Тимонов Сергей Леонидович

E-mail: tslco@ukr.net

БИБЛИОТЕКА

ССЫЛКИ

РЕЗУЛЬТАТЫ ПОИСКА

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Автореферат Магистерской Работы

1. Актуальность темы;
2. Цель и задачи работы;
3. Научная новизна;
4. Обзор существующих решений:
   • Обзор технологий DSL;
   • Речь поверх DSL (VoDSL);
   • Схемы построения инфраструктуры DSL.
5. Результаты работы;
6. Заключение и перспективы исследования;
7. Список литературы.

Роль электронных средств связи в ведении современного бизнеса растет год от года. И хотя разнообразные технологические усовершенствования позволяют компаниям, представляющим различные уровни бизнеса, улучшать используемые ими коммуникационные системы, пользователи, относящиеся к некоторым сегментам данного рынка, явно не удовлетворены существующей на настоящий момент инфраструктурой. Увеличение потоков информации, передаваемых по сети Интернет компаниями и частными пользователями, а также потребность в организации удаленного доступа к корпоративным сетям, породили потребность в создании недорогих технологий цифровой высокоскоростной передачи данных по самому "узкому" месту цифровой сети - абонентской телефонной линии. Однако сами медные провода, формирующие абонентские линии связи, ни в чем не виноваты. Они способны на большее. Те ограничения по скорости, что испытывают пользователи модемов, связаны с природой телефонных сетей, которые проектировались для обслуживания речевого трафика. Технологии DSL позволяют значительно увеличить скорость передачи данных по медным парам телефонных проводов без необходимости модернизации абонентских телефонных линий. Именно возможность преобразования существующих телефонных линий в высокоскоростные каналы передачи данных и является главным преимуществом технологий DSL.

Целью данной магистерской работы является создание и исследование мультисервисной сети абонентского доступа на основе технологии VoDSL для условий уже существующей городской телефонной сети города Донецка.

Задачи разработки:

• обзор существующих технологий абонентского доступа в сети передачи данных;
• анализ существующих транспортных технологий;
• прогнозирование трафика в сети доступа;
• разработка инфраструктуры сети;
• выбор оборудования для спроектированной сети;
• моделирование работы сети.

Постоянно возрастающая потребность не только представителей бизнеса, но и частных пользователей, в доступных высокоскоростных соединениях для передачи данных, похоже, может быть решена только с использованием технологий DSL (Digital Subscriber Line - цифровая абонентская линия). Не только те операторы сетей передачи данных и Интернет-провайдеры, которые возникли на волне развития новых технологий, но и операторы традиционной местной телефонной связи постоянно расширяют использование технологий DSL по всему миру. Даже в том случае, когда технологии DSL используются только в качестве средства высокоскоростного доступа в сеть Интернет, они обеспечивают передачу данных и телефонную связь со значительно меньшими затратами, по сравнению с другими существующими технологиями высокоскоростной передачи данных. Такая особенность технологий DSL не может не отразиться на экономическом состоянии провайдеров (в лучшую сторону, разумеется). В результате существует быстро расширяющийся рынок DSL, темпы развития которого будет во всем мире стремительно увеличиваться. Например, в США по данным TeleChoice количество линии DSL с 1999 по 2003 год увеличится с 575 тысяч до 9,6 миллиона.

Научная новизна исследования заключается в следующем: Разговоры о технологии VoDSL начались в начале 2000 годов. В Украине уже несколько лет используются различные технологии DSL (ADSL, SHDSL) в основном для предоставления абонентам выделенной линии для выхода в Internet. Однако технология VoDSL в Украине, а тем более в Донецке, ещё не внедрялась. Соответственно данная разработка может быть использована для построения сети VoDSL в городе Донецк, что должно привести (как показывает мировая практика) к увеличению доходов провайдеров, и качества предоставления услуг по передачи данных и речи.

Под DSL понимают технологию, которая за счет незадействованных (классической телефонией) частотных ресурсов медных телефонных линий позволяет передавать трафик с высокими скоростями. Причем по одной и той же линии, как правило, могут одновременно пересылаться и речь (телефонный трафик), и данные. Помимо более высокой скорости, линия DSL отличается от обычного модемного соединения еще и тем, что при ее использовании для получения сервиса (например, выхода в Интернет) нет необходимости ждать обработки вызова и установления соединения - связь есть всегда. За годы развития технологии DSL появилось масса ее разновидностей, которые можно разделить на две большие группы: асимметричные (скорости связи от абонента и к нему различны) и симметричные (скорости в обоих направлениях одинаковы).

Наиболее известным представителей асимметричных технологий DSL является ADSL (Asymmetrical DSL). Обеспечивая скорость передачи информации к абоненту до 6 Мбит/с, эта технология способна обеспечить практически мгновенную доставку больших объемов данных. Применяется она для широкополосного доступа в Интернет и для других асимметричных по своей природе приложений типа видео-по-запросу.

Однако, как только началось практическое использование систем ADSL, выяснилось, что существует ряд мелких недостатков, препятствующих массовому внедрению этой технологии на сетях абонентского доступа. Дело в том, что инсталляция устройств ADSL требует специальной настройки на конкретную абонентскую линию и установки отдельного частотного делителя (сплиттера), что повышает стоимость и время организации ADSL-сервиса. В стремлении создать системы “plug and play”, ориентированные на массовый потребительский рынок, был разработан облегченный вариант ADSL - G.lite ADSL (или просто G.lite). Системы G.lite поддерживают меньшую скорость - 1,5 Мбит/с, что, впрочем, вполне достаточно для большинства приложений, используемых рядовыми потребителями.

Еще одним известным представителем асимметричных технологий DSL является VDSL (Very high bit rate DSL). Обеспечивая сверхвысокие скорости передачи информации, но работая на очень небольших расстояниях (сотни метров), эта технология, по-видимому, будет применяться в небольших кампусных сетях (университетские городки, бизнес-центры). На сегодня VDSL рассматривают, в первую очередь, как средство передачи качественного видео по медным кабелям. Системы VDSL способны работать и в симметричном режиме, поэтому эту технологию можно отнести также в лагерь симметричных технологий DSL, к рассмотрению которому мы переходим.

Исторически первой (в конце 80-х годов) здесь появилась хорошо всем известная технология HDSL, которая стала экономичным решением для передачи потоков T1 (1,5 Мбит/с) и Е1 (2 Мбит/с). К сожалению, эта технология не поддерживает обычную телефонную связь. Дальнейшее развитие HDSL в стандартах ANSI -- технология HDSL2 -- тоже не может существовать на одной линии с классическим телефонным каналом, но позволяет передавать и речь, и видео, используя службы ATM или Frame Relay. Технологии HDSL2 для работы требуется всего одна медная пара (HDSL использует, как правило, две или три пары), правда скорость ограничивается 1,5 Мбит/с.

В свое время довольно перспективной считали технологию IDSL (ISDN DSL), которая была разработана для предоставления услуг DSL с использованием абонентских устройств ISDN. Основное ее преимущество заключается в том, что она позволяет абонентам перейти от услуг коммутируемой связи ISDN к работе в режиме постоянного подключения. Главный недостаток - низкая скорость, всего 144 кбит/с.

Наиболее интересными для бизнес-сектора в настоящее время являются технология SDSL и ее стандартизованный вариант SHDSL. Собственно говоря, под SDSL понимают различные фирменные реализации, которые обеспечивают симметричную передачу по одной медной паре от 128 кбит/с до 2,3 Мбит/с. Но с появлением в феврале 2001 г. рекомендации МСЭ-Т G.991.2 (известной также как G.shdsl) индустрия средств связи быстро переориентируется на поддержку SHDSL. Новая технология не только является базой для совместимости оборудования разных производителей, она обеспечивает большую дальность и вызывает меньшие перекрестные наводки по сравнению с предыдущими вариантами SDSL. Системы SHDSL работают по одной паре, но для увеличения дальности могут быть задействованы две пары.

Хотя SDSL/SHDSL-системы не сохраняют существовавший до их внедрения телефонный канал, как это делают системы ADSL, многие из них имеют средства для передачи речи поверх DSL (VoDSL). (Собственно говоря, технология VoDSL реализована и в современных системах ADSL.) Используя высокочастотные ресурсы канала и такие пакетные технологии, как АТМ или IP, интегрированные устройства доступа с функциями VoDSL позволяют одновременно с высокоскоростным потоком данных организовать несколько (скажем, 4, 8, 16 или 24) телефонных каналов. Представьте, вы, как оператор связи или сервис-провайдер, устанавливаете у клиента -- будь то офис корпорации или жилой дом -- устройство класса IAD и получаете возможность -- по одной медной паре! -- предоставлять и высокоскоростной канал, скажем для доступа в Интернет, и полтора десятка телефонных номеров. Привлекательно, не правда ли! Несмотря на очевидные преимущества решений VoDSL, многие телефонные операторы медлят с их внедрением, опасаясь, что они будут конкурировать с их традиционными телефонными службами. Крайне недальновидная позиция! Системы VoDSL помогут традиционным операторам решить проблему телефонизации квартирного сектора (как известно, установка телефона часто невозможна из-за отсутствия свободной медной пары) и сформировать привлекательные предложения для бизнес-пользователей. Это позволит им сохранить доминирующие позиции на рынке телефонных услуг и активнее участвовать в предоставлении новых услуг, прежде всего по высокоскоростной передаче данных. Не надо забывать и о том, что, медлив с внедрением новых технологий, оператор дает шанс конкурентам, многие из которых стараются завоевать доверие (и кошельки) клиентов именно с помощью различных новаций.

Существует две схемы построения инфраструктуры DSL – телефонии:

• Централизованная;
• Распределённая.

В случае централизованной архитектуры (рис. 2) один мощный телефонный шлюз, установленный в центре сети, обеспечивает телефонным сервисом всех абонентов, подключённых к многочисленным узлам доступа. В этом случае на местных узлах связи устанавливаются только мультиплексоры DSLAM, которые связываются по сети с телефонным шлюзом и оборудованием передачи данных, обеспечивающим, например, выход в Интернет. Преимущество централизованного подхода в том, что он не требует больших начальных инвестиций в дорогостоящее телефонное оборудование. Экономия достигается также за счёт централизации технического и абонентского обслуживания.

Централизованная модель лучше подходит альтернативным операторам, у которых уже есть собственная территориально распределённая сеть АТМ. Минимизация начальных инвестиций и плавное расширение мощностей сети по мере увеличения числа абонентов может оказаться весомым аргументом в пользу централизованной архитектуры и для традиционных телефонных компаний, решившихся на внедрение систем VoDSL.

Однако с неоспоримыми преимуществами централизованная модель имеет и серьёзные недостатки. Один из них – большая нагрузка на транспортную сеть. Предположим, что созваниваются два близко расположенных друг к другу абонента (подключённых к одному мультиплексору DSLAM). В этом случае трафик всё равно будет перегоняться через сеть АТМ до центрального узла, коммутироваться там, а затем возвращаться обратно. Тут же вскрываются и его другие недостатки: плохая масштабируемость, слабая отказоустойчивость и т. п. Именно поэтому компаниям, начавшим построение инфраструктуры VoDSL с централизованной структуры, есть смысл постепенно децентрализировать её, устанавливая шлюзы в ТфОП в других местах.

Полностью распределённая структура предполагает, что на каждом узле связи, где установлен мультиплексор DSLAM, имеется телефонный шлюз и обеспечивается выход речевого DSL-трафика в ТфОП (рис. 3). Такая архитектура больше подходит традиционным телефонным компаниям, имеющим разветвлённую сеть АТС.

Как видно из рисунка 3, в том случае, когда каждый узел является самодостаточным в плане телефонии (имеется шлюз в ТфОП), наличие сети АТМ перестаёт быть обязательным. Что же касается передачи данных, то её с успехом можно осуществлять по IP. При использовании распределённой архитектуры экономически наиболее выгодной является интеграция функций шлюза в мультиплексор DSLAM. В этом случае DSLAM становится, конечно, чем-то большим по сравнению с прстым мультиплексором DSL, и такие системы часто называют интегрированной или мультисервисной платформой доступа.

Необходимо спроектировать цифровую абонентскую сеть на основе технологии VoDSL для условий ГТС города Донецк. В ГТС в данном проекте будут включены только электронные АТС, а именно: 304/305/334, 300, 335/337, 338, 311, 332, 342. Ориентировочная площадь, которую будет занимать сеть составляет 54 км2 (Центральный район города 6км*9км), максимальное отдаление абонента от станции составляет 4 км. Предполагается существование транспортной сети IP между ЭАТС, к которой будут сформулированы требования относительно пропускной способности.

Сеть будет ориентирована преимущественно на представителей малого и среднего бизнеса, а также на предприятия в торговой области. То есть информационные потоки у этой сети могут пролегать в любых направлениях, в зависимости от расположения конкретных бизнес объектов. Сеть должна предоставлять абонентам следующие услуги:

1. телефония;
2. передача файлов;
3. E-mail;
4. Web-Surfing.

Количество абонентов на АТС, требующих данную сеть, а также распределение типов услуг по абонентам приведенные в таблице 1.

Исходя из структуры построения сети („последней мили”), которая создается с помощью двух основных устройств, это IAD у абонентов, и мультиплексора DSLAM на ЭАТС. Максимальная скорость между IAD и DSLAM составляет в нашем случае 2 Мбит/с. Эта полоса занимается динамично телефонией и трафиком данных, но телефония имеет больший приоритет. Поэтому нагрузка на одну линию не должно превышать этой цифры. Исходя из этих ограничений и было рассчитанное количество абонентов каждой услуги. IAD может выполнять функции моста, то есть весь трафик ЛВС не будет передаваться по абонентский линии, а будет передаваться только его внешняя часть – количество абонентов услуги передачи данных. Математическое ожидание скоростей, которые генерируются абонентами каждой службы приведены в таблице 2:

Математическое ожидание скоростей, которые генерируются абонентами каждого узла приведены в таблице 3:

Итак, средняя нагрузка на одну абонентскую линию (на один IAD) составляет приблизительно 1,92 Мбит/с.

Для связи IAD и DSLAS следует выбрать симметричную технологию, а именно SDSL, а лучше ее стандартизированный вариант SHDSL. Расстояния, которые обеспечивает эта технология (0,5 – 4,5км), будут доостаточны, чтобы обеспечить связь с самым далеким абонентом. Другие технологии проигрывают этой технологии по количеству используемых пар медного кабеля. Для данного случая наиболее подходит распределенная схема построения инфраструктуры VoDSL. Для развертывания сети необходимо приобрести следующее оборудование:

1. На каждую АТС мультиплексор DSLAM Stinger LS (240 портов для подключения 240 IAD) или DSLAM Stinger MRT (36 портов);
2. Каждому абоненту устройство IAD фирмы Lucent Technologies – CellPipe IAD MOD, 4 или 8 (в зависимости от количества телефонов);
3. На каждую АТС шлюз в ТфОП VoNGATE.

Фирма Lucent Technologies выбрана не случайно. Эта фирма сегодня возможно одна может предложить полное решение для развертывания сети VoDSL.

Внедрение сети VoDSL позволит значительно улучшить качество телефонной связи, так как абонентская сеть при этом станет цифровой, а не аналоговой как раньше. Также сеть позволит абонентам получать доступ в Internet на скоростях до 1,5 Мбіт/с, причем, при этом не будет необходимым установление связи с провайдером - связь будет всегда.

В дальнейшем будет создана модель данной сети предположительно в пакете NetCracker 4, будут оценены такие показатели сети, как реальная пропускная способность, вероятность отказа в обслуживании, отказоустойчивость сети в целом. Предполагается разработка путей повышения отказоустойчивости сети при повышении количества абонентов сети, а также минимизация стоимости сети за счёт использования оборудования других производителей (не Lucent Technologies), и согласование устройств этих производителей между собой.

1. А. Н. Назаров. АТМ: Технические решения создания сетей. М.: Телеком, 2001. – 376с.
2. В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 2-е издание. Санкт-Петербург: Питер, 2003. – 864с.
3. Инфраструктура построения VoDSL / Электронный ресурс. Способ доступа: URL: http://www.ccc.ru;
4. Продукты фирмы Lucent Technologies / Электронный ресурс. Способ доступа: URL: http://www.lucent.ru/products.