Модернизация сети передачи данных Витебской области

ADSL позволяет  одновременно передавать данные  и говорить по телефону. ADSL возможно  использовать в тех областях, в которых в режиме реального  времени необходимо передавать  качественный видеосигнал. К ним  относится организация видеоконференций, обучение на расстоянии и видео  по запросу. 

 

3.3 Модернизация сети передачи данных

 

Основная  цель проекта заключается в организации  на существующей магистральной сети одномодовых волоконно-оптических колец 10 Gigabit Ethernet с использованием на сети современного интеллектуального оборудования на базе производителя Huawei, как хорошо зарекомендовавшего себя на мировом рынке телекоммуникационного оборудования.

Проектируемая сеть будет строиться на оборудовании маршрутизаторов IP/MPLS, коммутаторов второго и третьего уровней, мультиплексоров доступа, абонентского оборудования.

Транспортная сеть IP/MPLS на базе маршрутизаторов представлена в приложении А.

Данная  транспортная сеть представляет собой граф с определённым количеством вершин. Количество вершин на сети соответствует количеству районных центров Витебской области. Основной задачей транспортной сети является использование механизма быстрой коммутации, маршрутизация разнородного трафика и нахождение наикратчайшего пути  передачи данных.

Для проектирования IP-сети в целом по Витебской области  необходимо использовать волоконно-оптические каналы передачи организованные по логической схеме «кольцо». Для построения сети будем использовать четыре волоконно-оптических кольца с пограничными шлюзами в Витебске, Полоцке, Сенненском р-не, Шарковщинском р-не, Браславском р-не и в городе Орша. При этом Браславский, Полоцкий, Витебский шлюзы используются для маршрутизации трафика во внешнюю сеть наших стран-соседей. Шлюзы Шарковщинский. Полоцкий, Сенненский по своей территориальной предрасположенности используются не только для маршрутизации траффика внутри оптических колец, но и для связи смежных колец в целом. В городе Орша шлюз используется для связи с ядром IMS платформы в г. Минске.

Шлюз, по сути, будет представлять оборудование маршрутизатора со встроенными функциями  защиты информации, а также программного управления качеством услуг QoS (Quality of Services).

Для каждого  района на проектируемой сети будем использовать соответствующий маршрутизатор, коммутаторы уровня агрегирования трафика, гигабитные коммутаторы доступа. При этом для каждого пограничного маршрутизатора расчитан 100 % резерв. В случае отказа одного из маршрутизаторов, в работу вступит неосновной.

Для проектирования сети MetroEthernet рассмотрим сеть на основе двух колец – кольца Витебского и кольца Оршанского, как наиболее загруженных по количеству пользователей и , соответственно, в полосе пропускания. Схема двух колец – кольца  Витебского и кольца Оршанского представлена в приложении Б.

В соответствии со структурной схемой приложения Б, на сети кольца Витебского развита мультисервисная сеть NGN с её услугами, описанными ранее в разделе 1.1.2 Строительство этой сети положено с 2003 года. На втором кольце – кольце Оршанском мультисервисной сети нет. Строительство NGN сети на Оршанском кольце будет плановым и зависит, в основном от тендерного предложения  Huawei. Рассмотрим существующую трёхуровневую архитектуру сети NGN в г. Витебске подробнее.

Трёхуровневая архитектура NGN существующей сети в Витебске представлена в приложении В.

Согласно данной архитектуры пользователям доступны современные услуги интерактивного телевидения, услуги передачи данных, телефонная VoIP связь. Для организации доступа к услуге абоненту необходимо иметь оборудование доступа – сплитер, модем, телевизионную приставку. Мультимедийный контент от абонента мультиплексируется на узле MSAN (MultiService Access Node) – устройство интегрированного доступа. Далее агрегированный абонетский трафик поступает на соответствующий гигабитный порт коммутатора абонентского доступа. В зависимости от типа запроса, происходит обращение к соответствующему серверу приложений. Запросы интерактивного телевидения обрабатывает головная станция IPTV, сигнальное оборудование Softswitch. Запросы передачи данных и VoIP обрабатывает сигнальное оборудование Softswitch по протоколу SIP.

Приведём  трёхуровневую архитектуру MetroEthernet в приложении Г.

Трёхуровневая архитектура MetroEthernet является идентичной архитектуре NGN, однако уровень доступа к сети изменён. Оборудование доступа может быть реализовано с использованием мультиплексорного оборудования, либо без использования мультиплексорного оборудования.

В случае использования мультиплексорного оборудования на абонентской стороне имеется модем, работающий в двух режимах - мост и маршрутизатор, а также сплиттер соответствующей категории (Annex A и Annex B).

Абонентский трафик мультиплексируется на оборудовании IP DSLAM и далее агрегируется на соответствующих коммутаторах. Доступ к услуге соответствует доступу в NGN-сети. Перечень широкоплосных услуг сети Metro Ethernet представлен в подразделе 1.4.3.

В случае без использования мультиплексорного оборудования в сети абонента используется модем со встроенным сплиттером, к которому подключается телевизионная приставка, компьютер, телефонный аппарат в режиме импульсного набора.

Трафик  от абонентского маршрутизатора агрегируется на гигабитных коммутаторах доступа без участия мультиплексорного оборудования. Доступ к услугам реализуется идентично сети NGN.

Таким образом, технология ADSL опирается на использование существующей медной сети, находящейся далеко не в идеальном состоянии. Во-вторых, технологическая максимальная скорость передачи данных составляет 24Мб/с. Это существенно ограничивает скоростные характеристики каналов передачи, а практически, используя ADSL2+ , мы обеспечиваем скорость передачи в пределах 6-16 Мб/с.

Сети  MetroEthernet (по технологии FastEthernet) позволят доводить услуги до абонентов со скоростью до 100 Мб/с. Эту сеть мы будем строить заново, взамен существующей, постепенно переводя абонентов со старой распределительной сети доступа в новую. Затем выведем из эксплуатации старую сеть.

 

3.3.1 Организация  мультисервисной сети доступа

 

мультисервисная СД, может быть построена на базе уже введенной в эксплуатацию кольцевой оптической сети. Структурная схема варианта построения мультисервисной сети доступа Витебской области представлена в приложении E.

Прежде, чем переходить к описанию конкретного варианта реализации сети, попытаемся сформулировать, на основе анализа практического опыта, некоторые  общие положения.

а) Крупные межрегиональные операторские структуры, занимающие существенное положение  на рынке телекоммуникационных услуг, стремятся к централизации ресурсов  сети передачи данных (СПД) региона в областных центрах или других крупных городах. В таких населенных пунктах размещаются серверы приложений, мощные шлюзы IP-телефонии операторского класса, билинговые системы, элементы гибких коммутаторов Softswitch и ряд других устройств.

Смысл такой централизации обоснован  необходимостью держать под контролем  управление денежными потоками от взимания тарифной платы за услуги IP-телефонии  и за другие новые услуги, вплоть до контроля за трафиком ПД каждого пользователя, а также необходимостью контролировать развитие сети, быстро реализовывать внедрение новых услуг. В этих условиях в периферийных районах разворачиваются СД к централизованным ресурсам операторской сети.

б) Каждая крупная операторская структура  часто выбирает одного-двух стратегических партнеров в лице крупных фирм-поставщиков  оборудования сети ПД. Это обосновано организацией такими производителями  центров технической поддержки  оборудования в регионах, что способствует снижению затрат на техническое обслуживание, сроков ремонта отказавшего оборудования и повышению качества его обслуживания.

Данное обстоятельство накладывает  ограничения на выбор фирм-изготовителей  и номенклатуру оборудования СПД  при реализации сети в конкретном регионе.

в) Мультисервисные сетевые структуры чаще всего строятся на физическом уровне на основе магистральной транспортной сети SDH, поверх которой накладывается СПД (технологии FR, ATM, Ethernet, IP, MPLS, SNMP).

IP-сети часто строятся на базе  маршрутизаторов 3-го уровня и  оперируют на магистральном участке  потоками Е1.

г) При развертывании СПД на базе уже построенной оптической СД ТфОП кольцевой и других топологических структур, для организации доступа в СПД чаще всего используются свободные ОВ в ранее проложенных кабелях (иногда их называют “темные волокна”). Такое решение не требует замены уже установленного и функционирующего оборудования доступа сети ТфОП. Кроме этого, при использовании свободных ОВ может быть реализован наиболее широкополосный режим доступа. Примером может служить использование медиаконвертеров по технологии “гигабитный Ethernet” (1000 Base-T).

В качестве примера рассмотрим вариант  практической реализации мультисервисной СПД, разработанный для одного из сельских районов. Принципиальная схема данной реализации представлена в приложении Е.

 Этот вариант использует  оборудование СПД фирмы HUAWEI. Данная предназначена для организации доступа абонентов к централизованным ресурсам телематических служб, с целью получения оператором дополнительных доходов за счет оказания абонентам универсальной услуги связи.

Данная мультисервисная сеть строится на базе линейных сооружений (оптических кабелей связи) и станционного оборудования уже построенной оптической СПД на базе оборудования оптического интерфейса цифровой коммутационной станции (ОИЦКС). Сеть функционирует следующим образом.

В областном центре расположены  централизованные ресурсы мультисервисной телекоммуникационной сети: VoIP шлюз, центральный маршрутизатор, централизованные биллинговые системы, серверы приложений и ряд других средств IP-сети оператора.

Средства сети доступа, расположенные  в удаленных районах, подключены к централизованным ресурсам сети посредством  оптической магистральной сети SDH с  помощью мультиплексоров соответствующих  иерархий STM-N, расположенных в узлах  сети – в областном центре и  ряде районных центров, в частности  в районном центре.

Первичные цифровые потоки N1E1, N2E1 направляются от узла в рассматриваемом райцентре  на другие райцентры области, а потоки N3 E1 выделяются для обеспечения доступа  абонентов рассматриваемого района и подаются по четырехпроводным металлическим  линиям из линейно-аппаратного цеха узла связи райцентра, где расположено  оборудование SDH, в зал, где расположено  оборудование комплекса цифровой АТС, в том числе и  оптический терминал (ОТ), обеспечивающие доставку пар потоков Е1 по противоположным направлениям дублированной кольцевой структуры к маршрутизаторам, расположенным в узловых населенных пунктах данного района, в помещениях АТС. ОТ представляют собой дублированные третичные оптические мультиплексоры плезиохронной цифровой иерархии (34368 кбит/с), описанные в предыдущих разделах, встраиваемые в оборудование АТС. Дублированная самовосстанавливающаяся оптическая кольцевая структура, построенная на основе ОТ и маршрутизаторов Huawei обеспечивает передачу до 32 потоков Е1 между узлом связи в райцентре и населенными пунктами района.

В каждом населенном пункте, где установлены ОТ, часть подводимых потоков выделяется, а часть пропускается транзитом к другим населенным пунктам.

За счет интегрирования данной СД в аппаратно-программный комплекс АТС обеспечивается централизованные сбор, отображение и ведение базы аварийных состояний сети средствами АТС. Последнее обеспечивает извещение  обслуживающего персонала о возникновении  аварийных состояний и инициирует мероприятия по их устранению (ремонт линейных сооружений, замену отказавших блоков и другие). Связь при возникновении  большинства аварий не прекращается из-за действия соответствующих протоколов работы с дублированными потоками, заложенных в маршрутизаторах Huawei. на каждый маршрутизатор подаются по два потока Е1, поступающие с разных направлений. При разрыве кольцевой оптической линии или при отказе оборудования в одном из узлов сети один из этих двух потоков может оказаться заблокирован, и система исключит его из работы, переведя всю нагрузку на исправный поток.

Качество обслуживания при этом снижается, но при низкой нагрузке на сеть абоненты этого не замечают. Связь  же не прерывается ни с одним из узлов данной самовосстанавливающейся  структуры.

При правильном и своевременном  устранении обслуживающим персоналом возникающих аварийных состояний  можно добиться практически безотказной  работы сети.

В узловых пунктах сети расположены  маршрутизаторы Huawei, обеспечивающие отказоустойчивую работу сети и ее разделение на фрагменты с различными IP-адресами. Для подключения ЛС, расположенных внутри здания, например, пунктов коллективного доступа в Интернет и других, а также оборудования доступа "последней мили" и пользователей малых населенных пунктов. К каждому маршрутизатору должен быть подключен коммутатор 10G Ethernet Huawei или другой.

Доступ на участке "последней  мили" обеспечивается по медным парам  абонентских кабелей после их специального тестирования, выявляющего  пригодность данных пар для работы модемов ADSL.

Для обеспечения доступа применяются групповые комплекты DSLAM  
HUAWEI MA-5600 на станционной стороне и модемы М-200 совместно с отдельными сплиттерами для подключения аппарата ТФОП - на стороне абонента. При этом выбранная посредством специального тестирования абонентская линия применяется как для передачи асимметричного высокоскоростного трафика данных, так и для подключения обычного телефонного аппарата к абонентским комплектам абонентских цифровых концентраторов (АЦК), расположенным в помещениях АТС населенных пунктов района. Персональные компьютеры абонентов подключаются к DSL-модемам через сетевые карты по стыку Ethernet. Устройства МА5600 могут быть установлены в помещениях АТС и должны быть подключены как к соответствующим разъемам коммутатора Huawei (по стыку Ethernet) так и по абонентским линиям между кроссом и разъемами абонентских линий АЦК. В этом случае защитные средства кросса обеспечат защиту АЦК и оборудования CПД от перенапряжений, возникающих на абонентских линиях (кроссы не показаны).

Аварийные интерфейсы устанавливаемых  в узловых пунктах сети ОТ соединяются с аварийными входами АЦК. Это обеспечивает передачу данных об аварийных состояниях всех ОТ на центральную АТС в райцентр, для их последующего отображения, обработки и анализа.

Подключение абонентов СПД в  малых населенных пунктах, охваченных кольцевой сетью, но не оснащенных ОТ, маршрутизаторами Huawei и другим дорогим оборудованием, устанавливаемым только в крупных населенных пунктах, может осуществляться по отдельным выделенным волокнам посредством медиаконвертеров (МК) стандарта Ethernet. МК подключаются в узловых пунктах к одному из портов неуправляемого коммутатора пакетов (НУКП). В малых населенных пунктах также могут при необходимости использоваться устройства МА5600 HUAWEI (подключение школ, больниц, администрации), или могут строиться только пункты коллективного доступа, подключаемые посредством специальных кабелей непосредственно к Ethernet - портам коммутатора. МК (преобразователи физической среды распространения) – представляют собой дешевые устройства, имеющие с одной стороны высокоскоростной стык Ethernet, а с другой стороны, -  оптический интерфейс (ОИ).