 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Теоретическая часть
|
|
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Описание технологии NGN\IMS
Именно услуги подтолкнули к разработке мультимедийной подсистемы IMS.IP Multimedia Subsystem — мультимедийная подсистема на базе интернет протокола IР, первоначально разработанная только для предоставления услуг и, как следствие, повышения ARPU оператора связи. Но в дальнейшем, принимая во внимание растущую популярность протокола SIP, а также интеграцию с интернетом, консорциум 3GPP решил поставить во главе сети протокол SIP и перевести на подсистему IMS контроль SIP сессий. Таким образом, подсистема IMS от простого предоставления услуг переросла в полноценную архитектору сетей следующего поколения NGN\IMS.
Конечно, архитектура IMS является продолжением сетей NGN\SS и перенимает многоуровневую архитектуру, более того, оборудование используемое в сетях NGN\SS может переиспользоваться в архитектуре IMS.
Благодаря тому, что в основе уровня управления сессией архитектуры IMS лежит протокол SIP, который простой по своей сути, а такие элементы как контроллер MGCF преобразуют его в сигнализацию сети доступа, сеть на базе IMS независима от типа сети доступа. В этом и заключается конвергентность, когда оператор связи может быть как оператором фиксированной, так и мобильной связи, имея при этом единую опорную сеть. Давайте посмотрим на отличия архитектуры традиционной сети от сети на базе IMS. (см. рисунки 1-2).
Рисунок 1- Архитектура традиционной сети
В традиционной, так называемой вертикальной архитектуре, различные типы доступа имеют независимые и никакие связанные между собой опорные сети, а также сервера приложений, предоставляющих услуги. Это накладывает на оператора серьезные ограничения и сложности, так как в данной ситуации процесс расширения сети либо добавления в слот является трудоемким и дорогостоящим.
В отличие от традиционной архитектуры, сеть на базе IMS — горизонтальна и разделение по типам сетей существует только на уровне доступа к сети, а далее сеть объединяется в единую опорную сеть. Значит, если вы добавляете услугу, то она сразу может быть предложена абоненту посредствам любого типа доступа данной сети—. Благодаря умной платформе услуг, возможно, предоставлять услуги с качеством, которое поддерживает терминал, чтобы не перегружать сеть. А это уже один из шагов к конвергенции сетей и услуг — Fixed Mobile Convergence
Рисунок 2 – Горизонтальная архитектура IMS
FMC дает оператору возможность предоставления людям тех или иных услуг независимо от типа сети доступа. Таким образом, где бы ни находился абонент: в офисе, дома: в транспорте либо на отдыхе, а также независимо от того какой сетью доступа он пользуется: мобильная либо фиксированная, он получает ту услугу, которую хочет. Причем предоставление услуги не прекращается, даже если человек меняет сеть доступа в процессе пользования услугой. К примеру, если это был телефонный звонок, то при смене типа сети доступа будет заметна только смена аудио кодека.
Итак, мы разобрали предпосылки, подтолкнувшие к появлению архитекторы IMS, которая:
· использует протокол IР, а значит, обладает всеми преимуществами Аll-IР архитектуры;
· позволяет оператору легче добавлять услуги, а также предоставлять услуги сторонних поставщиков;
· несомненно, экономит средства операторам, благодаря более простой архитектуре и меньшему штату обслуживающего персонала:
· сочетает в себе все критерии конвергентных сетей FMC.
На заметку: основной минус традиционной (вертикальной) архитектуры заключается в отсутствии принципа переиспользования. Что заставляет при добавлении оборудования доступа заново выстраивать вертикаль сети.
С каждым годом, все больше и больше операторов по всему миру заявляют о своем переходе на архитектуру NGN. Кто-то говорит о построении сети следующего поколения на базе программного коммутатора NGN\SS, а кто-то смело заявляет об архитектуре NGN на базе IMS. Так или иначе, большинство операторов совершают постепенный переход от традиционной архитекторы, стараясь сделать так, смена чтобы оборудования опорной сети не отразилась негативно на предоставлении услуг абонентам.
Опытным путем, операторы по всему миру, выбрали несколько стратегий по трансформации собственных сетей. Как правило, стратегия зависит от текущего состояния сети.
Если мы посмотрим на операторов СНГ, то увидим примерно следующее:
Координатные и декадно-шаговые АТС у операторов фиксированной связи, сеть на базе канальной коммутации у операторов мобильной связи и отсутствие четкой инфраструктуры у операторов широкополосного доступа. Как из сложившейся получить IMS. Различные производители предлагают различные варианты, давайте рассмотрим наиболее популярные. Как правило, сначала, предлагается построить сеть следующего поколения на базе программного коммутатора: а затем добавлением нового оборудования и обновлением уже существующего реализовать сеть IMS.
В зависимости от состояния оборудования оператора фиксированной связи, существует два варианта модернизации сети до NGN: замена устаревших АТС либо подключение АТС к медиашлюзу MGW. Первый вариант — в расположении оператора морально устаревшие АТС, которые подлежат замене. В данном случае оператору есть смысл заменить АТС мультисервисными точками доступа. MSAN, которые поддерживают как доступ традиционных абонентов, так и широкополосный доступ.
Рисунок 3 – Шаг 1: обновление сети до сети NGN/SS
Второй вариант — на сети оператора установлены современные АТС, поэтому замена, другим оборудованием нецелесообразна. Роль АТС в данном случае меняется, с коммутации абонентов на оборудование доступа.
|
Рисунок 4 – Шаг 1: обновление сети до сети NGN/SS
Развитие обеих ситуаций дальше одинаково. На первом шаге: это добавление услуг для традиционных абонентов, благодаря платформе предоставления услуг, а также подключение SIP-абонентов.
Рисунок 5 – Шаг 2: Добавление платформы услуг и взаимодействия с SIP абонентами
Следующий шаг оператора фиксированной связи это добавление элементов опорной сети архитекторы IMS и обновление существующего оборудования. Как правило, решение производителей оборудования заключается в обновлении ПО программного коммутатора до выполнения функционала контроллера медиашлюза MGCF, либо контроля шлюза доступа AGCF. Конечно, некоторые производители предлагают обновить программный коммутатор до элемента P-CSCF, но это скорее исключение из правил.
 |
Рисунок 6 – Обновление сети NGN/SS до сети NGN/IMS
1.1.1 Архитектура IMS
Ключевой особенностью сетей следующего поколения, т.е. сетей NGN к которым IMS и относится, является разделение трафика по логическим уровням. Самым нижним является транспортный уровень, который занимается обработкой и передачей мультимедиа данных. На уровень выше идет уровень коммутации, который занимается обработкой сигнальной информации и управлением взаимодействия между различными сетями и уровнями. Самым верхним уровнем является уровень приложений, который занимается услугами и всем что с этим связано. И отдельно стоит так называемый бизнес уровень, занимающийся тарификацией и управлением. Теперь по порядку по уровням.
Рисунок 7 – Архитектура IMS
Давайте рассмотрим уровень коммутации в первую очередь, так как он выполняет ключевую роль в сети MS. Внутри уровня коммутации все общение между элементами происходит посредствам протокола SIP RFC 3261 (модификация 3GPP TS.24.229), а уже пограничные элементы уровня, преобразуют сигнализацию в соответствующие протоколы. Уровень коммутации состоит из элементов: CSCF, MGCF, MRFC и BGCF.
Основным элементом является контроллер сессий CSCF(Call Session Control Function). Существует три типа CSCF (а в последней редакции— четыре, т.к. добавился Emergency-CSCF):
• Ргоху-CSCF — прокси-контроллер сессий;
• Interrogating-CSCF — контроллер сессий взаимодействия;
• Serving-CSCF — центральный контроллер сессий.
Рисунок 8 – Взаимодействие CSCF c другими элементами
Proxy- Call Session Control Function — является точкой входа в сеть, т.е. элемент с которым взаимодействует абонентское оборудование. Как видно из названия P-CSCF выполняет задачу прокси-сервера ядра, которой для абонента является единственной точкой соприкосновения. Проверяет пакеты на корректность, и перенаправляет запросы на установление соединения S-CSCF либо E-CSCF другой сети. P-CSCF, как правило, не изменяет пакеты.
P-CSCF выполняет следующие функции:
· перенаправление SIP запроса о регистрации полученного от абонентского оборудования на соответствующую точку входа указанного домена:
· перенаправление SIP сообщения, полученные от абонентского оборудования на S-CSCF: на. котором произошла регистрация;
· перенаправление SIP ответа или запроса абонентскому оборудованию;
· обнаружение и обслуживание запроса экстренных вызовов;
· генерация CDR;
· сжатие, распаковку SIP сообщений;
· в случае встроенного PDF обеспеченней предоставление QoS: в случае внешнего PDF запрашивает выделение тех или иных ресурсов посредствам Gq интерфейса.
I-CSCF:
Interrogating - Call Session Control Function — занимается взаимодействием с другими сетями IMS: а также он ищет S-CSCF который занимается обработкой сессии для данного абонента. А также взаимодействием с базой данных SLF для поиска HSS: который содержит профиль абонента. В сети оператора может быть несколько I-CSCF.
I-CSCF выполняет следующие функции:
· регистрация:
· с назначение S-CSCF абоненту производящему регистрацию;
· управление сессиями:
· с перенаправления SIP запроса полученного от внешней сети к S-CSCF;
· с перед запросом kHSS: преобразование Е.164адресации содержащейся в запросе в формат TetURI IETF RFC 3966;
· о получение адреса S-CSCF из HSS;
· с перенаправление SIP запроса либо ответа к корректному S-CSCF;
• генерация CDR.
Serving - Саll Session Control Function — это элемент занимающийся установлением, изменением и разрывом сессий, S-CSCF выполняет следующие функции:
· произведение регистрации как описано в IETF KFC 3261 черезН55;
· ассоциация SIP адреса с местоположением абонента:
· проверка SIP пакетов на корректность;
· выбор сервера приложений в зависимости от типа услуги:
Для распределения нагрузки и повышения надежности, в сети оператора может быть несколько S-CSCF. Связь между абонентом и конкретным S-CSCF прописывается в HSS.
E-CSCF:
Emergency- Call Session Control Function — элемент, обрабатывающий запросы на установление экстренных вызовов. E-CSCF выполняет следующие функции:
· получает запрос на установление экстренного соединения P-CSCF;.
· запрос необходимой информации у LRF(функция определения местоположения) в случае если информация о местоположении не включена в запрос;
· проверка полученной от абонентского оборудования информации о местоположении, путем запроса к LRF;
· перенаправление запроса на установление экстренной сессии в соответствующую сеть.
Media Resource Function Controller — Контроллер мультимедиа ресурсов управляет MRFP: для предоставления мультимедиа услуг и обработки медиаданных. MRP занимается предоставлением услуг, которые базируются на смешении медиапотоков: либо на преобразовании их. К таким услугам можно отнести конференц-связь: CRBT: M-CID: системы автоответчиков и не только. MRFP получает команды от S-CSCF посредствам SIP протокола, а управление MRFP происходит при помощи протокола MEGACO.
MRFC выполняет следующие функции:
· контроль мультимедиа ресурсов MRPP;
· управление MRPP в соответствии с полученной от AS и S-CSCF информации (например, идентификатора сессии);
· генерация CDR.
Процессор мультимедиа ресурсов (MRFP): ®
Media Resource Function Processor — занимается выполнением команд MRFC: а также микшированием и транскодированием медиаканалов. MRFP выполняет следующие функции:
· контроль передачи данных интерфейса Mb;
· предоставление запрошенных ресурсов MRFC;
· микширование входящих медиапотоков (например, для конференц-связи);
· предоставление медиаресурсов (например, для объявлений);
· обработка меди ал отоков (транскодинг, анализ медиаданных)
· контроль доступа (например, управление правами доступа к выделенным ресурсам конференций).
Ноmе Subscriber Server — сервер абонентских баз данных (HSS) хранилище абонентских данных, обеспечивает хранение данных. HSS выполняет следующие функции:
· Контроль мобильности — mobility management;
· Генерация защищенной абонентской информации — user security information generation;
· Защита абонентских данных — user security support;
· Предоставление информации по подписке на услуги — service provisioning support;
· Поддержка установления соединения либо сессии — call/session establishing support;
· Хранение данных GUP — GUP data repository;
· Идентификация абонента — identification handling;
· Поддержка авторизации услуг — service authorization support;
· Авторизация доступа — access authorization;
· Поддержка приложений услуг — application service support;
· Поддержка CAMEL vcnvr — CAMEL service support.
Subscriber Locator Function — локатор абонентских данных, т.к. HSS может быть несколько, в связи с. количеством абонентских данных, а ресурс HSS ограничен, 3GPP добавило в структуру элемент SLF. В случае, если в сети оператора присутствует несколько серверов абонентских баз данных HSS, все запросы о данных абонента, прежде всего, адресуются к SLF. В SLF хранится база данных соответствия между абонентом и сервер HSS, в котором хранится профиль данного абонента.Если оператор использует только один сервер абонентских данных HSS, то запрос идет минуя SLF.
Уровень приложений занимается обработкой контента и предоставлением услуг. Одной из ключевых особенностей архитекторы MS является то, что на базе приложений различных серверов можно строить новые услуги. Формированием запроса на предоставление той или иной услуги занимается S-CSCF
Рисунок 9 – Взаимодействие ядра с серверами услуг
Т.к. не все сервера услуг понимают SIP протокол, a S-CSCF формирует запросы только на базе SIP, в архитектуре IMS существуют шлюзы, обеспечивающие преобразование протоколов Parlay и CAMEL. Это IM-SSF и SCS соответственно. Кроме того сервера приложений взаимодействуют с базой данных абонентов HSS. В последних версиях стандартов появляется элемент SCIM — менеджер взаимодействия с серверами услуг.
SCIM (Service Capability Interaction Manager) — менеджер взаимодействия с серверами услуг, опциональный компонент. Менеджер SCIM ставится посредником между контроллером CSCF и серверами приложений AS: для управления, а также возможного комбинирования услуг.
IM-SSF (IР Multimedia — Service Switching Function) — посредник между серверами приложений использующих протокол САР и S-CSCF. Используется, если есть необходимость предоставлять услуги традиционной сети абонентам IMS. По большому счету это конвертор, обеспечивающий взаимодействие между протоколами САР и SEP.
SCS (Service Capability Server) — посредник между серверами приложений OSA-AS использующих протокол Parlay;Parlay X и S-CSCF. Является воротами для операторов, которые хотят предоставлять услуги сторонних поставщиков услуг. Благодаря тому, что для контроллера CSCF поставщик услуг будет выглядеть также как обычный сервер AS, обеспечивается простая тарификация и взаимодействие с другими услугами.
Преимущество архитектуры IMS перед другими в том, что к сети на базе этой архитектуры можно подключить практически любую сеть доступа. Именно поэтому, транспортный уровень, на мой взгляд, самый насыщенный, с точки зрения элементов.
Рисунок 10 – Взаимодействие IMS c различными сетями
Кроме того, взаимодействие единого ядра с широким спектром сетей доступа: не только значительно сокращает расходы, но и позволяет предоставлять конвергентные(IMS) услуги. Следует разбить оборудование транспортного уровня на. две группы:
· группа взаимодействия с сетями доступа:
· группа взаимодействия с сетями других операторов.
На данный момент стандартизировано взаимодействие практически со всеми возможными сетями доступа, а именно CDMA/CMTS, PSTN;TSDN (см. Взаимодействие IMS с абонентами ISDN\PSTN), VLAN\LAN. Если говорить о взаимодействии с сетями других операторов, то существует как под система взаимодействия с сетями канальной CS так и пакетной PS коммутации.
Рисунок 11 – Оборудование взаимодействия с различными сетями
Кроме элементов отвечающих за взаимодействия с различными сетями, мы рассмотрим элементы, отвечающие за резервирование ресурсов для предоставления необходимого QoS. В 6 релизе 3GPP R6 за выделение ресурсов и проверку наличия оных при взаимодействии с GGSN (сети GSM\UMTS) отвечал PDF (Policy Decision Function), в релизе 3GPP R7 данная функциональность возлагается на PCRF (Policy and Charging Rules Function).
Для взаимодействия с абонентами фиксированных сетей рабочая группа. TISPAN разработала элементы присоединения к сети NASS(Network Attachment Sub-System) и подсистему контроля ресурсами RACS(Resource and Admission Control Subsystem).
Для безопасного взаимодействия cip-сетями, а также сетями EMS других операторов отвечает элемент EBCF, который выполняет функции брандмауэра, и элемент THIG, который скрывает топологию сети оператора.
IM-MGW и IM -SGW предназначены для взаимодействия с CS сетями. IM-MGW занимается обработкой и преобразованием медиаданых, а также установлением соединения с другими сетями для передачи медиаданных. За контроль IM-MGW отвечает элемент MGCF. IM-SGW преобразует сигнальный трафик, и при небольших объемах, может быть интегрирован в IM-MGW либо MGCF.
По большому счету, ядру IMS главным является лишь наличие IP адреса у абонента. Поэтому основная функция транспортного уровня — выдача IP-адреса. Кроме того, немаловажным является обеспечение должного качества обслуживания. — чем также занимается транспортный уровень.
TISPAN разработал три подсистемы, две из которых занимаются обеспечением доступа для ШПД абонентов:
• NASS — подсистема идентификации абонента, и присвоения ему ЕР адреса (более подробно см.Подсистема присоединения (NASS));
• RACS — подсистема выделения ресурсов для каждой сессии и распределения ресурсов между различными абонентами (более подробно см. Подсистема контроля доступа и ресурсов (RACS)).
Кроме того, TISPAN разработал ISDN\PSTN симуляцию для широкополосных абонентов, которая позволяет IР абонентам пользоваться традиционными для телефонии услугами.
1.2 Описание технологии xDSL
На сегодняшний день самой распространенной технологией осуществляющей передачу трафика в нашей стране является технология DSL.
DSL представляет собой цифровую широкополосную технологию, которая позволяет отправлять цифровую информацию по абонентской линии. Акроним DSL является сокращением от слов цифровая абонентская линия (digital subscriber line). Технология DSL предназначена для доставки высокоскоростных данных к абонентам жилого сектора и корпоративным пользователям. DSL является общим описанием технологии, обозначение xDSL представляет семейство технологий DSL. В зависимости от скорости и вида xDSL технологии, да заменяется на соответствующую букву. Например, HDSL (где Н обозначает высокую скорость (highspeed)) - эта технология наилучшим образом подходит для корпоративных пользователей, а скажем ADSL (где А обозначает асимметричную линию (asymmetrical)) наилучшим образом подходит для использования абонентами жилого сектора. Каждая из этих технологий будет подробно описана в следующих главах данного справочника.
По сравнению с обычными аналоговыми модемами (например, модем 56 кбит/с V.34) DSL позволяет получить значительно большие скорости передачи, используя больше имеющейся в абонентской линии полосы пропускания. Изначально телефонные сервисы используют только ограниченную полосу, до 3400 Гц- Хотя 3400 Гц более чем достаточно для передачи относительно качественного аналогового голоса, с DSL возможно получение скоростей от 256 кбит/с до 100 Мбит/с. Такие возможности позволяют передавать высококачественный цифровой голос, данные и в некоторых случаях, видео.
Провайдеры широко используют технологию HDSL уже несколько лет. В основном HDSL используется для эффективной и экономичной доставки сервисов Т1 или Е1Т которые являются традиционными высокоскоростными соединениями, используемыми в корпоративной среде для подключения к публичным и частным сетям. Сравнительно недавно началось использование технологии ADSL с целью обеспечить большое число частных пользователей широкополосными сервисами. Разработчики ADSL быстро поняли, что это будет сервис для жилого сектора и создали технологию таким образом, чтобы сигналы ADSL могли сосуществовать вместе с сигналами телефонного сервиса (ТфОП).
Несмотря на все свои положительные качества DSL, как и большинство технологий, имеет некоторые недостатки. Например, для того, чтобы получить DSL сервис абонент должен располагаться на определенном расстоянии от телефонного узла- В противном случае деградация сигнала (затухание! может быть настолько велика, что DSL-соединение не сможет быть установлено или полученная скорость передачи может быть не привлекательной для абонента или нужно будет устанавливать дорогостоящий репитер.
Производительность DSL сервиса изменяется в зависимости от следующих факторов:
· Расстояния между абонентом и узлом связи местного оператора или удаленным терминалом;
· Типа и производителя оборудования DSL, которое используется на каждом ив концов линии;
· Емкости цифровой магистрали, которая доступна для каждого DSLAM;
· Количества пользователей, которые подключены к имеющейся магистрали;
· Поведения обслуживаемых пользователей (т.е. как часто они используют сервис, сколько трафика они потребляют и типа предлагаемого сервиса);
· Качества абонентской линии между помещениями пользователя и узлом связи провайдера;
· Близости источников помех к оборудованию и кабелю;
· Состояния кабельного хозяйства в помещениях абонента;
· Состояния систем электропитания и заземления;
Учитывая эти ограничения, можно сказать, что данная технология является переходной, т.к. позволяет предоставлять комплекс телекоммуникационных услуг, а также позволяет использовать существующую медную инфраструктуру. Однако, для конкуренции на рынке необходимо увеличивать скорость доступа, а также расширять комплекс предоставляемых услуг. И для этого нужна более качественная транспортная технология, чья пропускная способность позволит увеличить скорость доступа к сети интернет, иметь несколько приставок IPTV, а также просматривать ТВ программы в формате HD.
1.3 Описание технологии xPON
Распределительная сеть доступа PON, основана на древовидной волоконно-кабельной архитектуре с пассивными оптическими разветвителями на узлах, представляет экономичный способ обеспечить широкополосную передачу информации. При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания и узлов сети, и пропускной способности, в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов.
Технология PON знакома телекому давно, однако высокая стоимость решений по построению оптических сетей, самих волоконно-оптических кабелей и трансиверов еще в недавнем прошлом тормозила массовое использование подобных решений. Сегодня приемлемая цена в комбинации с богатыми возможностями, масштабируемостью и гибкостью делает PON весьма привлекательной, весьма экономичной и способной обеспечить высокую пропускную способность. При этом архитектура PON обладает необходимой эффективностью наращивания и узлов сети, и пропускной способности, в зависимости от настоящих и будущих потребностей абонентов.
Суть технологии PON заключается в том, что между центральным узлом, обеспечивающим подключение к магистрали, и абонентскими узлами создается полностью пассивная оптическая сеть древовидной топологии. В промежуточных узлах дерева размещаются компактные пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.
Разработка технологии PON началась в 80-х годах прошлого века в лабораториях British Telecom. Спустя несколько лет (в 1987 г.) в Великобритании были проведены тестовые испытания. В 1995 г. несколько производителей учредили консорциум по стандартизации сети доступа с полным набором услуг (Full-Services Access-Network Group). В него вошли более 20 ведущих мировых операторов связи и провайдеров, а также разработчики. Главной задачей для консорциума FSAN стала стандартизация PON. В 1998 г. Международный союз электросвязи (ITU-T) принял предложенную FSAN спецификацию ATM PON (APON) в виде рекомендаций G.983.x, утвердив вскоре и спецификацию Broadband PON (BPON). Начинается строительство пассивных оптических сетей в Японии и США.
В дальнейшем технология PON активно совершенствуется и развивается. Технология APON (G.983.1) предусматривает передачу в сети PON ячеек ATM со скоростью 155 Мбит/с в каждом направлении. В спецификации BPON скорость передачи увеличена до 622 Мбит/с, появляется возможность реализовать широкополосные сервисы, включая доступ по Ethernet и видео. Развитие Ethernet привело в 2001 г. к началу работы над спецификацией Ethernet PON (EPON) на основе протокола управления множеством узлов (Multi-Point Control Protocol – MPCP). Появляется еще одна разновидность PON — Gigabit PON (GPON). Стандарт предусматривает номинальную скорость передачи 622 Мбит/c или 1,25 и 2,5 Гбит/с. а различного типа (TDM, SDH, Ethernet, ATM), а также развитые механизмы управления и защита на уровне протоколов.
Сегодня PON используется для реализации структур «оптическое волокно до здания» (FTTB), «волокно до жилища» (FTTH), «волокно до распределительной коробки» (FTTC), FTTx (Fiber-To-The-x) – «оптика до точки Х».
Структуры на базе PON очень разнородны и ориентированы на решение задач разного масштаба. Одни из них больше подходят для массового применения, другие — для корпоративных пользователей, эффективность некоторых особенно наглядно проявляется для крупных зданий, а иных — для отдельных строений в пригороде.
Главными преимуществами PON, по мнению специалистов, являются существенная экономия оптического волокна при эффективном использовании его ресурсов,, повышение надежности вследствие применения пассивных промежуточных узлов и терминальности узлов пользователей (выход из строя такого узла не влияет на работу остальных), возможность предоставления различных услуг и простота наращивания числа абонентов.
Операторы сегодня активно смотрят в сторону широкополосных услуг передачи данных для клиентов жилого сектора и бизнес-центров, соответственно требуются решения, поддерживающие скорость передачи 10 Мбит/c, 100 Мбит/c и 1 Гбит/с. Кроме того, их интересуют решения по миграции с TDM на «все – через – IP». Из предлагаемых альтернатив для обеспечения широкополосного доступа только оптика, вероятно, обеспечит выполнение всех условий операторов, а PON – максимально экономичное решение при данных требованиях. Важно также отметить, что мультисервисная платформа доступа на основе технологии PON обладает всеми стандартными интерфейсами подключения к магистральным сетям связи. Это позволяет оператору легко модернизировать магистрали и переходить к современным мультигигабитным технологиям – Gigabit Ethernet, ATM, DWDM, просто подключая к новым магистралям существующие сети доступа PON.
Основными причинами значительной временной задержки развития пассивных оптических сетей (PON) были высокая стоимость и недостаточный спрос на широкополосные мультисервисные решения. Кроме того, с точки зрения оператора, необходимо использовать несколько иной подход к проектированию таких сетей и их резервированию, чем при строительстве абонентских сетей «точка – точка» на базе оптических модемов или конверторов. В силу того, что сети PON имеют древовидную структуру (когда к одному оптическому волокну подключены десятки абонентов), обеспечение резервирования связи становится одной из самых важных задач для оператора. Однако по мере увеличения спроса на инфраструктуры абонентских волоконно-оптических линий возникла потребность оптимизации оптических подключений, и для этого технология PON хорошо подходит. Возможность передачи любого вида пользовательского трафика (Е1, Ethernet, IP) и наличие традиционных интерфейсов для подключения к магистральным сетям (SDH, ATM и Ethernet) позволят операторам быстро интегрировать сети доступа PON в их существующие сети. Если до недавнего времени оборудование PON предлагалось в основном узкоспециализированными небольшими компаниями-производителями, то сегодня, когда перспективы этой технологии стали очевидны, большинство крупных производителей, ориентированных на работу с операторами связи, стали предлагать свои решения на базе современных технологий GPON и GEPON.
Основная идея архитектуры PON – использование всего одного приемопередающего модуля в OLT для передачи информации множеству абонентских устройств ONT и приема информации от них.
Число абонентских узлов, подключенных к одному приемопередающему модулю OLT, может быть достаточно большим, например при использовании технологии GPON может доходить до 128. Для передачи потока информации от OLT к ONT – прямого (нисходящего) потока, как правило, используется длина волны 1490 нм. Наоборот, потоки данных от разных абонентских узлов в центральный узел, совместно образующие обратный (восходящий) поток, передаются на длине волны 1310 нм. В OLT и ONT встроены мультиплексоры WDM, разделяющие исходящие и входящие потоки. Реализация этого принципа показана на рисунке 12.
Рисунок 12 - Основные элементы архитектуры PON и принцип действия
Прямой поток на уровне оптических сигналов, является широковещательным. Каждый абонентский узел ONT, читая адресные поля, выделяет из этого общего потока предназначенную только ему часть информации. Фактически, мы имеем дело с распределенным демультиплексором
Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (time division multiple access). Для того, чтобы исключить возможность пересечения сигналов от разных ONT, для каждого из них устанавливается свое индивидуальное расписание по передаче данных c учетом поправки на задержку, связанную с удалением данного ONT от OLT. Эту задачу решает протокол TDMA MAC.
1.3.1 Виды технологии PON
Наиболее перспективной технологией семейства пассивных оптических сетей является технология GPON. Основанная на принятых в последние годы стандартах, GPON предоставляет оператору эффективное решение высокоскоростной «последней мили», обеспечивает существенную экономию оптических волокон за счет древовидной архитектуры сети и высокую надежность – благодаря пассивности элементов ветвления. Поддержка современных технологий волнового мультиплексирования позволяет значительно увеличивать общую пропускную способность сети без модернизации кабельной инфраструктуры. При этом древовидная структура сети «точка – многоточка» дает возможность гибкого управления полосой пропускания для клиентских сервисов.
Поддержка кольцевой и древовидной топологий с возможностью полного резервирования сетевых интерфейсов и каналов связи при малом времени переключения на резервный обеспечивает высокий уровень надежности и доступности сетевых сервисов.
При достаточно высокой скорости передачи до 2,5 Гбит/с в обоих направлениях GPON обеспечивает прозрачный транспорт для любых сервисов (АТМ, SDH, TDM, Ethernet). За счет полной изоляции каждого сервиса и поддержки встроенных средств шифрования контента достигается высокий уровень безопасности сети.
Таким образом, достоинства пассивных оптических сетей и ряд уникальных возможностей определяют преимущества технологии GPON перед технологиями SDH и Ethernet в решениях оптической «последней мили» и ее дальнейшее распространение для организации высокоскоростных оптических сетей доступа в городских мультисервисных сетях связи.
Стандарт GPON ITU-T Rec. G.984.3 GPON был принят в октябре 2003 года.
GPON предоставляет масштабируемую структуру кадров при скоростях передачи от 622 Мбит/с до 2,5 Гбит/c, и допускает системы как с одинаковой скоростью передачи прямого и обратного потока в дереве PON, так и с разной. GPON базируется на стандарте ITU-T G.704.1 GFP (generic framing protocol, общий протокол кадров), обеспечивая инкапсуляцию в синхронный транспортный протокол любого типа сервиса, в том числе TDM. Исследования показывают, что даже в самом худшем случае распределения трафика и колебаний потоков утилизация полосы составляет 93% по сравнению с 71% в APON, не говоря уже о EPON.
Если в SDH деление полосы происходит статично, то GFP (generic framing protocol), сохраняя структура кадра SDH, позволяет динамически распределять полосу.
Gigabit Ethernet Passive Optical Network (GEPON) - пассивная оптическая сеть на базе протокола Gigabit Ethernet. Технология стандартизована подкомитетом IEEE 802.3 по разработке стандартов EFM (Ethernet в первой миле).
Технология GEPON является из самых современных вариантов строительства сетей связи, обеспечивающим высокую скорость передачи информации (до 1,2 Гбит/с). Основное преимущество технологии GEPON заключается в том, что она позволяет оптимально использовать волоконно-оптический ресурс кабеля. Например, для подключения 64 абонентов в радиусе 20 км достаточно задействовать всего один волоконно-оптический сегмент.
Стандарты EFM охватывают все технические элементы широкополосной сети Ethernet, включая спецификации физического уровня передачи по меди, передачи по волокну ("точка-точка" и "точка-многоточка"), общий механизм администрирования и управления работой сети.
Сегодня технология GEPON является самой успешной PON технологией, с использованием которой в мире подключено более 20 млн. абонентов. Несмотря на удешевление GPON технологии, объемы поставок оборудования GEPON по-прежнему значительно превышают продажи GPON. С одной стороны это обусловлено простотой внедрения, легкой масштабируемостью GEPON сетей, низкой стоимостью их эксплуатации и простой интеграцией с Metro Ethernet сетями. С другой стороны - преимуществами алгоритма DBA.
Основными преимуществами GEPON являются:
· Использование стандартных механизмов 802.3ah, что позволит в перспективе значительно снизить стоимость оборудования;
· Повышение скорости передачи до 1 Гбит/c в обе стороны и предоставление более широкополосных услуг;
· Обеспечение QoS с помощью механизмов 802.1p/TOS. Возможно использование жестких механизмов приоритезации трафика с помощью восьми выделенных очередей для каждого типа трафика. Данные механизмы позволяют предоставлять такие услуги как VoIP или VoD с гарантией качества;
· Возможность подключения 64 абонентских устройств на ветку PON и эффективное использование оптического волокна;
· Полная поддержка DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) — механизма динамического перераспределения полосы пропускания в соответствии с запросами абонентов и наличием свободной полосы в дереве PON. Так абоненты, которым предоставлена гарантированная полоса пропускания для передачи данных, например, 1Мб/с могут получить реальную скорость до 1Гб/с, если полоса дерева PON остается частично неиспользованной (аналогично UBR трафику в ATM);
· Поддержка передачи потокового видео (IGMP Snooping);
· Простота установки и обслуживания.
Давайте посмотрим, какое же предпочтение отдается операраторами. За последние пару лет ADSL стала основной технологией широкополосного доступа по объему абонентской базы. И уже сейчас операторы осознают существенные ее ограничения: скорость, зависимость от качества медных линий, большие затраты на техническую поддержку пользователей и т. д. Все это усложняет внедрение таких новых услуг, как IP-ТВ, игровые сервисы и пр. наблюдается повышенный интерес к FTTx со стороны операторов, уже развернувших ADSL на своих сетях. Среди причин можно назвать: расширение спектра услуг, широкое распространение технологий Metro Ethernet и PON, падение цен на оптоволоконную продукцию, успехи отдельных операторов в построении FTTx-сетей. Все чаще можно слышать, что «дома этого микрорайона будут подключены с использованием новейших технологий», и подразумевается как раз FTTx. FTTx - всего лишь архитектура, основными же технологиями сейчас являются Metro Ethernet и PON. Что из них лучше - вопрос предпочтений, и на него нет однозначного ответа. В таблице 1 представлены ключевые особенности этих технологий.
Таблица 1 – Ключевые особенности технологий Metro Ethernet и PON
| Metro Ethernet | PON |
| Обычно несколько промежуточных узлов с активным оборудованием между узлом оператора и абонентами | Полностью пассивная сеть между узлом оператора и абонентами |
| Необходимость защиты и резервирования оборудования на промежуточных активных узлах | Необходимость проведения расчетов оптического бюджета при установке пассивных оптических разветвителей |
| Точка разграничения зон ответственности – розетка с подведенным кабелем дома у абонента | Точка разграничения зон ответственности – абонентское устройство ONU |
| Очень трудоемкое управление сетью ввиду обычно разветвленной сети активных узлов | Встроенные механизмы управления и мониторинга. Управление ONU из единого центра. Абонент доступа к ONU не имеет |
| Дешевизна решения из-за отсутствия у пользователя абонентского устройства | Более высокая стоимость решения ввиду использования абонентских устройств ONU |
| Простота монтажа | Более сложный монтаж |
| Технологические ограничения, например, расстояние 100 м от активного узла до абонента | Нет особых ограничений ввиду использования оптоволоконного кабеля |
По мнению большинства специалистов, в ближайшие три-четыре года мировой рынок пассивных оптических сетей будет расти не слишком быстро. Массовое внедрение PON начнется позднее, с развитием сетей оптического доступа в общественном секторе. Широкая полоса пропускания оптических сетей требуется в различных приложениях с передачей высококачественных потоков мультимедийных данных, в том числе в режиме реального времени. К ним относятся системы дистанционного обучения (подобные проекты PON для школ реализованы в США), видеомосты (как виды видеоконференций с высоким качеством видео и звука), доставка видео по запросу, системы видеонаблюдения. В частности, в жилом секторе можно установить оборудование ONT с преобразованием цифрового сигнала в аналоговый телесигнал и раздавать его абонентам по коаксиальному кабелю или транслировать широковещательное видео через сеть PON на другой длине волны, добавляя видеосигнал от студии кабельного телевидения или видеосервера через мультиплексор WDM с выделением видеосигнала у абонента с помощью демультиплексора/домового усилителя. В России альтернативные операторы имеют ограниченный доступ к существующей инфраструктуре, поэтому они могут быть заинтересованы в развитии собственных волоконно-оптических сетей, предоставляющих подобный сервис, стоимость которых немногим отличается от стоимости меди.
1.4 Описание используемого оборудования
1.4.1 Оборудование OLT
ZXA10 C300, первое в мире оборудование соответствующее требованиям завтрашнего дня и с самой большой платформой оптического доступа.
Главные особенности:
· Объединенная платформа для GPON, EPON и P2P
· Большая мощность и высокая плотность: отвечающая требованиям операторов для массового внедрения оптического доступа
· Соответствующее требованиям завтрашнего дня: поддержка NG-PON, как 10G EPON, 10G GPON, PON WDM и PON LR
· Богатая способность сервисной поддержки: IPTV, VoIP, HSI, VPN, мобильный обратный рейс, и т.д.
· Разнообразные интерфейсы: помимо P2MP, P2P и интерфейсы TDM могут также быть обеспечены для делового и жилого применения
· Расширенная функция вещания: способствует массовому внедрению IPTV
· Более высокая гарантия безопасности: Установление подлинности ONT, пользовательская идентификационная идентификация, изоляция порта, закрепление адреса, фильтрование пакетов и ограничение пакетов вещания.
· Сервисное дифференцирование: Всесторонние механизмы QoS для голоса, услуг видео и высокоскоростного интернета.
· Гибкая сетевая топология: Различные uplink интерфейсы и сжимающие интерфейсы
· Высокая надежность: избыточность частей ключа; поддержка защит Типа B и Типа C для передачи информации из космоса PON и LACP/STP/RSTP/MSTP для uplink.
Системная архитектура
Конфигурация шасси (21 дюйм)
Полные 23 места
· 16 мест для универсальных линейных плат
· места для плат включения и контроля
· места для плат питания
· 2 места для uplink и каскадных интерфейсов
· 1 место для платы контроля окружающей среды
Конфигурация шасси (19 дюймов)
Полное 21 место
· 14 мест для универсальных карт линии
· места для switch& управляют картами
· места для плат питания
· 2 места для uplink и каскадных интерфейсов
· 1 место для платы контроля окружающей среды
Плотность абонентской платы
· Карта GPON: 8 портов на плату
· Карта EPON: 8 портов на плату
· Карта P2P: 16 портов на плату
· 10G плата EPON: 4 порта на плату
· Интерфейсная плата Uplink
· 4*10GE uplink на плату
· 4*GE uplink на плату
· 1*STM-4/OC12 или 2*STM-1/OC3 TDM uplink на плату
· 32 * плата E1/T1 uplink (сбалансированная и несбалансированная)
· Контрольная карта окружающей среды
· * Hz/Bit внешние интерфейсы часов
· 5 * контрольные интерфейсы Окружающей среды
Особенности PON
· EPON совместимый с IEEE 802.3ah
· GPON совместимый с ITU G.984.x
· 10GEPON совместимый с IEEE 802.3v
· Поддержка оптического сплиттерного коэффициента: 1:128 для GPON;1:64 для EPON;1:256 для 10GEPON
· Поддержка OLS (Optical Laser Supervising)
· Физическая досягаемость: 20~60 км
· Чрезвычайно эффективный DBA: NSR-DBA,SR-DBA
· 1PPS+TOD,IEEE 1588V2
· Мощность приемопередатчика: Класс B+ и Класс С+;
· Тип В и Тип С оптической защиты канала;
· FEC Прямая коррекция ошибок;
· AES симметричный алгоритм блочного шифрования;
· SCP
Окружающая среда
· Рабочая температура: -5 ºC ~ +45 ºC
· Рабочая влажность: 5% ~ 95%
Электропитание
· Рабочее напряжение: -48 V (±20%) or 220V AC (±20%, 50Hz)
Габариты
· 449.2mm (H) * 535mm (W) * 270mm (D)(21 inch shelf)
· 443.7mm (H) * 482.6mm (W)* 270mm (D)(19 inch shelf)
· 2200 mm (H) x 600 mm (W) x 300 mm ((D) (Rack)
Вес
· 60 кг (пустая 19’ и 21’)
· 175 кг(19’)
· 183 кг (21’)
1.4.2 Оборудование DSLAM
IP-коммутаторы DSL серии МА5600, разработанные компанией Huawei Technologies, представляют собой оборудование мультисервисного доступа IP 2-го и 3-го уровня. Они используются в качестве стандартных мультиплексоров IP DSLAM для соединений между уровнем конвергенции сети IP и абонентами, обеспечивая доступ с поддержкой технологий Ethernet, VDSL, VDSL2, ADSL Annex A, Annex B, ADSL2+, G.SHDSL, а также FTTP/FTTH EPON и WiMAX.
SmartAX MA5600 является оборудованием IP DSLAM следующего поколения на базе GE, который имеет возможности интеллектуального анализа услуг, высокую пропускную способность шины, емкость до 1.000 каналов IPTV и мощные функции маршрутизации на уровнях L2 и L3.
МА5600 поддерживает различные виды доступа, такие как Ethernet, VDSL, VDSL2, ADSL Annex A, Annex B, ADSL2+, G.SHDSL, а также FTTP/FTTH EPON и WiMAX, отвечая потребностям работы в разных сетевых конфигурациях и удовлетворяя требования различных категорий абонентов.
Высокая пропускная способность и плотность интеграции.
· Неблокируемая структура коммутации уровней L2/L3
· Пропускная способность шины 210 Гбит/с
· Сквозная пересылка пакетов со скоростью, соответствующей скорости среды передачи данных
· 896 ADSL2+ / 448 G.SHDSL портов на полке
· 2.688 ADSL2+ портов в стативе
· Возможности гибкого каскадирования
Гибкие и разнообразные сетевые интерфейсы.
Оборудование серии МА5600 поддерживает большой набор интерфейсов FE и GE: электрические интерфейсы 100Base-TX, одномодовые и многомодовые оптические интерфейсы 100Base-FX, многомодовые оптические интерфейсы 1000Base-SX и одномодовые оптические интерфейсы 1000Base-LX, электрические интерфейсы 1000Base-TX.
Большое разнообразие интерфейсов услуг.
· Плата интерфейсов на 64 ADSL/ADSL2+ порта
· Плата интерфейсов на 64 ADSLoISDN/ADSL2+oISDN порта
· Плата интерфейсов на 32 G.SHDSL порта
· Плата доступа по Ethernet 100M/1.000M
· Аппаратная реализация FTTP/FTTH EPON
· Аппаратная реализация VDSL2
· Аппаратная реализация Wi-MAX
Богатые возможности multicast:
· До 1.000 каналов multicast
· Мощные возможности обработки пакетов IGMP
· Функции предварительного присоединения и быстрого переключения IGMP
· Иерархическая неблокируемая репликация multicast
· Функция предварительного просмотра отдельного выбранного канала
· Учет абонентов в режиме он-лайн
· Поддержка протоколов multicast: IGMP, IGMP-proxy
· Условный доступ на основе адреса порта или MAC/IP-адреса
Усовершенствованный анализ услуг и механизмы QoS.
· Классификация трафика в соответствии с уровнями L1-L7
· Регулирование скорости, зеркалирование, переадресация, фильтрация, маркирование 802.1p (3 бита) /TOS (3 бита) /DSCP (6 бит) в соответствии с классификацией трафика
· Распознавание пользователей и типов услуг с использованием DHCP Option 60/82, PPPoE+, аггрегирование VLAN во взаимодействии с устройствами более высокого уровня
· Регулирование полосы пропускания с шагом 64 кбит/с
· 4/8 очередей на порт в зависимости от приоритета; механизмы организации очередей: PQ/ WRR/ PQ+WRR
Богатые возможности предоставления услуг.
· Поддержка QinQ
· Поддержка L2TP
· Поддержка GRE
· Поддержка MPLS PE
Большие возможности маршрутизации 2-го и 3-го уровня. Маршрутизация 2-го уровня:
· Поддержка Smart-VLAN и Mux-VLAN
· До 4.000 VLAN 802.1Q и стекирование VLAN
· Таблица емкостью до 16.000 MAC-адресов
· Ограничение и привязка MAC-адресов на основе порта
· Аггрегация портов в соответствии со стандартом 802.3ad
· Поддержка протоколов STP/RSTP (802.1D/1W)
Маршрутизация 3-го уровня:
· Статическая маршрутизация, RIP2, OSPF, BGP-4
· DHCP Option 60/82, DHCP relay
· ARP-proxy
Надежный механизм безопасности.
· Изоляция абонентов на уровне L2, поддержка связывания MAC+IP+PVC
· Ограничение количества MAC-адресов, пользователей, групп multicast на порт; фильтрация пакетов, подавление широковещательных пакетов при помощи политик ACL
· Гибкие установки CAR, усовершенствованный анализ услуг и поддержка QoS
· Защита серверов DHCP, DHCP Option 60/82, PPPoE+: предоставление защиты услуг во взаимодействии с устройствами более высокого уровня
Высокая надежность операторского класса.
· Горячее резервирование главной платы управления
· Резервирование восходящих интерфейсов или работа в режиме разделения нагрузки с использованием функции “Trunking”
· Резервирование интерфейсов в соотношении 1:N
· Резервирование плат в соотношении 1:N
· STP/RSTP
Богатые функции эксплуатации.
МА5600 обеспечивает локальное, удаленное и интегрированное техническое обслуживание, а также поддерживает управление сетью с помощью SNMP, Telnet и на основе Web. Обеспечивается управление по внутреннему и по внешнему каналу (in-band, out-band). Поддержка TR062/TR069/CO&CPE для диагностики/удаленного обновления ПО/тестирования линий.
Совместимость на сетевом уровне.
· Поддержка услуги “Triple-play” с использованием одного или нескольких PVC
· Автоматическое распознавание типов портов ADSL (auto negotiation)
· Автоматическое распознавание PVC терминального оборудования
· Автоматическое преобразование между PPPoA и PPPoE
· Автоматическое преобразование между IPoA и IPoE
Управление доступом пользователей и аутентификация.
Оборудование МА5600 удовлетворяет различным требованиям к аутентификации и тарификации пользователей благодаря следующим возможностям:
· Поддержка аутентификации с помощью привязки портов, DHCP, PPPoE или 802.1x и гибкое перераспределение адресов
· Управление адресацией: наличие внутреннего/внешнего сервера DHCP, DHCP Relay, управление локальным адресным пулом, распределение адресов с помощью RADIUS-сервера
· Управление тарификацией: по времени или по трафику, локально или через RADIUS-сервер
Физические характеристики.
Размеры статива:
· Статив 2,2 м: 2200 мм x 600 мм x 600 мм (В х Ш х Г)
· Статив 1,8 м: 1800 мм x 600 мм x 600 мм (В х Ш х Г)
Размеры полки:
444,50 мм x 436,00 мм x 420,00 мм (В х Ш х Г)
1.4.3 Маршрутизатор транспортного уровня сети NE40E-8
Маршрутизаторы серии NE40E имеют три возможных варианта шасси NE40E-8, NE40E-4, и NE40E-3. Маршрутизаторы NE40E-8 имеют 12 слотов для размещения до 8 плат LPU, 2 плат управления SRU, и 2 плат коммутации SFU. Коммутирующая способность маршрутизатора 640 Гбит/с, суммарная емкость портов 320 Гбит/с
Таблица 2 - Характеристики маршрутизаторов NE40E
Дата публикования: 2014-12-11; Прочитано: 1083 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
