ДонНТУ   Портал магістрів

Майстренко Олександр Сергійович

Факультет комп’ютерних інформаційних технологій та автоматики

Кафедра автоматики і телекомунікацій

Спеціальність Телекомунікаційні системи та мережі

Розробка і дослідження ТКМ із застосуванням технологій NGN

Науковий керівник: д.т.н., доц. Яремко Ігор Миколаєвич

Резюме Біографія Реферат

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

• Вступ
• 1. Актуальність теми
• 2. Постановка мети і задач дослідження
• 3. Рішення задач
• Висновки
• Перелік посилань

Вступ

Сьогоднішнім клієнтам ринку інфокомунікаційних послуг потрібен широкий клас різних служб і додатків, що припускає велику різноманітність протоколів, технологій і швидкостей передачі. При цьому користувачі переважно вибирають постачальника служб залежно від ціни й надійності продукту. В існуючій ситуації на ринку інфокомунікаційних послуг мережі перевантажені: вони переповнені численними інтерфейсами клієнтів, мережними шарами й контролюються занадто більшим числом систем керування. Більше того, кожна служба прагне створити свою власну мережу, викликаючи експлуатаційні витрати по кожній службі, що не сприяє загальному успіху й приводить до створення складної мережі з тонкими шарами й низькою економічністю.

1. Актуальність теми

Побудова мультисервісної високошвидкісної мережі із наданням набору відповідних сучасним стандартам якості послуг вимагає використання такого обладнання, яке підтримує пропускні здатності і якісні характеристики, які ще не використовуються широко і впевнено, принаймні сьогодні. Проект такого типу є актуальним та доцільним, особливо в умовах нової високоповерхової забудови, де немає старих мереж, та впровадження DSL технології не є доцільним.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

До задач проектів побудови мультисервісних мереж входить забезпечення потенціальних абонентів такими послугами, які є для них цікавими сьогодні та на певний строк наперед і вигідність саме для них користування цими послугами. З іншої сторони окупність об’єкту проектування визначає те чи можливий взагалі такий варіант побудування мережі, коли це має сенс. Великою проблемою більшості мереж доступу є неможливість організації інших послуг, окрім виходу до мережі Інтернет, через те, що технології побудови цих мереж не підтримують необхідні для якісного надання послуг реального часу параметри QoS. Це також робить задачу проектування мережі, що базується на використанні ВОК та сучасних FTTx-технологіях актуальною. Метою роботи є досягання певного соціального, економічного ефекту. Соціальним ефектом є надання абонентам послуг, що задовільняють їхнім потребам та призводять до покращення умов життя та праці. Область застосування – приватні абоненти квартирного типу в умовах високої щільності розміщення. Мережа може використовуватися для передачі інформації будь якого типу, що забезпечує оптичне волокно, яке дає такі лінії зв’язку, які працюватимуть і будуть вигідними на роки вперед. Важливою характеристикою мережі також є підтримка легкого переходу на нові технології у майбутньому.

3. Рішення задач

У сучасних мережах широкосмугового доступу вибір найбільш відповідної моделі доставки послуг, як правило, має далекосяжні наслідки і багато в чому визначає величину капітальних і операційних витрат оператора на розвиток мережі, а так само, відповідно, її подальшу експлуатацію. Існує два основних способи: сервісний VLAN (S-VLAN) та клієнтський VLAN (C-VLAN). У моделі S-VLAN існує окремий VLAN для кожної з послуг: для доступу в Інтернет, IP-телефонії (VoIP), IP-телебачення (IPTV) і відео за запитом (VoD). Пакети протоколу IGMP для керування підпискою на трафік групової розсилки (multicast), завжди передаються в тому ж S-VLAN, що і пов'язаний з ними трафік IPTV.

Переваги:

Добре підходить для простих реалізацій Triple Play послуг.

Кожний ONT, встановлений вдома у клієнта і приєднаний до оптичної лінії зв'язку - має ідентичну конфігурацію.

Недоліки:

На стороні абонентів, кожна послуга підключена до певного порту і пов'язана з певним сервісним пристроєм. Через це, наприклад, виникають проблеми з наданням послуги IPTV для перегляду широкомовних каналів відео на PC.

Надмірно ускладнена реалізація механізму динамічного контролю доступної смуги пропускання при активації послуг (Call Admission Control, CАС). Через високу обчислювального навантаження на пристрій (що пов'язано з обробкою пакетів даних для кожного з сервісних VLAN і визначенням загального обсягу трафіку для кожного абонента) реалізація механізму не можлива на рівні окремого пристрою доступу або BNG (Broadband Network Gateway).

У моделі клієнтської C-VLAN використовується індивідуальний VLAN для кожного абонента. Дана модель лежить в основі архітектури мереж у багатьох системах передачі даних операторського класу для агрегації з'єднань по виділеній лінії, Metro Ethernet, Frame / ATM, PON. Така схема роботи мережі використовується багатьма найбільшими провайдерами послуг ШСД.

Переваги:

Модель C-VLAN дозволяє прикордонному маршрутизатору ефективно управляти смугою пропускання для кожного абонента окремо, а також дає можливість простої реалізації механізму САС.

Модель добре підходить для надання послуг Multi-Play, де будь-термінальної пристрій в домашній мережі абонентів (PC / Notebook, IP-phone, STB, MP3-програвач, ігрова приставка і т.д.) може підключитися до будь-якої послуги.

Недоліки:

У найпростіших конфігураціях Ethernet-кадри передаються через пристрої доступу прозорим чином. У результаті кожен RG повинен бути налаштований індивідуально для роботи зі своїм C-VLAN.

Застосування моделі C-VLAN в чистому вигляді погано підходить для розповсюдження трафіку групової розсилки. У цьому випадку реплікація потоків здійснюється на рівні BSR, що вимагає більш широкої смуги пропускання для з'єднання BSR (Broadband Service Router) і MSAN (Multiservice Access Node).

Із-за великої щільності населення доцільним є використання архітектури C-VLAN.

Побудова мережі на базі волоконно-оптичних ліній зв’язку (ВОЛЗ). Існують дві основні концепції використання ВОЛЗ у мережах доступу: Ethernet P2P – передбачає розподіл сигналу за допомогою оптичних Ethernet-комутаторів, завдяки чому приміщення клієнта та вузол зв’язку провайдера з’єднуються в одну мережу Ethernet, що комутується. PON, основна ідея якої - використання усього одного прийомопередавального модуля у OLT (Optical Line Terminal) для передачі інформації великій кількості абонентських пристроїв ONT (Optical Network Terminal), що розташовані безпосередньо на території абонентів, або до групового мережевого вузла ONU (Optical Network Unit), що знаходиться в офісі корпоративного клієнта. Реалізується за допомогою пасивних оптичних сплітерів, у рамках яких реалізується часове мультиплексування. Кожна з концепцій має свої переваги та недоліки відносно іншої. Основним недоліком багатьох способів побудови оптоволоконних мереж відноситься необхідність використання активного обладнання на шляху до абонента. Всілякі комутатори, підсилювачі та інші мережеві пристрої вимагають не тільки подачі напруги, але й дотримання певного температурно-вологісного режиму, що неминуче впливає на вартість мережі і знижує її надійність. Цієї вади практично позбавлена технологія PON

Найбільш суттєвими перевагами PON є:

Економія оптоволоконного кабелю на ділянці від оптичних розгалужувачів до центральної АТС або точки присутності.

Економія портів на центральній АТС або в точці присутності, де виконується агрегування.

Накладення аналогового відеосигналу.

Можливість надання послуг Triple Play з наданням відео за будь-якої моделі: у вигляді послуг кабельноготелебачення або у вигляді послуг IPTV

Надійність. Використання меншої кількості активних елементів в мережі забезпечує її надійність, а крім того, сприяє як зниженню чутливості до впливу суміжних ліній зв'язку, так і зменшення впливу на них.

Для умов даного проекту ці переваги мають більше значення ніж недоліки пасивної мережі: висока робоча швидкість передачі даних; необхідність шифрування даних, та надійність, нижча ніж у Ethernet P2P у зв’язку з тим, що на декількох абонентів використовується один канал.

У наш час для побудови PON-систем оператор може використовувати обладнання, що базується на двох групах стандартів. Системи GPON спираються на Рекомендації ITU-T серії G.984. Друга група рішень (GEPON) будується на стандартах IEEE 802.3ah. Обладнання GPON або GEPON має важливі технічні відмінності, особливо з точки зору оператора. Але споживач знайде більше схожих рис. Наприклад, відрізнити термінальне обладнання GPON або GEPON не представляється можливим. Вони володіють одними і тими ж наборами інтерфейсів і функцій, забезпечуючи можливість підключення користувача до одних і тих же портів термінального обладнання за допомогою таких же роз'ємів. На думку експертів українського ринку, технологія GPON, що базується на стандартах ITU-T, забезпечує краще використання пропускної здатності оптичного каналу зв'язку та гарантує якість надаваних послуг (QoS), що дуже важливо для передачі відеоінформації. Оскільки транспортний протокол GPON заснований на Ethernet, то непередбачувана довжина пакетів може виявитися істотним чинником, що знижує якість надання послуг, критичних до затримок. Задля того щоб абоненти мали доступ до усіх послуг, та послуги були високоякісними, необхідна магістральна мережа, яка повинна підтримувати певний рівень параметрів QoS.

Основними критеріями при виборі рішень для побудови ядра мережі є продуктивність, відмовостійкість і підтримка QoS. З розвитком ресурсномістких мультимедійних послуг, таких як IPTV і VoD, магістральний сегмент операторської інфраструктури все більше нагадує становий хребет, на який лягає навантаження мережі. Тому пропускна здатність магістралей є ключовою характеристикою, що визначає вибір обладнання.

Не менш важливими властивостями ядра є відмовостійкість і підтримка механізмів швидкої реконфігурації мережі у разі збоїв. У ряді архітектурних рішень передбачено резервування основних вузлів, але практикується і збільшення надійності за рахунок надмірності топологічних схем. Вибір варіанту залежить від конкретних умов і завдань. На магістральному рівні необхідна підтримка обладнанням протоколів QoS, тунеллірованія трафіку і багатоадресної передачі. Механізм multicast, безумовно, повинен підтримуватися всіма вузлами магістральної мережі, що апріорі орієнтована на надання послуг IPTV.

Ці вимоги можуть задовільнити більшість сучасних магістральних мереж: IP/MPLS, ATM, NGSDH. Проте оператор вже має опорну мережу, що побудована за технологією Metro Ethernet, яка також задовольняє цим вимогам.

Рішення Metro Ethernet забезпечує:

мультисервісність та високу надійність інфраструктури, що забезпечують підтримку угод про рівень обслуговування, необхідних для критичних додатків;

низьку вартість розгортання мережі;

виключно низьку ціну за Гбіт / c;

модульність і високу щільність агрегації-рішення розраховане на швидке впровадження в районах з високою щільністю клієнтів;

відмінну масштабованість за кількістю портів, продуктивності вузлів і швидкості каналів (до 80 Гбіт / c);

Зростання вимог до ємності міських мереж і успіх існуючих операторів Metro Ethernet ясно показують, що дана модель надання телекомунікаційних послуг на базі Ethernet в міських мережах конкурентоспроможна, затребувана і прибуткова для операторів зв'язку. І так само дозволяє забезпечити основу для value-added сервісів, таких як IDS, зберігання інформації, VoIP і IPTV. Для реалізації концепції «Оптика в квартиру або приватне володіння» (FTTH) пропонується використовувати активні (AON) або пасивні (PON) оптичні мережі. PON, будучи спочатку операторським рішенням, передбачає на самому початковому етапі доведення до споживача всього комплексу послуг Triple Play - телебачення, Інтернету і телефонії. Оскільки при цьому використовується деревоподібна архітектура розводки волокна із застосуванням оптичних розгалужувачів (спліттеров), це рішення вимагає спеціального обладнання як на операторської стороні (OLT), так і на стороні користувача (ONU). Реалізація з'єднання «точка-багатоточка» (саме так побудований PON) вимагає певних зусиль, щоб коректно розділити інтервали активності кожного терміналу. Це трохи нагадує роботу комп'ютерів в локальних мережах із застосуванням концентраторів, коли доводилося боротися з колізіями (одночасним заняттям каналу різними абонентами). У PON ця задача вирішена більш коректно - тут кожному абоненту виділяється свій інтервал часу, протягом якого він може формувати запити до OLT.

Типова PON-мережа складається з:

Центрального станційного пристрою OLT, що служить для агрегації потоків;

Розподільної оптичної мережі ODN (Optical Distribution Network), яка складається з:

Магістрального оптичного фідера (волокна);

Спліттеров, розгалужуються оптичний сигнал на гілки оптичного дерева;

Кінцевих відвідних абонентських кабелів (Drop-закінчень), які залежно від типу кінцевого абонентського пристрою і кількості каскадів спліттеров на мережі можуть бути оптичним волокном, кабелями Ethernet, xDSL, E1;

Кінцевих абонентських пристроїв ONU або ONT, які залежно від їх типу можуть встановлюватися в розподільній шафі, в будівлі, в приміщенні абонента і надають кінцевим абонентам різні порти доступу в залежності від типу і моделі пристрою: Ethernet, іноді VDSL - основний вид порту, додатково - кабельного телебачення, підключення телефону, Е1;

Системи управління мережею AMS (Access Management System), яка служить для управління та моніторингу обладнанням PON.

Для надання послуг зв'язку абоненту використовується технологія WDM (Wavelength Division Multiplexing), коли сигнали до абонента і від абонента передаються на різних довжинах хвиль (1490нм і 1310нм відповідно). Для деяких типів ONU / ONT, що мають окремий вихід для телевізійного відеосигналу, можливо «підмішування» в оптичне волокно телевізійного відеосигналу кабельного телебачення на окремій довжині хвилі 1550 нм. Прямий потік на рівні оптичних сигналів, є широкомовною. Кожен ONT, читаючи адресні поля, виділяє з цього загального потоку призначену тільки йому частину інформації.