить на вопрос конкретного слушателя.

ВВЕДЕНИЕ

ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1 Мультисервисная сеть связи

2 Описание используемых интерфейсов

2.1 Interner Protocol

2.2 Синхронная цифровая иерархия

3 Описание используемых технологий и устройств

3.1 Сетевой коммутатор

3.2 Автоматическая телефонная станция

3.3 Одномодовая ВОЛС

3.4 Телефонная сеть общего пользования

3.5 Маршрутизатор Router

1.3.6 Цифровая радиорелейная линия

3.7 Сеть передачи данных

2. РАСЧЕТНЫЙ РАЗДЕЛ

1 Расчет пропускной способности сети связи

2 Расчет пропускной способности телефонного сегмента

2.3 Проектирование ЛВС

2.4 Расчет времени задержки детектирования коллизий (PDV)

2.5 Расчет сокращения межпакетного интервала (PVV)

ГРАФИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

телекоммуникационная сеть радиорелейная телефонная

Мультисервисная сеть (МС) - это сеть связи, построенная в соответствии с концепцией NGN и обеспечивающая предоставление неограниченного набора услуг. В настоящее время появление новых сетевых технологий привело к появлению новых терминалов, обеспечивающих: мультимедиа телекоммуникации, услуги широкополосного доступа, услуги с гарантией времени доставки и т.п. Сети, готовые предоставить любые телекоммуникационные и информационные услуги называют полносервисными или мультисервисными сетями. Мультисервисная сеть связи - это единая телекоммуникационная инфраструктура для переноса, коммутации трафика произвольного типа, порождаемого взаимодействием потребителей и поставщиков услуг связи с контролируемыми и гарантированными параметрами трафика. Данные сети должны гарантировать оговоренное качество соединений и предоставляемых услуг. Данная задача является неотъемлемой частью деятельности оператора.

ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1 Мультисервисная сеть связи

Мультисервисная сеть состоит из телефонной сети общего пользования и сети передачи данных. Коммутатор Swihch соединен с помощью одномодовой ВОЛС с АТС, через маршрутизатор Router цифровой радиорелейной линией организуется СПД.

Рис. 1.1 - Структурная схема мультисервисной сети связи

На этой схеме:- межсетевой протокол

Коммутатор Swihch- синхронная цифровая иерархия

АТС - автоматическая телефонная станция

Одномодовая ВОЛС

ТФОП - телефонная сеть общего пользования

Маршрутизатор Router

ЦРРЛ - цифровая радиорелейная линия

СПД - сеть передачи данных

2 Описание используемых интерфейсов

2.1 Internet Protocol (IP) - межсетевой протокол

Относится к маршрутизируемым протоколам сетевого уровня семейства TCP/IP. Именно IP стал тем протоколом, который объединил отдельные подсети во всемирную сеть Интернет. Неотъемлемой частью протокола является адресация сети.объединяет сегменты сети в единую сеть, обеспечивая доставку данных между любыми узлами сети. Он классифицируется как протокол третьего уровня по сетевой модели OSI. IP не гарантирует надёжной доставки пакета до адресата. В частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, продублироваться (приходят две копии одного пакета), оказаться повреждёнными (обычно повреждённые пакеты уничтожаются) или не прийти вовсе. Гарантию безошибочной доставки пакетов дают некоторые протоколы более высокого уровня - транспортного уровня сетевой модели OSI, - например, TCP, которые используют IP в качестве транспорта.

1.2.2 Синхронная цифровая иерархия (СЦИ: англ. SDH - Synchronous Digital Hierarchy, SONET) - это система передачи данных, основанная на синхронизации по времени передающего и принимающего устройства. Стандарты СЦИ определяют характеристики цифровых сигналов, включая структуру фреймов (циклов), метод мультиплексирования, иерархию цифровых скоростей и кодовые шаблоны интерфейсов и т.д.

Рис. 1.2 - Типовая схема «кольцо»

В схеме кольцо применяются только мультиплексоры ввода/вывода (ADM -Add/Drop Multiplexer).

К преимуществам SDH следует отнести модульную структуру сигнала, когда скорость уплотненного сигнала получается путем умножения базовой скорости на целое число. При этом структура цикла не меняется и не требуется формирование нового цикла. Это позволяет выделять требуемые каналы из уплотненного сигнала без демультиплексирования всего сигнала.

Особенности технологии SDH:

предусматривает синхронную передачу и мультиплексирование. Элементы первичной сети SDH используют для синхронизации один задающий генератор, как следствие, вопросы построения систем синхронизации становятся особенно важными;

предусматривает прямое мультиплексирование и демультиплексирование потоков PDH, так что на любом уровне иерархии SDH можно выделять загруженный поток PDH без процедуры пошагового демультиплексирования. Процедура прямого мультиплексирования называется также процедурой ввода-вывода;

опирается на стандартные оптические и электрические интерфейсы, что обеспечивает лучшую совместимость оборудования различных фирм-производителей;

позволяет объединить системы PDH европейской и американской иерархии, обеспечивает полную совместимость с существующими системами PDH и, в то же время, дает возможность будущего развития систем передачи, поскольку обеспечивает каналы высокой пропускной способности для передачи ATM, MAN, HDTV и т.д.;

обеспечивает лучшее управление и самодиагностику первичной сети. Большое количество сигналов о неисправностях, передаваемых по сети SDH, дает возможность построения систем управления на основе платформы TMN.Технология SDH обеспечивает возможность управления сколь угодно разветвленной первичной сетью из одного центра.

Таблица 1.2 - Синхронная цифровая иерархия

Уровень модуляСкорость (кбит/с)STM - 1155520STM - 4622080STM - 162488320STM - 649953280

Как работает SDH:

Вся информация в системе SDH передается в контейнерах. Контейнер представляет собой структурированные данные, передаваемые в системе. Если система PDH генерирует трафик, который нужно передать по системе SDH, то данные PDH так и SDH сначала структурируются в контейнеры, а затем к контейнеру добавляется заголовок и указатели, в результате образуется синхронный транспортный модуль STM-1. По сети контейнеры STM-1 передаются в системе SDH разных уровней (STM-n), но во всех случаях раз сформированный STM-1 может только складываться с другим транспортным модулем, т.е. имеет место мультиплексирование транспортных модулей.

Рис. 1.3 - Пример первичной сети, построенной на технологии SDH

3 Описание используемых технологий и устройств

3.1 Сетевой коммутатор (Switch - переключатель) - устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном (втором) уровне модели OSI.

Принцип работы коммутатора:

Коммутатор хранит в памяти таблицу коммутации (хранящуюся в ассоциативной памяти), в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры (фреймы) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу на некоторое время. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты, за исключением того порта, с которого он был получен. Со временем коммутатор строит таблицу для всех активных MAC-адресов, в результате трафик локализуется. Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.

Рис. 1.4 - Сетевой коммутатор на 48 портов (с гнездами для четырёх дополнительных портов)

3.2 Автоматическая телефонная станция, АТС - устройство, автоматически передающее сигнал вызова от одного телефонного аппарата к другому. Система автоматических телефонных станций обеспечивает установление, поддержание и разрыв соединений между аппаратами, а также дополнительные возможности. Это обеспечивается применением телефонной сигнализации.

Автоматическая телефонная станция осуществляет автоматическое соединение подключенных к этой станции линий связи, идущих от аппаратов владельцев телефонов - абонентов. Вызывающий абонент, набирая своим номеронабирателем номер телефона вызываемого абонента, управляет работой приборов автоматической телефонной станции (АТС). Импульсы тока от номеронабирателя передаются на АТС, и под их воздействием приборы станции совершают сложную и большую работу: находят линию, к которой подключен аппарат с требуемым номером; проверяют, свободен ли этот аппарат или по нему ведется разговор; если нужный аппарат свободен, они посылают в него вызов, а если он занят, то сообщают об этом вызывающему абоненту с помощью соответствующего сигнала; после окончания разговора приборы вновь разъединяют линии абонентов.

Типы АТС:

Машинные;

Декадно-шаговые;

Квазиэлектронные;

Электронные аналоговые;

Электронные цифровые;

Интернет-АТС.

К АТС можно подключать не только телефонные аппараты, но и факс-машины, модемы, автоответчики и т.д. Все эти устройства будем обобщённо называют абонентскими устройствами.

Рис. 1.5 - Абонентские устройства

3.3 Одномодовая ВОЛС

В основе построения волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) положен принцип передачи по волокну световых волн на большие расстояния. При этом электрические сигналы (видео сигналы от видеокамер, сигналы управления видеокамерами и данные), поступают на вход оптического передатчика по оптоволокну, и далее преобразуются в световые импульсы, передача по волокну которых происходит с минимальными искажениями.

Большое распространение волоконно-оптические линии получили благодаря целому ряду достоинств, которые отсутствуют при передаче сигналов по медным кабелям (коаксиальные и витая пара) или по радио, в качестве среды передачи:

широкая полоса пропускания

малое затухание сигналов

отсутствие электромагнитных помех

дальность передачи на десятки километров

срок службы более 25 лет

Одномодовое оптоволокно 9/125 nm сконструировано таким образом, что в ядре оптоволокна может распространяться только одна, основная мода. Именно поэтому такие оптические волокна имеют наилучшие характеристики, и наиболее активно используются при строительстве ВОЛС. Основные преимущества одномодовых оптических волокон - малое затухание 0,25 db/км, минимальная величина модовой дисперсии и широкая полоса пропускания - благодаря которым обеспечивается бесперебойная передача по оптоволокну электрических сигналов.

Рис. 1.6 - Одномодовое волокно

Существует три основных типа одномодовых волокон:

Одномодовое ступенчатое волокно с несмещённой дисперсией (стандартное) (англ. SMF - Step Index Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.652 и применяется в большинстве оптических систем связи.

Одномодовое волокно со смещённой дисперсией (англ. DSF - Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.653. В волокнах DSF с помощью примесей область нулевой дисперсии смещена в третье окно прозрачности, в котором наблюдается минимальное затухание.

Одномодовое волокно с ненулевой смещённой дисперсией (англ. NZDSF - Non-Zero Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.655.

Основное применение оптические волокна находят в качестве среды передачи на волоконно-оптических телекоммуникационных сетях различных уровней: от межконтинентальных магистралей до домашних компьютерных сетей. Применение оптических волокон для линий связи обусловлено тем, что оптическое волокно обеспечивает высокую защищенность от несанкционированного доступа, низкое затухание сигнала при передаче информации на большие расстояния и возможность оперировать с чрезвычайно высокими скоростями передачи. Каждое волокно, используя технологию спектрального уплотнения каналов может передавать до нескольких сотен каналов одновременно, обеспечивая общую скорость передачи информации, исчисляемую терабитами в секунду.

1.3.4 Телефонная сеть общего пользования, ТСОП, ТфОП (англ. PSTN, Public Switched Telephone Network) - это сеть, для доступа к которой используются обычные проводные телефонные аппараты, мини-АТС и оборудование передачи данных.

В мире существует примерно миллиард телефонных аппаратов, если не считать мобильных. Поэтому совершенно нереально протянуть линии связи так, чтобы связать каждый аппарат с каждым. Тем не менее, ничто не мешает нам совершать звонки с любого телефона на практически любой другой в мире (за исключением экзотических случаев закрытых сетей, типа правительственной связи).

Однако и не надо связывать каждый телефон с каждым, поскольку никогда не нужно говорить со всеми абонентами в мире одновременно. Поэтому достаточно протянуть ровно одну телефонную линию к каждому абоненту, а задачу по их временному соединению, то есть по коммутации линий, возложить на одно общее устройство - автоматическую телефонную станцию (АТС).

Соединение по принципу «каждая с каждой» годится в масштабах населённого пункта. На самом деле, устройство крупной городской сети намного сложнее: помимо собственно АТС, там имеются еще и так называемые узлы входящей и исходящей связи, резко сокращающие число линий, необходимых в масштабах мегаполиса. Городская сеть - это множество АТС, связанных по принципу «каждая с каждой», к которым, в свою очередь, подключаются абоненты.

Рис. 1.7 - «Паутина» и «звезда»

3.5 Маршрутизатор Router - специализированный сетевой компьютер, имеющий минимум два сетевых интерфейса и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети, принимающий решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.

Рис. 1.8 - Маршрутизатор

Принцип работы:

Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетных данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Рис. 1.9 - Принцип работы маршрутизатора

3.6 Цифровая радиорелейная линия (ЦРРЛ)

Основное назначение цифровых радиорелейных линий связи - создание транспортной инфраструктуры операторов связи на межзоновых, внутризоновых и местных сетях, построение технологических линий связи, соединение скоростных сетей LAN, резервирование оптоволоконных линий связи.

Принцип РРС основывается на создании системы ретрансляционных станций, установленных на расстоянии обычно до 50 км. Простейшая топология радиорелейной линии связи представляет собой два устройства, передающих информацию между двумя пунктами. На основе простейшей топологии создаются различные топологии с широкими возможностями по маршрутизации трафика между населенными пунктами или потребителями.

Основными компонентами цифровой РРС являются:

Приемопередатчик;

Мультиплексор

Помимо основных компонентов в состав цифровой РРС могут входить приемопередающие антенны, система автоматического резервирования, система телеуправления и телесигнализации, контрольно-измерительная аппаратура, устройства служебной связи, система электропитания.

Рис. 1.10 - Компоненты цифровых РРС

Приемопередатчик РРС - устройство, которое выполняет функции приема и передачи модулированных электрических колебаний заданных частот. Приемник выделяет электрический сигнал заданной частоты из сигналов, принятых приемной антенной. С выхода приемника сигнал поступает на модулятор. Передатчик вырабатывает модулированный электрический сигнал заданной частоты для последующего его излучения передающей антенной. На вход передатчика сигнал поступает из модулятора.

Один комплект приемопередающей аппаратуры, установленный на РРС, образует ствол. Для увеличения пропускной способности аппаратуры - создают несколько стволов.

Модем РРС - оконечное устройство, служащее для модуляции/демодуляции сигнала. Поступающий из мультиплексора дискретный сигнал модем преобразует в аналоговый (непрерывный) сигнал некоторой промежуточной частоты и передает его в приемопередатчик, а при приеме поступающий из приемопередатчика аналоговый сигнал преобразуется в дискретный. Таким образом, в составе цифрового радиорелейного тракта модем выполняет функции цифрового стыка, который должен соответствовать рекомендациям G.703 MKKTT.

Мультиплексор РРС предназначен для асинхронного объединения нескольких цифровых потоков в один, например Е1 (2048 Мбит/с), E2 (8448 Мбит/с) в сигнал Е2 (8448 Мбит/с) или сигнал E3 (34368 Мбит/с) в соответствии с рекомендацией G.742 (G.751) МККТТ.

Достоинства радиорелейных линий связи по сравнению с проводными:

быстрота и простота развертывания, внедрения и эксплуатации;

экономически выгодная и зачастую, единственно возможная, организация многоканальной связи в сложных географических и климатических условиях (лес, горы, болота и пр.)

отсутствие необходимости проведения земляных и строительных работ при развертывании и внедрении;

гибкость и масштабируемость;

низкая стоимость внедрения и высокая экономическая эффективность, которая становится ощутимой с увеличением расстояний;

возможность построения беспроводных сетей с различной топологией и назначением («точка-точка», «точка-многоточка», «звезда», «кольцо», узловые и радиальные сети);

высокая надежность при работе и эксплуатации, при использовании отказоустойчивых конфигураций N+1;

низкая стоимость эксплуатации и быстрое восстановление после сбоев;

высокая пропускная способность и скорость передачи данных с качеством не уступающим проводным.

3.7 Сеть передачи данных (СПД) - совокупность оконечных устройств (терминалов) связи, объединённых каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами.

Существуют следующие виды сетей передачи данных:

Телефонные сети - сети, в которых оконечными устройствами являются простые преобразователи сигнала между электрическим и видимым/слышимым.

Компьютерные сети - сети, оконечными устройствами которых являются компьютеры.

Рис. 1.11 - Сети передачи данных

По принципу коммутации сети делятся на:

Сети с коммутацией каналов - для передачи между оконечными устройствами выделяется физический или логический канал, по которому возможна непрерывная передача информации. Сетью с коммутацией каналов является, например, телефонная сеть. В таких сетях возможно использование узлов весьма простой организации, вплоть до ручной коммутации, однако недостатком такой организации является неэффективное использование каналов связи, если поток информации непостоянный и малопредсказуемый.

Сети с коммутацией пакетов - данные между оконечными устройствами в такой сети передаются короткими посылками - пакетами, которые коммутируются независимо. По такой схеме построено подавляющее большинство компьютерных сетей. Этот тип организации весьма эффективно использует каналы передачи данных, но требует более сложного оборудования узлов, что и определило использование почти исключительно в компьютерной среде.

1 Расчет пропускной способности сети связи

Максимальная скорость передачи данных потока E1 составляет 2,048 Мбит/с. Рассчитаем месячный объем телетрафика, пропускаемого системой при условии максимальной загруженности системы:

где- время работы системы, в нашем случае, при условии работы системы 24 часа в сутки, 30 дней в месяц:

Однако максимальная пропускная способность не может быть достигнута в силу неравномерности распределения нагрузки в течение дня, а так же из-за неполного использования трафика (часть его используется для передачи служебной информации состояния и синхронизации).

2 Расчет пропускной способности телефонного сегмента

Требуется определить:

величину поступающего на УТС телетрафика;

максимально возможное количество абонентских телефонов при вероятности блокировок.

При расчете с целью упрощения будем полагать, что при полной занятости каналов для телефонного трафика настройками мультиплексора гарантированно отводится треть имеющихся ресурсов (что в стандарте ИКМ-30 соответствует N = 10 каналам), а для передачи данных ЛВС - две третьих.

Объем поступающего трафика рассчитаем по формуле:

где- количество абонентских телефонов = 500 (согласно выданного варианта),- среднее количество звонков в час (полагаем равным 5),В - средняя продолжительность разговоров 2 мин = 120 сек,- время обслуживания (полагаем равным 24 часам - усредняем на период суток)

Найдем максимально возможное количество абонентских телефонов при вероятности блокировок.

По таблице в приложении 1 определяем допустимый объем поступающего телетрафика (в таблице B - вероятность блокировок, N - количество соединительных линий).

В нашем случае, при B=40 и N=3, получили A=3,47Эрл. Теперь вычислим количество абонентов:

Телефонный сегмент проектируемой сети ЛВС может обслужить 500 абонентов.

3 Проектирование ЛВС

Основные требования, предъявляемые к проектируемой ЛВС:

в сети не встречается пути между двумя устройствами, содержащего более 5 повторителей;

в сети не более 1024 станций (повторители не считаются);

сеть содержит только компоненты, соответствующие стандарту IEEE 802.3, а хост-модули, концентраторы и трансиверы используют только кабели AUI, 10Base-T, FOIRL, 10Base-F, 10Base-5 или 10Base-2;

в сети отсутствуют соединения, превышающие предельно допустимую длину (см. таблицу 6.1);

Ограничения для путей с 3 повторителями

Если самый длинный путь содержит 3 повторителя, должны выполняться следующие требования:

между повторителями не должно быть оптических соединений длиной более 1000 метров;

между повторителями и DTE не должно быть оптических соединений длиннее 400 метров;

не должно быть соединений 10Base-T длиной свыше 100 метров.

Ограничения для путей с 4 повторителями

При 4 повторителях в самом длинном пути, должны выполняться следующие требования:

между повторителями не должно быть оптических соединений длиной более 500 метров;

не должно быть соединений 10Base-T длиной свыше 100 метров;

в сети не должно быть более 3 коаксиальных сегментов с максимальной длиной кабеля.

Ограничения для путей с 5 повторителями

Если в самом длинном пути находится 5 повторителей, вводятся следующие ограничения:

должны использоваться только оптические (FOIRL, 10Base-F) соединения или 10Base-T;

не должно быть медных или оптических соединений с конечными станциями длинной более 100 метров;

общая длина оптических соединений между повторителями не должна превышать 2500 метров (2740 для 10Base-FB);

не должны использоваться кабели снижения AUI длиной более 2 метров.

Рассчитаем одну из возможных конфигураций сети: в соответствии с выданным вариантом задания ЛВС должна состоять из 4-х сегментов, со средней длиной отводящих линий - 50 м, общее количество компьютеров - 40 шт.

Рис. 1.12 - Структурная схема ЛВС.

При проектировании сетей Ethernet, реализуемых с помощью хабов, применяют 2 модели:

Модель 1 применима для сетей, работающих с элементами одного стандарта, например 10 Base T. Данная модель базируется на правиле «4-х хабов» для сетей Ethernet на основе витой пары. Согласно этому правилу, при построении ЛВС только на концентраторах между двумя любыми оконечными узлами сети должно быть не более 4-х концентраторов (хабов). Это обусловлено ограничениями на время двойного оборота (PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями, на снижение величины межкадрового интервала (PVV) и на длину каждого сегмента сети. В проектируемой нами сети правило «4-х хабов» выполняется.

Модель 2 основывается на строгом расчете величины PDV (время двойного оборота между двумя самыми удаленными друг от друга станциями) для различных пар удаленных устройств. В стандарте Ethernet время PDV не должно превосходить 575 bt.

2.4 Расчет времени задержки детектирования коллизий (PDV)

Значения задержек, вносимых элементами сети и используемых для расчета PDV, оговорены в стандарте IEEE 802.3.

Таблица 1.3

Задержки PDV (в битах)

Тип сегментаЛевый край*ЦентрПравый крайЗадержка распростра-нения на 1 мМаксимальная длина сегментаМаксимальная задержка в левом сегментеМаксимальная задержка в правом сегментеМаксимальная задержка в среднем сегменте10Base-511.846.5169.50.0866500 м55.189.8212.810Base-211.846.5169.50.1026185 м30.765.5188.510Base-T15.342.0165.00.113100 м26.653.3176.310Base-FBне определена24.0не определена0.10002000 мне определена224.0не определена10Base-FL12.333.5156.50.10002000 м212,3233.5356.5FOIRL7.829.0152.00.10001000 м107.8129.0252.0AUI0 (>2 м)0 (>2 м)0 (>2 м)0.10262 - 48 метров4.94.9 - *) Левым считается передающий конец сегмента, правым - приемный

(Левый край + задержка распространения * длина) + (центр + задержка распространения * длина) + ...(центр + задержка распространения * длина) + (правый край + задержка распространения * длина) = PDV

Три правых колонки таблицы (максимальная задержка) содержат значения PDV, рассчитанные для сегментов максимальной длины с учетом базовой задержки (левые колонки).

Максимальное допустимое значение PDV составляет 575 битов. Если крайние сегменты самого длинного пути различаются, нужно рассчитать PDV для обоих направлений и выбрать большее значение.

В нашем случае наиболее удаленными узлами будут сегменты А и Е. Для них и произведем расчет величины задержки. Сегмент А - передающий, Е - приемный.

Для расчета полной задержки следует сложить соответствующие значения:А = 15.3 (база) + 0.113*50 = 20.95 bt= 42.0 + 0.113*50 = 47.65 bt= 42.0 + 0.113*50 = 47.65 bt= 42.0 + 0.113*50 = 47.65 bt= 165.0 + 0.113*50 = 170.65 bt= PDVА + PDVB + PDVC + PDVD + PDVE =334.55 bt

Вычисленное значение суммарной задержки меньше максимально допустимого, делаем вывод о соответствии проектируемой сети требованиям IEEE 802.3

5 Расчет сокращения межпакетного интервала (PVV)

Этот расчет показывает насколько сократится интервал между 2 последовательными пакетами, переданными по самому длинному пути. Сокращение интервала определяется изменением длины пакета в левом и средних сегментах (в правом, приемном, межпакетный интервал уже не меняется).

Для путей с различными сегментами справа и слева нужно считать PVV для обоих направлений и выбирать большее значение. Максимальное значение PVV составляет 49 битов.

Таблица 1.4

Сокращение межпакетного интервала

Тип сегментаПередающий конецПромежуточный сегментКоаксиальный повторитель (10Base-5, 10Base-2)161110Base-FBне определено210Base-FL10.58Повторитель 10Base-T10.58

Полное сокращение межпакетного интервала равно сумме сокращений на отдельных сегментах пути:

Левый сегмент + промежуточный сегмент + ... + промежуточный сегмент =PVV

Для нашей проектируемой ЛВС:= 10.5 + 8*4 = 42.5 bt

Расчетное значение PVV меньше предельного значения в 49 битовых интервала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данной работы была рассчитана и спроектирована мультисервисная сеть передачи данных, включающая ЛВС регионального узла на 500 рабочих мест (компьютер + телефон). Мультисервисная сеть будет использована для оказания услуг телефонной и факсимильной связи, а так же передачи данных и подключения с сети Интернет.

Связь с СПД осуществляется через ЦРРЛ, а ТФОП через одномодовую ВОЛС. Особенностями ЦРРЛ является отсутствие необходимости протягивать ВОЛС, малая вносимая задержка, высокая дальность связи, однако более высокая стоимость, зависимость качества связи от погодных условий и необходимость установки оборудования на высотных мачтах и башнях.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Беллами Дж. Цифровая телефония/ Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986. - 544 с.

Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи/ Под ред. В.Н. Гордиенко, В.В. Крухмалева. - М.: Радио и связь, 1996. - 344 с.

Мельник В.К. Первичные сигналы связи. Уровни передачи. - М.: Московский технический университет связи и информации, 1994. - 31 с.

Другое название мультисервисных сетей связи - NGN, что в переводе на английский звучит какNew Generation Networks либо же Next Generation Network. Мультисервисные сети связи - это сети новешего поколения. Ядром являются IP-сети, которые поддерживают частичный или полный перечень столь необходимых услуг передачи речи, мультимедиа и данных. Мультисервисные сети связи работают по принципу конвергенции услуг электросвязи.

Что являлось предпосылками возникновения NGN?

Раньше различная информация передавалась при помощи ведомственных сетей связи, таких, как сеть телеграф, телефон и прочее. Вскоре возникла идея объединить все ведомственные связи в одну, названную следующим образом: ISDN. Однако вскоре она потерпела неудачу. И причин на то было довольно-таки много: дороговизна оборудования ISDN, возникновение новых востребованных услуг, развитие сетей IP. Поэтому появилась новая сеть - NGN, которая строилась на базе протокола IP.

По каким принципам работают мультисервисные сети связи?

Информация, передаваемая через сети нового поколения, делится по своему типу на сигнальную и пользовательскую. Первая предоставляет определенные услуги и обеспечивает бесперебойную коммутацию абонентов. Пользовательская же содержит полезную для абонента информацию (видео, голос, данные и так далее).

В основе NGN лежит технология MPLS, а также интернета. Сегодня выделяют следующие подходы к построению NGN:

1. H.323 - это первый из существующих на данный момент типов. Представлен он в виде наложений данных через сети ISDN.

2. SIP является независимым от транспортных технологий. Пришел на смену H.323, когда в том выявили ряд проблем. SIP предоставляет VoIP-услуги.

3. MGCP производит декомпозицию шлюзов, разбивая их на три блока. Это Signalling Gateway - передает сигнальную информацию, Media Gateway - передает пользовательские данные, Call Agent - содержит интеллект шлюза.

Данные подходы могут применяться как совместно, так и по отдельности.

Программный коммутатор SoftSwitch

Устройство Softswitch управляет сессиями VoIP, обеспечивает связь имеющихся сетей с современными ТфОП. Функция Gatekeeper, выполняемая Softswitch на базе H323, и функция Call Agent делает устройство более современным.

Программный коммутатор MGCF выполняет функцию связи канальной и пакетной коммутации.

Что собой представляет NGN на данный момент?

Все чаще операторы связи переходят на коммутацию пакетов. Новые технологии позволяют беспрепятственно перейти от сетей раннего поколения к современным, обеспечивая непрерывную работу в любой телефонной сети. Таким образом, чтобы кардинально не менять всю структуру сети, нужно воспользоваться данным принципом точечного перехода. Требования к переходам к NGN:

Мультимедийность;

Мультисервисность;

Интеллектуальность;

Мультиоперативность;

Широкополосность;

Масштабируемость;

Инвариантность.

Кто является производителем оборудования?

Производителями NGN являются следующие компании: Cisco Systems, Siemens, Alcatel-Lucent, Huawei, Avaya и др. В России - МФИ Софт.

Также существуют мультисервисные кабельные сети.

Мультисервисная сеть дает возможность многоканального кабельного телевидения, каналов видеонаблюдения, высокоскоростного интернета, передачи данных Ethernet, сбора данных и управления приборами учета для ЖКХ.

Мультисервисные кабельные сети позволяют транслировать каналы в любой части страны, района, города. Поэтому ею пользуются многие операторы кабельной связи.

Новые переходы от старых технологий к современным дают возможность без потери уже имеющихся услуг и оборудования создать что-то более совершенное, инновационное. При этом сохраняются старые функции, что важно для операторов связи.

Мультисервисные сети связи еще не раз нас порадуют чем-то новеньким, потому что им есть куда развиваться. Ну а на сегодняшний день NGN предоставляет все услуги, которые может оказать самая продвинутая телефонная или кабельная сеть.

Мультисервисная сеть - это единая сеть, способная передавать голос, видеоизображения и данные. Основным стимулом появления и развития мультисервисных сетей является стремление уменьшить стоимость владения, поддержать сложные, насыщенные мультимедиа прикладные программы и расширить функциональные возможности сетевого оборудования. Цель данной статьи состоит в представлении возможностей технологий мультисервисных сетей, концепции построения, примеров использования и оборудования, предлагаемого ведущими производителями, - Cisco Systems и 3Com.

Концепция мультисервисности сетей

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, IP). В то время как существующие сети предназначены для управления множеством протоколов, таких как IP, IPX, AppleTalk, 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 Ethernet-пакетов, IP-маршрутизацию и соединения АТМ. Устройства сети могут обрабатывать данные, передаваемые в соответствии с общим протоколом сети (например, IP) 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

Оборудование и решения, предлагаемые Cisco Systems

В конце марта 1998 года компания Cisco Systems объявила о начале третьей стадии пятиэтапной стратегии построения сетей с интеграцией различного типа трафика data/voice/video, в конечном счете направленной на охват всех типов оборудования предприятия. Устройства для построения мультисервисных территориально-распределенных сетей позволяют предоставлять комплексные услуги, объединяющие голосовой трафик, потоки данных и Internet на одной управляемой платформе, и по достоинству оценены поставщиками услуг связи и корпоративными клиентами как в России, так и за рубежом.

В итоге программа должна охватывать все вопросы, связанные с построением интегрированных корпоративных сетей и сетей сервис-провайдеров для передачи разнородного трафика - от небольших точек доступа до магистральных сетей, с подключением по выделенным линиям и посредством сетей общего пользования. Первая фаза этой стратегии была представлена в октябре 1997 года на выставке Interop в Париже. Первыми результатами ее реализации стали возможность уменьшения расходов на междугородные телефонные переговоры за счет их переноса на инфраструктуру корпоративной сети и начало интеграции телефонных и вычислительных сетей. Дальнейшие планы Cisco предусматривают внедрение таких решений, как телефония в Интернете и интрасетях, создание центров технической поддержки на основе Web-технологий, использование видеоприложений на рабочем месте. В рамках этой стратегии ведутся работы по передаче голоса по сетям Frame Relay, ATM и IP.

На второй стадии программы Cisco предложила ряд продуктов для доступа к глобальным сетям с интегрированными услугами.

На третьей стадии программы интеграции разнотипных данных компания Cisco представила мультисервисные устройства: современные коммутаторы, предназначенные для связывания воедино различных служб предприятия, обеспечивающие снижение затрат и развертывание новых бизнес-приложений, демонстрирующие хорошую управляемость всей системой. Компания сосредоточилась на создании «шлюзов» между различными устройствами гетерогенной среды, включая устройства локальных сетей, учрежденческие АТС и ISDN; от IP до АТМ (асинхронной системы передачи); от систем с низкоскоростным доступом до широкополосных коммутируемых систем; от систем с коммутацией каналов до систем с коммутацией пакетов и ячеек. Сеть, поддерживающая перечисленные разнообразные качества, способна стать основой современной информационной инфраструктуры предприятия или оператора услуг электросвязи.

В настоящее время в качестве единой транзитной АТС могут работать сети, построенные на базе ATM-коммутаторов Stratacom (устройства BPX, TGX, MGX, IGX) фирмы Cisco, использующих централизованную модель маршрутизации.

Оборудование Cisco Systems линии Stratacom основано на отраслевых стандартах и является масштабируемым. Наличие модификаций шасси различной плотности портов дает возможность выбора наиболее подходящего оборудования для удовлетворения ваших потребностей. Stratacom - это модульная масштабируемая платформа, ориентированная на развитие, обеспечивающая производительность, необходимую для больших сетевых центров.

При развертывании АТМ-сетей неизбежно возникают сложности с сетевым администрированием из-за большого числа соединений, каждое из которых имеет свой определенный уровень сервиса (QoS), а также с оптимальным распределением полосы пропускания для пользователей, планированием ресурсов и т.д. Для решения этих проблем в данном проекте применяется система управления StrataSphere - масштабируемая среда управления для АТМ-систем, позволяющая начать с нескольких узлов и довести их число до нескольких тысяч. Программное обеспечение StrataSphere разработано для управления сложными, территориально распределенными магистральными сетями, построенными на оборудовании StrataCom.

Интегрированный концентратор доступа Cisco MC3810, включенный в семейство MC3800, как и другие продукты этой компании, работает под управлением программного продукта Cisco IOS. Он сочетает в себе возможности многопротокольного маршрутизатора с функциями сжатия, коммутации и высококачественной передачи голоса и видео в сетях Frame Relay и ATM. Это устройство может подключаться к любой стандартной учрежденческой АТС, системе видеоконференций, а также взаимодействовать с другой аппаратурой Cisco. Концентратор MC3810 способен работать со скоростями от 56 Кбит/с до 2,048 Мбит/с, что обеспечивает гибкое развитие сети по мере роста требований заказчика. Поставщики сетевых услуг могут использовать его для предоставления недорогого интегрированного доступа к сетям Frame Relay, постепенно осуществляя миграцию к ATM-соединениям по каналам T1/E1. При этом MC3810 обеспечивает дифференцированные услуги для трафика различных типов, что допускается далеко не всеми устройствами доступа в сети АТМ.

Эффективные алгоритмы сжатия голоса позволяют при его передаче по корпоративным сетям обходиться значительно меньшей полосой пропускания, чем при работе обычных мультиплексоров или коммутируемых телефонных сетей общего пользования. Cisco MC3810 может обслуживать до 24 голосовых каналов со сжатием до 8 Кбит/с при помощи алгоритма G.729 CS-ACELP, обеспечивает подавление эхо-сигнала и поддерживает механизмы повышения эффективности использования полосы пропускания. Благодаря развитым средствам обработки голосовых вызовов его можно применять в качестве местной АТС для небольших офисов. Гибкая программная конфигурация каналов связи позволяет предоставлять услуги Frame Relay, ATM без замены оборудования и значительных перерывов в работе.

Одновременно Cisco модернизировала АТМ-коммутатор StrataCom IGX, обеспечив его совместимость с MC3810 для обмена голосовым трафиком и данными. Этот коммутатор, предназначенный для глобальных сетей, объединяет все виды трафика на одной магистрали. Сочетание IGX/MC3810 позволяет заказчикам реализовать такие возможности, как гарантированное качество обслуживания (QoS) и средства управления трафиком не только на сетевой магистрали, но и в сетях удаленных филиалов компании. Новое ПО коммутатора IGX осуществляет сжатие голосового сигнала в два-восемь раз, обеспечивая устойчивую работу с обычными АТС и значительную экономию полосы пропускания.

Модернизации подвергся и другой АТМ-коммутатор - LightStream 1010, возможности которого в области обслуживания мультимедийных приложений и передачи разнородного трафика теперь расширились. Предусмотренные в нем средства эмуляции каналов также соответствуют возможностям концентраторов доступа серии MC3800. Дополнительные средства управления трафиком включают поддержку раздельных очередей для каждого потока данных и ряд программных усовершенствований. Благодаря им этот коммутатор может поддерживать отдельные контракты на обслуживание для десятков тысяч потоков, обеспечивает функционирование виртуальных частных сетей и позволяет сервис-провайдерам создавать изолированные виртуальные сети. Развитые средства управления трафиком виртуальных частных сетей позволяют выбирать различную степень их интеграции с услугами сетей общего пользования.

Новые и модернизированные продукты, представленные Cisco, расширяют ассортимент ее периферийного оборудования, предназначенного для объединения с телефонными сетями и переноса голосового трафика на инфраструктуру сетевой магистрали. Теперь список этих устройств включает интегрированные концентраторы доступа MC3810, коммутаторы для ЛС серии Catalyst 5500, АТМ-коммутаторы LightStream 1010 и IGX, маршрутизаторы серий 7xx, 3600 и 7200. Для передачи мультимедийного трафика по сетевой магистрали предназначены АТМ-коммутатор StrataCom BPX, маршрутизаторы серии 7500 и гигабитные коммутаторы третьего уровня серии 12 000. Новые возможности, предусмотренные в ПО Cisco IOS, позволяют определить различные классы обслуживания для IP-трафика и организовать управление им на основе приоритетов. Они соответствуют аналогичным механизмам в сетях АТМ и дополняют эти механизмы на уровне традиционных сетей.

Для построения периферийной части сети компания Cisco Systems предлагает универсальные коммутаторы для глобальных сетей BPX 8680 и MGX 8800, способные обеспечить отличную масштабируемость и поддержку разнообразных служб. Что касается служб, то и BPX 8680, и MGX 8800 могут быть добавлены к существующим сетям ATM/Frame Relay. MGX 8800 и, конечно, BPX 8680 поддерживают программное обеспечение Cisco IOS, что гарантирует широкую поддержку IP, наличие функций защиты данных, администрирования и взаимодействия с сетями, уже использующими ПО Cisco IOS. Что касается масштабируемости, обе платформы готовы к применению интерфейсов OC-48C/STM16, позволяя развернуть сети высокой производительности, как необходимо для передачи трафика различных служб.

Коммутатор BPX 8650, основанный на технологии MPLS, обеспечивает динамическую коммутацию IP-пакетов в среде ATM. Cisco также предлагает своим заказчикам upgrade-пакет, с помощью которого они могут модернизировать установленные коммутаторы серии BPX 8600, дополнив их возможностями MPLS для смешанной среды IP+ATM.

Граничный коммутатор глобальной сети MGX 8800 ориентирован на применение в узлах доступа (PoP) и центральных офисах, обслуживающих максимум 1400 интерфейсов DS1. Для крупных коммуникационных центров, в которых необходимо поддерживать до 16 тыс. интерфейсов DS1, предназначен универсальный сервисный узел BPX 8680.

Коммутатор MGX 8800 поддерживает широкий набор узкополосных и широкополосных интерфейсов, обеспечивая диапазон скоростей от DS0 до OC-48c/STM-16 при пропускной способности коммутационной матрицы 45 Гбит/с.

Используя коммутатор MGX 8800, провайдеры смогут предложить своим клиентам практически полный ассортимент сервисов глобальной сети.

В качестве магистральной платформы, поддерживающей как IP, так и АТМ-трафик, Cisco Systems предлагает оптический коммутатор TGX 8750, способный обслуживать разнообразные периферийные устройства, включая ATM/Frame Relay, IP-маршрутизацию или xDSL-сети. Устройство поддерживает иерархический интерфейс Private Network-to-Network Interface (IPNNI), средства автоматической коммутации с защитой данных (Automatic Protection Switching) в среде SONET/SDH и стандарт взаимодействия оптических сетей OC-48c (наряду с OC-48).

Ядро сети ATM с коммутаторами TGX 8750, построенное на базе интерфейса IPNNI, можно расширить до нескольких тысяч узлов, поддерживающих коммутируемые (SVC) и программируемые постоянные (PVC) виртуальные каналы, а также виртуальные каналы, связывающие один узел с несколькими. Для управления приоритетами при передаче голосового трафика и данных коммутатор применяет алгоритм организации очередей по виртуальным каналам. Cредства контроля доступной скорости передачи (ABR), основанные на ее явном указании, позволяют в полном объеме использовать сетевые ресурсы при минимальном ухудшении характеристик сервиса.

Коммутатор TGX 8750 помимо поддержки надежных масштабируемых протоколов маршрутизации (PNNI, OSPF, IS-IS) для повышения отказоустойчивости позволяет продублировать коммутационные матрицы, процессорные платы, источники питания, интерфейсные карты, допуская горячую замену. Поддержка резервных интерфейсных карт для портов OC-3c, OC-12c, OC-48 и OC-48c обеспечивается средствами автоматической коммутации с защитой данных (SONET 1+1 Automatic Protection Switching), гарантирующими быстрое восстановление работоспособности сетевых служб.