Модернизация сети передачи данных Витебской области

Другой способ защиты предполагает возможность переключения с «основного» кольца на «резервное» (система защиты “1+1”). Первоначально блоки TU имеют доступ только к основному кольцу. В случае сбоя происходит замыкание основного и резервного колец на границах дефектного участка, т.е. приемник и передатчик агрегатного блока соединяются на соответствующей стороне мультиплексора.

Синхронные транспортные модули STM-1 могут быть, согласно основной схеме SDH, мультиплексированы с коэффициентом N в синхронный транспортный модуль STM- N для последующей отправки в  канал связи.

Существует ряд возможных путей  формирования STM-1. На данной схеме выбран путь

 

С12-VC12-TU12-TUG22-VC31-YU31-VC4-AU4-AUG-STM+1

 

Эта схема формирование модуля называется логической, потому что она намного  проще основной (реальной), в которой  положение отдельных элементов, например указателей (PTR) не соответствует  их месту в логической схеме и  используется ряд резервных или  фиксирующих элементов, играющих роль «наполнителей» (элементов управления или выравнивания) SDH фрейма.

Сначала наполняется контейнер  С-12 из канала доступа Е1. Его поток (2,048Мбит/с) для удобства последующих рассуждений лучше представить в ходе цифровой 32-байтовой последовательности, циклически повторяющейся с частотой 8 кГц.  В эту последовательность можно ввести выравнивающие, а так же фиксирующие и управляющие биты. Образовавшийся виртуальный контейнер VC-12 снабжается указателем TH-12 PTR и превращается в блочный канал (трибный блок) TU-12 длинной 36 байт (логически это фрейм формата 9х4). В результате мультиплексирования (4:1) данный канал превращается в группу блочных каналов TU 6-22 с суммарной длинной 36*4=144 байт. Заметим, что практически мультиплексирование четырех каналов происходит раньше при построении VC-12, имеющегося стандартную длину 140 байтов, к этому виртуальному контейнеру «пристыковывается» поле указателей формирующие TU-12.

Следующий этап – создание VC – 31. Прежде всего формируется группа TUG-22 путем мультиплексирования (4:1) блочных каналов TU-12. Длина последовательности вырастает до 576 байт, к ней то есть фактически к С-31 присоединяется заголовок VC – 31 РОН длиной в байт. Организуется блочный канал TU-31.  К VC – 31 добавляется указатель TU-31PTR длиной 3 байта. Длина последовательности возрастает до 585 байт. Дальнейшее мультиплексирование (4:1) блочных каналов TU-31 приводит к образованию последовательности длиной 584*4=2430 байт. Нужно отметить, что на самом деле и здесь мультиплексирование происходит раньше – при формировании VC – 31, так как группа из четырех указателей TU-31PTR фиксирована в структуре VC – 4. Введение указателя VC – 4 РОН преобразует TU-31 в VC – 4 с длинной последовательности 2349 байт.

Наконец, создается синхронный транспортный модуль STM1: вводится указатель AU-4 PTR и  формируется AU-4, а за тем группа административных модулей STUG путем формального мультиплексирования (1:1). Этот транспортный модуль длиной 2430 байт (девять фреймов по 270 байт) обеспечивает скорость передачи 155,52 Мбит/с при частоте повторения 8кГц.

Увеличивать скорость передачи предполагалось кратко скорости STM 1 с коэффициентами 1,4,8,12,16. Два уровня SDH – иерархий:

STM 1 – 155,52 Мбит/с;

STM 4 – 622,08 Мбит/с – были зафиксированы в стандарте.

 

2.4 Сеть абонентского доступа

 

Сеть абонентского доступа Витебской  области представляет собой сеть аналоговой телефонии, услуги ISDN, передачи данных и включают в себя различные фрагменты традиционных проводных и беспроводных сетей.

Проводная сеть реализуется на основе технологии ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия), позволяющая  организовывать одновременно с аналоговой телефонией асимметричный канал передачи данных и позволяет предоставить абоненту доступ к интернет ресурсам. В качестве оборудования сети доступа используется мультиплексоры доступа ATM DSLSM. Конечным терминалом абонента является DSL модем. Если абонент ISDN, по коммутируемому абонентскому доступу, сетевой адаптер (скорость до 56 Кбит/c).

Сеть беспроводного абонентского доступа WLL (беспроводная абонентская  линия), предполагающая стационарное размещение или ограниченную подвижность абонентского радиооборудования. Данная сеть может строиться на базе аппаратуры, работающей по стандарту DECT и обеспечивает скорость до 153 Кбит/c. Строительство сети доступа WLL ведётся по всей Витебской области и связано оно либо с ограниченным потребительским спросом населения проводных услуг связи, либо в связи с переключением устаревшего станционного оборудования на более современное. Строительством сети WLL ранее занималась компания Белсел,  сегодня строительство сети WLL занимается компания МТС.

Телефонная сеть Витебской области построена по шкафной системе, с элементами прямого питания. Магистральная сеть выполнена с использованием кабелей марки ТГ и ТПП емкостью от 100*2 до 600*2 пар. На распределительном участке применяется кабель ёмкостью от 10*2 до 200*2 пар. Широко внедряется замена старых распределительных шкафов (ШР) 600*2 и 1200*2 на новые шкафы (ШР) 1200*2 и 2400*2 пар. В качестве межстанционных соединительных линий (СЛ) аппаратура ИКМ – 30 - 4 по SDH - кольцу.

Связь между аналоговыми станциями  на сети города осуществляется по физическим соединительным линиям. Для связи  между аналоговыми станциями  на сети с АТСЭ-32/30 применяются цифровые системы передачи (ЦСП) типа ИКМ - 30 производства стран СНГ, Турции, Германии, а также БАЦС-30(Блок аналого-цифрового сопряжения).

В настоящее время используются системы уплотнения

- sysbloсerators (на аналоговых станциях, разработанные в 70-80-е годы ХХ века);

- ОВУ (оборудование высокочастотного уплотнения);

- PSM (ИКМ – на 2, 4, 11 и 16 абонентов с одного абонентского оборудования).

Широко внедряется оборудование цифровых сетей ISDN с обеспечением интеграции различных цифровых систем передачи и коммутации, где по одной линейной паре можно предложить абоненту один основной номер и MSN номер с организацией быстрого доступа в Internet.

ATM DSLAM установлены на АТС 32 (60 портов), 54 (30 портов) и АТС 47,53,55 (16 портов) предоставляющие услугу ADSL. Узел спецслужб - УСС, расположен на АТСЭ-32/30.

Между РАТС и УСС, АМТС/АТСЭ-32/30 –  УСС используются цифровые каналы систем передачи, организованные по принципу «последняя миля».

Выход абонентов на зоновую, междугородную и международную сети осуществляется через АМТС, расположенную на АТСЭ-2. Выход на оператора междугородной связи предусмотрен по заказно-соединительным линиям набором четырехзначного номера 8 АВС ххххххх.

Таким образом, СПД Витебской области  представляет собой сложную систему. Оборудование на сети используется различных производителей, что вызывает накладки с совместимостью и, следовательно, проблему полномасштабного программного управления сетью. Востребованность населения районов Витебской области услугами остаётся нерешённой. На сети до сих пор установлены оборудование аналоговых станций, качество работы которого не соответствует европейским стандартам. На сети РАТС нет оборудования интеллектуальной платформы IPTV, хотя спрос на эту услугу сейчас высок. На сети в районах города Витебска и Витебской области имеются юридические и физические абоненты, которым требуется более высокое качество услуг, т.к. скорость по стандартной двухпроводной DSL линии до 8 Мбит/с не может полностью удовлетворить потребности.

Для выполнения всех требований конечного  пользователя предлагается использовать совершенного новый подход в развитии телекоммуникационной сети – переход  к протоколу IP и введения технологии Metro Ethernet.

 

3 ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ

3.1 Постановка задачи

 

Целью данной дипломной работы является модернизация существующей СПД Витебской области с целью создания универсальной мультисервисной СПД. Мультисервисная СПД позволит значительно расширить спектр предоставляемых услуг конечному пользователю, более эффективно управлять предоставляемыми услугами, а также позволит значительно сэкономить затраты на эксплуатационное оборудование и трудовые ресурсы.

Для решения поставленной задачи рассмотрим наложение IP-сети Metro Ethernet в городе Витебске и в каждом районном узле отдельно.

3.2 Обоснования выбранного технического решения

 

Переход на протокол IP

 

В данный момент ATM DSLAM установлены на АТС 32 (60 портов ADSL), АТС 54 (30 портов ADSL), на АТС 47,53,55 (16 портов ADSL) Витебска, а также ATM DSLAM на АТС районных центров. Приведём стек протоколов ATM DSLAM  первого и второго уровня модели OSI. Cтек протоколов PPP over ATM первого и второго уровней модели OSI представлен на рисунке 1

IP

 

PHY

ATM

AAL5

9

ADSL

 

PHY

 

ATM

 

PPP

PHY

ATM

AAL5

 

IP

PHY

ATM

AAL5

 

802.3

PHY

 

IP

 

 

PHY

802.3

 

PPP                  

ADSL

ATM

AAL5

IP

PPP over ATM

 

 

 

 

 

Рисунок 19 - Стек протоколов PPP over ATM

 

Для аналогии приведём стек протоколов PPP over IP DSLAM для используемой технологии Metroethernet по рекомендации RFC 1483.

Приведём стек протоколов PPP over IP на рисунке 20.

 

 

Рисунок 20 - Стек протоколов PPP over IP по рекомендации RFC 1483

 

Как видно  из рисунка 20  в состав протокольного стека ATM входит довольно сложный и ресурсоёмкий уровень адаптации AAL, который усложняет программную среду обработки ячеек и тем самым увеличивает конечную стоимость самого оборудования. Стек протоколов PPP over IP является более простым и стандартизированным к стандартной модели OSI.

Дальнейшее  развитие сети передачи данных использующее АТМ транспортную среду является экономически не выгодно. Т.к. на сегодня появились более дешёвые новые технологии, предоставляющие xDSL доступ к сети Internet. Одной из таких технологий мы выбрали технологию  MetroEthernet как наиболее выгодную для нас.

Самой передовой технологией для построения операторских сетей является Multiprotocol Label Switching (MPLS), как наиболее эффективная архитектура для передачи IP трафика. Для продвижения данных по сети MPLS использует технику, известную как коммутация пакетов по меткам. На входе в MPLS домен пакеты получают метки, которые определяют маршруты их следования, а на выходе – удаляются. В ядре сети поддерживается только коммутация по меткам, что обеспечивает решение основной задачи – быстрой передачи пакетов. Построение сети IP/ MPLS рассмотрено более подробно в следующем разделе « 3.3 Модернизация».

Востребованность  сервисов передачи данных в современных  условиях подъёма экономики, платёжеспособности населения не вызывает сомнений. В  условиях города Витебска и Витебской области существует неудовлетворённый спрос со стороны юридических и физических лиц на доступ в Интернет в первую очередь, и на передачу данных точка-точка (подключение территориально удаленных офисов).

Представим  наглядную схему технологий xDSL и спектр используемых ими частот на рисунке 21.

 

 

Рисунок 21 - xDSL-технологии и используемые ими частоты

 

Технология ADSL (асимметричная цифровая абонентская  линия) используется для предоставления таких услуг, которые требуют  асимметричной передачи данных, например, видео по запросу, когда требуется  передавать большой поток данных в сторону пользователя, а в  сторону сети от пользователя передается гораздо меньший объем данных.

Технология ADSL использует метод разделения полосы пропускания медной телефонной линии  на несколько частотных полос (также  называемых несущими). Это позволяет  одновременно передавать несколько  сигналов по одной линии. При использовании ADSL разные несущие одновременно переносят  различные части передаваемых данных. Этот процесс называется частотное  уплотнение линии связи (Frequency Division Multiplexing — FDM). При FDM один диапазон выделяется для передачи «восходящего» потока данных, а другой диапазон для «нисходящего» потока данных. Диапазон «нисходящего» потока в свою очередь делится на один или несколько высокоскоростных каналов и один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Диапазон «восходящего» потока также делится на один или несколько низкоскоростных каналов передачи данных. Кроме этого может применяться технология эхокомпенсации, при использовании которой диапазоны «восходящего» и «нисходящего» потоков перекрываются и разделяются средствами местной эхокомпенсации.

Факторами, влияющими на скорость передачи данных, являются состояние абонентской  линии (т.е. диаметр проводов, наличие  кабельных отводов и т.п.) и  ее протяженность. Затухание сигнала  в линии увеличивается при  увеличении длины линии и возрастании  частоты сигнала, и уменьшается с увеличением диаметра провода. Фактически функциональным пределом для ADSL является абонентская линия длиной 3,5 — 5,5 км при толщине проводов 0,5 мм. ADSL обеспечивает скорость «нисходящего» потока данных в пределах от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с и скорость «восходящего» потока данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с.

Технология ADSL позволяет полностью использовать ресурсы линии. При обычной телефонной связи используется около одной  сотой пропускной способности телефонной линии. Технология ADSL устраняет этот «недостаток» и использует оставшиеся 99 процентов для высокоскоростной передачи данных. При этом для различных  функций используются различные  полосы частот. Для телефонной (голосовой) связи используется область самых  низких частот всей полосы пропускания  линии (приблизительно до 4 кГц), а вся  остальная полоса используется для  высокоскоростной передачи данных.