Разработка широкополосной сети доступа с технологией АТМ

Аннотация

В данной дипломной работе производится разработка широкополосной сети доступа с технологией АТМ с использованием SDH кольца г. Иркутска.

Разрабатывается схема организации связи на проектируемой сети.

Разрабатываются показатели эффективности применения данного оборудования.

 
Введение

Телекоммуникация - одна из наиболее стремительно развивающихся сегодня отраслей, во многом определяющая лицо современного мира в целом и отдельной страны в частности.

Создание высокоэффективной телекоммуникационной среды является важнейшей национальной проблемой. Без ее решения проблематично построение информационного общества и внедрение в сферы производства, бизнеса, науки, образования, медицины, культуры и развлечений новейших информационных и телекоммуникационных технологий.

Однако существующие телекоммуникационные сети России обладают целым рядом недостатков, из которых основными являются их узкая специализация, отсутствие гибкости и адаптации к изменению требований пользователей, а также низкая эффективность использования сетевых ресурсов [2]

В настоящее время на первый план выходит задача предоставления современных услуг связи в соответствии с Концепцией развития связи в Российской Федерации до 2010 года [1], а также создания нормативной базы для внедрения новых услуг.

Сегодня к телекоммуникационным сетям предъявляются повышенные требования. Все больше пользователей стремятся получить увеличение их мощности и разнообразные услуги. Расширение видов сервиса требует более гибких методов передачи. Увеличение количества линий приводит к увеличению объема техобслуживания и повышению накладных расходов.

Развитие современных сетевых технологий, успехи в создании волоконно-оптических линий связи и сверхбольших интегральных схем с большой памятью и огромным быстродействием привели к разработке нового способа транспортирования информации, получившего наименование асинхронного режима переноса (Asynchronous Transfer Mode, ATM). Появилась возможность на базе технологии АТМ создать единую телекоммуникационную систему – широкополосную цифровую сеть интегрального обслуживания (Ш-ЦСИО) [2].

1. Причины создания Ш-ЦСИО

Анализ мирового опыта развития сетей связи показывает, что основными этапами перехода от аналоговых не интегрированных сетей к цифровым сетям с интеграцией служб является:

-  развертывание цифровой сети;

-  создание узкополосной цифровой сети интегрального обслуживания с коммутацией каналов для службы телефонии и с коммутацией пакетов для телематических служб на базе единого 64 кбит/с цифрового канала;

-  построение широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания.

Преимущества цифровых сетей связи настолько очевидны, что замена аналоговых сетей цифровыми и создание интегральной цифровой сети осуществляется практически во всех странах мира. На этом этапе также сохраняются выделенные сети передачи данных, построенные как на принципах коммутации каналов, так и на принципах коммутации пакетов.

На следующем этапы развития продолжают функционировать узкополосные цифровые сети интегрального обслуживания (УЦСИО), которые объединяют телефонную сеть и сети передачи данных с использованием основных цифровых каналов. На этом же этапе планировалось обеспечение передачи речи на абонентских соединительных линиях в цифровой форме.

На третьем этапе осуществляется переход ко второму поколению цифровых сетей интегрального обслуживания – широкополосным цифровым сетям (Ш-ЦСИО) [2]

Широкополосная цифровая сеть интегрального обслуживания, как ее еще называют в литературе (B-ISDN) – это попытка предоставить одну, универсальную, широко распространенную и высокоскоростную сеть вместо множества сложных неоднородных существующих сетей. Эта новая сеть должна, с одной стороны выполнять все функции, возлагаемые на нынешние сети по передаче голоса, данных и телевизионных сигналов, а с другой стороны, обладать возможностью поддерживать будущие коммуникационные технологии.

B-ISDN – это высокоскоростная технология, использующая АТМ в качестве транспортного механизма. Она служит для объединения нескольких локальных сетей. В настоящее время технология B-ISDN привлекает к себе все большее внимание, так как она обеспечивает максимальную технико-экономическую эффективность. Это достигается за счет интеграции услуг, предоставляемых различными службами, например обычной узкополосной (факсы, терминалы и т.д.), так и высокоскоростной в реальном времени (телевидение, видеотелефоны и т.д.).

1.1 Математическая модель формирования Ш-ЦСИО

Представим анализируемую модель в виде графа G(A,L) с множеством вершин

A={a₁…a _i…a _s} = {a _i}, i =,

которые соответствуют узлам коммутации, либо коммутаторам виртуальных каналов, и с множеством ребер

L ={l _i,j}, i,j =, i¹j которые соответствуют ТПС.

В трактах передачи сообщений (ТПС) l_i,j имеется k _i,j виртуальных каналов, которые можно представить матрицей каналов

, i, j=, i¹j

Структуру сети можно представить:

матрицей тяготений

 , r-вид сервиса,

матрицей скоростей

Поиск маршрута между исходящим и входящим коммутаторами местных виртуальных каналов (КМВК) для r-ого сервиса осуществляется методом маршрутизации M_r.

Считаем, что ПРИ для каждого r-ого вида сервиса может быть свой, заданный в виде набора векторов:

,

,

;

где n - текущее значение H,

H – количество исходящих ТПС из j-ого узла.

1.2 Общие принципы технологии АТМ

Сущность режима АТМ состоит в транспортировании всех видов информации пакетами фиксированной длины (ячейками), когда потоки ячеек от различных пользователей асинхронно мультиплексируются в едином цифровом потоке. Применение коротких пакетов (53 октета), минимизация функций, выполняемых при коммутации и использовании элементной базы на технологиях КМОП и БИКМОП, позволили уже сегодня достичь производительности коммутаторов АТМ 0 Губит/с и более. Основными, положительными сторонами метода АТМ является возможности транспортирования по сети информации любой службы независимо от скорости передачи, требований к семантической и временной прозрачности сети и качественности трафика ячеек. Эти причины и определили решение СС МСЭ, что именно АТМ является режимом транспортирования информации ШЦСИО.

Основное достоинство АТМ – это последовательная реализация метода асинхронно-адресной системы передачи и коммутации, позволяющая объединять различные типы трафика в единый поток и тем самым обеспечивать высокую эффективность использования пропускной способности канала. При этом в АТМ отработаны механизмы управления – система мер по снижению тех недостатков, которые присущи статистическому мультиплексированию.

Технология АТМ предоставляет операторам сетей уникальные возможности по обеспечению высокой гибкости и адаптируемости сети к изменению уровня требований пользователей к качеству обслуживания, так и появлению новых служб, требования которых к семантической и временной прозрачности сети еще четко не определены. Повышает эффективность использования сетевых ресурсов, а также снижает затраты на проектирование, строительство и эксплуатацию сети, и на разработку сетевого оборудования, так как создается и эксплуатируется одна сеть вместо множества вторичных сетей.

Гибкость технологии подтверждается тем, что АТМ, задуманная изначально как самодостаточная, в короткие сроки адаптировалась к широкому спектру транспортных технологий доступа, интерфейсы АТМ позволяют поддерживать значительную часть услуг передачи данных канального уровня с различными не АТМ-протоколами (Frame Relay, X.25,xDSL), а также трафик протоколов IP, IPX внутри единой инфраструктуры.

Технология АТМ наиболее эффективна при переходе от TDM-сетей к пакетным мультисервисным сетям, и дает возможность оптимально реализовать универсальные транспортные узлы в точках перехода от корпоративных сетей к уровню сетей общего пользования и в точках объединения нескольких сетей общего пользования [5].

Мультисервисные сети на базе технологии АТМ обладают рядом преимуществ – пачечная природа трафика, концепция гибкой полосы пропускания, обеспечение требуемого качества обслуживания, что делает их наиболее экономически эффективным решением для построения крупномасштабных корпоративных сетей и в перспективе позволяет заменить существующие базовые сети с различными протоколами единой широкополосной сетью.

Благодаря технологии АТМ все коммутационное оборудование становится однородным, решающим для всех видов информации одну задачу – задачу быстрой коммутации фиксированных пакетов, получивших название ячеек, и асинхронного временного разделения ресурсов, при котором множество виртуальных соединений с различными скоростями асинхронно мультиплексируются в едином физическом канале связи – цифровом тракте.

1.3 Модель ШЦСИО

Модель Ш-ЦСИО включает в свой состав три плоскости: плоскость пользователя, плоскость управления и плоскость менеджмента. Плоскость пользователя (U-plan) ответственной за транспортировку всех видов информации в соответствии с соответствующими механизмами защиты от ошибок, контроля и управления. Плоскость пользователя имеет уровневую структуру.

Плоскость управления (C-plane) определяет протоколы установления контроля и разъединение. Плоскость менеджмента (m-plan) обеспечивает функции менеджмента (управления) плоскостями обеспечивают координацию в ШЦСИО, связывая ее в единое целое. Функции управления уровнями решают задачи распределения сетевых ресурсов, согласования их с параметрами трафика, обработки информации, эксплуатации технического обслуживания и управления сетью. Управление уровнями имеет уровневую структуру.

Рекомендациями ССЭ МСЭ 1.321 и 1.413 определены уровни эталонной модели протоколов ШЦСИО. Физический уровень АТМ соответствует 1-му уровню эталонной модели ВОС. Уровень АТМ и часть уровня адаптации АТМ соответствует сетевому уровню и выше. Что позволяет возможным построение двух основных типов сетей на технологии АТМ:

-  сети, состоящие из оконечных (терминальных) и промежуточных устройств только на технологии АТМ ("чистые АТМ");

-  сети, использующие транспортную сеть, построенную на технологии АТМ, и терминальное оборудование различных современных телекоммуникационных технологий.

2. Краткая характеристика телкоммуникационнй сети г. Иркутска

 

2.1 Характеристика существующей телефонной сети

Город Иркутск является крупнейшим областным, промышленным и научно-техническим центром Восточной Сибири. По данным статистики в городе проживает 590500 жителей, из них количество семей – 173578. Климат Иркутска резко континентальный, характеризующийся сильными ветрами и туманами. Сейсмичность на территории города достигает 8 баллов.

В городе имеется развитая сеть всех видов подземных сооружений. Почти все улицы имеют твердое покрытие и зеленые насаждения. Основными видами городского транспорта являются автобус, троллейбус, трамвай. Основными транспортными магистралями являются ул. Карла Маркса, Ленина, Р. Люксембург, Пролетарская, Маяковского, Лермонтова, Байкальская.

Иркутск обслуживается местной телефонной связью от сети общего пользования и от ряда учрежденческо-производственных телефонных станций различной ведомственной принадлежности (УПАТС), включенных в телефонную сеть общего пользования через шесть узлов ведомственной телефонной связи (УВТС). Техническое состояние оборудования всех действующих АТС обеспечивает возможность его дальнейшей эксплуатации.

При этом на сети, действует несколько операторов: ОАО «Электросвязь», ЗАО «АТС-42», ОАО «Сибтелеком», УМП «Иртел», корпорация «Северная Корона», ЗАО «Байкалвестком», - что (из-за наличия конкурентной борьбы) создает определенные сложности в согласовании проектных решений, основывающихся на требовании Госкомсвязи РФ по созданию взаимоувязанной сети связи (ВСС).

Местная телефонная связь города Иркутска строится на условиях взаимоувязанной сети связи (ВСС), характеризуется наличием на ней тридцати десятитысяченомерных индексов, выделенных под РАТС (24 кода), и под УВТС (6 кодов) а так же стотысяченомерного индекса, занятого под УСП – при шестизначной системе нумерации.

Межстанционная связь РАТС на ИГТС построена по принципу «с узлами входящего сообщения» (УВС) при шестизначной системе нумерации абонентских линий, для чего на телефонной сети Иркутска сформировано 4 стотысяченомерных телефонных района с организацией четырех УВМСЭ. Схема г. Иркутска с телекоммуникационными узлами представлена на ри.1.

Для связи с сельскими АТС на ГТС г. Иркутска организован узел сельскопригородной связи с занятием стотысячного индекса «1» (УСП-1).

Связь РАТС г. Иркутска с АМТС типа AXE-10 организуется по пучкам заказно-соединительных (ЗСЛ) и соединительных линий (СЛМ).

Связь с экстренными и заказно-справочными службами осуществляется по 2-х и 3-х значной системе нумерации через узел спецслужб (УСС), с использованием оборудования АХЕ-10.

Абонентские сети ГТС построены по шкафной системе с применением элементов прямого питания, выполненные кабелем различных марок.

АМТС типа AXE-10 имеет выход на магистральную цифровую сеть, что позволяет обеспечить внедрение интегрированных услуг. Также, в данное время, в Иркутске идет интенсивное строительство Интегрированной сети передачи данных на оборудовании компании Cisco Systems. Для организации коммутируемого доступа предусматривается через цифровые модемные пулы, которые подключаются к опорной АТС потоками Е1, с интерфейсом ISDN PRI. Организация коммутируемого доступа осуществляется по существующей телефонной сети общего пользования к сети передачи данных. А, также используя существующую кабельную инфраструктуру, организован доступ к СПД по выделенным линиям.