Построение мультисервисных сетей

СОДЕРЖАНИЕ Введение Глава 1. Технический отчет

1.1 Краткая характеристика профессиональной деятельности предприятия

1.2 Монтаж и настройка сетей проводного и беспроводного абонентского доступа

1.3 Работы с сетевыми протоколами

1.4 Работоспособность оборудования мультисервисных сетей

1.5 Монтаж и первичная инсталляция компьютерных сетей

1.6 Администрирование сетевого оборудования Глава 2. Построение мультисервисных сетей связи

2.1 Принципы модернизации местных транспортных (первичных) сетей. Общие положения

2.2 Транспортные сети в городах

2.3 Транспортные сети в сельской местности

2.4 Принципы модернизации местных коммутируемых (вторичных) сетей. Общие положения

2.5 Городские телефонные сети

2.6 Построение мультисервисных сетей

2.7 Мультиплексор FG-FOM155L2

Заключение

Использование источников ВВЕДЕНИЕ Современный мир немыслим без связи. А для подвижного мира надежная связь просто жизненно необходима. За последние годы мировая, а в частности Российская телекоммуникационная отрасль развивается с повышенным темпом, что является лучшим результатом среди всех отраслей экономики. Спрос на стационарную, радио связь, а также на высокоскоростной доступ в Интернет и другие широкополосные услуги улучшает развитие телекоммуникационных сетей.

Увеличился спрос на мобильную связь, введены новые услуги — интерактивные игры, IPтелефония, видео по требованию и другое могут приносить существенные доходы оператору.

Основной задачей Минсвязи Российской Федерации на период улучшения в сфере услуг — это формирование универсальной услуги, обеспечение ею всех жителей страны по доступным ценам и тем самым полная ликвидация очереди на установку телефонов, телефонизация населенных пунктов, где еще отсутствуют средства связи. Обращая внимание на чрезвычайную важность добавки универсальных услуг, вопрос о них среди других важных вопросов рассматривается на заседании Правительства Российской Федерации.

Основная тенденция развития сетей электросвязи в России и в мире — их цифровизация на основе цифровых коммутационных систем и цифровых систем передачи.

Главным направлением цифровизации отраслевой телекоммуникационной сети является воспроизведение коренных преобразований в области УКВ радиосетей — переход от аналоговых технологических УКВ радиосетей нижних уровней управления к цифровым радиосетям.

Актуальностью данной работы является закрытия модуля, освоения теоретических знаний с использованием практических. Сети связи находятся в процессе постоянного развития. Происходит переход от аналоговых сетей связи на цифровые.

Преимуществами цифровых систем передачи над аналоговыми системами являются: надежность передачи данных, а так же высокая помехоустойчивость, хранение данных на высочайшем уровне, минимизация возникновения ошибок при обработке, передачи, коммутации (связи) данных.

Целями производственной практики по профилю специальности 210 723 являются комплексное освоение всех видов профессиональной деятельности, формирование общих и профессиональных компетенций, также приобретение необходимых умений и опыта практической работы студентами 3 курса.

Задачами производственной практики по профилю специальности 210 723 являются приобретение студентами профессиональных умений, закрепление, расширение и систематизация знаний, полученных при изучении Профессионального модуля ПМ 01 ОПОП СПО, предусмотренных ФГОС СПО и приобретения профессиональных навыков и умений по видам профессиональной деятельности конкретного предприятия, учреждения, организации связи.

ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ

1.1 Краткая характеристика профессиональной деятельности предприятия ОАО «Ростелеком» — крупнейшая компания связи России, национальный оператор междугородной и международной электросвязи. Компания обладает собственной разветвленной сетью высококачественных цифровых каналов по всей территории России, предоставляет международную связь более чем с 70 странами мира, взаимодействует с более чем 290 зарубежными администрациями и операторами связи. Решением Министерства РФ по связи и информатизации на ОАО «Ростелеком» возложено централизованное управление первичной магистральной сетью, международной и междугородной вторичными телефонными сетями и сетями документальной электросвязи общего пользования на территории России. По решению правительства России «Ростелеком» вошел в состав учрежденной в 1994 г. холдинговой компании «Связьинвест».

ОАО «Ростелеком» эксплуатирует мощную транспортную телекоммуникационную сеть на всей территории Российской Федерации. Протяженность магистральных линий связи составляет более 200 тыс. км, из них 40 тыс. — современные цифровые линии передач. Компания обеспечивает передачу основной доли междугородного и международного трафика, а также работу наземной сети телевизионных и радиовещательных каналов. АО «Ростелеком» является основным оператором, оказывающим услуги международной и междугородной связи в России и осуществляющим пропуск международного и междугородного трафика каждому из 89 региональных операторов связи России.

1.2 Монтаж и настройка сетей проводного и беспроводного абонентского доступа Современные локальные сети бывают двух видов: проводные или беспроводные.

— В проводных ЛВС используется кабель UTP. Распределение сигнала происходит с помощью свитчей.

— В беспроводной сети используется передающая сигнал точка доступа, а в компьютерах используются сетевые адаптеры, принимающие беспроводной сигнал.

Обслуживание современных локальных сетей с одной стороны проще, с другой гораздо сложнее, чем на заре становления данного сервиса.

Сравнительная простота обслуживания является следствием того, что физически построение современных ЛВС более надежное в части исполнения обжима концов кабеля и более интеллектуального распределения сигнала активным сетевым оборудованием. Также появился протокол DHCP, который позволяет раздавать IP адреса автоматически.

Сложность обслуживания локальной сети состоит в том, что в проводных сетях используется более сложное активное оборудование, появились новый вид сети — беспроводной. Для полноценного обслуживания ЛВС требуется гораздо больше знаний, чем раньше.

Например, для беспроводной сети необходимо следить, чтобы обмен данными происходил на определенной частоте, которую не занимают другие сети, проводить комплекс мероприятий для обеспечения защищенности сети (это касается и проводных сетей).

Как итог вышеизложенного текста можно отметить, что при обслуживании локальных сетей всегда есть свои трудности и легкие стороны, которые с течением времени видоизменяются ввиду эволюционного развития технической части и требований к выполняемым задачам.

Монтаж сети обычно не вызывает трудности на бумаге, так как традиционно применяется топология — звезда. Многие фирмы, пытаясь сэкономить средства, прокладывают сети своими силами и результаты такой «прокладки» далеко не всегда соответствуют предъявляемым требованиям в отношении правил прокладывания сетей.

К преимуществам проводных сетей можно отнести:

— устойчивость к внешним помехам при условии аккуратной прокладки и настройки сети

— а также возможность переноса и переустановки офисной АТС при переезде в новый офис, где можно задействовать имеющуюся проводку В то же время, если проектирование и прокладка сети были осуществлены не корректно — это может вызвать ряд проблем со связью.

В таких случаях проявляется очевидное преимущество беспроводных технологий для абонента, особенно если необходим устойчивый и высокоскоростной интернет — не надо тянуть кабель, что ускоряет и упрощает подключение. В нынешней ситуации беспроводные сети имеют очень большой потенциал для развития в России.

1.3 Работы с сетевыми протоколами Сетевой протокол — правила и технические процедуры, позволяющие компьютерам, объединенным в сеть, осуществлять соединение и обмен данными. Три основные момента, касающиеся протоколов:

— Существует множество протоколов. И хотя все они участвуют в реализации связи, каждый протокол имеет различные цели, выполняет различные задачи.

— Протоколы работают на разных уровнях модели OSI. Функции протокола определяются уровнем, на котором он работает.

— Несколько протоколов могут работать совместно. В этом случае они образуют так называемый стэк протоколов или набор протоколов.

Рис. 1.3.1-Немаршрутизируемые протоколы Немаршрутизируемые протоколы — могут обеспечить связь между компьютерами только внутри локальной сети

Рис. 1.3.2-Маршрутизируемые протоколы Маршрутизируемые протоколы

— могут обеспечить связь между компьютерами внутри локальной сети

— могут обеспечить связь между локальными сетями (между компьютерами из разных локальных сетей) Сетевая модель OSI (эталонная модель взаимодействия открытых систем — англ. Open Systems Interconnection Reference Model-OSI) — абстрактная модель для сетевых коммуникаций и разработки сетевых протоколов.

Назначение модели OSI состоит в обобщенном представлении средств сетевого взаимодействия. Для наглядности процесс работы сети разделен на семь уровней. В верхней части модели располагается приложение, которому нужен доступ к сети, в нижней — сетевая среда передачи данных. По мере того, как данные продвигаются от уровня к уровню вниз, действующие на этих уровнях протоколы постепенно подготавливают эти данные для передачи по сети. Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия.

1. Прикладной уровень (Application Layer)

2. Уровень представления (Presentation Layer)

3. Сеансовый уровень (Session Layer)

4. Транспортный уровень (Transport Layer)

5. Сетевой уровень (Network Layer)

6. Канальный уровень (Data-Link Layer)

7. Физический уровень (Physical Layer)

Основные функции протоколов уровней OSI

1. Физический уровень (Physical Layer)

Имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи (различные типы кабелей, беспроводные каналы). На этом уровне определяется тип сигнала для передачи данных по сетевой среде (электрический сигнал, световой импульс и т. д.) и его характеристики (уровень, частота и т. д).

2. Канальный уровень (Data-Link Layer)

Основные функции протокола канального уровня:

А. Формирование кадра (пакета) для передачи по сети. Протокол канального уровня добавляет к данным полученным от сетевого уровня заголовок и трейлер, превращая их в кадр. В заголовке содержатся адреса системы-отправителя и системы получателя пакета. Это так называемые аппаратные адреса или MAC-адреса, присвоенные сетевым адаптерам на заводе изготовителе (MAC — Media Access Control — управление доступом к среде).

Б. Реализация механизма контроля доступа к среде (методы доступа CSMA/CD, CSMA/CA, Token Passing и др). Функции протокола канального уровня реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами.

3. Сетевой уровень (Network Layer)

Протоколы сетевого уровня обеспечивают «сквозную» передачу пакета от передающего до принимающего компьютера (end-to-end). При этом передатчик и приемник могут находится в одной ЛВС или в разных ЛВС, соединенных между собой специальными устройствами — маршрутизаторами (шлюзами). Пример: протокол сетевого уровня — IP (Internet Protocol), который входит в стек протоколов TCP/IP.

4. Транспортный уровень (Transport Layer)

Протоколы транспортного уровня обеспечивают приложениям ту степень надежности доставки сообщения, которая им требуется. Существует два типа протоколов транспортного уровня:

А. Протоколы ориентированные на соединение (connection-oriented) Такие протоколы перед передачей данных обмениваются сообщениями, чтобы установить связь друг с другом. После установки связи выполняется передача, а затем протоколы обмениваются сообщениями о доставке пакета. Пример: протокол ТСР (Transmission Control Protocol) — входит в стек протоколов TCP/IP, обеспечивает приложениям гарантированную доставку данных с подтверждением приема, обнаружением и коррекцией ошибок.

Б. Протоколы не ориентированные на соединение (connectionless) Передают информацию целевой системе не проверяя готова ли она к приему и существует ли она вообще Пример: протокол UDР (User Datagram Protocol) — входит в стек протоколов TCP/IP, не обеспечивает приложениям гарантированную доставку данных.

5. Сеансовый уровень (Session Layer)

Обеспечивает процесс взаимодействия сторон, фиксирует какая из сторон сейчас является активной и предоставляет средства синхронизации сеанса. Эти средства позволяют в ходе длинных передач сохранять информацию о состоянии этих передач в виде контрольных точек, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все сначала. Этот уровень редко реализуется в виде отдельных протоколов. Функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.

6. Уровень представления (Presentation Layer)

На этом уровне выполняется функция трансляции синтаксиса между различными системами (например, различная кодировка символов в разных системах — ASCII и EBCDIC).

7. Прикладной уровень (Application Layer)

Это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к ресурсам, таким как файлы, принтеры, гипертекстовые документы, а также организуют свою совместную работу, например, по протоколу электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением.

1.4 Работоспособность оборудования мультисервисных сетей В настоящее время построение мультисервисных сетей с интеграцией различных услуг является одним из наиболее перспективных направлений развития корпоративных сетей. Основная задача мультисервисных сетей заключается в обеспечении сосуществования и взаимодействия разнородных коммуникационных подсистем в единой транспортной среде, когда для передачи обычного трафика (данных) и трафика реального времени (голоса и видео) используется единая инфраструктура.

При создании мультисервисной сети достигается:

— Сокращение расходов на каналы связи;

— Сокращение расходов на администрирование и поддержание работоспособности сети, уменьшение совокупной стоимости владения (TCO);

— Возможность проведения единой административно-технической политики в области информационного обмена;

— Увеличение конкурентоспособности организации за счет введения в операционную деятельность новых корпоративных сервисов и приложений и, как следствие, повышения производительности труда сотрудников.

При построение мультисервисных сетей накоплен богатый интеграционный опыт создания крупных корпоративных сетей, в том числе для корпораций национального масштаба и государственных учреждений с филиалами во всех субъектах РФ, объединенными в единую сеть с интеграцией услуг. Учитывая все типы трафика в каждом конкретном проекте, и принимая во внимание конкретные бизнес-требования заказчика, специалисты наиболее современные решения, отвечающие всем требованиям по функциональности, возможности расширения, экономичности и управляемости. И во многих случаях самым эффективным решением создания корпоративной инфраструктуры становится мультисервисная сеть, которая упрощает внедрение новых конвергентных приложений и может подстраиваться под постоянно меняющиеся бизнес-требования за счет интеллектуальной адаптивности и масштабируемости.

При создании проектов мультисервисных сетей рекомендуется использовать активное сетевое оборудование от ведущих мировых производителей, среди которых можно выделить компании Cisco Systems и Nortel Networks. Выбор продукции именно этих производителей обусловлен широким спектром предлагаемого оборудования и поддержкой самых современных технологий, что позволяет создавать законченные решения с централизованным управлением и решает проблемы совместимости оборудования.

Пример мультисервисной сети на базе оборудования Cisco Systems.

Мультисервисная сеть передачи данных компании обеспечивает выполнение прикладных корпоративных задач и беспрерывную работу ИТ-приложений, предоставляет внутрикорпоративную голосовую и видеоконференц-связь, средства для дистанционного обучения, поддерживает интегрированную систему видеонаблюдения службы безопасности, а также автоматизирует обработку обращений клиентов, партнеров и потребителей услуг компании.

В сети присутствуют два типа узлов — центральный офис и региональные представительства. Все узлы объедены магистралью с помощью выделенных каналов, предоставляемых сервис-провайдером по договору об уровне сервисного обслуживания SLA. Эта центральная, связующая все объекты компании, магистраль создается на основе технологии MPLS (Многопротокольной коммутации на основе меток).

Сеть позволяет разделить и изолировать информационные потоки различных подразделений компании с помощью технологии MPLS VPN, благодаря гибким политикам безопасности. Для обеспечения мобильности сотрудников компании внутри офисных зданий и для упрощения доступа пользователей в корпоративную сеть при перемещениях между подразделениями, для переговоров, встреч, конференций, презентаций и предоставления гостевого входа в Internet в каждом из офисов возможен доступ к сетевым ресурсам через точки беспроводного доступа Cisco Aironet на основе технологии Wi-Fi.

Для связи между узлами сети в центральных офисах используются маршрутизаторы серии Cisco 7500 или Cisco 7200 — высокопроизводительные маршрутизаторы с поддержкой резервирования составляющих модулей, блоков питания и портов доступа, наличием механизмов высокой доступности и отказоустойчивости для сведения к минимуму времени возможного простоя, вызванного сбоем оборудования или канала связи. Применяются мультисервисные маршрутизаторы серий Cisco 7200, Cisco 3700 или Cisco 2600, в зависимости от количества сотрудников и интенсивности трафика в каждом региональном представительстве.

1.5 Монтаж и первичная инсталляция компьютерных сетей Проектирование и монтаж компьютерных сетей требует учета множества нюансов:

— Максимальной нагрузки на сеть;

— Количества пользователей;

— Надежности сети;

— Возможностей дальнейшего развития и модернизации компьютерной сети (масштабируемости);

— Особенностей офиса и здания, в котором он расположен;

— Финансовых возможностей заказчика.

Изучив приведенную выше информацию, специалисты по монтажу и обслуживанию компьютерных сетей предлагают использовать один из видов локальных сетей:

— Беспроводные сети;

— Структурированные кабельные сети.

После подготовки технического проекта проводится монтаж компьютерных сетей, включающий работы по прокладке кабелей, монтажу напольных каналов, установке дополнительных розеток (при необходимости), настройке компьютерных сетей и центра хранения данных.

Кроме монтажа компьютерных сетей и настройки, сегодня востребована услуга по оптимизации компьютерных сетей. С расширением компании и увеличением потоков информации старая сеть может оказаться неэффективной, и встает вопрос ее модернизации или замены. Многие клиенты желают перейти на беспроводные компьютерные сети, позволяющие избавиться от лишних проводов в офисе. Все это можно реализовать путем грамотной оптимизации компьютерных сетей.

Типы монтажа компьютерных локальных сетей:

1. В небольших офисах с количеством персональных компьютеров от 3 до 7 устанавливается сеть, в которой не используется сервер. Она позволяет совместное использование периферийных устройств и баз данных. Информационный поток в такой сети невысокий, а выхода в Интернет нет.

2. Для объектов средних размеров, в которых установлено не более 15 ПК, производится монтаж локальных сетей со специально отведенным сервером, который связывает все устройства сети, что ускоряет обработку информации и расширяет возможности по ее хранению. Кроме того, такая сеть позволяет проводить эффективную политику учета и безопасности по каждой точке подключения.

3. Сеть с разделенными файловыми и Интернет серверами, позволяет дополнительно к функциям, описанным в п. 2, обеспечить и защитить безопасный доступ к Интернету и, при необходимости, разграничить доступ к ресурсам сети в зависимости от уровня пользователей.

4. В крупных компаниях с количеством ПК более 20 единиц, устанавливаются сети, в которых корме файловых и Интернет используются SQL-серверы. Монтаж компьютерной сети такого типа делается для оптимизации и обеспечения стабильной работы сложной системы сетей, обеспечивая эффективный контроль трафика и доступа к сети Интернет и другим внешним ресурсам.

5. В компаниях с крупными офисами и большим количеством удаленных ПК устанавливаются выделенные файловые, Интернет, SQL и Firewall-сервера. Установка Firewall-серверов нужна для защиты информации, содержащейся на ресурсах офиса, которые могут быть украдены или пострадать в результате целенаправленных сетевых атак.

1.6 Администрирование сетевого оборудования сеть беспроводной протокол мультисервисный Современные корпоративные информационные системы по своей природе всегда являются распределенными системами. Рабочие станции пользователей, серверы приложений, серверы баз данных и прочие сетевые узлы распределены по большой территории. В крупной компании офисы и площадки соединены различными видами коммуникаций, использующих различные технологии и сетевые устройства. Главная задача сетевого администратора — обеспечить надежную, бесперебойную, производительную и безопасную работу всей этой сложной системы.

Будем рассматривать сеть как совокупность программных, аппаратных и коммуникационных средств, обеспечивающих эффективное распределение вычислительных ресурсов. Все сети можно условно разделить на 3 категории:

локальные сети (LAN, Local Area Network);

глобальные сети (WAN, Wide Area Network);

городские сети (MAN, Metropolitan Area Network).

Глобальные сети позволяют организовать взаимодействие между абонентами на больших расстояниях. Эти сети работают на относительно низких скоростях и могут вносить значительные задержки в передачу информации. Протяженность глобальных сетей может составлять тысячи километров. Поэтому они так или иначе интегрированы с сетями масштаба страны.

Городские сети позволяют взаимодействовать на территориальных образованиях меньших размеров и работают на скоростях от средних до высоких. Они меньше замедляют передачу данных, чем глобальные, но не могут обеспечить высокоскоростное взаимодействие на больших расстояниях. Протяженность городских сетей находится в переделах от нескольких километров до десятков и сотен километров.

Локальные сети обеспечивают наивысшую скорость обмена информацией между компьютерами. Типичная локальная сеть занимает пространство в одно здание. Протяженность локальных сетей составляет около одного километра. Их основное назначение состоит в объединении пользователей (как правило, одно компании или организации) для совместной работы.

Механизмы передачи данных в локальных и глобальных сетях существенно отличаются. Глобальные сети ориентированы на соединение — до начала передачи данных между абонентами устанавливается соединение (сеанс). В локальных сетях используются методы, не требующие предварительной установки соединения, — пакет с данными посылается без подтверждения готовности получателя к обмену.

Кроме разницы в скорости передачи данных, между этими категориями сетей существуют и другие отличия. В локальных сетях каждый компьютер имеет сетевой адаптер, который соединяет его со средой передачи. Городские сети содержат активные коммутирующие устройства, а глобальные сети обычно состоят из групп мощных маршрутизаторов пакетов, объединенных каналами связи. Кроме того, сети могут быть частными или сетями общего пользования.

Сетевая инфраструктура строится из различных компонент, которые условно можно разнести по следующим уровням:

кабельная система и средства коммуникаций;

активное сетевое оборудование;

сетевые протоколы;

сетевые службы;

сетевые приложения.

Каждый из этих уровней может состоять из различных подуровней и компонент. Например, кабельные системы могут быть построены на основе коаксиального кабеля («толстого» или тонкого"), витой пары (экранированной и неэкранированной), оптоволокна. Активное сетевое оборудование включает в себя такие виды устройств, как повторители (репитеры), мосты, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы. В корпоративной сети может быть использован богатый набор сетевых протоколов: TCP/IP, SPX/IPX, NetBEUI, AppleTalk и др.

Основу работы сети составляют так называемые сетевые службы (или сервисы). Базовый набор сетевых служб любой корпоративной сети состоит из следующих служб:

службы сетевой инфраструктуры DNS, DHCP, WINS;

службы файлов и печати;

службы каталогов (например, Novell NDS, MS Active Directory);

службы обмена сообщениями;

службы доступа к базам данных.

Самый верхний уровень функционирования сети — сетевые приложения.

Сеть позволяет легко взаимодействовать друг с другом самым различным видам компьютерных систем благодаря стандартизованным методам передачи данных, которые позволяют скрыть от пользователя все многообразие сетей и машин.

Все устройства, работающие в одной сети, должны общаться на одном языке — передавать данные в соответствии с общеизвестным алгоритмом в формате, который будет понят другими устройствами. Стандарты — ключевой фактор при объединении сетей.

Для более строгого описания работы сети разработаны специальные модели. В настоящее время общепринятыми моделями являются модель OSI (Open System Interconnection) и модель TCP/IP (или модель DARPA). Обе модели будут рассмотрены в данном разделе ниже.

Прежде чем определить задачи сетевого администрирования в сложной распределенной корпоративной сети, сформулируем определение термина «корпоративная сеть» (КС). Слово «корпорация» означает объединение предприятий, работающих под централизованным управлением и решающих общие задачи. Корпорация является сложной, многопрофильной структурой и вследствие этого имеет распределенную иерархическую систему управления. Кроме того, предприятия, отделения и административные офисы, входящие в корпорацию, как правило, расположены на достаточном удалении друг от друга. Для централизованного управления таким объединением предприятий используется корпоративная сеть.

ГЛАВА 2. Построение мультисервисных сетей связи

2.1 Принципы модернизации местных транспортных (первичных) сетей. Общие положения Транспортная сеть на любом уровне иерархии может быть представлена совокупностью звеньев (двухсторонних трактов обмена информацией), которые соединяют между собой сетевые узлы (СУ). Структура местных транспортных сетей различается по уровням иерархии. Между СУ, в которых размещаются узлы и станции ТФОП, используются кольцевая, полносвязная, древовидная структуры и их комбинации. В эксплуатируемых сетях доступа реализованы древовидная и звездообразная структуры. Кольцевая топология — основная структура транспортной сети при использовании оборудования синхронной цифровой иерархии (SDH).

Основные принципы SDH разработаны для повышения эффективности пропускания трафика речи. При этом не учитывалось начинающее изменение бизнес-процессов Оператора, связанное с так называемым набором трех видов обслуживания — Triple Play Service (речь, данные и видео). Очевидно, что, по крайней мере, на уровне транспортной сети Оператору выгоднее создавать и эксплуатировать одну систему. Для общей транспортной сети, ориентированной на поддержку всех видов обслуживания (Triple Play Service), технология SDH не считается оптимальной.

На рисунке 2.1.1 показана упрощенная модель звена, которая позволяет проанализировать основные технологические аспекты построения и развития транспортной сети. Предлагаемая модель учитывает намечаемый переход к IP технологии.

Рис. 2.1.1-Упрощенная модель звена в транспортной сети Нижний уровень модели — среда передачи сигналов. Для услуг типа Triple Play Service этот уровень (исключая, в некоторых случаях, сети доступа) должен быть реализован на кабелях с оптическими волокнами (ОВ) или на цифровых радиорелейных линиях (РРЛ). Обещания некоторых разработчиков сохранить в эпоху NGN старые транспортные ресурсы (аналоговые тракты, воздушные цепи и прочее) представляются неудачными маркетинговыми акциями, лишенными технического обоснования. В некоторых ситуациях в качестве среды передачи сигналов могут быть использованы двухсторонние каналы спутниковой связи.

Для сетей доступа приемлемым решением можно считать комбинированные среды: ОВ и двухпроводная физическая цепь (технологии FTTx и xDSL), а также ОВ и коаксиал (HFC). В сельской местности одним из основных видов доступа становится беспроводный. Он реализуется за счет технологий WLL.

На втором уровне целесообразно выделить два слоя. На нижнем слое выполняются функции формирования цифрового тракта, в качестве которого могут понадобиться тракты STM, Ethernet или основанные на иных стандартах.

Верхний слой отвечает за поддержку заданных качественных показателей (QoS). Для телефонной связи при использовании тракта STM (в качестве транспортных ресурсов) и технологии коммутации каналов (в ТФОП) функции этого слоя будут нулевыми, то есть они не нужны. В мультисервисной сети поддержка показателей QoS осуществляется за счет технологий ATM, MPLS и им подобных.

Третий уровень модели — IP технология, используемая для обмена всеми видами информации в форме пакетов. На этом уровне реализуются услуги предоставления требуемой пропускной способности, а также обеспечивается надежность связи.

В большинстве российских городов уже построены транспортные сети (за исключением уровня доступа) на основе оборудования SDH. В некоторых случаях кабель с ОВ задействован полностью. Это означает, что у Оператора нет так называемых «темных волокон» для формирования тех транспортных ресурсов, которые не связаны с трактами STM. На рисунке 2.1.2 показан тот подход, которым может воспользоваться Оператор для образования новых транспортных средств без создания STM трактов.

Рис. 2.1.2-Образование новых транспортных ресурсов Из общего числа ОВ, равного K + L, выделяются два множества волокон.

Первое множество, состоящее из K волокон, уплотняется, как и ранее, оборудованием SDH. Для создания необходимого числа STM трактов может использоваться оборудование компактного спектрального уплотнения DWDM.

Второе множество, состоящее из L волокон, используется для создания Ethernet трактов. Эта технология — одно из оптимальных транспортных средств для Интернет и мультисервисной сети в целом.

Предлагаемый подход иллюстрирует эволюционную стратегию создания NGN, предложенную НТЦ «Протей» в РТМ «Модернизация сетей доступа». Эта концепция представляется основной для Операторов ТФОП. В принципе, для некоторых Операторов может оказаться привлекательным одномоментный переход на новую технологию. В этом случае оборудование SDH либо более не используется, либо эксплуатируется далее совместно с коммутаторами ATM.

Это означает, что мультисервисная сеть будет основана на принципе «ATM over SDH». Возможны также и другие решения. В частности, новое поколение оборудования SDH содержит порт Ethernet, что позволяет использовать подход «Ethernet over SDH». Он считается привлекательным благодаря возможностям SDH по эффективному управлению транспортной сетью.

2.2 Транспортные сети в городах Большинство городских транспортных сетей в России представляют собой совокупность трех компонентов:

— кольца SDH, объединяющие цифровые коммутационные станции;

— фрагменты PDH, созданные ранее для соединения аналоговых и цифровых АТС;

— аналоговые линии передачи, которые используются только для связи аналоговых АТС.

На уровне сети доступа основным способом подключения терминалов пока остается двухпроводная абонентская линия (АЛ). Следует подчеркнуть, что модернизация сети доступа представляет собой самую сложную задачу с точки зрения экономических показателей соответствующего проекта.

Выбор структуры городской транспортной сети и технологий, которые будут оптимальны для конкретного проекта, — сложная задача. Ее решение не входит в перечень вопросов, рассматриваемых в данном РТМ. Тем не менее, можно представить финальную фазу модернизации городской транспортной сети. На рисунке 2.2.1 показана ее рекомендуемая структура на участке связи коммутационных станций между собой.

Рис. 2.2.1-Модель городской транспортной сети. Межстанционный участок В левой части модели показана кольцевая структура, в которой проведены две хорды — пунктирные линии между СУ1 и СУ5, а также СУ3 и СУ6. Хорды позволяют существенно повысить надежность транспортной сети и пропускную способность отдельных линий передачи. В правой части модели представлен фрагмент транспортной сети — линия передачи между СУ2 и СУ3 с указанием используемых технологий. Для выбранного примера используются технология «IP over Ethernet», а средой передачи служит ОВ. На рисунке 2.2.2 изображена модель сети доступа. Предполагается, что в границах пристанционного участка созданы четыре кольца — структура типа «ромашка» .

Рис. 2.2.2-Модель городской транспортной сети. Участок доступа Для анализа модели достаточно подробно рассмотреть одно кольцо. Для первого кольца показано включение четырех СУ, которые используются для включения различных выносных модулей — УАТС, концентраторов и других.

Для СУ12 указаны три направления, для организации которых используются кабели с медными жилами. Эти кабели прокладываются по бесшкафной системе и заканчиваются в распределительных коробках (РК).

В правой части модели показан тракт обмена информацией между СУ и двумя РК. Он состоит из двух участков. На первом участке в качестве среды распространения сигналов всегда используется ОВ. Такая концепция применения кабеля с ОВ известна по аббревиатуре FTTR (доведение ОВ до выносного модуля). До РК2 проложен кабель с медными жилами. Если медные жилы используются для обмена данными посредством оборудования xDSL, то на схеме обычно указывается название одноименной технологии. Для РК3 показан вариант доведения кабеля с ОВ. Такая концепция применения кабеля с ОВ известна в технической литературе по аббревиатуре FTTP (доведение ОВ до помещения пользователя).

Решения, принимаемые в процессе планирования городской транспортной сети, можно разделить на две группы. Первая группа включает решения, которые инвариантны к возможным изменениям принципов Операторской деятельности. К таким решениям относятся все мероприятия, касающиеся замены существующих линейных сооружений на кабели с ОВ. Во вторую группу следует включить те решения, которые критичны как к изменению принципов Операторской деятельности, так и к технологическим новинкам, периодически появляющимся на рынке телекоммуникационного оборудования.

2.3 Транспортные сети в сельской местности Одна из особенностей сельских транспортных сетей — наличие устаревших линий передачи (среда распространения сигналов, которая не подходит для NGN) и систем передачи (аналоговых или цифровых, но нестандартных с точки зрения рекомендаций МСЭ). Для модернизации всей системы сельской связи необходимо провести существенную реконструкцию транспортных сетей. Эта реконструкция касается и среды распространения сигналов и систем передачи.

На рисунке 2.3.1 показана модель современной сельской транспортной сети, в которой используются практически все возможные технологии. Эта модель иллюстрирует принципы построения межстанционной связи.

Рис. 2.3.1-Модель сельской транспортной сети. Межстанционный участок Оборудование СУ расположено в одном помещении с центральной станцией (ЦС). В направлении «Север» расположены четыре СУ, нумерация которых начинается с цифры «1». Эти СУ объединены в кольцо, реализованное за счет прокладки кабеля с ОВ. Все четыре СУ предназначены для создания транспортных ресурсов между ЦС и оконечными станциями (ОС). Данный вариант построения сельской транспортной сети следует считать оптимальным, если использование кабельных линий возможно и экономически оправдано.

В направлении «Восток» лежат три СУ. Их связь с СУ, который распложен в одном здании с ЦС, осуществляется за счет использования системы беспроводной связи, известной по аббревиатуре PMP («точка — множество точек»), присвоенной системам множественного доступа. Такой способ организации транспортных ресурсов становится все более популярным, так как направлен на замену кабельных линий, что в ряде случаев становится самым эффективным вариантом модернизации системы сельской связи.

В направлении «Юг» находятся два СУ. Транспортные ресурсы в этом направлении организованы с помощью двух РРЛ. Такое решение используется в сельских транспортных сетях, когда прокладка кабеля невозможна или же нецелесообразна по экономическим соображениям. Отличие от предыдущего решения состоит в том, что РРЛ становятся экономически выгодными, если для СУ31 и СУ32 необходимы существенные транспортные ресурсы.

В направлении «Запад» транспортные ресурсы организованы на базе комбинированных проводных средств. До СУ41, СУ42 и СУ43 проложен кабель с ОВ. До СУ44 и СУ45 используется кабель типа КСПП. Это означает, что структура транспортной сети представляет древовидную топологию, то есть имеет низкую надежность, но для своей реализации требует минимальной длины кабельных линий.

В принципе, в сельской транспортной сети могут использоваться и тракты спутниковой связи. Однако включение этих каналов осуществляется не в тот СУ, где размещается ЦС, а в узел на более высоком уровне иерархии.

Рассмотренная модель свидетельствует, что технологии, которые могут применяться в сельских транспортных сетях, образуют более широкий ряд, нежели используемые в городах. На рисунке 2.3.2 приведен пример тех основных технологий, которые будут использоваться в сельских транспортных сетях.

Рис. 2.3.2-Перспективные технологии для сельских транспортных сетей РРЛ и системы типа PMP в настоящее используют технологию TDM — временнуе разделение каналов. В перспективе оба этих беспроводных типа оборудования транспортной сети смогут поддерживать IP технологию. Речь идет о широкополосных вариантах обеих систем. Кабели с ОВ, естественно, способны поддерживать любые виды технологий, которые необходимы.

Операторам и их клиентам. Кабели с медными проводниками, рассчитанные на ограниченную полосу пропускания, скорее всего, будут и далее использоваться только для технологии TDM.

Это означает, что с точки зрения технологий перспективными вариантами модернизации сельских транспортных сетей следует считать кабели с ОВ и широкополосные беспроводные технологии.

На уровне доступа в сельской местности также возможны различные решения. Помимо вариантов, показанных в правой части рисунка 3.4, будут применяться узкополосные и широкополосные беспроводные средства доступа.

Кроме того, ожидается расширение рынка технологии PLC — связь по линиям электропитания. В отдаленных пунктах будут применяться средства доступа на базе систем спутниковой связи. Сектор развития МСЭ в результате проведения серьезных исследований пришел к выводу, что перспективным решением для отдаленных пунктов следует считать технологию беспроводного (wireless) IP доступа.

2.4 Принципы модернизации местных коммутируемых (вторичных) сетей. Общие положения Строго говоря, в настоящее время Оператор эксплуатирует несколько коммутируемых сетей. Среди них доминирует сеть телефонной связи, которая отличается значительной клиентской базой и максимальными доходами (порядка 90% всей выручки для Операторов, входящих в межрегиональные компании — МРК). Для других видов коммутируемых сетей характерны такие особенности:

— сеть телеграфной связи постепенно отмирает, а ее трафик плавно трансформируется в факсимильные сообщения, данные, e-mail и прочие виды информации;

— сети обмена данными занимают свою нишу на рынке услуг, среди которых основная роль отводится доступу в Интернет;

— сети подачи программ звукового вещания постепенно разделяется на два класса — традиционного распределения и интерактивного обмена (типа Sound on Demand);

— сети подачи программ телевидения также постепенно разделяется на два класса — традиционного распределения и интерактивного обмена (типа Video on Demand).

Сети распределения программ вещания (телевизионного и звукового) могут использовать ресурсы транспортной сети за счет выделения трактов E1 (в том числе дробных), E3 или STM-1. За исключением сетей распределения программ вещания остальные виды трафика, который является интерактивным (но не всегда симметричным), могут быть обслужены IP сетью с поддержкой QoS. Таким образом, модернизацию коммутируемой сети может рассматривать как задачу оптимального объединения всех видов интерактивного трафика.

Движущими силами этого процесса, в общем случае, можно считать тенденции развития сетей дальней (международной и междугородной) связи и оборудования в помещении пользователя. На рисунке 2.4.1 показаны примеры проявления этих тенденций.

Рис. 2.4.1-Движущие силы, стимулирующие создание IP сети Основные затраты Оператора при построении и эксплуатации сетей международной и междугородной связи приходятся на транспортные ресурсы.

Это стимулировало переход на IP технологию, позволяющую эффективнее использовать транспортные ресурсы именно для обслуживания трафика дальней связи. В результате началось формирование так называемого ядра IP сети. Оно показано в левой части рисунка 2.4.1.

В правой части этого же рисунка изображены две IP сети, созданные в помещении пользователей. Такие сети организуются за счет установки IP-УАТС или шлюза, в который включается обычная УАТС и локальная сеть (LAN). Для потенциальных пользователей IP технология, в отличие от Оператора дальней связи, привлекательна по иным причинам: она позволяет эффективно вводить услуги типа Triple Play Service, сократить затраты на поддержку системы производственной связи, снизить расходы на международные и междугородные соединения.

Пунктирной линией показана возможность прямой связи между IP сетями, находящимися на различных уровнях иерархии. Такое решение следует считать исключением, продиктованным невозможностью или нецелесообразностью прохождения трафика через местную сеть, использующую технологию TDM.

Обычно трафик проходит местную сеть. Это вызывает ряд проблем, из которых следует выделить два весьма важных момента:

— эксплуатируемые местные сети в принципе не могут обслуживать мультимедийный трафик;

— переход с одной технологию на другую (IP — TDM — IP) приводит к снижению качества обслуживания и надежности связи.

Неспособность существующих сетей к обслуживанию мультимедийного трафика приводит к следующему виду преобразования трафика — рисунок 2.4.2. В данном примере рассматривается вариант поддержки услуг Triple Play Service в местных сетях.

Рис. 2.4.2-Движущие силы, стимулирующие создание IP сети В правой части рисунка показаны три типа терминалов, включаемых в IP сеть. С помощью ТА абоненты пользуются телефонной и факсимильной связью.

ПК служит для обмена данными и выхода в Интернет. Телевизионный терминал (ТВ) служит для организации видеоконференции. На выходе IP сети, которая расположена в помещении пользователя, установлен шлюз, выполняющий функции взаимодействия с местными сетями.

Для обслуживания трафика вида Triple Play Service необходимы три типа местных сетей:

— городская телефонная сеть (ГТС);

— Интернет (сеть обмена данными);

— арендованные широкополосные каналы, необходимые для передачи видеосигналов (если это невозможно реализовать через Интернет).

После того, как все виды трафика (Triple Play Service) будут обслужены в местных сетях, для организации междугородного соединения они снова будут преобразованы в IP пакеты. Очевидно, что такое решение будет существенно тормозить развитие инфокоммуникационной системы в целом. Поэтому для местных телефонных сетей становится очень актуальной задача перехода на IP технологию. Очевидно, что замена всех станций с коммутацией каналов на центры обработки IP пакетов не представляется возможной по ряду причин экономического и технического характера. Это означает, что должны быть разработаны сценарии постепенного перехода к NGN, которые позволяют обслуживать IP трафик на уровне местной сети без перехода к технологии TDM.

2.5 Городские телефонные сети До анализа возможных сценариев модернизации ГТС необходимо разработать оптимальное решение — структуру к моменту завершения процесса построения NGN. На рисунке 2.5.1 показана модель ГТС, которую предстоит модернизировать. Она представляет собой сеть с семизначной нумерацией, в которой используются узлы исходящего (УИС) и входящего (УВС) сообщений. В каждом из двух узловых районов показаны по три районные АТС (РАТС).

Рис. 2.5.1-Модель модернизируемой ГТС с узлами Все РАТС первого узлового района связаны между собой через свои УИС и УВС. Пучок соединительных линий (СЛ) между этими узлами показан пунктирной линий. Все РАТС второго узлового района связаны между собой по принципу «каждая с каждой». Поэтому пучок СЛ между УИС2 и УВС не нужен.

Предполагается, что связь РАТС с автоматической междугородной телефонной станцией (АМТС) осуществляется через УИС и УВС. Такая структура ГТС характерна для больших городов, но рассматриваемая модель универсальна, то есть годится для исследования процессов модернизации всех типов сетей.

На рисунке 2.5.2 показана модель сети, которая далее рассматривается в качестве оптимального решения. Далее предполагается, что сеть NGN будет отличаться не только технологиями передачи и коммутации, но и структурой.

Рис. 2.5.2-Оптимальная структура NGN для модернизируемой сети Оптимальная структура сети NGN будет (для выбранной модели) состоять из четырех транзитных коммутаторов (ТК), связанных по принципу «каждый с каждым». ТК можно рассматривать как аналог транзитной станции (узлы исходящего и входящего сообщения) в ТФОП.

В каждый ТК включаются мультисервисные коммутаторы доступа (МКД), который, оперируя терминологией ТФОП, представляет собой оконечную (опорную) станцию местной телефонной сети. На рисунке показана звездообразная топология связи МКД и ТК, но на уровне транспортной сети (третий раздел настоящего РТМ) организуются два независимых (в смысле надежности) пути передачи информации между этими узлами коммутации пакетов. Все ТК связаны с магистральным коммутатором (МК), который обеспечивает выход в сети дальней связи для междугородных и международных соединений, то есть является аналогом АМТС.

В результате, создается трехуровневая сеть. В принципе, может быть более выгодным переход к двухуровневой сети. Выбор оптимального числа иерархических уровней относится к задачам конкретного проектирования.

Определение оптимального решения — самостоятельная задача, выходящая за рамки данного РТМ. Она может быть решена различными способами. Не исключен метод перебора всех практически допустимых вариантов, так как их число существенно меньше теоретически возможных комбинаций.

2.6 Построение мультисервисных сетей.Принципы использования коммутаторов Softswitch

Коммутатор Softswіtch — один из основных элементов NGN. В настоящее время в отечественной технической литературе еще нет ни общепринятого перевода термина «Softswіtch» (можно найти такие варианты: программный, гибкий, интеллектуальный коммутатор и иные определения), ни точного перечня функций, которые выполняют соответствующие аппаратно-программные средства.

В этом РТМ используется словосочетание «коммутатор Softswіtch», которое чаще всего встречается в технической литературе на русском языке.

Некоторая неясность в перечне тех функций, которые выполняет коммутатор Softswіtch, объясняется тем, что концепция NGN еще только формируется. В процессе развития телефонии также существовали различные мнения о делении функций между коммутационными станциями и другими видами оборудования (узлами спецслужб, центрами технической эксплуатации, центрами расчета с абонентами и другими). Более того, в процессе цифровизации ТФОП функции аналого-цифрового преобразования перешли из систем передачи в абонентские комплекты коммутационных станций.

Различие в принципах построения сетей с коммутацией каналов и пакетов — как и одноименных технологий — не позволяет провести простую аналогию между коммутатором Softswіtch и оборудованием распределения информации, которое используется в ТФОП. Это объясняется тем, что в коммутаторах Softswіtch часто используется комплекс функций, которые в ТФОП распределены между коммутационными станциями, узлами Интеллектуальной сети (ИС), средствами обработки сигнальной информации (включая соответствующие конверторы), устройствами управления сетью электросвязи, а также другими элементами инфокоммуникационной системы.

Правда, коммутаторы Softswitch иногда сравнивают с оборудованием ТФОП класса V или IV, но такое соответствие справедливо, в основном, с точки зрения того уровня иерархии, которое он занимает в сети. Общность Softswitch с современными коммутационными станциями ТФОП заключается также в разделения функций предоставления услуг (транспорт, коммутация) и формирования услуг (обработка вызовов по заданным правилам). С функциональной точки зрения коммутатор Softswitch можно рассматривать как аппаратно-программные средства для управления вызовами в тех телекоммуникационных сетях, которые используют технологии IP и/или ATM.

В идеале Softswitch должен поддерживать все известные протоколы IP телефонии — MGCP, H.248 (MEGACO), SIP, H.323 — и осуществлять их конвертацию. Кроме того, Softswitch, в ряде случаев, должен поддерживать семейство протоколов SIGTRAN, используемых для сигнализации в сетях IP телефонии. Также могут поддерживаться различные виды систем сигнализации, используемые в ТФОП. Для этого приходится устанавливать специальные шлюзы сигнализации.

Многие Операторы уже используют аппаратно-программные средства, входящие также в состав классического коммутатора Softswitch. Для таких Операторов большое практическое значение имеет распределенное (или модульное) оборудование Softswitch, которое позволяет экономично создавать и развивать IP сеть, приобретая только отсутствующие аппаратно-программные средства.

Рис. 2.6.1-Пример использования коммутатора Softswitch

2.7 Мультиплексор FG-FOM155L2

Примером построения мультисервисных транспортных платформ в сетях SDH транспортной сети Астрахани филиала Ростелеком, является сеть с использованием Мультиплексоров FG-FOM155L2.

Описание оборудования

Мультиплексор выделения/добавления FG-FOM155L2 дает возможность гибкого многовариантного конфигурирования и сочетания таких различных трибутарных интерфейсов как FXS, FXO, V.35, E1, E3, Fast Ethernet, STM-1 ATM и STM-1.

Полностью соответствуя всем принятым международным стандартам, оборудование FG-FOM155L2 совместимо с оборудованием передачи данных других производителей. Пользователи могут строить собственные STM-1 или STM-4 сети или использовать это оборудование совместно с другим оборудованием мультисервисных транспортных платформ в сетях SDH или оборудованием передачи данных для построения различных транспортных сетей или сетей доступа.