Планирование сети доступа NGN для новых групп пользователей

Дипломная работа

«Планирование сети доступа NGN для новых групп пользователей»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент: Васильев В.С.

Группа: СК-16

Руководитель: Соколов Н.А

Кафедра: СКиРИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Питер, Бонч, 2006.

 

Содержание 

 

Введение

Актуальность работы

В настоящее время всё чаще встречаются публикации, посвящённые коренному преобразованию ТфОП и переходу к сети следующего поколения (NGN). Она позиционируется как универсальная сеть, способная удовлетворить практически любые потребности пользователей с заданным качеством обслуживания. При этом предполагается простота введения новых услуг.

Обычно рассматривается два  основных варианта перехода к NGN – начиная с транспортной сети и с сети доступа. В данной работе рассматривается второй вариант перехода к сетям следующего поколения.

Сегодня уже всё реже высказываются  мнения о том, что NGN радикально снизит затраты на построение сети, равно как и о том, что NGN чуть ли не в разы сокращает требования к полосе пропускания. Данная работа призвана оценить требуемые ресурсы сети доступа, выявить недостатки и преимущества NGN.

Задачи дипломной работы

Целью дипломной работы является выбор метода планирования сети доступа NGN для новых групп пользователей. Под «новыми» понимаются абоненты, готовые оплачивать услуги «triple play services». Хотя их доля в структурном составе невелика, они оказывают существенное влияние на способы организации сети. В результате планирования сети доступа NGN предстоит решить следующие задачи:

1. Рассмотрение задач, возлагаемых на сети следующего поколения;
2. Определение функциональной архитектуры NGN;
3. Выявление преимуществ и недостатков NGN;
4. Определение роли сети доступа при формировании NGN;
5. Определение перспектив развития NGN;
6. Анализ принципов построения современных сетей доступа;
7. Оценка требований к маршрутизатору, агрегирующему трафик сети доступа;
8. Оценка требований к полосе пропускания для сети доступа.

Структура

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы цели и  задачи работы, перечислены основные результаты, определена ее практическая ценность и область применения полученных результатов.

В первой главе даётся краткий обзор развития телекоммуникаций. Выявляется роль предоставляемых услуг как критерия уровня развития сети.

Во второй глава анализируются  принципы построения NGN, выявляются достоинства и недостатки сетей следующего поколения, рассматриваются возможные варианты перехода к NGN и возникающие при этом трудности.

В третьей главе производится анализ принципов построения сетей доступа с точки зрения возможных технологий и топологии. Рассматривается транзитная сеть доступа и сеть доступа в помещении пользователя.

В четвёртой главе производится расчёт требуемой производительности маршрутизатора, агрегирующего трафик сети доступа, оценивается задержка в очереди и требуемая полоса пропускания.

Практическая ценность

Рассмотрение эволюции сетей связи  с точки зрения предоставляемых  услуг позволяет обосновать появление сетей следующего поколения как результат конвергенции существующих сетей.

Анализ принципов построения NGN с точки зрения функциональной архитектуры является одним из основных моментов в понимании структуры и назначения сетей следующего поколения.

В работе рассмотрены варианты эволюции существующих сетей электросвязи к  сетям NGN. Этот вариант является наиболее актуальным, т.к. построение NGN на «пустом месте» маловероятно.

Расчёт, проведённый в четвёртой  главе, позволяет оценить требования, которые выдвигает сеть доступа  NGN к транзитной сети. На основании полученных результатов можно судить о целесообразности применения NGN в том или ином случае.

 

1. Эволюция телекоммуникационных систем

1. Развитие услуг в телекоммуникационных сетях

Как известно, существуют два пути развития какого-то ни было явления, процесса или сущности: эволюционный и революционный. Эволюционный путь подразумевает незначительные изменения каждого следующего поколения по отношению к предыдущему. Революционный путь предполагает коренную перестройку основ явления.

На сегодняшний день наука признаёт только один путь развития живых организмов – эволюция по Дарвину, в основу которой положены явления изменчивости и естественного отбора.

Однако революционные изменения  несут не меньший вклад в становление окружающей действительности, а чаще всего, больший.

Применительно к телекоммуникациям  данное суждение может быть применено  в полной мере. Однако естественный отбор действует совместно с «неестественным», создаваемым отдельными игроками на рынке телекоммуникаций.

Одним из важнейших параметров, изменяющихся в процессе развития организма телекоммуникаций, являются обеспечиваемые им услуги. По изменению спектра услуг можно последить и более глубокие изменения – касающиеся конкретных технологий, положенных в основу функционирования всей отрасли.

Наиболее удобный для моей работы подход к классификации услуг заключается в разделении их на две группы – основные и дополнительные.

Услуги, появившиеся на заре развития телекоммуникаций, остаются востребованными, с теми или иными изменениями, и по сей день. К ним следует отнести, в первую очередь, телефонную связь (предоставление канала тональной частоты между оконечными устройствами на время жизни вызова), радиосвязь и передачу данных, которая включала себя лишь телеграф. Со временем эти услуги дополнились передачей движущегося изображения. Перечисленные услуги образовали базовый набор, который успешно прошёл естественный отбор.

Революционной вехой в развитии телекоммуникаций стали успехи в области цифровой техники. С её появлением и развитием существенно изменилась структура трафика в сторону увеличения доли передачи данных. Кроме того, выросла доля цифрового коммутационного оборудования, позволяющего предоставлять значительно более широкий спектр услуг.

Именно с развитием цифровой техники появилась идея объединения  способов предоставления услуг – концепция цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN).

Концепция ISDN, определенная рекомендациями ITU серии I, предполагает:

• стандартизацию предоставляемых абонентам услуг для обеспечения их совместимости при международной связи;
• стандартизацию интерфейса между пользователем услуги и сетью для обеспечения взаимозаменяемости терминального оборудования;
• стандартизацию свойств и возможностей сети связи.

ISDN представляет собой сеть, которая предусматривает сквозные цифровые соединения между оконечными устройствами и обеспечивает предоставление пользователям широкого спектра речевых и неречевых услуг, доступных им через ограниченный набор стандартизованных интерфейсов.

Доведение цифрового интерфейса до абонента ТФОП позволила в рамках концепции ISDN интегрировать разные услуги:

• передачу речи,
• передачу текста,
• передачу данных,
• передачу изображений,
• передачу видео.

Доступ пользователя к услугам обеспечивается через единый унифицированный интерфейс, расположенный в помещении пользователя.

В ISDN цифровой доступ организуется с  использованием на абонентском участке  уже существующих медных физических пар. Концепцию ISDN можно рассматривать  как конечный этап цифровизации ТФОП. Сеть ISDN – является наложенной сетью по отношению к ТФОП.

Услуги ISDN специфицируются формальным образом:

• Стадия 1 описания дает независимое от конкретной реализации представление услуги с точки зрения пользователя посредством атрибутов. Атрибут представляет собой специфическую характеристику услуги.
• Стадия 2 определяет функциональность, требуемую от сети и от терминального оборудования.
• Стадия 3 задает протокол и форматы данных, требуемые для реализации услуги.

 

 

Рисунок 1.1. Услуги ISDN.

Услуги доставки информации непременно сопровождают услуги предоставления связи, обеспечивая создание в сети определенных условий для обмена информацией, однако они могут иметь и самостоятельное значение, когда пользователь не информирует сеть о нужном ему виде связи, а лишь запрашивает соединение с нужными характеристиками. Если, например, в распоряжении пользователя имеется адаптер, согласованный с интерфейсом ЦСИО и обеспечивающий ввод в канал связи сразу нескольких разных цифровых потоков с относительно небольшими скоростями, то для организации связи с другим пользователем, имеющим такой же адаптер, требуется услуга доставки информации.

Дополнительные услуги самостоятельно не предоставляются, они используются в сочетании с той или иной основной услугой, расширяя возможности и повышая удобства пользования этой услугой.

Все услуги ЦСИО могут быть детально специфицированы с помощью так  называемых атрибутов. Такой метод получил название статического описания услуги. Существует, также, и динамический метод описания услуги, реализуемый, чаще всего, соответствующими SDL-диаграммами. С помощью атрибутов пользователь ЦСИО информирует сеть о характере необходимой ему услуги. Используя модель взаимодействия открытых систем, МСЭ рекомендует выделять атрибуты нижних (с первого по третий) и верхних (с четвертого по седьмой) уровней.

Однако сеть ISDN не получила широкого развития по некоторым объективным и субъективным причинам. ISDN не устроила пользователей по соотношению цена/качество. Для перехода на ISDN необходимо было полностью поменять аналоговые терминалы на терминалы ISDN. Услуги ISDN в полной мере можно использовать лишь при тотальной цифровизации – при взаимодействии аналогового и цифрового абонентов спектр услуг резко сужался. Скорости тоже перестали удовлетворять пользователей – в базовом доступе 128 кбит/с было слишком много для простой телефонной связи и слишком мало для организации, допустим, видеоконференций.

Ещё одним важным моментом в развитии способов предоставления услуг была идея разделения функций распределения информации и предоставления услуг. Данная концепция получила название Intelligent Network. Разделение функций в пределах основных элементов системы электросвязи может рассматриваться как периодически повторяющийся процесс. Примером может служить разделение функций передачи сообщений системы сигнализации и полезной информации, который привел к формированию концепции системы общеканальной сигнализации. Предполагались следующие преимущества данного способа организации сервисов:

• упрощение аппаратно-программных средств коммутационных станций, что повышает их надежность и снижает стоимость;
• возможность более детальной стандартизации (на международном и национальном уровнях) основных аспектов построения и функционирования коммутационного оборудования;
• отсутствие зависимости между перечнем предоставляемых абонентам дополнительных услуг и «интеллектом».

Однако на сегодняшний день ясно, что идея интеллектуальной сети не получила широкого развития, по крайней мере в РФ. Из всего набора услуг, представленного в CS1 (capability set 1 – набор услуг, реализуемый на первой стадии построения интеллектуальной сети), используется фактически лишь FreePhone. Одним из существенных недостатков IN является неспособность поддерживать мультимедийные услуги.

Таким образом, нетрудно видеть несоответствие между реально предоставляемыми услугами и потребностями пользователя (по крайней мере, в фиксированных сетях). В последние пятнадцать лет наблюдается явная диверсификация услуг – на стыке телекоммуникаций и информационных технологий возник новый вид – инфокоммуникации, который, видимо, успешно пройдёт естественный отбор.

2. Эволюция техники коммутации

Можно выделить пять видов систем коммутации, характерных для сетей телефонной связи:

• декадно-шаговые АТС;
• координатные АТС;
• квазиэлектронные АТС;
• цифровые АТС;
• оборудование, основанное на технологии «коммутация пакетов».

Первые три вида систем коммутации можно объединить в одну группу: аналоговые АТС. Такой подход объясняется общностью основных процессов модернизации этих коммутационных станций. Цифровые АТС и оборудование, основанное на технологии «коммутация пакетов», требуют отдельного анализа.

1. Аналоговые АТС

Первая АТС была изобретена в 1892 г. А. Строунджером. Коммутация в этих декадно-шаговых АТС производится под непосредственным управлением сигналов набора номера вызывающим абонентом без использования каких бы то ни было централизованных управляющих устройств.

Однако эффективное развитие городских телефонных сетей сдерживалось главным образом малой емкостью контактного поля искателей. Автоматизация междугородной телефонной связи выявила низкое качество разговорного тракта из-за нестабильности скользящих контактов искателей, приводившей к недопустимо высокому уровню шумов.