Бахруллои Файзулло

Факультет компьютерных информационных технологий и автоматики

Кафедра автоматики и телекоммуникации

Специальность «Телекоммуникационные системы и сети»

Разработка типовой методики проектирования сети для предоставления цифровых услуг с гарантированными показателями QoS на примере района Сино города Душанбе

Научный руководитель: ст. препод. кафедры АТ Бойко Виталий Викторович

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

• Введение
• 1. Актуальность построения сети
• 2. Цель и задачи исследования
• 3. Информационная модель объекта
• 4. Выбор топологии и линии связи
• 4.1 Топология транспортной сети (сеть распределения)
• 4.2 Топология сети доступа
• 4.3 Технология сети
• 5. Структура сети
• 5.1 Протокол MPCP
• Выводы
• Список источников

Введение

Современные информационные технологии играют все более важную роль во всех сферах жизнедеятельности человека.

С распространением компьютеров нетрудно предсказать рост в потребности передачи данных. На сегодняшний день в мире существует более миллиард компьютеров и более 80 процентов из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм и производителей, работающих под разным программным обеспечением.

Использование локальных сетей позволяет облегчить доступ к устройствам оконечного оборудования данных установленных в учреждении. Эти устройства – не только компьютер, но и другие устройства, обычно используемые в учреждениях, такие, как принтеры, графопостроители и все возрастающее число электронных устройств хранения и обработки файлов и баз данных. Локальная сеть представляет собой канал и протоколы обмена данными для связи рабочих станций и компьютеров.

1. Актуальность построения сети

В городе Душанбе, а так же в районе Сино существуют различные сети доступа к интернету. В основном они являются сетями беспроводных технологии. В районе предоставляется услуги мобильной связи  3G, Wi-Fi WiMAX. Но подключение и тарифы данных услуг очень дорого и к тому же ограниченный трафик. Существует так же сеть ДГТС, которая предоставляет услуги  по технологиям  Dial-Up и ADSL. Скорость передачи  Dial-Up составляет до 56 Кбит/с, которая и не соответствует этому показателю. По ADSL не возможно передавать высокую скорость нужного качества, по причине устаревшей кабельной системы  над землей и под землей. Такие низкие скорости и качества передач не удовлетворяет потребностям населения и соответственно дорого по отношении цена/качества. Абоненты района нуждаются в информационных услугах высокого качества, но существующие сети их не обеспечивают.

Возникает проблема предоставления высококачественных информационных услуг, вследствие чего необходимо построение новой мультисервисной сети.

В качестве абонентов новой сети будут выступать жители района, а также государственные и частные учреждения.

2. Цель и задачи исследования

Целью работы является выработка подхода к проектированию сети доступа для предоставления цифровых услуг в городе со смешанной застройкой и ограниченной платежеспособностью абонентов.
Основные задачи исследования:
1. Анализ географии и населения
2. Расчет параметров трафика
3. Построение транспортной сети, сети доступа и  выбор оборудования
4. Расчет показателей качества
5. Определение показателей экономической эффективности

3. Информационная модель объекта

Необходимо разработать телекоммуникационную сеть, которая бы объединяла все сферы хозяйства и управления по всему району. Всех абонентов можно разделить на 3 типа. Абоненты одного типа имеют общие функции, выполняемые, а также будут использовать похожие сервисы сети.

Таблица 1. – Типы абонентов сети.

Всем абонентам сети доступны все услуги. В главном узле будет находиться VoIP, Internet, FTP-сервера и выход в Интернет. В состав услуги Internet входят услуги: видеоконференция, выход в интернет и тд. 

4. Выбор топологии и линии связи

Сеть строится на трехуровневом  иерархии:

• Ядро
• Уровень распределения
• Уровень доступа

Ядро состоит из одного высокоскоростного маршрутизатора, включенного в кольцо  транспортной сети.

4.1 Топология транспортной сети (сеть распределения)

Кольцевая топология является оптимальным для сети в связи с большим числом участков и устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети. При такой топологии у каждого узла сети будет свое адресное пространство. Адресное пространство берется с запасом, с расчетом на дальнейшую  развитию  и расширения узла.

Рисунок 1. - Модель сети

4.2 Топология сети доступа

Для сети доступа в многоквартирных домах выбираем топологию звезда. Учитывая расположение абонентов топология звезда хорошо масштабируется. Абоненты располагаются друг от друга на не больших расстояниях и при отказе у одного абонента, другие не испытывают неудобность.

Для сети доступа в частном секторе используется топология шина с ответвлениями. Так как в частном секторе плотность абонентов мала и расстояния между ними велика. Дома в основном расположены вдоль улицы то такая топология в полнее будет соответствовать такому расположению и дешевле обойдется.

4.3 Технология сети

Для построение этой сети используется решение  FTTB/ETTH.

Для обеспечение хорошим качеством и полного трафика используется оптоволоконные линии связи. В транспортном уровне используется 10 ГБ  Ethernet. Не смотря на то что технология дорогая, но она почти полностью нагружается, т. е. нет избыточности. Она оправдывает затраты вложенное в ее проектирование.

В сети доступа используется технология GEPON  или Ethernet. В зависимости от плотности застройки и абонентского состава местности, используются эти технологии. В местах с меньшей плотностью абонентов и большим расстоянием между зданиями, целесообразно использовать GEPON, а в местах с  большей плотностью и близким расстоянием — Ethernet.

5 Структура сети

Сеть GEPON состоит из нескольких элементов — коммутатора (OLT) на узле связи, линий связи с пассивными сплиттерами в узлах сети и модемов (ONU) на стороне абонентов. К каждому модему (ONU) поступают все пакеты от коммутатора (OLT), а во время передачи используется временное мультиплексирование кадров [1]. В то же время, при перегрузке Ethernet, очереди накапливаются в коммутаторах, которые в принципе имеют очень ограниченные возможности по распознаванию перегрузок и реакции на них. При перегрузке GEPON — очереди накапливаются в узлах-отправителях, которые могут гораздо более гибко реагировать на их переполнение. Эта технология имеет гораздо более развитые средства управления трафиком на основе критериев качества.

Анимация 1. Передача данных в прямом канале, 15 кадров, бессконечное повторение, размер 182 кбайт

Анимация 2. Передача данных в обратном канале, 18 кадров, бессконечное повторение, размер 190 кбайт

GEPON поддерживает логику информационного обмена IEEE 802.1p и IEEE 802.1q с приоритетами и очередями.

Стандарт IEEE 802.1p специфицирует метод указания приоритета кадра, основанный на использовании новых полей, определенных в стандарте IEEE 802.1Q.

К кадру Ethernet добавлены два байта. Эти 16 бит содержат информацию по принадлежности кадра Ethernet к VLAN и о его приоритете. Говоря точнее, тремя битами кодируется до восьми уровней приоритета, 12 бит позволяют различать трафик до 4096 VLAN, а один бит зарезервирован для обозначения кадров сетей других типов (Token ring, FDDI), передаваемых по магистрали Ethernet [3].

Все GEPON-коммутаторы поддерживают протоколы STP/RSTP и механизмы приоритезации трафика и организации виртуальных сетей (включая Port Based и 802.1Q). Эффективность многоадресных рассылок обеспечивается поддержкой IGMP v.2, IGMP proxy, IGMP snooping и MVR [2].

5.1 Протокол MPCP

Для организации взаимодействия центрального узла с абонентскими узлами комитет IEEE 802.3ah разработал протокол управления множеством узлов MPCP (multi-point control protocol). Протокол базируется на двух типах управляющих кадров (сообщений): GATE и REPORT(см. рис. 2). Сообщения GATE идут от OLT ко всем ONU. В них содержится информация о режимах вещания, идентификаторы получателя, временные метки и т.д. В ответ узлы ONU посылают на OLT сообщения REPORT, в которых передают информацию о своих состояниях. Сообщения REPORT помогают OLT правильно распределять полосу в обратном потоке [1] (см. аним. 2).

Рисунок 2. – Формат сообщения а) GATE и б) REPORT [5].

Протокол MPCP имеет два режима работы: режим инициализации (авторегистрации) и нормальный режим работы. Соответственно и абонентские узлы могут находится в двух состояниях. Режим инициализации необходим для того, чтобы OLT мог обнаружить и зарегистрировать новые узлы ONU. При этом назначается идентификатор LLID регистрируемому ONU, вычисляется время задержки на двойном пробеге RTT (round trip time) до этого ONU, и определяются другие параметры. Нормальный режим работы служит непосредственно для передачи данных [1].

Преамбула стандартного кадра Ethernet, рисунок 3а, модифицируется добавлением нескольких служебных полей, рисунок 3б:

Рисунок 3. – Более детальное описание полей кадров [5].

Приоритет кадра содержится  в теге VLAN. Из 16 битов, 12 носят информацию о VLAN, а 3 бита указывают на приоритет. Таким образом, кадры могут быть 8 приоритетов, от 000-111. Информация о приоритете хранится в теге 802.1q. Очереди собираются в ONU. Он распределяет их по очередям учитывая приоритет и сообщает на OLT информацию о заполнение очередей. Большая преамбула  (8 байт), которая была в классическом Ethernet, модифицируется  в EPON, добавляется несколько служебных полей. В ней содержится самая главная информация – LLID – идентификационный номер, которая указывает какому ONU предназначен кадр.

Для наглядного примера приведена таблица сравнения Ethernet и PON. Исходя из таблицы мы видим, что сети PON ничем не уступают Ethernet, а в некоторых пунтах даже превосходят.

Таблица 2. – Сравнение технологии Ethernet и PON [4]