Е.А. Субботин, н.Ф

Как повысить эффективность использования сети и увеличить производительность важных сервисов? Внедряя новые мультимедийные сервисы, вы обеспечиваете их стабильное функционирование в сети? Получите реальную выгоду от использования технологии качества обслуживания.

Введение

Современные мультисервисные сети операторов связи интенсивно охватывают все бOльшие территории, увеличивается база их абонентов, внедряются новые сервисы. Небезызвестная технология Triple Play одними провайдерами уже освоена, а другим предстоит еще познакомится с ней и с трудностями ее внедрения.

За внедрением Triple Play следует еще более возросшая нагрузка на пропускную способность каналов. Сами же каналы часто подвержены перегрузкам в часы пик, из-за чего в итоге страдает конечный пользователь.

Прежде всего, страдает трафик, чувствительный к задержкам, искажениям, времени передачи. К чувствительному трафику следует отнести трафик VoIP и IPTV. Не стоит забывать и о служебном (административном) трафике, без которого работа сети не представляется возможной. К нему следует отнести сервисы маршрутизации (RIP, OSPF), доменных имен (DNS), сервис DHCP, SNMP и прочие. Некоторые компании в ранг важного относят трафик приложений, от стабильной и быстрой работы которых, зависит вся деятельность и прибыль компании. Например, для провайдеров — это интернет трафик. Вследствие вызванных перегрузок естественно и уменьшается время доступа к сервисам.

Конечно, перегрузки можно предупреждать увеличением пропускной способности каналов передачи данных, но есть ряд существенных ограничений, из за чего данный метод не всегда может быть применим.

Это не всегда возможно в связи с используемой физической средой передачи данных.
Экономически неоправданно, то есть требует новых вложений (в частности - замена оборудования), что значительно может увеличить стоимость предоставляемых услуг.
Тяжело предсказать поведение трафика, его интенсивность, скорость увеличения, так как все это зависит от большого числа параметров. Особенно, это касается развивающейся, быстро растущей сети. Рост сети подразумевает не только увеличение количества абонентов, но и появление новых сервисов.

Но не все так грустно, как может показаться на первый взгляд. Еще «основатели» Интернет предполагали о необходимости управления качеством обслуживания в сетях IP. Внедрение (Добавление) в заголовок IP-пакета байта типа обслуживания (ToS - Type of Service), положило начало созданию целого набора технологий качества обслуживания (QoS - Quality of Service).

С течением времени, они развивались и дополнялись новыми алгоритмами, механизмами обслуживания очередей и механизмами предотвращения перегрузки, и в настоящее время, позволяют (иногда даже в корне) изменить ситуацию в IP-сетях в лучшую сторону.

QoS

Допустим, необходимо предоставить возможность получать трафик пользователями в соответствии с его важностью. Тогда, необходимы механизмы отделения важного трафика от всего остального, механизмы обработки этого важного трафика в соответствии с политикой провайдера, а также возможность предотвращения перегрузки сети. Таким образом, мы подходим к теме функционирования технологии QoS.

Маркировка пакетов и их классификация

Маркировка пакетов служит для идентификации определенного типа трафика и может осуществляться следующим образом:

установкой в заголовке IP-пакета значения поля IP-приоритета (8 классов сервиса);
установкой в заголовке IP-пакета значения поля кода дифференцированной услуги (DSCP) (64 класса сервиса);
установкой значения в Ethernet фрейме с использованием 802.1p приоритета в заголовке 802.1Q (8 классов сервиса);
установкой значения MPLS EXP в MPLS метке.

Классификация служит для разделения IP-пакетов относящихся к различным типам трафика в зависимости от значений полей заголовка IP-пакета.

Обработка пакетов

Сетевые устройства обладают буфером, благодаря которому есть возможность накапливать необходимое количество пакетов и обрабатывать их в зависимости от установленных приоритетов. Алгоритмы управления очередями начинают работать только в моменты переполнения буфера.

На данный момент используется несколько основных алгоритмов обработки очередей.

Weighted Fair Queuing (WFQ) взвешенный алгоритм равномерного обслуживания.
Weighted Round Robin (WRR) взвешенный алгоритм кругового обслуживания. Используется механизм с учетом назначения каждому потоку трафика своего веса и обработка потока пропорционально этому весу.
Weighted Random Early Detection (WRED) взвешенный алгоритм произвольного раннего обнаружения. Используется для предотвращения перегрузки сети.

Также существуют всевозможные модификации и дополнения к этим алгоритмам, которые могут отличаться у разных производителей сетевого оборудования.

Возможности QoS

Выделение из общего потока данных требуемого трафик и задание для него приоритета.
Повышение доступности приоритетного сервиса, вне зависимости от загруженности каналов.
Обработка приоритетного трафика в зависимости от установленной политики компании.
Улучшение характеристик трафика.
Возможность гибко изменять ценовую политику провайдерам, предоставляя различный уровень сервиса в зависимости от потребностей клиентов.

Постановка задачи

Перейдем собственно к описанию реальной задачи.

Необходимо подготовить существующую «домовую» сеть к внедрению сервиса теле- и радиовещания в сети.
Учесть влияние этого нового трафика на основные сетевые сервисы компании - предоставление выхода в сеть Интернет и услуги VoIP, учесть влияние быстро растущей базы абонентов и p2p трафика внутри локальной (пользовательской) сети.
Необходимо также решить как проводить модернизацию и масштабирование сети. Решение должно быть экономически оправданным.

Для начала, определим требования к сети.

Требования, предъявляемые для сервисов к сети

В традиционных сетях, где трафик создают приложения файлового обмена, почтовые сервисы, сервисы баз данных, требования, предъявляемые к сети и качеству обслуживания не столь высоки.

VoIP, видеоконференции

Для работы сервисов VoIP и видеоконференций требования к сети и качеству обслуживания сильно возрастают, так как необходимо обеспечить в сети для них:

низкие задержки для VoIP и интерактивного видео (видеоконференции) максимум 150 мс (милисекунд) в одну сторону (следуя International Telecommunication Union);
максимальное значение джиттера менее 10 мс для VoIP и 30 мс для интерактивного видео;
максимальные потери пакетов не более 0,25%;

Следует понимать, что пиковая нагрузка на каналы передачи данных в мультисервисных сетях в основном приходится на вечер, выходные дни недели и праздники.

VoD, AoD, ТРВ

Следует разделить эти сервисы на две категории:

предоставление услуги VoD (Video on Demand), AoD (Audio on Demand) - видео/аудио по заказу (запросу);
теле- и/или радиовещание - ТРВ (потоковое видео или аудио).

Для этих сервисов необходима различная пропускная способность. Для технологии VoD/AoD пропускная способность прямо пропорциональна количеству заказанных различных видеопотоков. Например, уже при заказе 100 пользователями различных фильмов при потоке 4-5 Мбит/с каждый, сформируется общий поток на магистрали 400-500 Мбит/с. Для снижения нагрузки на магистраль используется технология кеширующих серверов, располагающихся как можно ближе к абоненту.

Для сервиса ТРВ (потокового видео) используется технология multicast, которая существенно снижает нагрузку на магистраль. Однако, появляется требование поддержки оборудованием протокола групповой адресации IGMP и протоколов мультикаст маршрутизации (PIM, DVMRP).

Важные требования к сети для VoD/AoD и ТРВ:

задержка не более 4-5 секунд. Столь большая задержка возможна благодаря использованию буферизации в видеоприложениях;
по той же причине, не существует значительных требований к колебанию задержки;
потери должны составлять максимум 1-2%.

Решение задачи

Исходя из вышеназванных критериев перейдем к практике и решим поставленную задачу. Разобьем решение на несколько этапов:

Представление структуры и логической схемы сети;
Внедрение технологии мультикастинга;
Реализация технологии QoS;
Тестирования QoS;

Структура сети

Сеть на данный момент представляет собой многоуровневую иерархическую структуру.

На рисунке 1 представлена схема сети и используемое оборудование. В нашем случае, сеть построена на оборудовании компании D-Link.

Как видно из схемы, к роутеру west DGS-3612G подключен видеосервер. Роутеры techcenter, west, nord, nord-mk9 связаны оптическими линиями связи на скорости 1 Гбит/c. Свитчи nord-sw04 и nord-sw03 подключены на скорости 100 Мбит/c. Клиентское оборудование подключается на скорости 10 Мбит/c.

Физическая структура разбита на несколько уровней:

Ядро системы — techcenter
Район города — nord,west
Квартал — nord-mk9
Дом — nord-sw04
Подъезд — nord-sw03

Каждый дом подключен оптическим каналом связи. Внутри дома подъезды и клиенты подключены по технологии 100BASE-T Ethernet.

Достоинства сетевого оборудования этой компании применительно к нашим задачам:

низкая стоимость;
адекватная служба технической поддержки.

Недостатки:

сыроватость программного обеспечения, что со временем исправляется, если сообщать о неполадках;
не всегда соответствуют в полной мере заявленные возможности реальным;
реализация функционирования работы протоколов не всегда соответствует стандартам из теории, что влечет за собой проблемы.

В таблице 1 приведена информация о некоторых возможностях используемого оборудования. Подробное описание оборудования можно найти на официальном сайте компании D-Link.

Имя	Модель	Интерфейсы	Мультикаст	QoS	Уровень	Производительность
main	DGS-3612G	8 портов SFP 4 комбо-порта SFP/1000BASE-T	IGMP v1,v2,v3	Class of Service наоснове: МАС-адреса; TOS; DSCP; IP-адреса; Номера порта TCP/UDP; VLAN ID; WRED		24 Гбит/с
nord	DXS-3326GSR	20 SFP портов 4 комбо-порта SFP/10/100/1000BASE-T Gigabit	IGMP v1,v2,v3	Class of Service наоснове: МАС-адреса; TOS; DSCP; IP-адреса; Номера порта TCP/UDP; VLAN ID; Содержимого пакетов, определяемых пользователем. WRED		128 Гбит/с
nord-mk1	DES-3828	24 порта 10/100BASE-TX 2 комбо-порта 10/100/1000BASE-T/SFP	IGMP v1,v2,v3	Class of Service наоснове: МАС-адреса; TOS; DSCP; IP-адреса; Номера порта TCP/UDP; VLAN ID; Содержимого пакетов, определяемых пользователем. WRED;		12.8 Гбит/с
nord-mk-sw04,sw03	DES-2108	8 портов 10/100BASE-TX	IGMP Snooping v2	QoS на основе портов		1.6Гбит/с
	DES-3526	24 порта 10/100BASE-TX 2 комбо-порта 1000BASE-T/MiniGBIC (SFP)	IGMP Snooping v3	Class of Service наоснове: МАС-адреса; TOS; DSCP; IP-адреса; Номера порта TCP/UDP; Содержимого пакетов; определяемых пользователем Портов.		8.8 Гбит/с

Таблица 1. Используемое оборудование

Стоит упомянуть, что настроить более-менее корректную конфигурацию в сетевом оборудовании удалось лишь при активном общении со службой технической поддержки из-за "глюков" и "особенностей" работы оборудования.

Главная идея технологии АТМ была высказана достаточно давно - этот термин ввела лаборатория Bell Labs ещё в 1968 году. Основной разрабатываемой технологией тогда была технология TDM с синхронными методами коммутации, основанными на порядковом номере байта в объединённом кадре. Главный недостаток технологии TDM, которую также называют технологией синхронной передачи STM, заключается в невозможности перераспределять пропускную способность объединённого канала между подканалами. В те периоды времени, когда по подканалу не передаются пользовательские данные, объединённый канал всё равно передаёт байты этого подканала, заполненные нулями.

Попытки загрузить периоды простоя подканалов приводят к необходимости введения заголовка для данных каждого подканала. В промежуточной технологии STDM, которая позволяет заполнять периоды простоя передачей пульсаций трафика других подканалов, действительно вводятся заголовки, содержащие номер подканала. Данные при этом оформляются в пакеты, похожие по структуре на пакеты компьютерных сетей. Наличие адреса у каждого пакета позволяет передавать его асинхронно, так как местоположение его относительно данных других подканалов уже не является его адресом. Асинхронные пакеты одного подканала вставляются в свободные тайм-слоты другого подканала, но не смешиваются с данными этого подканала, так как имеют собственный адрес.

Технология АТМ совмещает в себе подходы двух технологий - коммутации пакетов и коммутации каналов. От первой она взяла на вооружение передачу данных в виде адресуемых пакетов, а от второй - использование пакетов небольшого фиксированного размера, в результате чего задержки в сети становятся более предсказуемыми. С помощью техники виртуальных каналов, предварительного заказа параметров качества обслуживания канала и приоритетного обслуживания виртуальных каналов с разным качеством обслуживания удаётся добиться передачи в одной сети разных типов трафика без дискриминации. Хотя сети ISDN также разрабатывались для передачи различных видов трафика в рамках одной сети, голосовой трафик явно был для разработчиков более приоритетным. Технология АТМ с самого начала разрабатывалась как технология, способная обслуживать все виды трафика в соответствии с их требованиями .

Гетерогенность - неотъемлемое качество любой крупной вычислительной сети, и на согласование разнородных компонентов системные интеграторы и администраторы тратят большую часть своего времени. Поэтому любое средство, сулящее перспективу уменьшения неоднородности сети, привлекает пристальный интерес сетевых специалистов. Технология АТМ разработана как единый универсальный транспорт для нового поколения сетей с интеграцией услуг - B-ISDN.

По планам разработчиков единообразие, обеспечиваемое АТМ, будет состоять в том, что одна транспортная технология сможет обеспечить несколько перечисленных ниже возможностей:

передачу в рамках одной транспортной системы компьютерного и мультимедийного (голос, видео) трафика, чувствительного к задержкам, причём для каждого вида трафика качество обслуживания будет соответствовать его потребностям;

иерархию скоростей передачи данных, от десятков мегабит до нескольких гигабит в секунду с гарантированной пропускной способностью для ответственных приложений;

общие транспортные протоколы для локальных и глобальных сетей;

сохранение имеющейся инфраструктуры физических каналов или физических протоколов: Т1/E1, T3/E3, SDH STM-n, FDDI;

взаимодействие с унаследованными протоколами локальных и глобальных сетей: IP, SNA, Ethernet, ISDN.

Службы верхних уровней сети B-ISDN должны быть примерно такими же, что и у сети ISDN - это передача факсов, распространение телевизионного изображения, голосовая почта, электронная почта, различные интерактивные службы, например проведение видеоконференций. Высокие скорости технологии АТМ создают гораздо больше возможностей для служб верхнего уровня, которые не могли быть реализованы сетями ISDN - например, для передачи цветного телевизионного изображения необходима полоса пропускания в районе 30 Мбит/с. Технология ISDN такую скорость поддержать не может, а для АТМ она не составляет больших проблем.

Разработку стандартов АТМ осуществляет группа организаций под названием ATM Forum под эгидой специального комитета IEEE, а также комитеты ITU-T и ANSI. АТМ - это очень сложная технология, требующая стандартизации в самых различных аспектах, поэтому, хотя основное ядро стандартов было принято в 1993 году, работа по стандартизации активно продолжается. Оптимизм внушает тот факт, что в ATM Forum принимают участие практически все заинтересованные стороны - производители телекоммуникационного оборудования, производители оборудования локальных сетей, операторы телекоммуникационных сетей и сетевые интеграторы.

Характеристика района внедрения сети. Структурированные кабельные системы. Обзор технологий мультисервисных сетей. Разработка проекта мультисервистной сети передачи данных для 27 микрорайона г. Братска. Расчёт оптического бюджета мультисервисной сети.

Нажав на кнопку "Скачать архив", вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку "Скачать архив"

Подобные документы

Процесс построения мультисервисных сетей связи, его этапы. Анализ технологий сетей передачи данных, их достоинства и недостатки. Проектирование мультисервисной сети связи с использованием телекоммуникационного оборудования разных производителей.

курсовая работа , добавлен 23.12.2012

Способы построения мультисервисной сети широкополосной передачи данных для предоставления услуги Triple Play на основе технологии FTTB. Обоснование выбранной технологии и топологии сети. Проведение расчета оборудования и подбор его комплектации.

дипломная работа , добавлен 11.09.2014

Создание широкополосного абонентского доступа населению микрорайона "Зареченский" г. Орла, Анализ инфраструктуры объекта. Выбор сетевой технологии, оборудования. Архитектура построения сети связи. Расчет параметров трафика и нагрузок мультисервисной сети.

дипломная работа , добавлен 16.02.2016

Характеристика существующей телефонной сети Бурлинского района. Количество монтированных и задействованных портов технологии АDSL на СТС. Выбор типа оборудования. Разработка перспективной схемы развития мультисервисной сети. Разработка нумерации сети.

дипломная работа , добавлен 22.06.2015

Сущность и функции мультисервисной сети. Проектирование локальной сети центрального офиса и локальных сетей удаленных офисов. Распределение IP-Адресации. Характеристика организации радиоканалов. Анализ принципов при выборе оборудования проводной связи.

курсовая работа , добавлен 29.01.2014

Изучение организации связи в мультисервисной сети, технические характеристики оборудования, структура аппаратных средств и программного обеспечения. Построение схемы мультисервисной сети на базе цифровой коммутационной системы HiPath 4000 фирмы Siemens.

дипломная работа , добавлен 25.04.2012

Расчет количества и стоимости оборудования и материалов для подключения к сети передачи данных по технологии xPON. Выбор активного и пассивного оборудования, магистрального волоконно-оптического кабеля. Технические характеристики широкополосной сети.

дипломная работа , добавлен 14.11.2017

При проектировании сети нужно выбрать технологию проектирования. Рассмотрим самые современные технологии: FTTH, xDSL, xPON и Ethernet.

Технология Fiber To The X (Оптическое волокно до…) -- понятие, описывающее общий подход к организации кабельной инфраструктуры сети доступа, в которой от узла связи до определённого места (точка "х") доходит оптоволокно, а далее, до абонента, -- медный кабель (возможен и вариант, при котором оптика прокладывается непосредственно до абонентского устройства).

Таким образом, FTTx -- это только физический уровень. Однако фактически данное понятие охватывает и большое число технологий канального и сетевого уровня. С широкой полосой систем FTTx неразрывно связана возможность предоставления большого числа новых услуг.

В семейство FTTx входят различные виды архитектур:

FTTN (Fiber to the Node) -- волокно до сетевого узла;

FTTC (Fiber to the Curb) -- волокно до микрорайона, квартала или группы домов;

FTTB (Fiber to the Building) -- волокно до здания;

FTTH (Fiber to the Home) -- волокно до жилища (квартиры или отдельного коттеджа).

Однозначно в пользу решений FTTH выступают эксперты, они сравнивают продолжительность жизненного цикла инвестиций в любую технологию доступа и коррелированный рост требований к пропускной способности каналов доступа. Проведенный анализ показывает, что если технические решения, которые закладываются в основу сегмента доступа сети сегодня, окажутся неспособными обеспечить скорость 100 Мбит/с в 2013--2015 годах, то моральное устаревание оборудования произойдет до окончания инвестиционного цикла.

Из всех вариантов FTTx она обеспечивает наибольшую полосу пропускания;

Это полностью стандартизированный и наиболее перспективный вариант;

Решения FTTH обеспечивают массовое обслуживание абонентов на расстоянии до 20 км от узла связи;

Они позволяют существенно сократить эксплуатационные расходы за счет уменьшения площади технических помещений (необходимых для размещения оборудования), снижения энергопотребления и собственно затрат на техническую поддержку.

Существует два часто применяемых типа организации FTTH сетей: на базе технологии Ethernet и на базе технологии PON.

PON - технология пассивных оптических сетей. 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.

Число абонентских узлов, подключенных к одному приемопередающему модулю OLT, может быть настолько большим, насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры. Для передачи потока информации от OLT к ONT - прямого (нисходящего) потока, как правило, используется длина волны 1550 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.

Cуществует три стандарта сети PON: APON (BPON), GPON и EPON (GePON).

За расширенным стандартом APON закрепляется название BPON (broadband PON).

APON сегодня допускает динамическое распределение полосы DBA (dynamic bandwidth allocation) между различными приложениями и различными ONT и рассчитан на предоставление как широкополосных, так и узкополосных услуг.

Оборудование APON разных производителей поддерживает магистральные интерфейсы: SDH (STM-1), ATM (STM-1/4), Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, видео (SDI PAL), и абонентские интерфейсы E1 (G.703), Ethernet 10/100Base-TX, телефонию (FXS).

В ноябре 2000 года комитет LMSC (LAN/MAN standards committee) IEEE создает специальную комиссию под названием "Ethernet первую милю" EFM (Ethernet in the first mile) 802.3ah, реализовав тем самым пожелания многих экспертов построить архитектуру сети PON, наиболее приближенную к широко распространенным в настоящее время сетям Ethernet. Параллельно идет формирование альянса EFMA (Ethernet in the first mile alliance), который создается в декабре 2001 г. Фактически альянс EFMA и комиссия EFM дополняют друг друга и тесно работают над стандартом. Если EFM больше концентрируется на технических вопросах и разработке стандарта в рамках IEEE, то EFMA преимущественно изучает индустриальные и коммерческие аспекты использования новой технологии. Цель совместной работы - достижение консенсуса между операторами и производителями оборудования, и выработка стандарта IEEE 802.3ah, полностью совместимого с разрабатываемым стандартом магистрального пакетного кольца IEEE 802.17.

Комиссия EFM 802.3ah стандартизировала три разновидности решения для сети доступа:

EFMC (EFM copper) - решение "точка-точка" с использованием витых медных пар

EFMF (EFM fiber) - решение, основанное на соединении "точка-точка" по волокну.

EFMP (EFM PON) - решение, основанное на соединении "точка-многоточка" по волокну. Это решение, являющееся по сути альтернативой APON, получило схожее название EPON.

Аргументы в пользу технологии EPON подкрепляются ориентацией сети Internet исключительно на протокол IP и стандарты Ethernet.

Архитектуру сети доступа GePON можно рассматривать как органичное продолжение технологии APON. При этом реализуется увеличение как полосы пропускания сети PON, так и эффективности передачи разнообразных мультисервисных приложений. Стандарт GePON ITU-T Rec. G.984.3 GePON был принят в октябре 2003 года.

GePON 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. GePON 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.

Основные преимущества GEPON это - отсутствие активного сетевого оборудования на пути к пользователю, полнодуплексный симметричный доступ на скоростях от 40 Мбит/м (при полной загрузке Gepon-узла) до 1,25 Гбит м, высокая масштабируемость, увеличена результативность применения среды передачи данных, что обеспечивается прямым транспортом Ethernet-кадров, результативными схемами приоритезации трафика и IP-протоколами.

Технология GePON в полной мере подходит для внедрения по нескольким причинам:

1) невысокая стоимость построения сети;

2) технология реализует возможность подключения через одно оптоволокно большого количества абонентских терминалов, что способствует значительной экономии волокон;

3) низкие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание сети. Преимущество обусловлено использованием пассивного оборудования в распределительной сети;

4) возможность постепенного наращивания сети. Ввод новых узлов не оказывает влияния на действующую сеть;

5) перспективность создания распределительной инфраструктуры. Строительство оптической распределительной сети закладывает хорошую и долговременную основу для дальнейшего развития и предоставления в будущем любых мультимедийных услуг с практически неограниченной полосой пропускания;

6) использование меньшего числа активных элементов в сети обеспечивает ее надежность, а кроме того, способствует как снижению чувствительности к влиянию смежных линий связи, так и уменьшению воздействия на них;

7) высокая гибкость: построение распределительной сети по технологии GePON требует применения всего лишь одного оптического волокна, а не пучка волокон, как при использовании других оптоволоконных технологий. Благодаря этому можно строить сеть по шинной или древовидной топологии, что весьма выгодно с экономической точки зрения. Гибкость технологии позволяет использовать ее в любых сетевых конфигурациях семейства FTTВ.

В таблице 1.2 приведено сравнение характеристик стандартов PON

Таблица 1.2 - Сравнительные характеристики PON

Характеристики
Институты стандартизации / альянсы	ITU-T SG15 / FSAN		ITU-T SG15 / FSAN
Дата принятия стандарта	октябрь 1998		октябрь 2003
Стандарт
Скорость передачи, прямой/обратный поток, Мбит/с			1244/155,622,1244 2488/622,1244,2488
Базовый протокол
Линейный код
Максимальный радиус сети, км
Максимальное число абонентских узлов на одно волокно
Приложения		IP, данные
Коррекция ошибок FEC	предусмотрена		необходима

Технология Gigabit Ethernet - это расширение IEEE 802.3 Ethernet, использующее такую же структуру пакетов, формат и поддержку протокола CSMA/CD, полного дуплекса, контроля потока и прочее, но при этом предоставляя теоретически десятикратное увеличение производительности. Поскольку технология Gigabit Ethernet совместима с 10Mbps и 100Mbps Ethernet, возможен легкий переход на данную технологию без инвестирования больших средств в программное обеспечение, кабельную структуру и обучение персонала

Как и в стандарте Fast Ethernet, в Gigabit Ethernet не существует универсальной схемы кодирования сигнала, для стандартов 1000Base-LX/SX/CX используется кодирование 8B/10B, для стандарта 1000Base-T используется специальный расширенный линейный код TX/T2. Функцию кодирования выполняет подуровень кодирования PCS, размещенный ниже среданезависимого интерфейса GMII. 1000Base-T - это стандартный интерфейс Gigabit Ethernet передачи по неэкранированной витой паре категории 5 и выше на расстояния до 100 метров. Для передачи используются все четыре пары медного кабеля, скорость передачи по одной паре 250 Мбит/c. Предполагается, что стандарт будет обеспечивать дуплексную передачу, причем данные по каждой паре будут передаваться одновременно сразу в двух направлениях - двойной дуплекс (dual duplex).

Для разработки мультисервистной сети предачи данных микрорайона выбрана технология GePON, так как данная технология является одной из самых перспективных сетевых технологий и обеспечивает высокую надежность, гибкость, низкую стоимость и легкость внедрения, выдерживает большие нагрузки в случайные моменты времени, передавая огромный объем данных.

Выводы

На основании рассмотренного материала в качестве основной технологии построения магистральной подсистемы выбрана технология 10 Gigabit Ethernet. Технология, применяемая в горизонтальной подсистеме - технология GePON. Средой передачи данных СКС выбран оптоволоконный кабель.

01.03.2016

Пассивная оптическая сеть (PON) — самая перспективная широкополосная мультисервисная технология передачи данных на множество абонентов с помощью оптического волокна.

Этот способ организации сети стал популярным благодаря очевидным преимуществам в скорости, объемах передачи и возможностях совершенствования.

Главное отличие PON от других оптических систем – это использование только пассивного оборудования на всем отрезке от главного модуля, передающего и принимающего информационные потоки, до конечного пользователя. То есть никаких активных коммутаторов, маршрутизаторов, медиаконвертеров, мультиплексоров и другой техники, требующей дополнительного питания и обслуживания.

Для того, чтобы разделить один поток на множество абонентов в системе PON используется оптический разветвитель (сплиттер, мультиплектор, PLC). С его помощью один приемо-передающий модуль (распределительная коробка, распределительный шкаф, OLT) может распространить сигнал на неограниченное количество потребителей – все зависит от показателей его мощности и скорости.

Любая пассивная оптическая сеть включает в себя три основных составляющих:

станционный терминал OLT (optical line terminal);
пассивный оптический сплиттер;
абонентские терминалы ONT (optical network termination) или устройства ONU (optical network unit).

Приемо-передатчик OLT связывает PON с внешними сетями и получает поток, который передается абонентам посредством кабельной сети. Сплиттер размножает сигнал на 8, 16, 32 или 64 абонента. Каждое разветвление несколько сужает канал передачи, что дает некоторое затухание сигнала и снижает его пропускную способность.

Конечное абонентское оборудование ONT оснащено необходимыми пользователю интерфейсами, включая выходы для IP-телефонии, Ethernet и Wi-Fi.

Чаще всего для жилых помещений используется древовидная топология PON-сети. Она позволяет оптимизировать использование волокна, размещая максимально возможное число абонентов на одном кабеле. В зависимости от конечного числа пользователей и требований сети, поток может разветвляться одним или несколькими уровнями каскадов. Чем их меньше – тем проще обслуживать систему, производить необходимый ремонт и тем меньше будут потери в скорости и объемах данных для конечного потребителя. С другой стороны, многокаскадная система позволяет задавать точные настройки, более чутко адаптируя сеть под нужды заказчика.

В целом же топология выбирается из множества вариантов исходя из реальных условий конструкции по принципу максимального удобства для абонентов.

С помощью PON-сетей можно организовать:

аналоговое и цифровое телевидение, в том числе IPTV;
и фиксированную телефонную связь;
передачу технологической, организационной, финансовой информации;
домашние абонентские сети общего пользования в многоквартирных и частных домах;
системы пожаротушения (используются в МЧС и МВД);

охранные системы и , в том числе охрану самих узлов связи и систему “безопасный город”;
и т.д.

Преимущества архитектуры PON

1) Высокая скорость передачи

PON поддерживает скорость от 155 Мбит/с до 2,5 Гбит/с, являясь на данный момент самым быстрым способом передачи информации.

2) Поддержка разнородного трафика

Система может передавать любой вид информации (данные, видео, голос), вести в квартиру или офис информационные потоки любого происхождения.

3) Большая емкость

Система без потери качества может обрабатывать потоки от несколько ресурсов одновременно. К одному абонентскому порту можно подключить несколько компьютеров, телевизоров, IP-телефонов и др.

4) Сокращение расходов на обслуживание

В PON используются пассивные ответвители, которые не требуют электрического питания и дополнительного обслуживания.

5) Оптимальное использование материала

Подключение максимального числа абонентов к одному волокну помогает использовать меньшее количество кабеля, что может выразиться в существенных цифрах экономии.

6) Помехоустойчивость и защита от перепадов напряжения

В отличие от систем с использованием витой пары (FTTh и т.п.), PON не подвержен влиянию извне и защищен от перепадов напряжения, появления наводок и помех.

7) Легкодоступность

Нет необходимости размещать оборудование для PON-сети в уличных шкафах, поэтому система легко доступна к проверке, модификации и ремонту в холодное время года и позволяет экономить на всепогодном оборудовании.

8) Простота подключения

Подключение абонентов к сети происходит быстро и без перерыва связи.

9) Возможность уплотнения

Уплотнение (мультиплексирование) сигнала позволяет при необходимости пускать дополнительные потоки информации по уже существующему кабелю – для этого используются световые волны другой длины. Так, уже существующую кабельную систему можно использовать для добавления услуг, включая системы безопасности, видеонаблюдения, охраны, противопожарной безопасности и т.п.

10) Постоянное развитие PON-технологий

Рост мощностей, скоростей и удешевление составляющих позволяет рассматривать данную технологию передачи данных как одну из наиболее перспективных.

Недостатки архитектуры PON

Необходимость шифрования потока

PON – технология с общей средой передачи данных, поэтому отдельные потоки информации приходится шифровать. Это может снижать полезную скорость передачи, а также не защищает информацию от взлома на физическом уровне.

Сложность системы

В системе трудно обнаружить неполадки на участке между сплиттерами и конечной точкой — ONT.

Важно иметь в виду, что при выборе профессионального установщика, который сможет качественно установить, отслеживать состояние и обеспечивать полноценный сервис, проблемы с сетью минимизируются.

Виды PON-сетей

Технология пассивных оптоволоконных сетей была введена в практику в середине 90-х годов, первоначально в модификации APON. После ряда усовершенствований в начале 2000-х появилась технология BPON с лучшей скоростью и большим числом обрабатываемых потоков. Следующим в линейке пассивных сетей стал EPON на технологии Ethernet. В настоящее время наиболее современной, удобной и перспективной для создания крупных разветвленных сетей является система GPON .

GPON устроен на базе платформы SDH (протокол GFP) и позволяет подключать к одному передающему модулю до 64 абонентов на расстоянии до 20 км. Использование сплиттеров и муфт позволяет увеличить дальность до 60 км. Скорость передачи в среднем достигает 2,5 Гб, хотя технически можно развить систему, скорость в которой может достигать 4–10 Гбит/с в каждом направлении.

Еще одна существующая модификация – технология GEPON. Ее можно назвать самой экономичной, однако это преимущество предполагает некоторые издержки в сравнении с GPON-сетями. В частности, в ней отсутствуют специфические функции поддержки TDM, синхронизации и защитных переключений. Такая система хорошо работает для небольших операторов, ориентированных на IP-трафик, в том числе IPTV.

В целом же выбор технологии для создания или усовершенствования пассивной оптоволоконной сети зависит от условий заказчика, потребностей абонентов и перспектив развития. Компания-установщик должна подробно изучить исходные данные, чтобы сделать заключение по выбору технологии и разработать оптимальный план будущей PON.

Резюме

В настоящее время пассивные сети на основе оптического волокна получают все большее распространение. Медные витые пары не выдерживают конкуренции с PON по объемам, скорости и дальности передачи данных, помехозащищенности и масштабируемости. Если первоначально предпочтение часто отдавалось витопарным кабелям ввиду дороговизны оптического сырья и оборудования, то сейчас по капитальным затратам и трудоемкости монтажа системы различаются незначительно. По-прежнему популярным является строительство совмещенного вида сетей — FTTH, где медная пара используется только на участке от коммутатора к абоненту. Однако динамика все больше смещается в сторону PON, в том числе и благодаря тому, что установка пассивной сети допускает модификацию без вмешательства в архитектуру системы и перекладки кабеля.

Тем не менее, установка — капиталоемкий и сложный процесс, поэтому важно доверять эту работу проверенным профессионалам отрасли. Они смогут создать продуманную конфигурацию системы с возможностью оптимизации под нужды заказчика и бесперебойной работы.

Чтобы узнать подробности установки PON-сети для Вашей компании, звоните по номерам указанным на сайте или оставьте заявку на звонок нашего специалиста — форму Вы найдете прямо под текстом.