Модернизация сети передачи данных Витебской области

1.4 Решение Metro Ethernet (Carrier Ethernet)

 

В настоящее  время осуществляется переход к  сетям NGN (Next Generation Network), основой идеологии которых составляет переход от речевого трафика к трафику данных. Как следствие, началась конкуренция между традиционными телефонными услугами (телефонной связью) и услугами передачи данных. В такой ситуации повышенный интерес привлекают разнообразные неклассические технологии создания мультисервисных сетей доступа, основанных на передовой технологии Ethernet. Разработанная первоначально как технология локальных вычислительных сетей (ЛВС -LAN), технология Ethernet быстро захватила рынок клиентских и корпоративных решений, так что в настоящее время более 90% всего трафика NGN – это трафик Ethernet. По этой причине появилась стратегия расширения сетей Ethernet до уровня местных, городских и междугородных сетей.

Скорости  в 1 Гбит/с и 10 Гбит/с технологии Ethertnet подходят для транспортной сети. Кроме того, технология Ethernet оказывается максимально приближенной к стеку протоколов IP и самым распространенным форматом пользовательских данных.

Все перечисленные факторы в настоящее  время делают систему Ethernet самой перспективной технологией транспортных сетей[7].

1.4.1 Преимущества Metro Ethernet

 

Становится  все более популярным использование  в магистралях региональных сетей  и городских сетях широкополосного  доступа гигабитного Ethernet, технологии MetroEthernet. Такая архитектура дешевле и надежнее чем конкурентные решения и именно поэтому ощущается интерес к этим технологиям.

Сеть  должна обеспечивать возможность предоставления полного спектра современных  услуг передачи данных в городе (регионе), как для корпоративных, так и  для домашних пользователей с  максимальной зоной охвата.

Доступ  клиентов оператора связи к различным  сервисам обеспечивается за счет использования  двух ключевых технологий - широкополосного  доступа xDSL и FE/GE.

Предлагаемое  решение отличается невысокой стоимостью в расчете на порт, хорошей масштабируемостью  решения, а так же большой полосой  пропускания, которая предоставляется конечному пользователю и которая может быть использована для предоставления новейших телекоммуникационных и мультимедийных услуг.

Приемущество MetroEthernet

- E-Line, E-LAN предоставляют прозрачные абонентские линии, виртуальные линии и услуги LAN в режиме многоточка-многоточка;

- обеспечение  распространенных услуг глобально  и локально, через стандартное  оборудование;

- не  требует изменений в пользовательском  оборудовании LAN и не требует приспосабливать  существующие сетевые соединения;

- идеально  подходит для конвергенции голоса, видео и данных;

- широкий  выбор и спектр полос пропускания  и опций QoS.

Масштабирование

• возможность для миллионов, использовать сетевые сервисы, которые идеально подходят для бизнеса, развлечений и приложений для голоса, видео и данных
•   глобальные сервисы через широкий набор физических инфраструктур большим количеством сервис – провайдеров.
• масштабирование полосы пропускания от 1Mbps до 10Gbps  и дальше.

Ограничения -  это низкая пропускная способность и дальность связи для двухжильного кабеля. Например, ограничения стандарта 802.3ah для сервисов Ethernet, предоставляемых по медным кабелям телефонных сетей, составляют 10 Мбит/с при дальности 750 м и 5,7 Мбит/с при дальности 3 км.

Таким образом, с учетом новых требований к широкополосному доступу, решение MetroEthernet  становится универсальной базой для IP  NGN.

1.4.2 Архитектура Metro Ethernet

 

Наиболее  привлекательной технологией для  магистральных приложений с точки  зрения соотношения цена/производительность для построения операторских сетей MetroEthernet была признана технология Gigabit Ethernet. Представим обобщённую схему сети MetroEthernet на рисунке 13.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 13 – Обобщённая схема сети MetroEthernet

 

Архитектурно  решение представляет собой совокупность опорных узлов, объединенных по технологии Gigabit Ethernet и образующих два симметричных кольца. При этом центральный узел связи предназначается для сопряжения сети передачи данных города со смежными сетями передачи данных, размещения системы управления сетью, службы выбора услуг и прочих прикладных систем, агрегирования трафика кольцевых городских сетей.

В свою очередь периферийные узлы подключаются к магистральному узлу и предназначаются  для обслуживания конечных пользователей. При этом в качестве среды передачи между узлами городской сети доступа  используются волоконно-оптические линии  связи, а подключение пользователей  осуществляется по проводным и волоконно-оптическим каналам связи.

Для подключения зданий к оптоволоконной городской сети используется организация  соединения типа Gigabit Ethernet. В основу архитектуры решения положен иерархический принцип, который включает в себя магистральный уровень, а также уровни агрегирования и доступа. Отдельно выделяется сегмент, в котором размещается система контроля доступа к внешним подключениям/авторизации и выбора услуг – Service Selection Gateway.

 

1.4.3 Услуги Metro Ethernet

 

 Для  организации сети MetroEthernet используется три типа служб: E-Line, E-LAN, E-Tree. Опишем службы и услуги MetroEthernet более подробно.

 

E-Line, E-Lan, E-Tree

 

E-Line - служба, используется для создания

– ethernet частных линий;

– виртуальных частных линий;

– ethernet доступ к Интернет;

– заменяет выделенную линию TDM(временное разделение мультиплексирования);

– выделенные UNI (User-to-Network Interface) – физический интерфейс ethernet для каждого соединения Point-to-Point;

– одно виртуальное соединение Ethernet  для каждого UNI;

– наиболее популярная услуга Ethernet, благодаря своей простоте;

- заменяет услуги сетей Frame Relay или ATM;

– поддерживается мультиплексирование UNI ;

– позволяет использовать одно физическое соединение (UNI) для нескольких виртуальных соединений;

Изобразим простейшую MetroEthernet сеть услуги E-Line и представим её на рисунке 14.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 14- простейшая MetroEthernet сеть услуги E-Line

 

 

В данной сети используются следующие компоненты

- UNI (User-to-Network Interface) – физический интерфейс ethernet;

- CE (customer equipment)- пользовательское оборудование;

- EVC (Ethernet Virtual Connection) - cоединение двух или более физических интерфейсов UNI.

 

E-lan

 

E-LAN - служба, используется для создания

• многоточечных виртуальных частных сетей (L2 VPNs);
• прозрачное соединение LAN;
• разработано для IPTV широковещательных сетей.

Изобразим простейшую сеть MetroEthernet услуги E-LAN на рисунке 15.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 15- Простейшую сеть MetroEthernet услуги E-LAN

 

E-Tree

 

Служба E-Tree -  используется для создания сетей топологии Точка-многоточка и предоставляет видео по запросу, доступ в Интернет, «triple play», филиальная сеть, обеспечивает распределение трафика между UNI, ожидается использование в мобильных сетях.

Изобразим сеть MetroEthernet услуги E-Tree на рисунке 16.

 

Рисунок 16 – Сеть MetroEthernet услуги E-Tree

1.4.4 Оборудование сети доступа

 

В качестве оборудования сети доступа используется неуправляемые коммутаторы CPE (Customers Private Equipment), осуществляющие pppoe соединения, либо абонентские маршрутизаторы,  имеющие возможность создавать локальную сеть. Для пользования услугой интерактивного телевидения используются стандартные приставки set-top box. Представим стандартное подключение абонентского оборудования к коммутатору (маршрутизатору) на рисунке 17.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 17 – Схема подключения абонентского оборудования

 

Таким образом, перспектива MetroEthernet явно очевидна. Технология направлена к пользователю и учитывает все потребности пользователя в отношении предоставляемых услуг, а также решает проблему «последней мили».

В сравнении  с доступам по технологии ADSL, в технологии MetroEthernet упрощено обслуживание оконечного абонентского оборудования, так как используются неуправляемые pppoe коммутаторы, либо роутеры.

В отношении  провайдера IP услуг, MetroEthernet может развиваться двумя способами – мультиплексируя абонентские потоки на оборудовании DSLAM (скорость до 10Мбит/c на двухпроводной паре) или же осуществлять полностью пакетную коммутацию на уровне доступа и использовать витую пару КВП 2*2 с возможностью предоставления конечному пользователю более высокие скорости доступа. В конечном этапе всё зависит от предпочтений абонента.

 

2 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СЕТИ ВИТЕБСКОЙ  ОБЛАСТИ

 

Витебская область расположена в северной части Беларуси. Площадь составляет 40 тыс. кв. км.  Разделена на 21 административно-территориальный район. Население на конец 2008 года составило 1 млн 266 тыс. жителей. Во многих странах мира известны телевизоры «Витязь», витебский шелк, ковры, обувь «Белвест» и «Марко» и др. Предприятия города поддерживают внешнеэкономические связи с 40 странами мира. Основные торговые партнеры Витебска – Россия, Германия, Польша, Латвия, Литва, Украина и Молдова, а сейчас ещё и КНР.

Основа промышленности Витебщины - производство электроэнергии (Лукомльская ГРЭС, Новополоцкая ТЭЦ), переработка нефти и нефтехимия (ОАО «Нафтан», ОАО «Полимир», ОАО «Полоцк Стекловолокно»), машиностроение, легкая и пищевая отрасли. В регионе выпускаются все льняные ткани, полиэтилен, половина производимых в республике нефтепродуктов и электроэнергии.

Крупнейшие предприятия сосредоточены в Витебске, Полоцком промышленном узле, Орше. Половина выпускаемой в области продукции экспортируется почти в 80 государств мира.

Одним из успешных проектов, которые  на сегодняшний день реализуются  в рамках СЭЗ «Витебск», - производство волоконно-оптического кабеля. Оно организовано российским ИООО «Союз-Кабель». Почти вся выпускаемая предприятием продукция экспортируется в Россию. За несколько лет деятельности в производство инвестировано около 8 млн долл.

Таким образом, доля производственного  потенциала Беларуси несёт огромный вклад в развитие всей республики в целом, внешнеэкономические связи  и тесное сотрудничество с Россией, КНР позволяет Витебской области  реализовывать свои полномасштабные  проекты. Одним из этих проектов стал проект модернизации СПД Витебской  области.

2.1 Анализ внутренней среды проекта

 

Существующая СПД Витебской области построена на  иностранном оборудовании производителей  «Nokia», «Siemens», «Cisco», «Lucent», а также оборудовании местного производства «Промсвязь».

Витебская область представляет собой  районированную сеть. В качестве узлов  сети используются районные узлы электросвязи (РАТС), опорно и опорно-транзитные узлы, которые, в свою очередь, имеют связь с центральными АТС (ЦАТС). На сети также имеются выносы в виде УКМ-в (удалённый коммутационный модуль), узлы сельско-пригородные (УСП), оконечные станции.

В качестве станционного оборудования на сети в РАТС с население до 20 тысяч человек используются АТСЭ-Ф, Бета-М4, Пентаконта, DX-200, АТСК 100/200 (Лиознецкая РАТС , Росонская РАТС, Ушачская РАТС).

В районах Витебской области  с население более 20 тыс. человек  используются более мощные станции  Alcatel, EWSD(все остальные АТС).

АМТС EWSD выполняет функции опорно-транзитной станции (ОПТС), узла спецслужб (УСС), и  узла ведомственных телефонных станций (УВТС). Для УВТС выделен самостоятельный  индекс «39». Абоненты УВТС выходят на городскую сеть путем набора дополнительного  индекса, который имеет разные значения.

На сети организован сельско-пригородный  узел (УСП) на базе оборудования DX-200 с  индексом «35X», размещенный в том  же здании АМТС/АТСЭ-32/30, через который  осуществляется связь со станцией сельско-пригородной  сети между собой и со станциями  городской телефонной сети.

В масштабе Витебска роль опорно-транзитной станции (ОПТС) выполняет АТСЭ-2, которая объединяет SDH – кольца: STM-1, в которую включены станции АТСЭ-505, АТСЭ-515 и АТСЭ-500 и STM-4, включена комбинированная станция АМТС/АТСЭ-32/30.

2.2 Транспортная сеть

 

Существующая транспортная сеть Витебской  области построена по принципу SDH – кольца на скоростях 155 и 622Мбит/c соответственно  (STM – 1 и STM – 4). При этом Витебск, Орша использует архитектуру STM – 4. Все остальные районы используют STM-1.

Транспортная сеть на базе мультиплексирования  синхронных цифровых потоков представлена на рисунке 18.

 

 

Рисунок 18 – Транспортная сеть Витебской области

 

Топология «Кольцо» широко используется для построения сетей SDH. Её основное преимущество легкость организации защиты типа «1:1» благодаря наличию в мультиплексоре SMUX двух оптических агрегатных выходов, позволяющих сформулировать двойное кольцо со встроенными потоками (запад, восток). Если в момент приема потока из соответствующего блока происходит сбой в одном из колец, система управления автоматически выбирает этот же блок из другого кольца.