Перед вами пустая тетрадь, с ней еще предстоит натерпеться. (Булат Окуджава) сети абонентского доступа. Принципы построения 1999 год

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Тарифы для населения, 304.59kb.
• Г. Кургана цгб им. В. Маяковского, 278.44kb.
• Oss, автоматизация сети абонентского доступа, технический учёт, паспортизация, картография,, 84.06kb.
• -, 190.28kb.
• Булат Окуджава. Прелестные приключения, 1598.96kb.
• Лекция 12/09/06 Тема: «Топология вс. Обобщенная модель вс. Основные принципы построения, 47.24kb.
• Литература Введение, 158.58kb.
• Img src= 90302 html m74583d54, 2120.54kb.
• Литература, 379.25kb.
• 30. 06. 2010 14. 02. 2012, 557.83kb.

Часть цифровой секции между двумя смежными регенераторами называется регенерационной секцией. Как правило, в сети абонентского доступа регенераторы не используются, но некоторые варианты построения Ш-ЦСИО подразумевают их применение.

Тракт передачи - это вся совокупность средств обмена цифровыми сигналами, с установленной скоростью передачи, между двумя цифровыми устройствами переключения (или их аналогами), в которых осуществляется подключение терминального или коммутационного оборудования. Тракт передачи, таким образом, может содержать несколько цифровых секций.

Стратегия поэтапного формирования Ш-ЦСИО, в несколько упрощенном виде, может рассматриваться как экономичное создание трактов передачи между интерфейсами пользователь-сеть Ш-ЦСИО, расположенными на территории пристанционного участка, и АТМ коммутатором. Совокупность этих трактов образует некоторую сеть. Структура этой сети может (а на начальном этапе формирования Ш-ЦСИО, как правило, будет) отличаться от структуры сети доступа к цифровой коммутационной станции.


2.4.4.2. Вероятные сценарии создания Ш-ЦСИО


2.4.4.2.1. Небольшое предисловие


Параграф 2.4.4.2 сначала назывался «Общие рекомендации...», но мне показалось, что излагаемый материал не «тянет» на такой, достаточно ответственный, заголовок. Иными словами, все рассматриваемые ниже сценарии формирования Ш-ЦСИО нуждаются в тщательной доработке. Они, тем не менее, представляются мне любопытными как «пробный шар».

Данный параграф, строго говоря, посвящен проблемам, которые не входят в круг вопросов, рассматриваемых в монографии. Но изложение общей стратегии формирования Ш-ЦСИО необходимо для того, чтобы перейти к аспектам сети доступа. Принципы построения Ш-ЦСИО, в определенном смысле, служат введением к параграфу 2.4.4.3 «Варианты реализации сети доступа в Ш-ЦСИО».

Настоящий параграф состоит из восьми небольших фрагментов. Каждый фрагмент содержит материал, касающийся определенного сценария или этапа в процессе формирования Ш-ЦСИО. Как уже оговаривалось выше, основное внимание уделяется внедрению технологии АТМ. Этот процесс в [7, 8] назван "ATMization", что на русский язык можно перевести как ATMизация сети.


2.4.4.2.2. Технология АТМ в корпоративных сетях


Использование технологии АТМ обычно начинается в корпоративных (ведомственных или коммерческих) сетях. Такая ситуация хорошо прослеживается в ряде российских городов. Операторы корпоративных сетей заинтересованы в таких процедурах взаимодействия своих абонентов, которые обеспечивают установление соединений между интерфейсами пользователей по стандартам, принятым для широкополосной ЦСИО. Для установления соединений между пользователями разных корпоративных сетей должна быть реализована система транзитной связи.

Простейшее решение такой задачи заключается в том, что через ЦКУ транспортной сети организуется связь всех корпоративных сетей по принципу «каждая с каждой». На рисунке 2.41 показано соединение четырех корпоративных сетей (A, B, C и D) через ЦКУ. Стык между корпоративной и транзитной сетями обозначен буквой N_k. Между этими стыками образуется транзитная сеть АТМ, соединения в которой осуществляются на принципах полупостоянной коммутации. Такой вариант построения транзитной сети АТМ становится малоэффективным, когда число интерфейсов N_k превышает 3, а интенсивность обмена между корпоративными сетями не представляется существенной.


Первый вариант взаимодействия корпоративных сетей АТМ





Рисунок 2.41


Оператор, эксплуатирующий транспортную сеть, может ввести подобный вариант взаимодействия корпоративных сетей АТМ в течение достаточно короткого промежутка времени по трем основным причинам:

- во-первых, ресурсы транспортной сети, включая возможности коммутационного поля ЦКУ, будут быстро исчерпаны пользователями корпоративных сетей;

- во-вторых, доходы от продажи услуг, как правило, существенно выше, чем прибыль от передачи в аренду ресурсов транспортной сети;

- в-третьих, в телекоммуникационной системе общего пользования постепенно формируются требования к созданию собственной сети АТМ.

В результате, Оператору выгоднее установить АТМ-коммутатор, обеспечивающий в первое время взаимодействие корпоративных сетей. Это решение показано на рисунке 2.42 также для четырех корпоративных сетей АТМ.


Второй вариант взаимодействия корпоративных сетей АТМ





Рисунок. 2.42


АТМ-коммутатор можно рассматривать как первый элемент сети АТМ общего пользования. Он, кроме функций объединения корпоративных сетей, может использоваться для взаимодействия последних с ТФОП и другими сетями. АТМ-коммутатор способен выполнять функции объединения ЛВС и сопряжения сетей ПД, работающих по различным стандартам.


2.4.4.2.3. Технология АТМ в сети общего пользования


Итак, установка первого АТМ-коммутатора обеспечивает эффективное объединение корпоративных сетей и, одновременно, служит “первым кирпичиком” в здании перспективной телекоммуникационной системы общего пользования. Развитие сети АТМ общего пользования заключается в установке новых АТМ-коммутаторов и расширении выполняемых ими функций. Первый АТМ-коммутатор выполняет роль транзитного узла. Принципы включения второго и следующих АТМ-коммутаторов определяют стратегию создания сети АТМ общего пользования. Можно выделить три основные варианта введения следующих АТМ-коммутаторов:

- на уровне автоматической междугородной телефонной станции (АМТС), что означает формирование междугородной сети АТМ общего пользования;

- на уровне первого АТМ-коммутатора, что приводит к развитию транзитной сети на местном уровне телекоммуникационной системы;

- на нижнем уровне иерархии телекоммуникационной системы, что ведет к организации сети АТМ на участке абонентского доступа.

Выбор одного из этих вариантов либо реализация двух или даже всех трех сценариев одновременно определяется условиями каждого конкретного проекта. Для разработки наиболее вероятного сценария развития сети АТМ общего пользования необходимо учитывать следующие соображения:

- основной трафик, использующий технологию АТМ, замыкается в пределах местной сети;

- магистральная транспортная сеть России, в целом, не имеет в обозримой перспективе свободных ресурсов для передачи трафика широкополосной ЦСИО, которая использует технологию АТМ;

- эксплуатируемые цифровые УПАТС, ЛВС и другие средства абонентского доступа, как правило, не используют технологию АТМ.

С учетом этих положений оптимальной стратегией формирования сети АТМ общего пользования будет, в большинстве случаев, построение транзитной сети. Такая стратегия может рассматриваться как создание ядра сети АТМ, которое расширяется в двух основных направлениях: междугородная сеть и участок абонентского доступа.


2.4.4.2.4. Создание ядра сети АТМ


Общая идея ядра сети АТМ, показанная на рисунке 2.43, состоит в построении транзитной сети, которая может создаваться как новый элемент телекоммуникационной системы или заменять одноименный уровень ТФОП. На этом и ряде следующих рисунков показано меньшее (чем в предыдущем параграфе) число корпоративных сетей, но это сделано исключительно для того, чтобы иллюстрации были компактнее. В принципе, число корпоративных сетей АТМ может расти или оставаться неизменным. С другой стороны, по мере развития сети АТМ общего пользования не исключено и снижение числа эксплуатируемых корпоративных сетей.


Создание ядра сети АТМ




Рисунок 2.43


Модель состоит из восьми АТС, соединенных с тремя АТМ-коммутаторами. Каждая АТС должна опираться на один или (что лучше) два АТМ-коммутатора. Для связи АТС между собой могут использоваться пучки СЛ, имевшиеся между станциями до введения АТМ-коммутаторов (на рисунке 2.43 эти пучки не показаны). Существенно то, что основная роль АТМ-коммутаторов состоит в обслуживании нетелефонного трафика.

Все АТС должны соединяться с АМТС пучками заказно-соединительных линий (ЗСЛ) и междугородных соединительных линий (СЛМ); на рисунке такие пучки показаны только для АТС с номерами “1”, “2” и “8”. Наша модель предполагает, что в качестве АМТС используется станция с коммутацией каналов. В этом случае выход к АМТС через коммутаторы АТМ не представляется целесообразным. Тем не менее, для коммутатора АТМ под номером “I” пунктирной линией показан пучок ЗСЛ/СЛМ, который может рассматриваться как резервное направление для связи ряда АТС с АМТС. Телефонная связь, таким образом, может и далее осуществляться по алгоритмам, свойственным классической ТФОП. Это справедливо для местных сетей любой конфигурации.

В развитии ядра сети АТМ можно выделить два основных этапа, различающихся функциями, которые выполняют АТМ-коммутаторы. На первом этапе местная телефонная сеть не претерпевает кардинальных изменений. Ядро сети АТМ используется, преимущественно, для обслуживания нетелефонного трафика. В первую очередь, технология АТМ применяется в сетях обмена данными.

На втором этапе ядро сети АТМ берет на себя обработку телефонного трафика, что требует выполнения всех показателей качества обслуживания соединений, установленных соответствующими рекомендациями МСЭ [54 -56]. Такие решения, насколько мне известно, еще не апробированы в мировой практике. Возможность и целесообразность полного «поглощения» функций цифровых коммутационных станций АТМ-коммутаторами должна быть тщательно изучена.

В настоящее время целесообразно рассматривать ядро АТМ как телекоммуникационную сеть, создаваемую параллельно ТФОП, но предназначенную, в основном, для обслуживания трафика в различных системах обмена данными. Существенно то, что развитие ТФОП и сети АТМ необходимо осуществлять на базе общей транспортной сети. Это не исключает возможность использования для сети АТМ ресурсов физической среды (оптических волокон) без организации трактов STM.


2.4.4.2.5. Расширение ядра сети АТМ: размещение концентраторов


Термин «АТМ-концентратор» , здесь и далее, используется для того, чтобы указать на место размещения соответствующего оборудования в телекоммуникационной сети. Такой концентратор, с точки зрения технологии АТМ, будет отличаться от коммутатора, в основном, производительностью и, возможно, перечнем поддерживаемых интерфейсов. Основное назначение АТМ-концентраторов состоит в том, чтобы экономично подключить к ядру пользователей, ориентированных на технологию АТМ. Места размещения АТМ-концентраторов будут определяться географическим расположением пользователей, которые образуют две большие группы:

- предприятия, имеющие современные телекоммуникационные сети (в частности, некоторые владельцы цифровых УПАТС);

- абоненты квартирного сектора, использующие ресурсы сети АТМ для услуг типа «Видео по заказу».

Потенциальными местами размещения АТМ-концентраторов могут быть, таким образом, здания АТС и некоторые площадки, на которых в настоящее время установлены современные цифровые УПАТС. В результате установки АТМ-концентраторов образуется сеть, показанная на рисунке 2.44.


Сеть с АТМ-концентраторами





Рисунок 2.44


Рисунок иллюстрирует возможный сценарий включения четырех АТМ-концентраторов. Первая (латинская) цифра определяет номер АТМ-коммутатора, к которому подключается концентратор. Вторая (арабская) цифра соответствует порядковому номеру концентратора. Кривые линии относятся к трактам, соединяющим коммутаторы и концентраторы. Пунктиром изображены СЛ между концентраторами и АТС. Эти СЛ целесообразно использовать для установления коммутируемых соединений между абонентами АТС и АТМ-концентраторов.


2.4.4.2.6. Расширение ядра сети АТМ: замена коммутационных станций


По мере роста услуг, поддерживаемых ядром сети АТМ, необходимо заменить или модернизировать коммутационные станции ТФОП. Краткий анализ возможных сценариев - замена или модернизация станций ТФОП - приведен чуть ниже. Это обусловлено тем, что сначала целесообразно рассмотреть вероятные изменения в структуре коммутируемой сети общего пользования.

Находящиеся в эксплуатации АТС заменяются комбинированными коммутационными станциями (ККС). Термин «ККС» использован для обозначения коммутационного оборудования, которое способно выполнять функции АТС и АТМ-коммутатора. На рисунке 2.45 показан вариант замены АТС на ККС, который не предусматривает изменение структуры существующей коммутируемой сети.


Первый вариант замены АТС комбинированными

коммутационными станциями





Рисунок 2.45


Реализация данного варианта может осуществляться за счет введения коммутационного поля, основанного на технологии АТМ, в состав цифровой АТС. Возможность подобного решения определяется рядом факторов, из которых определяющим является наличие такого модуля в номенклатуре новых аппаратно-программных средств эксплуатируемой цифровой АТС.

В процессе реализации рассматриваемого варианта не изменяются структуры ни транспортной, ни телефонной сетей. Подобное решение может оказаться неоптимальным, так как введение функций обработки трафика АТМ повышает производительность ККС. С другой стороны, повышение производительности ККС позволит сократить общее число используемых станций, то есть пересмотреть структуру коммутируемой, а в ряде случаев - и транспортной, сетей.

Пример системного решения, связанного с изменением структуры коммутируемой сети, показан на рисунке 2.46. Этот вариант подразумевает, что восемь цифровых АТС постепенно заменяются четырьмя ККС, в которые включаются АТМ-концентраторы (первая цифра их номера определяет опорную ККС, а вторая - номер концентратора). Для рассматриваемого варианта замены цифровых АТС показано также введение нового концентратора под номером 1-3.


Второй вариант замены АТС комбинированными

коммутационными станциями





Рисунок 2.46


Выбор оптимального варианта введения ККС, равно как и распределение долей трафика, обрабатываемого по технологиям коммутация каналов и АТМ, определяется множеством факторов, среди которых следует выделить:

- прогноз трафика, который целесообразно обрабатывать именно в сети АТМ;

- прогноз трафика, который целесообразно обрабатывать вне технологии АТМ;

- ресурсы транспортной сети, которые могут быть задействованы для переноса трафика АТМ;

- возможность включения в цифровые коммутационные станции, эксплуатируемые в модернизируемой телефонной сети, модулей, которые выполняют обработку трафика по технологии АТМ;

- технико-экономические показатели оборудования, которое может быть использовано на модернизируемой телефонной сети.

Естественно, что для решения поставленной задачи должна быть разработана методика анализа коммутируемой сети с точки зрения ее преобразования в сеть АТМ и оптимизации структуры новой сети.


2.4.4.2.7. Расширение ядра сети АТМ: иерархические аспекты


Ядро сети АТМ будет расширяться в двух направлениях. Направление «сверху вниз» подразумевает развитие сети абонентского доступа, то есть появление новых АТМ-концентраторов и другого оборудования, используемого для экономичного построения телекоммуникационной системы. Направление «снизу вверх» означает формирование междугородной сети АТМ. На рисунке 2.47 показан пример расширения ядра сети АТМ в направлении «снизу вверх».


Расширение ядра АТМ сети



Рисунок 2.47


Магистральные коммутаторы АТМ могут работать параллельно АМТС зоны, обслуживая определенные виды трафика, или заменяя АМТС, то есть переводя всю междугородную (и международную) нагрузку в сеть АТМ. В настоящее время практическое применение может найти только первый вариант. Тем не менее, в проектных решениях должна быть учтена возможность полного перевода междугородной сети на технологию АТМ.


2.4.4.2.8. Сосуществование разных видов распределения информации


Концепции обычной (узкополосной) и широкополосной ЦСИО не подразумевают полное вытеснение других телекоммуникационных технологий. Однако концепция АТМ рассматривается некоторыми авторами как универсальное решение, которое должно заменить все существующие технологии распределения информации - коммутацию каналов и пакетов. Такие утверждения основаны, скорее всего, на механическом переносе решений, оптимальных для корпоративной сети, на телекоммуникационную систему общего пользования.

На рисунке 2.48 показаны вероятные сценарии по использованию транзитной сети АТМ для обслуживания трафика, создаваемого четырьмя сетями: ТФОП, передачи данных по стандартам Frame Relay, Х.25 и SMDS (Switched Multimegabit Data Services). Сплошными линиями обозначены обязательные, а пунктирными - возможные связи.


Вероятные сценарии использования транзитной сети АТМ





Рисунок 2.48


На рисунке 2.48 показано также устройство IWF (Interworking Functions), выполняющее функции сопряжения сетей ПД, расположенных на рисунке слева от транзитной сети АТМ. Примером подобных решений можно считать сети типа MAN (Metropolitan Area Network) и WAN (Wide Area Network), если они построены на базе современных технологий. Прав, по всей видимости, автор статьи [57], рассматривая новую технологию Gigabit Ethernet как сильного конкурента АТМ на рынке обмена данными. Несомненно, что успешное продвижение всех этих технологий на телекоммуникационной рынке будет, в значительной мере, определяться их способностью гибко реагировать на быстро изменяющиеся требования со стороны информационных систем, среди которых свою доминирующую роль - в обозримой перспективе - сохранит Internet.

Для телефонных сетей (сплошная линия в верхней части рисунка) остаются непосредственные связи в пределах ТФОП. Это объясняется тем, что для столь крупной системы, как ТФОП, использование ресурсов новой сети, ориентированной на перспективные услуги, не представляется целесообразным. Обязательными считаются и связи ТФОП с транзитной сетью АТМ, что обусловлено необходимостью взаимодействия с другими телекоммуникационными сетями.

Для сети ПД, построенной на базе стандарта Frame Relay, транзитная сеть АТМ служит средством сопряжения с ЛВС и SMDS. На рисунке 2.48 кружки с номерами «1» и «2», отмечают (слева и справа от транзитной сети) возможные типы соединений. Для сети передачи данных, работающей по стандарту SMDS, показан также возможный вариант взаимодействия без использования ресурсов транзитной сети АТМ. Это обусловлено тем, что сеть SMDS работает на высоких скоростях, соизмеримых со скоростями в сети АТМ. Следовательно, существенный эффект от использования сети АТМ для услуг SMDS вряд ли возможен.

Основной вывод, вытекающий из рассмотренного примера, состоит в том, что транзитная АТМ сеть - в обозримой перспективе - не будет единственным транспортным средством для существующих и создаваемых вновь телекоммуникационных сетей. Другой важный аспект транспортной сети состоит в том, что АТМ технология может не использовать цифровые тракты, создаваемые системами передачи синхронной иерархии (SDH). На рисунке 2.4.9 приведены два варианта использования оптического кабеля (среды распространения сигналов) при введении технологии АТМ.


Два варианта использования среды распространения сигналов




Рисунок 2.49


Ресурсы оптического кабеля условно разделены на две группы волокон - S и M. Волокна первой группы уплотняются системами передачи SDH, что осуществляется в процессе создания традиционной транспортной сети. Ресурсы этой сети могут использоваться всеми коммутируемыми (вторичными) сетями: АТМ, телефонной, передачи данных, телевизионного и звукового вещания.

Волокна группы М могут быть сданы в аренду и/или использованы для создания сети АТМ, коммутаторы которой могут обмениваться информацией непосредственно по оптическому волокну. Выбор способа организации транспортной сети при введении технологии АТМ должен осуществляться с учетом общих принципов реализации всей телекоммуникационной системы и функциональных возможностей АТМ-коммутаторов.

Аналогичный вывод можно сделать и относительно других видов электросвязи. В частности, видеоинформация будет передаваться через широкополосные сети, основанные на различных телекоммуникационных технологиях. Можно, в таком контексте, ввести термин “частичная АТМ-сеть”, который будет указывать на использование одноименной технологии в своей (оптимальной) «нише». Эта “ниша”, скорее всего, будет занята сетями обмена данными и им подобными системами, мало чувствительными к перегрузкам, которые приводят к большим задержкам и потерям конвертов.

Частичная АТМ-сеть может использоваться для обмена всеми видами информации в корпоративных сетях, для услуг типа «Видео по заказу», предоставляемых вне широкополосной ЦСИО, а также в большинстве сетей ПД. Вне технологии АТМ могут остаться ТФОП, включая систему сотовой связи, а также сети телевизионного и звукового вещания.

Если имеет право на существование термин “частичная АТМ-сеть”, то следует ввести определение и для альтернативного решения. “Полной АТМ-сетью” будем называть сеть, основанную только на одноименной технологии. Такое решение может быть реализовано в пределах корпоративной сети. Для телекоммуникационной системы общего пользования создание полной АТМ-сети пока не представляется возможным и даже целесообразным. Тем не менее, по мере снижения цен на оборудование АТМ оно будет постепенно расширять сферу своего применения во многих телекоммуникационных сетях.


2.4.4.3. Варианты реализации сети доступа в Ш-ЦСИО


Соображения, изложенные в предыдущих параграфах раздела 2.4, приводят нас к ряду достаточно важных, с практической точки зрения, выводов. Во-первых, интерфейсы пользователь-сеть могут существенно различаться по пропускной способности, что, в свою очередь, допускает применение весьма широкой гаммы средств для построения сети доступа. Во-вторых, пользователям Ш-ЦСИО могут потребоваться как симметричные (по пропускной способности в обоих направлениях обмена информацией), так и асимметричные интерфейсы. В-третьих, средняя длина линии между интерфейсом пользователь-сеть и оборудованием АТМ, в план нумерации которого входит этот интерфейс, будет заметно меняться по мере цифровизации и АТМизации телекоммуникационной системы общего пользования.

Эти три аспекта весьма важны для выбора принципов создания сети доступа к ресурсам Ш-ЦСИО. Необходимо также понять соответствующие тенденции в развитии Ш-ЦСИО, что позволит принимать перспективные системные решения. Естественно, детальный анализ вероятных сценариев эволюции Ш-ЦСИО в настоящее время выполнить невозможно. Но некоторые основные тенденции, существенные с точки зрения сети доступа, предугадать не так уж и сложно. Три очевидных (и интересных для нас в контексте данного параграфа) направления в развитии Ш-ЦСИО приведены на рисунке 2.50.


Тенденции эволюции Ш-ЦСИО и сети доступа