Мультисервисные сети связи

В настоящее время построение мультисервисных сетей с интеграцией различных услуг является одним из наиболее перспективных направлений развития сетей. Основная задачамультисервисных сетей заключается в обеспечении сосуществования и взаимодействия разнородных коммуникационных подсистем в единой транспортной среде, когда для передачи обычного трафика (данных) и трафика реального времени (голоса и видео) используется единая инфраструктура.

При создании мультисервисной сети достигается:

Сокращение расходов на каналы связи;

Сокращение расходов на администрирование и поддержание работоспособности сети, уменьшение совокупной стоимости владения;

Возможность проведения единой административно-технической политики в области информационного обмена;

Увеличение конкурентоспособности оператора за счет введения в операционную деятельность новых сервисов и приложений и, как следствие, увеличение ARPU.

Смотри также:

Мультисервисные сети

Алексей Шереметьев

Концепция мультисервисности сетей

Требования к мультисервисным сетям

Архитектура мультисервисной сети

Оборудование и решения, предлагаемые Cisco Systems

Заключение

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.

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

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:

IP - межсетевой протокол

Коммутатор Swihch

SDH - синхронная цифровая иерархия

АТС - автоматическая телефонная станция

Одномодовая ВОЛС

ТФОП - телефонная сеть общего пользования

Маршрутизатор Router

ЦРРЛ - цифровая радиорелейная линия

СПД - сеть передачи данных

Описание используемых интерфейсов

1.2.1 Internet Protocol (IP) -- межсетевой протокол

IP 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

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

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

ВВЕДЕНИЕ.. 7

1 МУЛЬТИСЕРВИСНАЯ СЕТЬ СВЯЗИ. СТРУКТУРА И УСЛУГИ.. 8

1.1 Услуги и принципы построения мультисервисной сети. 8

1.2 Услуги и технические характеристики IPTV.. 11

1.3 Сетевые протоколы для реализации услуг IPTV.. 17

1.4 Анализ требований по качеству предоставления услуг IPTV.. 21

2 СЕТИ ДОСТУПА И КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ УСЛУГ IPTV.. 24

2.1 Методы передачи трафика IPTV в IP-сетях. 24

2.2 Сети доступа в IPTV сетях. 26

2.3 Архитектура МСС для передачи видеотрафика IPTV.. 33

3 РЕГИОНАЛЬНАЯ СЕТЬ METRO ETHERNET. 36

3.1 Выбор сети доступа. 36

3.2 Услуги IPTV на базе технологии Metro Ethernet 37

3.3 Технология Metro Ethernet 42

3.4 Расчет пропускной способности для технологии Metro Ethernet 48

3.5 Расчет пропускной способности для группы абонентов Triple play по технологии Metro Ethernet 53

3.6 Сравнительный анализ беспроводных широкополосных технологий для предоставления услуг IPTV 59

4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ.. 62

4.1 Краткая характеристика разрабатываемой системы реализации услуг IPTV на мультисервисной сети 62

4.2 Расчет себестоимости и цены научно–технической продукции. 62

5 ОХРАНА ТРУДА.. 73

5.1 Организация системы управления охраной труда на предприятии. 73

5.2 Требования пожарной безопасности при использовании средств вычислительной техники 74

5.3 Организационные, технические и иные решения по устранению опасных и вредных факторов 76

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 80

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 81

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Слайды презентации………………………….…………………………….. 82

ВВЕДЕНИЕ

Термин IPTV появляется в 1995 году, им был обозначен видеопродукт компании Percept Software, которая использовала IP–трафик для передачи аудио и видеоданных для индивидуальных подписчиков и абонентских групп в режиме “multicast” (групповой передачи данных, когда пакет информации предназначен для нескольких получателей в рамках группы).

После долгих попыток IP-телевидение преодолело первые технические трудности и стало доказывать свою ценность в реальных коммерческих сетях.

Сегодня при передаче телевизионных сигналов все чаще прибегают к использованию пакетной передачи, то есть передают телепрограмму с помощью IP–протокола (IPTV). Стандартные MPEG–телесигналы в данной технологии преобразуются для передачи в IP–сети. Основная система включает форматирование потоков головной станции и кодеры, преобразующие MPEG–2 в цифровой поток для IP–передачи. На головной станции установлено программное обеспечение для обслуживания абонентов. Система обслуживания абонентов контролирует каждую абонентскую приставку (Set–top–box), обслуживает подписку на каналы, открывает–закрывает каналы для каждого абонента, поддерживает электронные платежи, отправку сообщений. Изначально в абонентской приставке может быть и не загружено никакого программного обеспечения.

Когда новый абонент включает приставку и получает сигнал, то с головной станции загружается последняя программного обеспечения, что очень удобно для его обновления. Автоматизированная система расчетов рассылает счета абонентам. Если абонент не платит по счету, доступ к услуге закрывается из центра управления сетью.

Передача телевизионного изображения по интернет – сетям стала возможной только с появлением таких технологий, как ADSL 2+ и VDSL 2, а в дальнейшем – технологий пассивной оптической сети и оптического Ethernet . В настоящее время в основном существуют фрагменты сетей IPTV, опытные зоны.

IPTV строится на платформе интернета, эта сетевая система имеет возможность свести воедино мир Интернета и мир телевидения за счет конвергенции всех форм коммуникаций и развлечений в единую гибкую, полностью интегрированную мультимедийную инфраструктуру.

МУЛЬТИСЕРВИСНАЯ СЕТЬ СВЯЗИ. СТРУКТУРА И УСЛУГИ

1.1 Услуги и принципы построения мультисервисной сети

Концепция мультисервисности содержит ряд аспектов, относящихся к различным сторонам построения сети:

− 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 данных сетей. Однако это не отрицает требования дифференцирования трафика в соответствии с предоставляемым качеством услуг;

− 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 сети ориентируются на единый протокол и различные сервисы, требующие для поддержки различных типов трафика;

− 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 (QoS), позволяют дифференцировать услуги, предоставляемые для различных видов трафика;

− 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 (IP) и имеющие различные сервисные требования, (гарантии ширины полосы пропускания, задержку и др.). Кроме того, устройства могут поддерживать как Web–ориентированные приложения, так и пакетную телефонию;

− 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;

− конвергенция технологий выражает стремление к созданию единой общей технологической базы для построения сетей связи, и 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;

− 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.

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к построению мультисервисной сети связи:

− мультисервисность − независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий;

− мультимедийность − способность сети передавать многокомпонентную информацию (речь, данные видео, аудио) с необходимой синхронизацией этих компонент в реальном времени и использованием сложных конфигураций соединений;

− интеллектуальность − возможность управления услугой, вызовом и соединением со стороны пользователя или поставщика услуг;

− инвариантность доступа − возможность организации доступа к услугам независимо от используемой технологии;

− многооператорность − возможность участия нескольких операторов в процессе предоставления услуги и разделение их ответственности в соответствии с их областью деятельности.

К услугам мультисервисной сети можно отнести:

– высокоскоростной доступ в сеть интернет;

– IP–телефония, в которую включены ряд функций (разные виды переадресации, ограничение связи, выбор номера, функция определения номера и т.д.);

– объединение удаленных корпоративных сетей;

– создание виртуальных корпоративных сетей (VPN).

На рисунке 1.1 представлена функциональная структура региональной цифровой телекоммуникационной мультисервисной сети связи.

Рисунок 1.1 – Функциональная структура региональной цифровой телекоммуникационной мультисервисной сети связи.

В состав мультисервисной сети связи входит следующие элементы:

– сеть широкополосного абонентского доступа обеспечивает высокоскоростной доступ в сеть Internet для предоставления всех услуг мультисервисной сети связи;

– инфотелекоммуникационная транспортная система (ИТС) – область взаимодействия инфокоммуникационной сети в терминах модели взаимодействия открытых систем образует цифровая телекоммуникационная мультисервисная сеть связи, в которой основные сетевые характеристики интегрального обслуживания трафика различной природы обеспечивает ее коммуникационное мултипротокольное ядро. В котором реализуется услуги переноса (bearer service) мультимедийной информации между сетевыми окончаниями, называемые инфокоммуникационными услугами связи. При этом доставка информационных услуг осуществляется на единый мультимедийный пользовательский терминал через стандартный широкополосный интерфейс;

– цифровая телекоммуникационная мультисервисная сеть связи страны включает в себя все виды цифровой сети связи объединяющая все сети связи, входящие в состав страны;

– мультимедийный терминал включает в себя систему обработки цифровых аудиовизуальных и мультимедийных данных и память, необходимые для работы в цифровой телекоммуникационной мультисервисной сети связи, и корректного отображения получаемой информации из сети.

1.2 Услуги и технические характеристики IPTV

Видео, передаваемое по IP, чрезвычайно чувствительно к потерям пакетов. Потеря одного или нескольких пакетов практически не отразится на восприятии картинки, но если сбой продолжается более секунды, это заметно сказывается на качестве изображения. Возможности приставок в плане компенсации потерь пакетов достаточно ограничены. Многие приставки борются с появлением видимых артефактов, связанных со сбоями в сети, используя возможности помехоустойчивого кодирования (FEC) для маскировки потерь или для повторного запроса недошедших пакетов, технически оба метода достаточно сложны. Уровень джиттера в сети также является существенным параметром, так как приставки имеют с ним ограниченные возможности борьбы (обычно в пределах 150 мс). Абсолютная задержка видеопотока, в общем–то, не важна, если она постоянна во времени; но это постоянство надо обеспечить. И, наконец, важна возможность одновременной передачи в сети видео VoIP и других потоковых трафиков, чувствительных к временным параметрам. Когда по сети передается множество разноплановых услуг, возникает потребность в гибких схемах очередности передачи потоков и других механизмах борьбы с заторами. Создаваемые очереди должны иметь разные схемы приоритетов и разные размеры буферов. Это должно быть сделано на сетевом уровне.

Управление допуском потоков в сеть: удачные схемы внедрения видеоуслуг приво–дят к стремительному росту на них числа подписчиков. Реальные проекты видео–по–требованию демонстрировали десятикратные увеличения числа подписчиков за несколько лет. При проектировании сети нельзя допускать ее перегрузки, так как она влечет за собой неконтролируемые потери пакетов, одновременно ухудшающие качество всех видеоуслуг, передаваемых в сети. Для предотвращения перегрузки сеть должна иметь механизмы взаимодействия с источниками видеопотоков и давать «добро» на запуск каждого нового видеопотока только в случае, если он не создаст затора в сети.

Время переключения с канала на канал. Хотя скорость переключения между каналами не будет единственным критерием в пользу или против подписки на услугу, но от этого параметра в сильной мере зависит удовлетворенность абонентов IP вещанием. Поэтому весьма важно спроектировать сеть таким образом, чтобы минимизировать скорость переключения. Комплексный подход к обеспечению услуг: видео–по–требованию и ТВ вещание предъявляют принципиально разные требования в плане их бесперебойности.

Вещание каналов осуществляется в многоадресном режиме. При потере в сети одного мультикастового потока без услуги могут остаться тысячи абонентов.

Поэтому сеть должна быть четко оптимизирована для прохождения таких потоков и должна обеспечивать возможности восстановления потерянной информации от мультикастовых источников. Для возможности восстановления сигнала является географическое разнесение дублирующих друг друга источников мультикастового сигнала, чтобы при необходимости сеть смогла бы быстро переключиться на альтернативный источник. Видео–по–требованию, напротив, индивидуальная услуга, поэтому потеря такого потока не столь катастрофична. В то же время ошибки при создании очередей потоков видео–по–требованию или при их администрировании могут приводить к серьезным заторам в сети. Например, если в сети случится авария, а резервные каналы окажутся слишком узкими, то неконтролируемые потери отдельных пакетов из разных потоков могут повлечь за собой сбой всех телевизионных услуг одновременно. Поэтому для вещания и видео–по–требованию необходимо разрабатывать разные схемы поддержки.

Жизненный цикл услуги: при запуске видеоуслуги темпы подписки на нее будут зависеть от плотности населения на территории ее внедрения, времени присутствия услуги на рынке, успешности рекламных кампаний и многого другого. Иными словами, абонентская база не является чем–то постоянным, и сеть не должна потребовать существенных изменений при любых темпах ее роста. При ее расчете должна быть учтена вся потенциальная аудитория. Следует также принять во внимание возможность изменений параметров самой услуги; они должны требовать минимального изменения в «логистике» потоков. Сеть должна безболезненно допускать добавление услуг, связанных, например, с сезонными интересами или с изменением требований абонентов.

Классификация услуг, предоставляемые в системах IPTV, разделены на три основные группы:

– базовые (канальные) услуги(Basic Channel Service);

– расширенные (избираемые) услуги (Enhanced Selective Service);

– интерактивные услуги по обмену данными (Interactive Data Service).

Базовый комплекс IPTV включает в себя стандартный набор услуг, предоставляемых в сетях кабельного и эфирного телевидения. Реализация этого комплекса обеспечивает возможность трансляции по сетям IР радио и телевизионных программ в сочетании с базовым комплексом услуг сетей передачи данных. При этом предполагается, что услуги базового комплекса не являются взаимосвязанными и могут предоставляться независимо.

Услуги расширенного комплекса IPTV реализуются в комплексах, которые обеспечивают активное взаимодействие абонента с системой, которая предоставляет услугу. Для таких комплексов характерно наличие и активное использование обратных каналов. К услугам, предоставляемым в составе расширенного комплекса IPTV, относятся:

– различные варианты реализации услуги "Видео по запросу" – VoD(Video On Demand);

– трансляция музыкальных программ по запросу абонента – MOD (Music On De–mand);

– услуга электронного вида по транслируемым программам – EPG (Electronic Program Guide);

– услуга "Персональный видеоплеер" – PVP (Personal Video Player) – имеет функции для интерактивного просмотра видео с функциями видеоплеера;

– услуга "Деловой канал" – В2В hosting (Business to Business Hosting) – предполагает организацию выделенного канала для обмена оперативными данными и проведения видеоконференций между подразделениями одной компании;

– услуга "Персональный канал" – С2С hosting (Channel to Channel Hosting) – обеспечивает организацию выделенного канала внутреннего обмена групп пользователей;

– услуга "Углы зрения" – (Multi–angle Service) – обеспечивает пользователю возможность оперативно изменять ракурс обзора представляемого в видеопрограмме объекта.

Комплекс интерактивных услуг по обмену данными сетей IPTV представляет собой расширенный набор информационных сервисов сети Интернет, объединенных в пяти тематических категориях:

Услуги информационной категории обеспечивают возможность получения оперативных сообщений информационных служб, например, региональные и мировые новости, прогноз погоды.

Услуги IPTV, отнесенные к коммерческой категории, предназначены для поддержки сервисов, связанных с финансовыми расчетами и требующих повышенный уровень информационной безопасности. К таким сервисам в первую очередь можно отнести электронные покупки, участие в электронных аукционах, электронные операции с платежными средствами.

К услугам коммуникационной категории в описываемом документе отнесены классические информационные сервисы сети Интернет - электронная почта, различные службы обмена сообщениями. В эту же категорию включены услуги VoIP и видеоконференция.

Услуги образовательной категории предназначены для организации и поддержки дистанционного обучения различных уровней – начиная от начальной школы вплоть до высших учебных заведений. Специальные образовательные услуги, такие, например, как изучение иностранных языков, также отнесены к данной категории.

Основным преимуществом телевизионных систем, основанных на протоколе сети Интернет, является способ организации доставки телевизионных программ. В отличие от классических систем телевидения, которые основаны на вещании всем абонентам всего комплекса программ, абонент IPTV сам определяет состав и насыщенность приходящего к нему информационного потока, что существенно снижает требования к пропускной способности наиболее протяженной части канала доставки программ.

Системы, предназначенные для предоставления услуги VoD , обеспечивают абоненту возможность заказать доставку или трансляцию выбранного видеофильма, или видеопрограммы. Абонент, использующий такую услугу, получает возможность просматривать заказанную видеопрограмму на собственном телевизионном приемнике или персональном компьютере. В процессе просмотра программы абонент может использовать стандартный набор функций управления воспроизведением, например, функции остановки кадра, прямой и обратной перемотки фильма.

Системы VoD могут быть построены на основе двух различных схем доставки заказанных программ абоненту:

– потоковая доставка видеопрограмм;

– доставка видеопрограмм по расписанию.

В первом случае процесс доставки видеопрограммы абоненту выполняется в реальном масштабе времени на фоне ее просмотра. При этом очередные фрагменты просматриваемой программы доставляются абоненту по высокоскоростному каналу прямым потоком или блоками с периодом 10-15 минут. Такой режим доставки обеспечивает возможность просмотра видеофильма практически сразу после оформления заказа и не предъявляет высоких требований к аппаратуре воспроизведения. Системы потоковой доставки, в свою очередь, подразделяются на две категории:

– упрощенные потоковые системы;

– полные потоковые системы – T–VoD (True Video On Demand).

Системы T–VoDиспользуют прямую потоковую доставку и поэтому способны обеспечить абоненту возможность полного управления режимом просмотра принимаемой видеопрограммы. В отличие от T–VoD, в упрощенных потоковых системах применяется блоковая доставка видеопрограмм, что может существенно ограничить возможности абонента по управлению воспроизведением принимаемой видеопрограммы. Применение обоих вариантов потоковой доставки видеопрограмм в системах VoDцелесообразно только при наличии высокоскоростного канала (не менее 6 Мбит/сек) у абонента до провайдера данной услуги.

В системах VoD, которые применяют доставку видеопрограмм по расписанию, абонент во время заказа видеопрограммы должен определить удобный для себя момент начала доставки с учетом расписания трансляции данной программы по сети провайдера. Абонент также должен соответствующим образом обеспечить возможность записи транслируемой программы на воспроизводящее устройство. Сама доставка видеопрограммы в данном случае может осуществляться по относительно низкоскоростным каналам.

Передача данных в потоковых системах VoDможет быть выполнена только в цифровом формате. Эти системы, безусловно, более привлекательны для клиента, но их реализация требует больших ресурсов.

Доставка видеопрограмм по расписанию в соответствующих системах VoDможет быть выполнена в аналоговом или цифровом виде, причем форма доставки в данном случае определяется возможностями используемого канала. В системах VoDможет также применяться гибридная доставка, когда при помощи специальной приставки передаваемая в цифровом формате видеопрограмма записывается на аналоговый видеомагнитофон.

Среди множества IPTV–услуг, наиболее перспективным являются:

Видео по требованию, «почти» видео по требованию, интерактивное телевидение, трансляция каналов в реальном времени, интерактивное телевидение, трансляция каналов в реальном времени, интерактивная программа передачи и персональный видеомагнитофон. Данный выбор основан на востребованности услуг на рынке, а также в связи с существующими различиями на физическом уровне.

Наряду с предложением принципиально новых продуктов, таких как Video–on–Demand, iTV и др., поставщики услуг и операторы мультисервисной сети имеют также возможность предоставлять традиционные услуги трансляции телевизионных каналов в реальном времени.

Поставщик услуг может предлагать различные тематические пакеты канало, которые могут включать как традиционные эфирные каналы, так и цифровые кабельные и спутниковые каналы. При этом абонент избавлен от необходимости приобретать такое оборудование, как спутниковый ресивер и антенну для приема спутниковых каналов, кабельный декодер для кабельных канало и оплачивать услуги различных провайдеров.

Вместо этого он получает выбранный пакет каналов с помощью своего единого абонентского устройства (в пределах набора каналов, ретранслируемых оператором) и оплачивает единый счет за все предоставленные ему услуги мультисервисной сети. Поскольку передача видеосигнала по мультисервисной сети ведется в цифровом виде, то потери качества сигнала при ретрансляции не происходит.

Благодаря применению современных цифровых технологий при ретрансляции телеканалов, в пакете цифровых услуг поставщики услуг могут предоставлять абонентам также:

– электронную программу передачи (EPG, Electronik Program Guide);

– персональный видеомагнитофон (PVR, Personal Video Recorder);

– мультиязычное звуковое сопровождение;

– мультиязычные субтитры.

В зависимости от выбранного абонентам тарифного плана ему может предоставляться доступ к различным каналам, ретранслируемым оператором.

В дополнение к перечисленным выше основным возможностям при ретрансляции телеканалов по мультисервисной сети оператором также дополнительно могут быть предоставлены следующие возможности:

– просмотр прошедших за последнее время (например, 24 часа) телепрограмм, которые абонент не успел просмотреть;

– персональная приостановка трансляции на ограниченное время (например, на 1 час), с последующим продолжением просмотра с места приостановки.

Перечисленные выше возможности часто называют функцией Shifted–TV. Они, фактически, дают абоненту все базовые возможности цифрового видеомагнитофона без необходимости иметь таковой.

Ряд дополнительных функций связан с возможностями распределенной платформы VoD по трансляции региональной рекламной информации, уникальной в пределах области покрытия каждого узла предоставления услуг. Ниже перечислены основные такие функции:

– возможность выбора абонентом режима просмотра телеканала: с рекламой (по пониженной стоимости или бесплатно) или без нее (за полную стоимость).

При просмотре фильмов доступны следующие дополнительные возможности:

– перемотка фильма вперед и назад, режим паузы, продолжение просмотра, временная приостановка просмотра с запоминанием позиции;

– трансляция фильма в режиме, позволяющим осуществить его запись на имеющиеся цифровые устройства записи;

1.3 Сетевые протоколы для реализации услуг IPTV

Протокол RTP

Протокол RTP (Real–Time Transport Protocol) является транспортным протоколом реального времени, который гарантирует доставку данных одному или более адресатам с задержкой в заданных пределах, т. е. данные могут быть воспроизведены в реальном времени.

RTP не поддерживает каких–либо механизмов доставки пакетов, обеспечения достоверности передачи или надежности соединения. Эти все функции возлагаются на транспортный протокол. RTP работает поверх UDP и может поддерживать передачу данных в реальном времени между несколькими участниками RTP–сеанса.Для каждого участника RTP сеанс определяется парой транспортных адресов назначения пакетов (один сетевой адрес – IP и пара портов: RTP и RTCP).

Пакеты RTP содержат следующие поля: идентификатор отправителя, указывающий, кто из участников генерирует данные, отметки о времени генерирования пакета, чтобы данные могли быть воспроизведены принимающей стороной с правильными интервалами, информация о порядке передачи, а также информация о характере содержимого пакета, например, о типе кодировки видеоданных (MPEG, Indeo и др.). Наличие такой информации позволяет оценить величину начальной задержки и объема буфера передачи.

Поскольку RTP определяет (и регулирует) формат полезной нагрузки передаваемых данных, с этим напрямую связана концепция синхронизации, за которую частично отвечает механизм трансляции RTP – микшер. Принимая потоки пакетов RTP от одного или более источников, микшер, комбинирует их и посылает новый поток пакетов RTP одному или более получателям. Микшер может просто комбинировать данные, а также изменять их формат, например, при комбинировании нескольких источников звука. Предположим, что новая система хочет принять участие в сеансе, но ее канал до сети не имеет достаточной емкости для поддержки всех потоков RTP, тогда микшер получает все эти потоки, объединяет их в один и передает последний новому члену сеанса. При получении нескольких потоков микшер просто складывает значения импульсно–кодовой модуляции. Заголовок RTP, генерируемый микшером, включает идентификатор отправителя, чьи данные присутствуют в пакете.

Более простое устройство – транслятор, создает один исходящий пакет RTP для каждого поступающего пакета RTP. Этот механизм может изменить формат данных в пакете или использовать иной комплект низкоуровневых протоколов для передачи данных из одного домена в другой. Например, потенциальный получатель может оказаться не в состоянии обрабатывать высокоскоростной видеосигнал, используемый другими участниками сеанса. Транслятор конвертирует видео в формат более низкого качества, требующий не такой высокой скорости передачи данных.

Протокол IP

Протокол IP является самым главным во всей иерархии протоколов семейства TCP/IP. Именно он используется для управления рассылкой TCP/IP пакетов по сети Internet. Среди различных функций, возложенных на IP обычно выделяют следующие:

– определение пакета, который является базовым понятием и единицей передачи данных в сети Internet. Многие зарубежные авторы называют такой IP-пакет датаграммой;

– определение адресной схемы, которая используется в сети Internet;

– передача данных между канальным уровнем (уровнем доступа к сети) и транспортным уровнем (другими словами мультиплексирование транспортных датаграмм во фреймы канального уровня);

– маршрутизация пакетов по сети, т.е. передача пакетов от одного шлюза к другому с целью передачи пакета машине-получателю;

– "нарезка" и сборка из фрагментов пакетов транспортного уровня.

Главными особенностями протокола IP является отсутствие ориентации на физическое или виртуальное соединение. Это значит, что прежде чем послать пакет в сеть, модуль операционной системы, реализующий IP, не проверяет возможность установки соединения, т.е. никакой управляющей информации кроме той, что содержится в самом IP-пакете, по сети не передается. Кроме этого, IP не заботится о проверке целостности информации в поле данных пакета, что заставляет отнести его к протоколам ненадежной доставки. Целостность данных проверяется протоколами транспортного уровня (TCP) или протоколами приложений.

Протокол UDP

Протокол UDP (User Datagram Protocol) описан в документе RFC 768. Протокол, обеспечивающий негарантированную доставку данных без установления виртуального соединения между программами, которым требуется использовать сетевые услуги. Он ориентирован на сервис без установления соединений и не обеспечивает надежную передачу сегментов между сетевыми приложениями. Это очень простой протокол, который развивает возможности IP–протокола лишь в части демультиплексирования потока пакетов по признаку принадлежности их определенному приложению и контроля целостности данных.

Взаимодействие между прикладными процессами UDP реализует посредством механизма протокольных портов. Протокольный порт можно определить, как абстрактную точку присутствия конкретной прикладной программы, выполняющейся на конкретном хосте. Когда рабочая станция получает пакет, в котором указан ее IP–адрес, она может направить его определенной программе, используя уникальный номер порта, назначенный этой программе в ходе выполнения процедуры установления соединения. Таким образом, в стеке протоколов TCP/IP порт является механизмом поддержания рабочей станцией одновременного выполнения нескольких прикладных процессов.

Протокол RIP.

Внутренний протокол маршрутизации RIP (Roeting Internet Protocol) является одним из наиболее распространенных протоколов маршрутизации в компьютерных сетях, который позволяет маршрутизаторам динамически обновлять маршрутную информацию, получая её от соседних маршрутизаторов.

Алгоритм маршрутизации RIP (алгоритм Беллмана – Форда) был впервые разработан в 1969 году как основной для сети ARPANET. В1994 г. был разработан протокол RIP2, который является расширением протокола RIP, обеспечивающим передачу дополнительной маршрутной информации в сообщениях RIP и повышающим уровень безопасности. Для работы в среде IPv6 была разработана версия RIPng.

Максимальное количество переприемов, разрешенное в RIP – 15. Каждый RIP–маршрутизатор по умолчанию вещает в сеть свою полную таблицу маршрутизации раз в 30 секунд.

В современных сетях возможности RIP уступают более современным протоколам, например, OSPF, так как 15 переприемов ограничивает применение протокола в больших сетях. Единственным преимуществом этого протокола является простота конфигурирования.

Протокол OSPF.

Протокол выбора наикратчайшего пути OSPF (Open Shortest Pass First) – протокол динамического маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала и использующий для нахождения кратчайшего пути алгоритм Дейкстры.

Протокол OSPF разработан IETF в 1998 году. OSPF распространяет информацию о доступных маршрутах между маршрутизатором одной автономной системы и обеспечивает решение следующих задач:

– поддержка сетевых масок переменной длины;

– достижимость сети;

– использование пропускной способности;

– метод выбора пути.

Протокол BGP.

Протокол граничного шлюза BGP (Border Gateway Protocol) является основным протоколом динамической маршрутизации в Интернете. BGP, в отличии от других протоколов динамической маршрутизации, предназначен для обмена информации о маршрутах не между отдельными маршрутами, а между целыми автономными системами, и поэтому, помимо информации о маршрутах в сети, переносит также информацию о маршрутах на автономные системы. BGP не использует технические метрики, а осуществляет выбор наилучшего маршрута исходя из правил, принятых в сети.

BGP поддерживает бесклассовую адресацию и использует суммирование маршрутов для уменьшения таблиц маршрутизации. BGP является протоколом сетевого уровня, однако функционирует поверх протокола уровня TCP.

Протокол IGMP.

Данные мультимедиа передаются, обычно, в режиме без установления соединения (протокол UDP-RTP). Наиболее типичной схемой в этом случае является наличие одного передатчика и большого числа приемников. Эта схема реализуется с использованием многоадресной передачи, которая может осуществляться на IP и MAC уровнях. Так как соотношение IP и MAC адресов не являются однозначным, драйверы должны обеспечить обработку адресов с тем, чтобы интерфейсы получали только те кадры, которые действительно им предназначены. Для того чтобы информировать маршрутизатор о наличии участников обмена мультивещания в подсети, связанной с тем или иным интерфейсом, используется протокол IGMP.

Протокол IGMP (Internet Group Management Protocol) используется для видеоконференции и передачи звуковых сообщений. Для того чтобы участвовать в коллективных обменах, локальная сеть должна быть снабжена программой, которая поддерживает этот режим. При этом сервер локальной сети информируется о намерении использовать мультивещание. Сервер передает эту информацию другим серверам IP–сети. Следует иметь в виду, что мультикастинг также как и широковещательный ражим, заметно загружает сеть. IGMP для передачи своих сообщений использует IP дейтограммы. Для подключения к группе сначала посылается IGMP сообщение всем узлам о включении в группу, при этом локальный сервер мультивещании подготавливает маршрут. Локальный сервер мультивещания периодически проверяет узлы и определяет, не покинули они группу. Все обмены между узлами и сервером мультивещания производится в режиме мультивещания, т.е. любое сообщение адресуется всем участникам группы. Узлы не принадлежащие группе, IGMP сообщений не получают, что снижает нагрузку на сети.

При использовании мультивещания MAC переключатели переадресуют пакеты через все имеющиеся интерфейсы, что заметно ухудшают эффективность сети. Чтобы решить эту проблему компания Cisco Systems разработала протокол CGMP (Cisco Group Management Protocol), который позволяет взаимодействовать маршрутизаторам и переключателям, что позволяет передавать пакеты мультивещания только на те интерфейсы, где имеются активные члены группы.

1.4 Анализ требований по качеству предоставления услуг IPTV

Для предоставления услуг IPTV мультисервисная сеть связи должна обеспечить требуемое качество соединения и предоставляемых сервисов, т.е. должен быть обеспечен определенный уровень качества обслуживания (QoS). Но так как разнородный трафик в мультисервисных сетях предъявляет различные требования к качеству обслуживания, то сеть оператора связи должна поддерживать несколько уровней QoS, каждый из которых имеет набор нормированных параметров.

Для построения региональных (зоновых) компонентов национальной ЦТМСС рекомендованы две базовые пакетные технологии IP–QoS (технология интегральных услуг с резервированием ресурсов (Integrated Services, IntServ), технология дифференциальных услуг (Differentiated Services, DiffServ) в сочетании с технологией многопротокольной коммутации по метке (Multi–Protocol Label Switching, MPLS)).

Стандарты ITU–T для услуг IPTV.

В Международном союзе электросвязи (ITU) разработкой стандартов IPTV занимается фокус–группа IPTV (ITTV–FG), которая состоит из рабочих групп. В рамках деятельности IPTV–FG была предложена архитектура IPTV на разных уровнях детализации функций участников процесса предоставления IPTV–услуг (пользователя, оператора сети, поставщика услуг и поставщика контента). При этом на среднем уровне рассматривается несколько вариантов архитектуры: без учета возможностей сети NGN, в составе сети NGN на базе подсистемы IMS, в составе сети NGN без подсистемы IMS и конвергенция первого и второго вариантов. На верхнем уровне выделяются функции, общие для всех четырех архитектур. В области стандартизации ITU–T также входят:

– стандарты сжатия видео при предоставлении IPTV–услуг, например, MPEG–4/ AVC (H.264):

– технологии сети доступа предоставления IPTV–услуг, например:

а) APON (ATM PON, пассивная оптическая сеть поверх ATM);

б) GPON (Gigabit PON, гигабитная пассивная оптическая сеть);

в) ADSL (Asymmetric DSL, асимметричная цифровая абонентская линия);

е) VDSL (Very High Speed DSL, цифровая абонентская линия с высокой пропускной способностью);

з) FS–VDSL (Full Service–VDSL, VDSL с полным набором услуг).

Стандарты ATIS для услуг IPTV.

Альянс по решениям в области электросвязи (ATIS) осуществляет стандартизацию IPTV, в основном, в рамках комитета IPTV Interoperability Forum (IIF), занимающегося совместимости, взаимодействия и реализации IPTV– систем и услуг.

Деятельность IIF связана с архитектурой IPTV в составе сети NGN на базе платформы IMS и без подсистемы IMS, с подсистемой защиты контента DRM, а также с разработкой требований по совместимости, надежности и устойчивости компонентов архитектуры.

Стандарты ETSI для услуг IPTV.

Европейский институт стандартизации в электросвязи (ETSI) разрабатывает архитектуру IPTV в составе сети NGN на базе подсистемы IMS и без подсистемы IMS в рамках технического комитета TISPAN. Важным направление в деятельности ETISI является цифровое вещание DVB. Основные стандарты ETSI по IPTV:

TS 102 034 V1.2.1 Transport of MPEG–2 TS based DVB Service over IP based networks;

TS 102 005 V1.2.1 Implementation Guidelines for the use jf Audio–Visual Content in DVB services delivered over IP;

EN 300 468 V1.7.1 Specification for Service Information (SI) in DVB systems.

При разработке стандартов ETSI DVB используются существующие стандарты DVB, учитываются спецификация IETF, используются технологии XML и IP.

Стандарты DSL Forum для услуг IPTV.

DSL-Форум стандартизирует предоставление IPTV–услуг по широкополосному доступу, в том числе:

– технологии ADSL2+/VDSL2, объединение несколько технологий DSL, решения PON;

– управление многоадресной передачи данных и сетями VLAN – протокол IGMP и поддержка различных сетей VLAN;

– управлением доступом к IPTV-услугам и управление качеством обслуживания – получение сведений в режиме реального времени о топологии сети, о доступной ширине полосы пропускания (ШПП), возможность динамического перераспределения ресурсов для обеспечения требуемых ШПП и показателей QoS;

– домашняя сеть – первичная настройка абонентского оборудования, автоматическое распознавание, удаленное управление и самодиагностика;

– качества восприятия QoE – мониторинг и измерение показателей, определяющих качество восприятия IPTV-услуг пользователем.

Стандарты MPEGIF для услуг IPTV.

Форум MPEGIF разрабатывает спецификацию стандартов сжатия аудио и видео, таких как, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7.

Стандарты MPEG-1 и MPEG-2 сделали возможным интерактивное видео на CD-ROM и цифровое телевидение. Стандарт MPEG-4 предоставляет стандартизированные технологические элементы, позволяющие осуществлять доступ к содержимому в области цифрового телевидения, к интерактивной графике и интерактивному мультимедиа.

MPEG-7 является стандартом ISO/IEC, разработанным MPEG (Moving Picture Experts Group) – комитетом, который разработал стандарты MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4.

MPEG-7 формально называется «Мультимедиа–интерфейс для описания содержимого». Он имеет цель стандартизовать описание мультимедийного материала, поддерживающего некоторый уровень интерпретации смысла информации, которая может быть передана для обработки ЭВМ. Стандарт MPEG-7 не ориентирован на конкретное приложение. Он стандартизирует некоторые элементы, которые рассчитаны на поддержку широкого круга приложений.

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

ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1 Мультисервисная сеть связи

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).

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:

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.

Введение

На сегодняшний день телекоммуникационным операторам приходится удовлетворять потребности клиентов в передаче разнообразного трафика и предоставлении клиентам большого спектра услуг. Среди них наиболее востребованными являются:

передача традиционного трафика телефонии;
организация доступа в Интернет и передача трафика Интернет по магистральным каналам;
передача трафика корпоративных сетей, объединение локальных сетей;
организация видеоконференций и передача трафика IP-телефонии.

Между тем, каналы передачи данных, подходящие для предоставления одной услуги, не всегда подходят для предоставления другой. Увеличение объемов предоставляемых услуг заставляет операторов и провайдеров параллельно развивать несколько различных сетей. Это требует больших затрат и часто сопряжено со значительными техническими трудностями.

В то же время существенно возросла конкуренция между операторами и интернет-провайдерами, предоставляющими эти услуги. Неудивительно, что в последнее время все большую популярность приобретают мультисервисные сети.

Мультисервисная сеть - это инфраструктура, использующая единый канал для передачи данных разных типов трафика. Она позволяет уменьшить разнообразие типов оборудования, применять единые стандарты и единую кабельную систему, централизованно управлять коммуникационной средой для предоставления наиболее полного спектра услуг.

Проектирование мультисервисной сети начинается с определения видов предоставляемых услуг. В первую очередь необходимо решить, какие услуги будет предоставлять оператор, оценить соотношение различных видов трафика на текущий момент и спрогнозировать ситуацию на ближайшую перспективу.

После этого можно приступать к выбору технологий, на которых будет строиться сеть.

Выбор магистральной технологии

Современная транспортная магистраль должна отвечать следующим требованиям:

масштабируемость, обеспечение развития сети с учетом возможного значительного роста;
высокая скорость передачи данных;
управляемость;
надежность и возможность резервирования;
безопасность информации;
обеспечение требуемой полосы пропускания;
обеспечение требуемого качества обслуживания клиентов.

Важной характеристикой магистрали является ее протяженность. Очевидно, что оптический кабель является наиболее предпочтительной средой передачи для таких сетей. Впрочем, в некоторых случаях, возможно, более эффективно будет использование радиорелейных и инфракрасных линий.

При выборе технологии и вариантов построения сети особое внимание необходимо уделить экономической эффективности. Ее можно оценить, исходя из стоимости решения на единицу передаваемой информации.

Базовыми магистральными технологиями на сегодняшний день являются следующие технологии:

POS (Packet Over SONET)
DPT (Dynamic Pocket Transport - реализованная Cisco Systems технология RPR)
Fast/Gigabit Ethernet

Выбор технологии доступа

В сеть доступа инвестируется от 50% до 80% средств, поэтому правильный выбор технологий и вариантов построения сети чрезвычайно важен. Ниже перечислены факторы, влияющие на выбор той или иной технологии абонентского доступа:

Стоимость подключения в расчете на одного абонента.
Простота подключения - фактор, определяющий доступность подключения для абонентов, быстроту подключения абонентов.
Достаточная для абонента полоса пропускания или скорость передачи данных.
Обеспечение требуемого качества обслуживания клиентов.
Существующая кабельная инфраструктура - коаксиальный кабель, витая пара, телефонная проводка, оптическое волокно и т. д.

Если сеть доступа разворачивается на участках, где невозможно использовать существующую кабельную инфраструктуру, нужно серьезно задуматься о выборе технологии "последней мили". Прокладывать новый медный кабель или же сразу ориентироваться на оптоволокно? Позволяет ли рельеф местности или погодные условия организовать надежный беспроводной доступ? Как и куда придется прокладывать новый кабель? В зависимости от ответов на эти и многие другие вопросы выбирается одна из следующих технологий доступа:

xDSL (HDSL, ADSL, VDSL и др.)
PON (пассивные оптические сети)
HFC (гибридные волоконно-коаксиальные сети, кабельные модемы)
LMDS/MMDS (радиодоступ)
ИК-связь (беспроводная оптическая связь)
Ethernet/Fast Ethernet

Типовое решение по построению мультисервисной сети

Выбор технологий для магистрали и сети доступа зависит от конкретных условий и определяется целым рядом факторов - таких, как преобладающий тип трафика, существующая кабельная инфраструктура и возможность её развития, уже эксплуатируемое оборудование и другие.

Однако в последнее время для магистрали все чаще используется Gigabit Ethernet, а для сети доступа - xDSL. Такую ситуацию, наиболее типичную на сегодняшний день, мы и рассмотрим далее.

Популярность этих технологий объясняется их следующими достоинствами:

Относительно низкая стоимость оборудования.
Высокая пропускная способность: 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet) в транспортной магистрали и 8 Мбит/с (ADSL), 50 Мбит/с (VDSL) в сети доступа.
Возможность использования существующей кабельной инфраструктуры в сети доступа.
Высокая степень интеграции с существующими клиентскими сетями.

Подобное решение позволяет предоставлять наиболее востребованные на рынке услуги:

Доступ в Интернет для частных лиц и организаций по выделенным линиям.
Организация IP VPN для объединения малых и средних офисов и филиалов.
Организация IP-телефонии для частных лиц и организаций.
Передача видеоинформации.

Cхема построения мультисервисной сети представлена на рис 1 (щелкните по схеме, чтобы увидеть ее увеличенное изображение).

Рис 1. Схема организации распределённой мультисервисной сети

Магистральная часть данного решения реализована на управляемых коммутаторах с оптическими гигабитными интерфейсами, что обеспечивает высокую пропускную способность.

Доступ по выделенной линии организуется на базе DSL концентраторов ZyXEL IES- / . Концентраторы этой линейки имеют встроенный управляемый коммутатор L2 с поддержкой технологий приоритетов, очередей и виртуальных сетей IEEE 802.1q/p, прозрачных для любых сетевых протоколов LAN Ethernet.

В качестве абонентских устройств применяются DSL модемы ZyXEL Prestige. Они могут работать как мосты или маршрутизаторы с поддержкой SUA (определенный вариант NAT), поддерживают до 8 PVC с регулировкой полосы пропускания и политиками маршрутизации. На LAN интерфейсе поддерживается до 3-х IP сетей (Aliases). Поддержка SUA и настраиваемых пакетных фильтров уровней 2 и 3 позволяет использовать данные устройства в качестве Firewall для небольших сетей.

Клиентский трафик собирается с помощью магистральных управляемых коммутаторов уровня 2-4, например, Cisco Catalyst 2950. При этом c трафиком от различных клиентов могут быть проведены следующие манипуляции:

Трафик может быть разделен с помощью технологии VLAN IEEE 802.1q поддерживаемой оборудованием Catalyst 2950, DSLAM IES-2000, Prestige 782R и Prestige 842.
Трафик, помеченный метками QoS, может быть классифицирован на 2, 3 и 4 уровнях, после чего к нему может быть применена определенная политика QoS.
Скорость каждого порта Ethernet может регулироваться с шагом 1 Мбайт/с.

Агрегированный трафик проходит через центральный маршрутизатор. Для клиентов его интерфейсы являются шлюзами в Интернет. Трафик каждого клиента, прошедший через шлюз, учитывается, и данные о нем поступают в биллинговую систему.

В качестве центрального маршрутизатора целесообразно использовать модульные маршрутизаторы повышенной производительности - такие, как Cisco 7204 VXR или 7206VXR - с поддержкой широкого спектра сред передачи данных, горячей замены интерфейсных модулей и дополнительного источника питания. Выбор конкретной модели зависит от ширины канала, предоставляемого провайдером верхнего уровня, и среднего объема потребляемого клиентами трафика.

Сбор информации для тарификации может осуществляться несколькими способами:

Сбор статистики трафика через VLAN Sub-интерфейсы маршрутизатора. В этом случае трафик от различных абонентов маркируется метками 802.1q и идентифицируется на маршрутизаторе.
C помощью программного обеспечения, совместимого с Radius (как в случае dial-up подключения). При этом модем Prestige 645 соединяется с маршрутизатором по протоколу PPPoE.
C помощью протокола SNMP. В этом случае биллинговая система может собирать информацию от объектов, содержащих статистику по переданным кадрам и пакетам

Заключение

Мы рассмотрели одно из наиболее типичных решений по построению мультисервисной сети. На нашем сайте можно найти описания проектов других мультисервисных сетей, реализованных компанией "РОТЕК"-Новосибирск. Это мультисервисная сеть доступа компании "Югра-Телеком" (г. Ханты-Мансийск), построенная по схожему принципу, и областная сеть передачи данных РФ "Электросвязь" Кемеровской области, ориентированная на иные задачи и построенная по технологии TDM.

Мультисервисная телекоммуникационная сеть общего пользования

Мультисервисные сети

Концепция мультисервисности сетей

ВВЕДЕНИЕ

ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Мультисервисная сеть связи

Описание используемых интерфейсов

Выбор магистральной технологии

Выбор технологии доступа

Типовое решение по построению мультисервисной сети

Заключение