Разработка широкополосной сети доступа с технологией АТМ

Физический уровень является самым нижним уровнем в модели АТМ и определяет физический интерфейс, через который работает уровень АТМ. Иными словами это интерфейс между потоком ячеек и физической средой передачи. Данный уровень берет на себя заботу о контроле за ошибками, согласовании скоростей передачи, упаковку ячеек в соответствующие транспортные кадры. Как следствие, следующий уровень - уровень АТМ - полностью не зависит от используемого механизма передачи. Физический уровень в модели АТМ делится на два подуровня: подуровень согласования с системой передачи и подуровень физической среды.

В настоящее время определено несколько скоростей передачи для АТМ - от 1.544 Мбит/с до 2.4 Гбит/с. Основное различие между спецификациями для локальных и глобальных сетей состоит, в основном, в физической среде передачи. Интерфейсы глобальной сети основаны на одномодовом оптоволоконном или коаксиальном кабелях, в то время как для интерфейсов локальной сети рекомендовано использование многомодового оптоволоконного кабеля и витой пары.

3.3.5 Уровень АТМ

Функции уровня АТМ полностью не зависят от процессов, происходящих на физическом уровне. Основная задача этого уровня состоит в подготовке данных, получаемых с уровня адаптации АТМ, для передачи в сеть. По сути дела, уровень АТМ организует транспортный механизм. Информационными единицами на данном уровне являются ячейки. К ячейкам данных по 48 байт, получаемых с уровня адаптации АТМ, на этом уровне добавляются заголовок с идентификатором виртуального соединения.

 

4. Характеристика проектируемой сети

 

Возможность использования, перспективной цифровой сети SDH г. Иркутска, для создания наложенной цифровой сети интегрального обслуживания на технологии АТМ. Что позволяет объединить различные территориально разнесенные объекты в единую сеть, позволяющие сочетать в себе традиционные технологии и новые подходы к созданию цифровых сетей, обеспечит в возможность обмена между пользователями любыми видами информации (данные, телефония, видеоизображения), повысив при этом эффективность использования капитальных вложений на строительство сети. Схема АТМ сети представлена на рис. 4.1.

 

 

В рамках единой транспортной сети сформирована наложенная сеть АТМ.

Сетевое решение показано на рисунке 4.2. Оно основано на применении коммутаторов ForeRunner ASX-1000, ASX-200BX, производства фирмы Fore Systems. Соединение сетевых модулей коммутаторов ForeRunner ASX-200BX и ASX-100 с SDM-16 будет осуществляться по стандарту ОС-3с/STM-1 (155 Мбит/с) витой медной парой категории 5. Коммутатор ASX-1000 устанавливается в центральном узле АТМ сети, в автозале Центрального Телеграфа цеха цифровых систем передачи данных. ASX-200BX устанавливаются, как это видно из схемы, в центральных узлах SDH кольца в помещениях АТС. Коммутаторы ASX-1000 и ASX-200BX в сочетании с модульным устройством CellPath300 и модуль ForeRunner Voice, который непосредственно вставляется в коммутаторы, и многопротокольныйх коммутаторов PowerHub позволяет решить все задачи сопряжения АТМ с традиционными вычислительными сетями. Коммутатор PowerHub 800, который позволяет при небольших затратах труда значительно увеличить полосу пропускания ЛВС без замены существующей сетевой инфраструктуры. Это устройство сочетает в себе функции как коммутатора третьего уровня локальных сетей Ethtrnet/FastEEthernet, так и устройства доступа в FDDI/ATM магистрали. Кроме того, PowerHub работает в качестве сервера LAN-эмуляции и выполняет службу МРОА (multiprotocol over ATM), разгружая коммутатор, и выполняет ряд специфических служб маршрутизации в ATM магистрали. Простое управление коммутатором может осуществляться как из единой программы управления ForeViev, так и с терминала. Для обеспечения доступа с удаленных сетей не АТМ трафика применяются мультиплексоры CellPath300. Это модульное 8-ми слотовое устройство с горячей заменой интефейсных модулей и резервным источником питания. Пользователь имеет возможность коммутировать между собой АТМ потоки STM1/OC3c, E3/T3, E1/T1, DX1, FUNI (последние два со скоростями Nx64 кбит/с и не АТМ трафик, такой, как Frame Relay, HDLC, SMDS (интерфейсы V35, HSSI, E1, E3), Circuit Emulation (V35, E1). Для Frame Relay осуществляется Service Interworking согласно FRF.8. Сильной стороной CtllPath300 является возможность гибкого распределения полосы.

Во-первых, это передача данных как VBR трафика. Во-вторых, CellPath позволяет динамически выделять полосу для приложений, использующих другие порты. В-третьих, для приложений использующих пакетную передачу данных, используется механизм Early Packet Discard для управления трафиком. Это позволяет значительно повысить производительность сети при перегрузке какого-либо порта, так как ячейки отбрасываются мультиплексором не хаотичным образом, а группами, составляющими один пакет.

Это интеллектуальные устройства, обеспечивающие равномерную загрузку сети, автоматическую маршрутизацию, а также которые обеспечивают доступ к магистральным и локальным сетям АТМ. А, устройство доступа к магистрали для не - АТМ оборудования применены мультиплексоры той же фирмы FORE Systems серии CellPath для подключения к глобальным вычислительным сетям способные обрабатывать данные от офисных АТС. Ядром АТМ являются магистральный коммутатор ASX-1000. Устройство, которое предусматривает интелектуальное секционирование. Это означает, что практически все его компоненты (источники питания, сетевые модули, вентиляторы (ASX-1000), процессоры управления коммутацией (SCP) и коммутирующие матрицы) можно заменять оперативно - удалять из системы или вставлять в нее в «горячем» режиме, не прерывая работы устройства, что сводит к минимуму время простоя при обслуживании коммутатора, обеспечивает наращивание сети и позволяет пользователям модернизировать отдельные компоненты, а не заменять всю систему. Благодаря своей уникальной архитектуре коммутации, ASX-1000 обеспечивает дополнительные возможности резервирования. Каждая коммутирующая матрица имеет отдельный процессор управления коммутацией (SCP), и отказ SCP или коммутирующей матрицы не повлияет на остальной процесс коммутации - устройство будет продолжать функцианировать. В конфигурацию каждой коммутирующей матрицы можно включить резервные прцессы SCP. Коммутаторы предусматривают также мониторинг «окружающей среды», температуры, состояния вентилятора (ASX-1000) и напряжения питания. Коммутатор ASX-1000 обладает возможностью установки модулей синхронизации. Модуль ASX Timing Control Module (TCM) доступен как в исполнении Stratum 4, так и Stratum 3 и соответствует стандартам Belcore и ANSI по синхронизации. Модуль TCM может задавать синхронизацию для всей сети или получать сигнал синхронизации от внешнего источника BITS. Также модуль TCM обеспечивает переход от первичного источника к вторичному без потери качества синхронизации. АТМ-коммутаторы семейства ForeRunner предусматривают наиболее полную буферизацию, буферы сверхвысокой емкости (до 65536 ячеек на порт), ведение очередей для каждого виртуального канала (VC), отмену передачи на уровне пакетов, двухсекционное промежуточное сохранение, полный набор статистических счетчиков и пороговых значений, явное (ER) аппаратное управление потоком трафика ABR. Средство ForeThought Bandwidth Management позволяют передавать в сети трафик VBR и высокоприоритетный трафик CBR, чувствительный к задержкам (например, видио и речь в реальном времени), так, чтобы на него не влиял неравномерный трафик ABR и UBR. ASX-1000-первый корпоративный АТМ-коммутатор, имеющий буферы более чем на 1000000 ячеек. Эти средства имеют большое значение для уменьшения нагрузки на сеть, качественного управления каналами глобальных сетей и соединениями с серверами в локальных сетях, обеспечивающего защиту от перегрузки. Трудно представить, как без функций ForeThought Bandwidth Management можно было управлять соединением в ЛС 155 Мбит/с для обмена с линией Т1/Е1 или DS2/E3. Коммутаторы ASX-200BX и ASX-1000 поддерживают большое число интерфейсов АТМ локальных и глобальных сетей, включая 155 Мбит/с SONET/SDH (по UTP категории 5 и волоконно-оптическому кабелю), 25 Мбит/с, Т1, Е1, Е2, DS3, E3,CES (Circuit Emulation Services) и 622 Мбит/с OC-1 2c/STM4c. Аппаратные средства ASX-1000 способны поддерживать интерфейсы 2.5 Гбит/с JC-48c/STM-1с. Коммутаторы ASX-200BX и ASX-1000 поддерживают стандарты АТМ FORUM, и ITU (CC1TT). Коммутаторы ASX-200DX и ASX-1000 соответствует спецификации User Network Interfase (UNI) 3.1, спецификациям системы передачи сигналов, адресации (OSI NSAP), управления трафиком и сетью (UPC Policing) и сетью (ILMI и SNMP MIB). Данные магистральные коммутаторы поддерживают также сервис Classical IP (RFC-1577 и LAN Emulation v1.0 (средства LANE встроены в каждый АТМ коммутатор ForeRunner). Во избежание затрат на покупку отдельных устройств доступа рекомендуется использовать модуль ForeRunner Voice Emulation Service для непосредственного подключения АТС, мультиплексоры, видео кодеры. к портам коммутаторов 6-ти Е1. Коммутаторы устанавливаются в помещении ЛАЦ на узловых станциях.

Для подключения к АТМ мощных серверов предусматриваются адаптеры ForeRunner 200E, они обеспечивают обмен данными со скоростью 155 Мбит/с как по многомодовому волоконно-оптическому кабелю, так и по витой паре категории 5. Эти адаптеры используют процессор i960 и усовершенствованную архитектуру обработки ячеек. Функции сборки-разборки пакетов и интерфейсов с конкретным типом шины обеспечиваются специализированными микросхемами. Функционирование сети и предоставление услуг прикладным программам осуществляется на основе многоуровневой модели коммутации.

 

5. Нумерация и адресация в сетях АТМ

5.1 Общие положения

 

Для установления коммутируемых виртуальных соединений в сети АТМ необходимо каждому интерфейсу подключение оборудования АТМ к сети АТМ назначить адрес АТМ оконечной системы AESA (ATM End System Address). В качестве базового формата AESA используется структура адреса Netwok Service Access point (NSAP), разработанная для открытых систем. На основе NSAP Форум АТМ специфицировал три вариантаAESA: NSAP E.164, NSAP DCC (Data Country Code), NSAP ICD (International Code Designator). Эти форматы AESA зависят от международной организации, ответственной за выделение идентифицирующих кодов организаций или стран, регулирующих адреса АТМ в национальных сетях.

В формате NSAP E.164 идентифицирующие коды для этого формата выделяются МСЭ-Т. Для нумерации сетевых объектов используется формат номера в соответствии с Рекомендацией МСЭ-T E.164.

В формате NSAP DCC идентифицирующие коды выделяются ISO.

В формате NSAP ICD идентифицирующие коды выделяются Институтом стандартов Великобритании.

В рекомендациях МСЭ-Т предусматривается использование в сети АТМ двух из указанных форматов AESA: NSAP E.164 и NSAP DCC.

5.2 Форматы адреса АТМ оконечной системы

 

Адрес AESA имеет длину 20 октетов и включает поля (рис. 2.1):

• идентификатор формата адреса (AFI) (1октет);
• идентификатор начальной части области/домена (IDI) (в формате NSAP E.164 занимает 4 октета, в формате NSAP DCC - 2 октета);
• старшие октеты специальной части области/зоны (HO-DSP) (в формате NSAP E/164 занимает 4 октета, в формате NSAP DCC - 10 октетов);
• идентификатор оконечной системы (ESI) (6октетов);
• селектор SEL (1 октет).

Идентификатор формата адреса (AFI) определяет тип формата AESA (NSAP DCC), а также является ли данный адрес групповым или индивидуальным. Значения AFI приведены в табл. 5.1.

Идентификатор начальной части области/домена (IDI) определяет страну, ответственную за структуру и значения поля HO-DSP.

Поле HO-DSP содержит адресную информацию, используемую для маршрутизации по сети АТМ. Структуру HO-DSP определяет национальная администрация связи.

 

 

Рисунок 5.2.1 Формат адреса NSAP E.164 (а) и NCAR DCC(б)

 

Таблица 5.2.1 Значения AFI для индивидуального и группового адреса AESA

AFI	Индивидуальный адрес	Групповой адрес
Е.164	45	C3
DCC	39	BD

 

Идентификатор оконечной системы (ESI) определяет устройство в сети пользователя, подключенной к сети АТМ. В случае если сеть средств пользователя представляет собой локальную сеть, поле ESI будет содержать IEEE MAC адрес одного из ее устройств.

Селектор SEL не используется при маршрутизации в сети АТМ. В формате NSAP E.164 поле Е. 164 представляет собой номер Ш-ЦСИО. Вопрос регулирования номеров в Ш-ЦСИО в МСЭ-Т в настоящее время не решен, поэтому применение этого формата в данной редакции документа не рассматривается.

5.3 Формат адреса оконечной системы NSAP DCC АТМ общего пользования в России

 

Согласно документу ISO 1366 значение кода IDI для России равно 643.

Поле HO-DSP для сетей общего и ограниченного пользования включает следующие поля (рис.5.2.)

• х₁х₂ - поле кода организации (1 октет);
• х₃х₄х₅х₆х₇х₈ - поле кода оператора магистральной сети ограниченного пользования (2 октета);
• х₉х₁₀х₁₁х₁₂ - поле кода точки подключения к магистральной сети или сети ограниченного пользования (2 октета);
• х₁₃х₁₄х₂₅х₁₆ - поле кода точки подключения к региональной сети (2 октета).

Значение поля кода организации соответствует коду организации, которая осуществляет распределение кодов операторов магистральной сети или ограниченного пользования идентифицирует оператора сети АТМ и выделяется централизованно по заявкам оператора.

Значения полей кодируются десятичными цифрами, каждая цифра занимает 4 бита.

Выделение кода точки подключения к магистральной сети или сети АТМ ограниченного пользования осуществляется по заявкам операторов региональных сетей АТМ самим оператором магистральной сети или сети АТМ ограниченного пользования в рамках имеющегося у оператора резерва номерной емкости.

Выделение кода точки подключения к региональной сети АТМ по заявкам абонентов осуществляется самим оператором региональной сети АТМ в рамках имеющегося у оператора резерва номерной емкости.

 

Рисунок 5.3.1 формат адреса АТМ для сетей общего пользования России.

5.4 Взаимодействие сетей АТМ различных операторов, использующих разные форматы адреса AESA

 

Взаимодействие сетей АТМ разных операторов, использующих разные форматы AESA, должно осуществляться через B-ICI. При этом необходимо, чтобы выполнялись следующие требования:

• сетевые узлы взаимодействующих сетей АТМ должны распознавать формат адреса AESA, отличающихся от формата, используемого в данной сети;
• AESA с не используемым в данной сети форматом должен передаваться между сетевыми узлами АТМ без обработки;
• В статистических маршрутных таблицах сетевых узлов должно быть указано к какому сетевому узлу с B-ICI, обеспечивающему взаимодействие сетей, нужно маршрутизировать вызовы с не используемым в данной сети форматом адреса AESA.

Пример взаимодействия сетей АТМ различных операторов, использующих разные форматы адреса AESA, показано на рисунке 5.4.1.

В сети оператора 1 используется адрес в формате Е. 164 NSAP, а в сети АТМ оператора 2 - DCC NSAP. При установлении соединения между абонентами сетей 1 и 2 узел А, распознав, что соединение устанавливается с не используемым в данной сети форматом адреса, маршрутизирует вызов к сетевому узлу В по предопределенному маршруту. Узел В является шлюзом, обеспечивающим взаимодействие сети АТМ оператора 1 с сетью АТМ оператора 2. В сети АТМ оператора 2 вызов маршрутизируется адресу вызываемого абонента.

 

 

6. Техникоэкономические показатели

Целью работы основных технико-экономических показателей и бизнес-плана является оценка эффективности разработанных инженерно-технических решений по развитию местной связи в г. Иркутске. В рамках выполнения настоящей работы рассмотрена разработка широкополосной сети доступа с использованием SDH в г. Иркутске.

Бурно растет спрос на новые виды услуги - мультимедиа, передача данных больших массивов и т.д. Таким образом, представленные выше данные свидетельствуют о необходимости дальнейшего развития местной связи в г. Иркутске на базе широкополосной сети доступа АТМ технологии.

Основные технико-экономические показатели определены в соответствии с "Инструкцией по расчету основных технико-экономических и финансовых показателей и заполнению форм-таблиц бизнес-плана на стадиях проектирования для предприятий связи" (3-я редакция), разработанной ОАО "Гипросвязь" (г. Москва).