- Введение
- Актуальность
- Постановка задачи
- Обзор по теме
- Полученные и планируемые результаты
- Источники информации
Введение
Магистральная сеть является основой любой телекоммуникационной инфраструктуры, и при выборе технологий для ее создания необходимо ориентироваться не только на современное состояние индустрии, но учитывать существующие тенденции, в частности, прогрессирующий рост объема передаваемых по сетям информации [3]. На сегодняшний день транспортные сети SDH являются доминирующими не только в сетях ТфОП, для связи локальных сетей передачи данных, но и широко применяются в сетях мобильной связи для соединения контроллеров базовых станций с коммутаторами. То есть практически большая часть сетевой архитектуры сетей мобильной связи построена на технологии SDH (Synchronous Digital Hierarchy).
Стандарты технологии SDH впервые появились в 1988 году и постоянно расширяются по мере появления новых скоростей и функциональных возможностей [1]. SDH – это синхронная цифровая транспортная система, которая базируется в основном на оптоволоконной среде передачи и обеспечивает простую, экономичную и гибкую телекоммуникационную сетевую инфраструктуру. SDH позволяет использовать не только высокие скорости, но и большие емкости. В таблице 1 представлены скорости уровней STM-N (Synchronous Transport Module) и количество потоков Е1=2 Мбит/с в них содержащиеся [2].
Таблица 1 - Скорости SDH иерархии
| Уровень STM-N |
Скорость, Мбит/с |
Число потоков Е1 |
| STM-1 |
155,52 |
63 |
| STM-4 |
622,08 |
252 |
| STM-16 |
2488,32 |
1008 |
| STM-64 |
9953,28 |
4032 |
| STM-256 |
39813,12 |
16128 |
Типичными элементами SDH сети являются:
мультиплексор ввода-вывода (ADM – add / drop multiplexer) – обеспечивает ввод и вывод из пропускаемого через него сигнала требуемого скоростного потока;
Рисунок 1 – Принцип работы мультиплексора ввода-вывода
(3 кадра, длительность 1, 1.5, 1.5 секунд, 5 циклов повторения)
терминальный мультиплексор (ТМ) – в отличие от ADM выполняет функции оконечного устройства;
цифровой кросс-коммутатор (DXC) – обеспечивает коммутацию и связь между сигналами различных уровней STM-N;
регенератор – усиливает сигнал и восстанавливает его форму.
Среди основных достоинств можно отметить высокую гибкость процедур добавления трафика и вывода его из сети SDH, а также высокую надежность средств управления этими процессами [12].
Оборудование SDH еще долгое время будет применяться операторами для организации доступа к магистральным сетям, а также для организации местных и региональных сетей, в первую очередь благодаря возможности поддержания большого количества низкоскоростных интерфейсов.
Актуальность
Выбор темы магистерской работы отнюдь не случаен, а обусловлен как субъективными, так и объективными причинами. К объективным причинам относится не только необходимость решить классическую задачу оптимизации работы транспортной сети в целом и конкретных ее участков с учетом основных показателей качества функционирования, но и инновационность работы, состоящая в ускорении процесса проектирования подобного рода сетей. Субъективной причиной является развитие темы исследования SDH сетей, которую до меня разрабатывали магистры предыдущих лет.
Постановка задачи
В процессе выполнения магистерской работы планируется провести анализ топологических структур SDH сетей сложной топологии, разработать математическую модель сети для исследования динамических процессов, смоделировать и исследовать процессы в сети и сделать технико-экономическое обоснование эффективности исследуемой сети. Следствием проведенных исследований будут рекомендации по повышению эффективности работы сети, расширению ее функциональных возможностей и повышению надежности.
Научная новизна магистерской работы состоит в том, что объектом исследования является транспортная сеть в сетях мобильной связи. Операторы мобильной связи стремительно расширяют свое покрытие путем увеличения числа базовых передающих станций, и поэтому усложняется транспортная сеть, связывающая базовые передающие станции, контроллеры и коммутаторы.
Обзор по теме
Локальный обзор
Исследованием SDH-сетей в пределах университета занимались магистры 2004 года выпуска:
Мартыщенко Алексей Анатольевич "Проектирование системы управления сетью SDH в районе города Донецк", руководитель: доцент Воропаева Виктория Яковлевна [4];
Тетеркин Владимир Дмитриевич "Проектирование сети SDH Донецкого региона", руководитель: доцент Воропаева Виктория Яковлевна [5].
Национальный обзор
На территории Украины проектированием и обслуживанием телекоммуникационных сетей, построенных на основе технологии SDH, занимается ряд компаний, например «PrioCom» [6], решения которой по построению транспортных сетей с использованием технологии SDH уже реализованы на практике. Во-первых, это построение и введение в эксплуатацию цифровой транспортной сети «Главное кольцо» и обновление оборудования «Киевского кольца» для компании «UMC» на базе оборудования производства Компании «Alcatel». Во-вторых, построение транспортной SDH-сети для Компании «Киевстар» с использованием оборудования производства Компании «ECI».
Мировое знание
В России повсеместное использование технологии SDH началось раньше, чем на Украине. Так, сеть SDH ОАО "КОМКОР" [7] функционирует с 1995 года. Сегодня она является одной из крупнейших в Москве и представляет собой мощную современную транспортную сеть. Сеть SDH построена только на базе волоконно-оптических линий и представляет собой смешанную структуру, реализованную на оборудовании компании Alcatel, Lucent Technologies и Sagem. В настоящее время в сети работает более 400 мультиплексоров.
Мировыми лидерами в производстве оборудования SDH являются такие компании: ADVA AG Optical Networking, Alcatel SA, Ciena Corp., Cisco Systems Inc, ECI Telecom Ltd., Fujitsu Ltd., Larscom Inc.M, Lucent Technologies Inc, Marconi Corp., NEC Corp., Nortel Networks Corp., Siemens AG, Sycamore Networks Inc., Tellabs inc, Tellium Inc [8].
Технология SDH широко используется во всем мире, и этот рынок продолжает расти [9]. На основе цифровой системы передачи синхронной цифровой иерархии построены многие первичные сети связи. Преимущества данной технологии операторского класса со статической коммутацией каналов заключаются в возможности реализации разнообразных сетевых топологий («точка-точка», «кольцо», ячеистая структура) и построении отказоустойчивой, масштабируемой и хорошо управляемой сетевой инфраструктуры. Синхронизация позволила устранить проблемы цифровых сетей PDH, а современное поколение SDH представляет интерес для операторов связи, операторов телефонной связи, операторов мобильной телефонной связи, операторов цифрового вещания, корпоративной среды [10]. Большой интерес представляет транспортная сеть оператора мобильной связи GSM. Она включает беспроводной участок между мобильными терминалами абонентов и базовыми станциями, так называемую сеть радио-доступа (Radio Access Network, RAN), которая обеспечивает транспорт и агрегацию потоков с базовых станций к контроллерам базовых станций и магистральный участок, связывающий контроллеры базовых станций, мобильные коммутаторы, узлы поддержки служб GPRS [11].
Очевидными достоинствами использования оборудования SDH на участках доступа и магистрали транспортной сети GSM оператора являются:
• высокая надежность и скорость восстановления сервисов;
• возможность централизованного управления и мониторинга сети;
• детальная проработанность стандартов;
• передача всех типов трафика без потери качества («прозрачность передачи»);
• очень широкий диапазон иерархии скоростей, обеспечивающий масштабирование сети в рамках одной технологии;
• высокое качество обслуживания для любых типов трафика и в любом сочетании;
• гибкость интерфейсов, за счет чего к магистрали можно подключить практически любое современное оборудование сети доступа;
• простота в эксплуатации и низкие эксплуатационные расходы.
Потоки Е1 концентрируются на узлах SDH, которые, как правило, распределены на достаточно обширной территории. Количество подключаемых к узлу SDH потоков Е1, собранных с базовых станций невелико (в среднем не более десятка на каждом из узлов). Реальные потребности в пропускной способности региональной транспортной сети SDH для компании-оператора среднего размера составляют от STM-1 до STM-4 и, как правило, закладываются с неким запасом на перспективу.
Для получения всех преимуществ технологии SDH, связанных с обеспечением максимального уровня надежности транспортной сети, представляется целесообразным строить кольца доступа STM-1/STM-4, сопрягающиеся на одном или нескольких узлах сети, имеющих наивысшую плотность трибутарных потоков E1 и образующих опорную магистраль STM-16/64.
Полученные и планируемые результаты
Наиболее часто применимой топологией в SDH сети является кольцо, поскольку оно обеспечивает хорошую защиту линий связи без дополнительной аппаратуры, является самым простым и экономичным способом соединения нескольких сетевых элементов. Различные механизмы защиты могут быть использованы, но не все из них стандартизированы ITU. За резервное переключение отвечают байты К1 и К2 в заголовке SDH фрейма SOH (Section OverHead).
При помощи колец SDH различных уровней можно построить каскадную схему сети, причем при переходе на более высокий уровень STM-N можно использовать необходимые оптические трибы предыдущего уровня (см. рис. 1). То есть, на основе SDH могут создаваться высокоскоростные, надежные и гибкие транспортные системы различного масштаба и назначения - доступа, региональные и магистральные.
Рисунок 2 – Каскадная схема соединения колец SDH
Для еще большей надежности возможна стыковка колец не в одном, а в двух узлах сети. Таким образом, кольцевая топология дополняется резервными линиями, перекрестными связями, другими топологическими решениями для большей надежности и эффективного использования пропускной способности сети. В результате получается ячеистая топология, пример которой с учетом особенностей построения сети SDH, представлен на рисунке 3:
Рисунок 3 – Пример сложной ячеистой топологии
Структура транспортных сетей является динамичной, то есть сеть постепенно разрастается и реконфигурируется. Основное топологическое решение, применяемое в магистральных сетях – это сложная ячеистая топология, обеспечивающая хорошее резервирование и легкое расширение сети.
При исследовании динамики сети необходимо решить задачу: при изменении нагрузки на транспортную сеть оценить это изменение и по ряду оценок принять грамотное техническое решение о реконфигурации сети.
Основными методами исследования является моделирование процессов, анализ полученных результатов.
На данном этапе исследования ведется разработка модели исследования, чтобы в процессе моделирования получить динамические характеристики загрузки конкретных участков сети и на их основе выработать общие рекомендации для реконфигурирования сетей SDH. Автореферат написан к еще не завершенной магистерской работе, которая будет окончена к декабрю 2007 года. По всем вопросам ознакомления с работой обращаться к автору по электронной почте.
Источники информации
- Слепов Н.Н. Современные технологии оптоволоконных сетей связи. – М.: Радио и связь, 2000. – 468 с.
- Слепов Н.Н. Синхронные цифровые иерархии SDH – М.: Радио и связь, 1999.
- Транспортные сети SDH http://www.bcc.ru/benefits/telecom/provider/SDH/
- Мартыщенко А.А. "Проектирование системы управления сетью SDH в районе города Донецк"
http://masters.donntu.ru/2004/kita/martyschenko/index.htm
- Тетеркин В.Д. "Проектирование сети SDH Донецкого региона"
http://masters.donntu.ru/2004/kita/teterkin/index.htm
- Технологія синхронної цифрової ієрархії (SDH)
http://www.priocom.com/ua/technologies/arterial-networks/mpls/
- http://www.comcor.ru/ru/technology/sdh/
- HEAVY READING | VOL. 1, NO. 6, NOVEMBER 14. 2003 | FUTURE OF SONET/SDH EXECUTIVE SUMMARY
http://img.lightreading.com/heavyreading/pdf/hr20031114_esum.pdf
- Сергей Орлов «Вторая молодость SDH» 15.10.2004
http://old.osp.ru/lan/2004/10/054.htm
- Описание технологии. Оборудование по технологии
http://www.vinco-t.com/index.php?PAGE_ID=16&PAGE_TYPE=L&technology_id=13SDH
- SDH сети для GSM операторов
http://www.nstel.ru/solutions/ops/transp/
- Stephan Schultz “SDH Pocket Guide”
http://www.jdsu.com/united_kingdom/technical_resources/pocket_guides/sdh_guide1.html
RUS