Разработка широкополосной сети доступа с технологией АТМ

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.

 

2.2 Краткая характеристика существующей сети SDH

 

Организовать устойчивую и надежную связь, между всеми обслуживаемыми точками сети и удовлетворило потребности в передаче речевого трафика.

2.3 Передача ячеек АТМ через сети SDH

 

Существующая SDH сеть используется как транспортная сеть для АТМ трафика, учитывая, что виртуальные контейнеры VC-n могут нести в упакованном виде поток АТМ ячеек в качестве полезной нагрузки. В настоящее время стандартизованы процедуры такой упаковки (инкапсуляции) АТМ ячеек в виртуальные контейнеры VC-4 и VC-4Xc, используемые в схемах мультиплексирования SDH (рекомендации ITU-T G.709).

Для сопряжения SDH и АТМ сетей (рассматриваемых как сети доступа) предусматривается коммутаторы доступа АТМ, осуществляющие упаковку ячеек АТМ в виртуальные контейнеры SDH.

Существующая синхронная SDH сеть г. Иркутска - это синхронная цифровая транспортная сеть на базе оборудования SDH производства фирмы ESI, которая охватывает весь город. Синхронные цифровые мультиплексоры узлов сети установлены в зданиях АТС ИГТУС и связаны друг с другом магистральными волоконно-оптическими кабелями.. Транспортная SDH-сеть построена как двунаправленное самовосстанавливающееся кольцо, так как именно этот режим работы позволяет обеспечить достаточную пропускную способность сети SDH для передачи трафика со 100%-м резервированием в случае аварийного режима.

Сеть SDH кольцевой структуры уровня STM-16 построена с четырьмя сетевыми узлами при шестизначной системе нумерации. Схема существующей сети SDH приведена на рис. №2.

Производительность сетевых структур SDH составляет 2500, 622 и 155 Мбит/с. Все сетевые элементы управляются из единого центра управления, что позволило

2.4 Комплексная сеть SDH+ATM

 

Топологически сеть SDH состоит из первичного кольца со скоростью передачи 2,488 Гбит/с (STM-16) и периферийных колец со скоростью передачи155,5 Мбит/с и 622 Мбит/с (STM-4).

Кольцевая структура и резервирование магистральных оптоволоконных линий обеспечивает связность сети при авариях на магистралях и бесперебойность передачи данных.

Проектируемая сеть обеспечивает предоставление абонентам широкого спектра услуг по передаче различных видов цифровой информации (в единой технологии передается речь, видео, данные), базирующаяся на технологии АТМ.

Сочетание технологии АТМ и СЦИ и является основой для построения ШЦСИО, на такой сети виртуальными становятся не только транзитные соединения, но и сами каналы и тракты (пути). Кроме того, нельзя не отметить еще одну явную тенденцию интеграции аппаратуры транспортных сетей и сетей доступа: в одной и той же аппаратуре имеются порты для подключения различных абонентских терминалов, локальных и городских вычислительных сетей, автоматических телефонных станций и т.д. наряду с портами для сигналов синхронных модулей СЦИ.

 

3. Обоснование выбора проектируемой широкополосной сети

 

По данным статистики [1],что среднегодовые темпы прироста емкости телефонных сетей составляют 4...5%, сетей передачи данных - 20...25%, факсимиле - 40...50%, локальных сетей 50% и более. Рекордсменом является глобальная вычислительная сеть Интернет, трафик которой увеличивается на 20...25% каждый месяц.

Развитие современных научно-практических достижений в области телекоммуникационных сетей идет в настоящее время в направлении создания ШЦСИО. По результатам научных исследований, подкрепленными научными результатами, наиболее эффективно реализует услуги ШЦСИО технология базирующаяся на новом способе транспортирования информации, получившего наименование асинхронного режима переноса (Asunchronous Transfer Mode - АТМ) [1,3]

3.1 Технология АТМ

 

Технология АТМ обеспечивает:

• транспортирование всех видов информации (речи, музыки, подвижных и неподвижных изображений, данных) в виде пакетов фиксированной длины - ячеек;
• выделение пользователю в каждый момент времени только того ресурса пропускной способности сети, который ему необходим;
• поддержку интерактивных (диалоговых) служб и служб распределения информации, а также служб с установлением и без установления соединения;
• передачу как непрерывного, так и пачечного трафика, что за счет мультиплексирования позволяет эффективно использовать сетевые ресурсы.

 

3.1.1 Мультипротокольный режим передачи через АТМ

Мультипротокольный (MPOA - Multiprotokol Over ATM) режим передачи через АТМ дает возможность осуществлять маршрутизацию протоколов IP (Internet Protokol -межсетевой протокол). Подобно классическому межсетевому протоколу через АТМ и эмуляции локальных вычислительных сетей [1,2] мультипротокольный режим работы через АТМ обеспечивает мостовое соединение канального уровня ВОС по виртуальной подсети. Фактически мультипротокольный режим передачи через АТМ использует технологию эмуляции локальныой вычислительной сети для обеспечения соединения мостового типа, но в отличие от классического межсетевого протокола через АТМ и эмуляции ЛВС при мультипртокольном режиме передачи через АТМ между виртуальными подсетями осуществляется маршрутизация без использования традиционных маршрутов.

Мультипротокольный режим передачи через АТМ состоит из двух компонентов: серверов маршрутизации (Route Servers), которые в технической литературе также принято называть серверами МРОА;

оконечных устройств (Edge Devices), которые также называют клиентами МРОА.

В качестве оконечных устройств могут выступать:

• граничные коммутаторы, отправляющие пакеты и ячейки АТМ между ЛВС или сетями АТМ;

- сетевые интерфейсные платы, передающие пакеты и ячейки АТМ между подключенными к АТМ устройствами и сетями.

Серверы маршрутизации выполняют следующие основные функции:

• поддерживают таблицы маршрутизации;
• вычисляют маршруты для оконечных устройств;
• обеспечивают взаимодействие с традиционными маршрутизаторами и другими серверами маршрутизации.

Серверы маршрутизации могут не представлять собой отдельные устройства. Функции серверов маршрутизации в совокупности образуют систему распределенной маршрутизации, определяют куда необходимо отсылать ячейки, а оконечные устройства их передают по сети АТМ. На рис.3.1.1.1 изображен мультипротокольный режим передачи через АТМ.

 

Рис.3.1.1.1 Схема работы мультипротокольного режима работы через АТМ рабочей станции традиционной ЛВС с рабочей станцией АТМ с установлением виртуального соединения

 

Рабочие станции, локальные вычислительные сети и серверы подключены к оконечным устройствам (элементам MPOA), которые в свою очередь соединены с сетью АТМ и могут соединяться друг с другом с помощью постоянных или коммутируемых виртуальных соединений [4]

Если рабочей станции локальной вычислительной сети, необходимо связаться с подключенным к АТМ устройству, под которым может пониматься рабочая станция ЛВС АТМ, сервер АТМ или любое другое стандартное широкополосное терминальное устройство, рабочая станция ЛВС посылает пакет оконечному устройству, которое проверяет МАС - адрес получателя (или адрес пакета сетевого уровня), а затем ищет соответствующий ему адрес АТМ. Если оконечное устройство (клиент МРОА) не найдет адрес АТМ, то запрашивает его у сервера маршрутизации.

Если сервер маршрутизации знает АТМ-адрес, то он сообщает его клиенту МРОА. В противном случае, используя тот или иной протокол маршрутизации (RIP - Routing Information Protocol, OSPF - Open Shortest Path First, NHRP - Next Hop Routing Protocol, IPNNI - Integrated Private Network Interface), сервер маршрутизации связывается с другими маршрутизаторами

Узнав АТМ-адрес, оконечное устройство (клиент MPOA) устанавливает виртуальное соединение со станцией получателя даже в случае, если станция назначения находится в другой подсети. Это виртуальное соединение устанавливается напрямую, а не через сервер маршрутизации. Такой процесс принято называть однопролетной маршрутизацией (One - Hop Routing).

Такая однопролетная маршрутизация дает возможность пользователям взаимодействовать на максимально допустимой скорости, так как исключает из процесса передачи сервер маршрутизации.

Однако при передаче одиночных пакетов или сообщений с малым объемом данных процесс установления виртуального соединения может занять более длительный интервал времени, чем сама передача. Предоставление услуг без установления соединения находится, как говорилось ранее, выше уровня АТМ. Использование так называемой последовательной маршрутизации (Hop-by-Hop Routing) позволяет обойтись без установления соединений. Ячейки оконечным устройствам передаются серверу MPOA, а он передает их оконечному устройству, к которому подключен адресат.

Таким образом, можно отметить, что мультипротокольный режим передачи через АТМ предоставляет пользователям намного больше возможностей чем классический межсетевой протокол через АТМ является, технологией сетевого уровня согласно эталонной модели протоколов взаимодействия открытых систем, то он имеет доступ к такой информации сетевого уровня как характеристики трафика и качество обслуживания. При установлении виртуального соединения эта информация может использоваться для определения оптимального маршрута между оконечными устройствами (клиентами MPOA) в зависимости от требуемого качества обслуживания, которое запрашивает терминал источника информации.

Мультипротокольный режим передачи через АТМ дает возможность ныне существующим локальным вычислительным сетям взаимодействовать друг с другом, используя, с одной стороны, все выгоды, которые предоставляет маршрутизация, а с другой стороны, получить скорости обмена, которые могут предоставить только широкополосные цифровые сети интегрального обслуживания на технологии АТМ.

Стандарты MPOA рассчитаны на максимальное использование преимуществ АТМ, в том числе на возможность динамического изменения полосы пропускания сети с использованием прямых коммутируемых виртуальных каналов и гарантированного качества обслуживания (QoS) [2]. Кроме того, стандарты MPOA, обеспечивающие совместимость с протоколами сетевого уровня, позволят прикладным программам взаимодействовать между собой через существующие ЛВС и через сети АТМ. Спецификация многопротокольной передачи данных поверх (или) через АТМ, определяет стандартный подход к поддержке таких протоколов как IP и IPX на магистралях АТМ. Благодаря тому, что протоколы MPOA позволяют создавать виртуальные маршрутизаторы над коммуникационной средой АТМ, открываются возможности для разработки нового поколения архитектур интерсетей, в которых маршрутные функции будут реализованы гораздо эффективнее и дешевле, чем с помощью сегодняшних пакетных маршрутизаторов. Передача пакетов в MPOA передача пакетов осуществляется коммутаторами со стороны сети (пограничными устройствами), в то время как вычисление маршрута производится на отдельном сервере. Специальные протоколы обеспечивают синхронизацию коммутаторов и сервера маршрутизации. Такие устройства в сочетании с коммутаторами АТМ и средствами прямого соединения на сетевом уровне через инфраструктуру АТМ обеспечивают гибкую реконфигурацию аппаратных средств (добавление, перемещение, изменение), упрощенное управление структурой сети, повышенную степень безопасности. Таким образом, суть распределенной маршрутизации состоит в том, чтобы осуществить ее ближе к пользователям, на выходе из локальной сети. Ее функции возлагаются на недорогие многоуровневые коммутаторы и устройства доступа, соединяющие локальные сети с магистралью АТМ.

3.1.2 Возможности с распределенной маршрутизации

Сеть с распределенной маршрутизацией имеет практически неограниченные возможности для дальнейшего расширения. Каждый новый маршрутизатор, добавляемый к такой сети одновременно с новыми рабочими станциями, пропорционально увеличивает ее "интелект" и отказоустойчивость. Именно это свойство технологии АТМ позволяет создавать на ее основе крупнейшие вычислительные сети, отдельные из них объединяют до нескольких тысяч рабочих станций. При этом такая сеть чрезвычайно проста по своей структуре и протокольно независима, не говоря уже о возможностях по передаче других типов трафика (помимо компьютерных данных).

3.2 Технология мультимедиа

 

В настоящее время с возрастающей потребностью и спросом на мультимедийные услуги назрел вопрос строительства мультисервисной сети в г. Иркутске. В следствии чего организуется ядро сети с использованием технологии АТМ пропускной способностью 155 Мбит/с, а в качестве транспортной сети используется существующая сеть SDH. Естественно одним ядром и магистралью не обойтись с внедрением широкополосного мультисервисного ядра и появлением все новых сервисов Интернет, спросом на рынке новых услуг таких как организация выделенных защищенных корпоративных сетей (VPN), подключение УПАТС, интегрированные на IP услуги телефонии и видеоконференций, а в дальнейшем при достижении критической массы пользователей мультисервисной сети и развитию контенпровайдеров услуги ТВ, радио (мультикастинг), видео по запросу. Все это требует наличия скоростного канала от клиента до ближайшего узла мультисервисной сети.