Модернизация сети передачи данных Витебской области

При отсутствии свободных ОВ в кабеле для подключения таких малых  населенных пунктов, часть волокон, задействованных оборудованием ОИ ЦКС может высвобождаться за счет модернизации оптических блоков (дооснащения ОП на длину волны 1,55 мкм) и дооснащения данных участков оптическими волновыми мультиплексорами, обеспечивающими волновой дуплекс по одному ОВ (одноволоконный режим).

В этом случае для организации СПД  может быть высвобождено до половины числа задействованных волокон. При этом, для организации CПД предпочтительным является использование медиаконверторов (МК), реализующих одноволоконный режим работы.

При необходимости организации  подключений с повышенной отказоустойчивостью  может применяться дублирование МК и оптических линий.

Подключение станционных оптических кабелей к волокнам линейного  кабеля осуществляется через распаячные коробки (РК), расположенные в помещениях АТС населенных пунктов, в которые вводится линейный кабель.

Показанная в приложении часть кольцевой сети, использует для обеспечения доступа абонентов ТфОП оборудование ОИЦКС, входящее в состав центральной АТС, расположенной в районном центре и АЦК, расположенные в населенных пунктах, показанных в нижней части. Крупный населенный пункт соединен цифровой соединительной линией с центральной АТС. Соединительная линия образована посредством ОТ, входящих в состав обеих АТС. абоненты ТфОП малого населенного пункта, показанного в правой верхней части, включены в АЦК малой емкости, подключенный к АТС, расположенной в крупном населенном пункте, посредством регенераторов потока Е1 LTO-M, входящего в состав АТС и блоков  стнционного комплекта (СК) с ОИ ЕТМ-2 . Доступ в СПД в населенном пункте осуществляется посредством МК, один из которых подключен к управляемому коммутатору пакетов (УКП) Huawei, расположенному в крупном населенном пункте, а другой расположенный в помещении АТС пункта, подключен к НУКП, связанному с модемом DSLAM MA5600, обеспечивающим ADSL-доступ абонентов.

Кроме этого к НУКП могут быть подключены другие пользователи СПД, расположенные  в здании АТС малого населенного  пункта, включенные в ЛС по стыку  Ethernet. Например, пункт коллективного доступа в Интернет.

Рассмотренный вариант построения мультисервисной СД далеко не единственный. Например, при незначительных расстояниях между населенными пунктами СПД может быть построена на основе только МК, УКП и НУКП без применения ОТ. Учитывая, что современные МК “пробивают” расстояния до 80 км по одномодовым линиям, такой вариант может оказаться самым дешевым и предпочтительным.

 

3.4 Организация услуг ШПД в Metro Ethernet

 

Для доступа к услугам ШПД  рассмотрим схему изображённую на рисунке 22.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 22 – Доступ к услугам ШПД

 

Данная структурная схема доступа  к услугам ШПД представляет собой  соединения логических колец  уровней  доступа, агрегирования и уровня ядра соответственно.

На уровне ядра размещаются мощные региональные маршрутизаторы RR (Regione Router). RR используют технологию «горячего резерва» в соответствии с которой, если один из RR выйдет из строя, то его функции возьмёт на себя резервный RR (backup).

Пользователь, имеющий подключение к DSLAM и к серверу широкополосного удалённого доступа (Broadband Remote Access Server) BRAS, производит соединение к коммутатором второго уровня посредством технологии виртуальной линии VLL (Virtual Leased Line), которая прокладывается поверх отказоустойчивого пакетного кольца RPR  (Resilient Packet Ring) для обеспечения механизма резервирования. Каждый узел абонентского оборудования UPE (User Protection Equipment) имеет сквозной путь VLL к двум серверам BRAS. Сервер BRAS устанавливает протокольную сессию IBGP с маршрутизатором SR.

Сквозные соединения PPPoE (Point-to-point protocol over Ethernet) запускаются конечными пользователями и терминируются на сервере BRAS.

Для обеспечения защиты необходимо развертывание дополнительного  сервера BRAS. Необходимо обеспечить соединение резервного сервера BRAS с другим комплектом оборудования агрегирующего устройства PE-AGG. В случае сбоя одного из серверов BRAS, резервный BRAS начинает работу, пользователь имеет доступ к туннелю PPPoE, который проложен поверх туннеля VLL до резервного BRAS.

При сбое маршрутизатора SR, включается обходной путь до резервного SR и это  не приводит к перерывам в предоставлении услуги доступа в Интернет.

 

4 РАСЧЁТ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ  СЕТИ

4.1 Официальные данные по численности  населения

 

Для эффективной работы проектируемой  Metro Ethernet сети, необходимо произвести расчёт пропускной способности каналов связи в час наибольшей нагрузки и тем самым оценить перспективность данной сети на несколько лет вперёд.

В качестве проектируемого числа абонентов  используем официальную статистику по населению в возрасте до 24 лет в соответствии с 40% от общей численности населения каждого района [9].

 Приведём официальные данные  по демографической ситуации  в районах Витебской области. 

Сводная таблица количества населения  каждого района Витебской области  и процент молодёжи представлен  в таблице 1.

 

Таблица 1  - Население Витебска и областных районов

 

Р-н	население, чел	40% молодёжь
1	2	3
Бешенковичский	18516	7406
Браславский	29175	11670
Верхнедвинский	24675	9870
Витебский	40552	16221
Глубокский	41043	16417
Городокский	26760	10704
Докшицкий	26828	10731
Дубровенский	16974	6790
Лепельский	35367	14147
Лиозненский	17659	7064
Миорский	24364	9746
Оршанский	31009	12404
Полоцкий	27263	10905
Поставский	39487	15795
Россонский	11514	4606
Сенненский	26307	10523
Толочинский	28565	11426
Ушачский	15970	6388
Чашникский	35043	14017
Продолжение таблицы 1
1	2	3
Шарковщинский	18620	7448
Шумилинский	20716	8286
г Витебск	347928	139171
г Новополоцк	98138	39255
г Орша	117225	46890
г Полоцк	82547	33019

 

 Зная численность населения  каждого района, нетрудно подсчитать  статистика по объёму трафика. Для этого воспользуемся среднестатистическими данными маркетинговых исследований.

4.2 Структура и оценка объемов трафика различных приложений

 

Набор предоставляемых услуг, особенно сервисов реального времени, предъявляет  жесткие требования к транспортной подсистеме. Это необходимо учитывать  при разработке архитектуры перспективной  сети. Для примера отметим, что  видеотрафик характеризуется битовым потоком с относительно постоянной скоростью, при этом большинство абонентов услуги "видео по запросу" пользуются ею примерно в одно и то же время - вечером, что является причиной неравномерной нагрузки на сеть. Принципиальным в данном случае являются различия в требованиях, предъявляемых к необходимой полосе пропускания услуг "видео по запросу" и вещания. "Видео по запросу" предполагает передачу в режиме Unicast (индивидуальная рассылка), а IP-вещание реализуется в режиме Multicast (групповая рассылка).

В таблице   представлены конкретные основные показатели нагрузок на сеть в зависимости от предоставляемого сервиса. Ниже рассмотрим каждый сервис немного подробнее.

 

Потоковое видео

 

 Обеспечивает пользователям  просмотр каналов эфирного и  спутникового телевидения, упакованных  в IP-поток. С целью оптимизации  использования доступной пропускной  способности вещание должно производиться  в режиме Multicast. В зависимости от выбранной системы кодирования и шифрования необходимо наличие пропускной способности на канал в соответствии с приведенной таблицей.

Телевизионный трафик не предъявляет  жестких требований к задержкам  в транспортной сети, максимальный джиттер пакетов может составлять 50 мс.

 

Видео по запросу 

 

С точки зрения транспортной подсистемы запрос и получение услуг "видео  по запросу" представляет собой асимметричное  взаимодействие, при котором по прямому  каналу в Unicast-режиме передаются цифровые видеопотоки и интерфейс пользователя, а в обратном канале - запросы на получение информации. Требования к обратному каналу незначительные: максимально необходимая скорость не превышает 33,6 кбит/с. Скорость в прямом канале, указанная в таблице, представляет собой среднее значение полосы, занимаемой сигналом ТВ высокой четкости, поскольку в большинстве случаев сервис "видео по запросу" будет реализовываться в формате HDTV.

 

Сервис аудио/видеотелефонной связи

 

В рамках службы IP-телефонии возможно как предоставление стандартного телефонного  сервиса, так и его расширение за счет использования видеотелефонов различного типа (в том числе программных). Во втором случае системы фактически являются аналогами систем видеоконференцсвязи  и могут обслуживаться теми же управляющими комплексами, что и  службы IP-телефонии. Для обеспечения  нормального функционирования данных приложений необходимо создание симметричного  канала со следующими показателями пропускной способности:

• аудиотелефонная связь: 83,44-91,56 кбит/с (G.711, Ethernet);
• видеотелефонная связь: 549,4 кбит/с (H.264, Ethernet).

Для достижения требуемого качества сервиса со стороны транспортной сети необходима поддержка механизмов QoS, обеспечение минимальной задержки прохождения голосового трафика от границы до границы сети (не более 60 мс), джиттер не более 20 мс.

 

Прочие услуги

 

К прочим услугам отнесем использование  ресурсов транспортной сети в виде аренды определенной полосы пропускания (цифрового потока) или реализации корпоративной сети: L2, L3 VPN. 

Оценку объемов трафика различных  приложений приведем в таблицу 2[19].

Таблица 2 – Оценка объемов трафика различных приложений

 

Услуги	Полоса проп-ия для 1-го абонента, Мбит	Макс.к-во абонентов, польз. услугой	Доля абонентов, польз. услугой одновременно	Итоговая полоса пропускания для  услуги, Мбит/с
Доступ в интернет	1	N*40%=0,4N	10%	1*0,4N*0,1=0,04N
Доступ в интернет	3	N*40%=0,4N	10%	3*0,4N*0,1=0,12N
IPTV
ТВ-вещание	4 (MPEG-2) 2 (MPEG-4)	Количество каналов =100	100%	MPEG2=4*100*1=400 MPEG4=2*100*1=200
Видео по запросу	19 (HDTV)	N*5%=0,05N	10%	19*0,05N*0,10=0,09N
Голос
Аудиотелефонная связь (VoIP)	0,084 (G.711)	N*50%=0,5N	15%	0,084*0,5N*0,15=0,0063N
Видеотелефонная связь	0,55 (H.264)	N*2%=0,02N	15%	0,55*0,02N*0,15=0,0017N
Прочие услуги
L2 VPN (VLL,VPLS)	2	N*1%=0,01N	80%	2*0,01N*0,8=0,016N
L3 VPN (BGP/MPLS)	2	N*1%=0,01N	80%	2*0,01N*0,8=0,016N
E1 (FR, HDLC, PPP, E)	2	N*1%=0,01N	80%	2*0,01N*0,8=0,016N
FTP, Gaming, локальный контент	2	N*20%=0,2N	20%	2*0,2N*0,2=0,08N