Реферат за темою випускної роботи
Зміст
- Вступ
- 1. Актуальність теми
- 2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати
- 3. Огляд досліджень та розробок
- 3.1 Огляд міжнародних джерел
- 3.2 Огляд національних джерел
- 3.3 Огляд локальних джерел
- 4. Підхід до уніфікації синтезу автоматів Мура в базисі FPGA
- Висновки
- Перелік посилань
Вступ
Сучасний етап суспільного розвитку нерозривно пов'язаний з рухом по шляху побудови глобального інформаційного суспільства. Даний напрямок в значній мірі забезпечується за рахунок розвитку і вдосконалення архітектури мереж і систем телекомунікацій, істотного поліпшення їх експлуатаційних характеристик, до яких насамперед належать характеристики якості обслуговування всіх класів переданого в цих мережах трафіку. Якщо ще зовсім недавно основною масовою послугою, що надається широкому колу абонентів мережі передачі даних, був доступ до ресурсів глобальної мережі Інтернет, то в даний час ця популярна послуга часто доповнюється послугами звукового та телевізійного мовлення, IP-телефонії, високошвидкісного обміну даними між користувачами та поруч інших. Впровадження цих послуг, що надаються через сучасні багатофункціональні мультімедіатермінали, супроводжується переходом до мультисервісної мережевої інфраструктури нового типу, що базується на принципах мереж наступного покоління NGN (Next Generation Networks). Важливою частиною цієї пакетної мережевої інфраструктури є широкосмугова мережа доступу (ШСД), що реалізує приєднання користувальницьких терміналів і локальних мереж абонентів до вузлів доступу.
1. Актуальність теми
Постійне розширення номенклатури мережевих послуг, розвиток технологій передачі, відображення відеоконтенту, розширення користувацької бази охопленої широкосмуговими послугами та багато інших чинників призводять до постійної потреби у підвищенні швидкості передачі даних на рівні доступу. Вказана обставина сприяє широкому впровадженню у фіксованому секторі мережі доступу (СД) широкосмугових волоконно-оптичних технологій. Інженерні досягнення в сфері розвитку СД істотно випереджають розвиток наукових методів аналізу експлуатаційних характеристик цієї частини ЕСЕ. У зв'язку з цим представляються актуальними розробка наукових основ і методів створення та впровадження оптичних ШСД (ОШСД), їх моделювання і теоретичний аналіз показників якості обслуговування всіх видів трафіку, переданих за допомогою цієї ділянки мережі, а також розробка наукових методів аналізу та забезпечення надійності в таких мережах . Оскільки ОШСД являють собою дорогі споруди, що покривають обширні, в тому числі, сільські території, то представляється актуальною розробка наукових методів і алгоритмів створення структур і топологій ОШСД оптимальних з точки зору мінімізації приведених витрат на будівництво цих мереж, але забезпечують при цьому необхідний рівень експлуатаційних характеристик і, зокрема, показників надійності.
2. Мета і задачі дослідження
Метою досліджень є вивчення та модернізація існуючих методів побудови широкосмугових оптичних мереж доступу. У зв'язку з цим були поставлені наступні завдання:
1.Ісследовать методи побудови мережевої інфраструктури доступу на основі технологій пасивних оптичних мереж та ієрархічних кільцевих мереж.
2. Розробити методологію оцінки показників якості обслуговування всіх класів
трафіку, що передається через мережу доступу.
3. Проаналізувати існуючі методики оцінки затримок поширення в
многосвязной мережі, що враховує альтернативний характер маршрутів поширення сигналу і модернізувати їх.
4. Запропонувати методику оцінки надійності та якості обслуговування
трафіку в кільцевих оптичних мережах доступу.
3. Концепція побудови широкосмугових оптичних мереж доступу нового покоління
3.1 Мережі нового покоління NGN
В даний час основний дохід операторам приносять послуги телефонного зв'язку - мобільна, міжміська / міжнародна, фіксована (для бізнес-абонентів). Ця тенденція збережеться і в найближчому майбутньому. Тому при будівництві мереж необхідно враховувати не тільки можливість надання додаткових послуг, але і економічну ефективність впровадження мереж зв'язку. При цьому разумней орієнтуватися не на вибухове зростання доходів від експлуатації мережі в майбутньому, а на отримання додаткових доходів в даний час.
Таким чином, сучасні вимоги до мереж зв'язку наступного покоління (NGN - Next Generation Network) полягають у можливості оптимальної передачі голосового трафіку, трафіку даних, створення і надання нових сервісів, зниженні витрат на капітальне будівництво і операційних витрат у порівнянні з існуючими мережами зв'язку.
В даний час розгорнуто значну кількість традиційних мереж зв'язку, тому при будівництві мережі NGN доцільно враховувати можливості існуючого е обладнання е і використовувати еволюційний перехід до мереж зв'язку наступного покоління.
Рис. 1 Багаторівнева ієрархічна модель мережі зв'язку наступного покоління.
Рівень додатків відповідає за надання кінцевому користувачеві інформаційних послуг і від того, наскільки ці послуги будуть йому цікаві, залежить подальший розвиток мережі. Сервери, що забезпечують надання послуг, можуть знаходитися як всередині, так і за межами самої мережі (Web-сервери, сервери, що належать ASP-провайдерам).
Рівень управління сервісами відповідає за маршрутизацію викликів, обробку сигналізації і безпосереднє управління потоками. На цьому рівні розташований контролер сигналізації і управління медіашлюзи (Softswitch), який для оператора зв'язку може виступати в якості транзитної АТС.
Транспортний рівень відповідає за передачу інформації кінцевому користувачу і складається з високошвидкісного ядра пакетної мережі і рівня доступу, який забезпечує безпосереднє підключення кінцевих користувачів до мережі. Рівень доступу може бути як дротяним (оптичним або мідним), так і бездротовим (мобільним або фіксованим).
3.2 Концепція FTTx
Ідея використання волоконно-оптичних ліній зв'язку (ВОЛЗ) для надання послуг приватним та корпоративним користувачам не нова. Вона реалізується в рамках концепції FTTx (Fiber To The х - «волокно до ...»). В даний час для надання користувачам широкосмугових і мультимедійних послуг використовуються зазвичай змішані мідно-оптичні мережі доступу. Існує декілька концепцій розгортання мережі доступу змішаного типу. Одна з них називається HFC (Hybrid Fiber Coaxial) і передбачає доведення оптики до точки концентрації, при цьому розподільна абонентська мережа будується на основі коаксіальних кабелів. Дана архітектура не отримала широкого розповсюдження і використовується зазвичай лише операторами кабельного телебачення. Інша концепція є різновидом концепції FTTx і носить назву FTTB (Fiber To The Building - «волокно до будівлі», тобто доведення ВОЛЗ до офісної будівлі). Згідно концепції FTTB розподіл сигналів по абонентам всередині будівлі здійснюється по крученим мідним парам з використанням переважно технології VDSL.
Нижче перераховані інші варіанти концепції FTTx:
FTTH - Fiber To The Home (доведення ВОЛЗ до житлового будинку);
FTTP - Fiber To The приміщень (узагальнене поняття, що об'єднує, по суті, варіанти FTTH і FTTB);
FTTO - Fiber To The Office (поняття, аналогічне FTTB);
FTTC - Fiber To The Curb (доведення ВОЛЗ до місця, в якому встановлений кабельний шафа);
FTTCab - Fiber To The Cabinet (поняття, аналогічне FTTC);
FTTR - Fiber To The Remote (доведення ВОЛЗ до віддаленого модуля, концентратора);
FTTOpt - Fiber To The Optimum (доведення ВОЛЗ до оптимального, з точки зору оператора, пункту).
Поряд з FTTx існує подібна їй концепція організації розподільної мережі всередині будівлі - FITB (Fiber In The Building).
Будь волоконно-оптична кабельна жила теоретично має необмежену пропускну здатність. Досліди з передачі інформації по оптоволокну зі швидкістю порядку терабіт в секунду демонструвалися не раз. Відомо, що швидкість передачі обмежується лише активним обладнанням з обох кінців волоконно-оптичного кабелю. В даний час мережі на основі мідних пар поширені повсюдно і в більшості регіонів залишаються домінуючим видом кабельної інфраструктури. Однак волоконно-оптичні мережі більш прості, надійні і вимагають менших витрат при обслуговуванні в порівнянні з мідними мережами. Беручи до уваги ці та перераховані вище аргументи, можна зробити висновок, що вкладення в інфраструктуру ВОЛС є ефективними і довготривалими, а впровадження технологій FTTx стає виправданим і вельми перспективним напрямком
3.3. Технологія PON
PON - це сімейство швидко розвиваються, найбільш перспективних технологій широкосмугового мультисервісного множинного доступу по оптичному волокну. Суть технології пасивних оптичних мереж, яка випливає з її назви, полягає в тому, що її розподільна мережа будується без будь-яких активних компонентів: розгалуження оптичного сигналу здійснюється за допомогою пасивних дільників оптичної потужності - спліттеров. Наслідком цього переваги є зниження вартості системи доступу, зменшення обсягу необхідного мережевого управління, висока дальність передачі і відсутність необхідності в подальшій модернізації розподільної мережі.
Структурно будь пасивна оптична мережа складається з трьох головних елементів - оптичного станційного термінала OLT, пасивних оптичних спліттеров і оптичного мережевого абонентського терміналу / пристрої ONT / ONU.
Термінал OLT забезпечує взаємодію мережі PON із зовнішніми мережами, сплітери здійснюють розгалуження оптичного сигналу на ділянці тракту PON, а ONT / ONU мають необхідні інтерфейси взаємодії з абонентською боку. Технологія PON може використовуватися для реалізації різних варіантів концепції FTTx
Поява технології GEPON, що дозволяє безпосередньо передавати трафік Ethernet по оптиці, стало цілком логічним розвитком концепції всеосяжного, наскрізного використання обладнання Ethernet на мережах операторів зв'язку. Процедури цієї технології описані в стандарті IEEE 802.3ah, випущеному в 2004 році. У даній технології для передачі трафіку використовуються пакети Ethernet на швидкостях до 1 Гбіт / с в обох напрямках. Топологія мережі GEPON може бути будь-який: шина, зірка, комбінація їх і навіть кільце для резервування, що реалізується із застосуванням автоматичних оптичних перемикачів. У числі достоїнств даної технології можна відзначити невисоку вартість рішень на її основі. До теперішнього часу інстальоване близько 20 млн. портів GEPON, по більшій частині в країнах Південно-Східної Азії.
Інший гігабітний стандарт PON, що описує технологію GPON, був прийнятий ITU-T в 2005 році і отримав номер G.984. У його основі лежить використання спеціалізованого протоколу, створеного на основі стандартів SDH. При цьому для забезпечення ефективного використання каналу зв'язку, підтримується динамічний перерозподіл смуги пропускання зі збереженням структури кадру SDH. Стандарт дозволяє передавати трафік в симетричному і асиметричному співвідношенні швидкостей, досягаючи значень до 2,5 Гбіт / с. До переваг GPON відносять наявність вбудованих механізмів забезпечення QoS для передачі відео і аудіотрафіка. Дана технологія найбільшого поширення набула в Північній Америці і Європі.
Вимоги до широкосмугового доступу, і в першу чергу до його пропускної спроможності ростуть так стрімко, що пропускні спроможності GPON стають недостатніми. Тому в план робіт 15 Дослідницької Комісії Навчався групи МСЕ-Т в рамках питання 2 (SG15 Q2) на період 2009 ... 2012 роки була включена робота над стандартами нового покоління NGPON з пропускними здатностями 10 Гбіт / с і більше.
Передбачається, що розробка NGPON буде містити два етапи. На першому етапі XGPON1, який вже практично завершено МСЕ-Т у вигляді сімейства стандартів G.987.x, будуть реалізовані швидкості передачі PON порядку 10 Гбіт / с. У рамках другого, довгострокового етапу XGPON2 передбачається збільшити швидкості передачі принаймні в 4 рази.
В даний час і постачальники обладнання, і мережеві провайдери, включаючи, зрозуміло, і Verizon, інтенсивно працюють над впровадженням XGPON1.
4. Характірестикі якості обслуговування
Виділяються наступні основні характеристики, що роблять вплив на якість обслуговування в IP-орієнтованої пакетної мережі:
-Середній час затримки передачі пакетів (кадрів) або середня затримка IPTD - Uc;
-Варіація (джиттер) затримки передачі пакетів (кадрів) - IPDV;
-Коефіцієнт втрат пакетів (ймовірність втрати кадру) IPLR - PПС;
-Коефіцієнт помилок при передачі пакету IPER - PКС.
Відзначається, що обчислення показника IPDV на виході кожного мережевого сегменту (фази обслуговування) вимагає інформації про закон розподілу затримки в кожному з розглянутих сегментів.
Показано, що 0999 - квантиль функції розподілу часу затримки, необхідний для обчислення IPDV при оцінці та прогнозуванні
IPDV показника, можна наближено визначити з наступного виразу:
(1)
де 
- середня затримка в I-й фазі обслуговування СД, 
- середньоквадратичне відхилення (ско), затримки в I-й фазі, 
- коефіцієнт, пов'язаний з типом параметрами розподілу затримки.
Рис. 2. Графічна інтерпретація визначення квантиля
функції розподілу інтервалу затримки.
Графічна інтерпретація визначення 0999-квантиля 
функції розподілу інтервалу затримки F (t) наведена на рис.2. Значення IPTDmin визначається з виразу:
(2)
- мінімальний час передачі кадру,
nmin-мінімальна довжина кадру, виражена в байтах, Vmax - максимальна швидкість передачі, tрij-затримка поширення сигналу на розглянутому
ділянці СД, між вузлами i та j.
Висновки
Мережі доступу є, мабуть, найбільш витратним ланкою операторських мереж зв'язку. В даний час на ділянці доступу використовуються переважно мідні кабелі (звиті пари). Пропускна здатність та канальна ємність таких кабелів не дозволяє повною мірою реалізувати сучасні мультисервісні послуги, тобто послуги з передачі мови, даних і мультимедійного трафіку, включаючи відеоінформацію. Для надання нових мультисервісних послуг потрібна певна смуга пропускання, зазвичай ширша, ніж та, яку можуть забезпечити існуючі технології в мідно-кабельної інфраструктурі. Тому для організації доступу до широкосмугових послуг часто доводиться прокладати кабелі з високою пропускною здатністю. Найбільш ефективним в таких випадках є побудова волоконно-оптичної кабельної інфраструктури.
Список джерел
1. D.Gutierrez, J.Cho, і L.G.Kazovsky. TDM-PON Питання безпеки: Upstream шифрування не потрібно. - Національний Волоконно-оптичні конференції інженерів, OSA технічний дайджест Series (CD) (Оптичне товариство Америки, 2007), папір JWA83.
2. Нікітін А.В., Нікульскій І.Є., Філіппов А.А. Особливості впровадження технологій PON на мережі оператора займає істотні ринкові позиції. - Вісник зв'язку, 2009, № 4, с.18-24.
3. G.Kramer. Що потрібно для Ethernet PON? - Матеріали монети 2006 року, липень 2006 року.
4. Петренко І.І., Убайдуллаев PP Пасивні оптичні мережі PON. Ч.2. Ethernet на першій милі. - Lightwave російське видання, 2004, № 2.
5. Тарасов, А.Б. Якість обслуговування в сучасних мережах / AB Тарасов / / Провайдинг Росії [Електронний ресурс]. - 2005. - Режим доступу: http://www.hub.ru/ modules.php ім'я = Сторінки & OP = showpage & PID = 141.
6. Гольдштейн А.Б., Соколов Н.А. Підводна частина айсберга на ім'я NGN. Ч.1. - Журнал «Технології та засоби зв'язку», № 2, 2006.
7. Гольдштейн А.Б., . Соколов Н.А. Підводна частина айсберга на ім'я NGN. Ч.2. - Журнал «Технології та засоби зв'язку», № 3, 2006.
8. Горнак А. Нові горізоти PON. - Журнал "Технології і засоби зв'язку", № 5, 2009.
9. Полунін А. Пасивні оптичні мережі PON - гігабітні технології і нове покоління обладнання. - Інжннерний вісник [Електронний ресурс]. - 2012. - Режим доступу:
10. Бубліченко Н. Широкосмуговий доступ в рамках архітектури FTTx: ефективні рішення компанії "СТР". - Журнал "Перша миля", № 5-6, 2010.