Основы технологии WDM. 13. Принципы построения транспортных сетей
 Скачать 2.14 Mb.
|
13.1. Взаимоувязанная сеть связи РФ - национальная транспортная магистральная сеть Для организации информационного обмена между отдельными локальными и глобальными сетями развертывается транспортная сеть (ТС) реализующая сервисы транспортировки информационных потоков между отдельными абонентами, а так же предоставление информационных сервисов (таких как: радио, ТВ, факсимильная связь и др.) потребителям. Транспортная сеть связи(backhaul) — это совокупность ресурсов, выполняющих функции транспортирования в телекоммуникационных сетях. Она включает не только системы передачи, но и относящиеся к ним средства контроля, оперативного переключения, резервирования, управления.  Рисунок 13.1 - Телекоммуникационная сеть состоящая из магистральной транспортной сети и абонентов, подключенных к ней через сети доступа Как правило, транспортные сети разворачиваются в национальном масштабе. В РФ такой транспортной системой является взаимоувязанная сеть связи РФ (ВСС). Взаимоувязанная сеть связи России сегодня представляет собой совокупность сетей (рис. 13.2): - сети общего пользования, - ведомственных сетей и сети связи в интересах управления, обороны, безопасности и охраны правопорядка. При этом главная составляющая ВСС - сети связи общего пользования, открытые для всех физических и юридических лиц на территории России.  Рисунок 13.2 - Структура ВСС РФ Организационно ВСС - это совокупность взаимоувязанных сетей электросвязи, находящихся в ведении различных операторов связи как юридических лиц, имеющих право предоставлять услуги электросвязи. Архитектура ВСС РФ приведена на рис. 13.3. Взаимоувязанная сеть связи, как система связи, представляет собой иерархическую трехуровневую систему: - первый уровень - первичная сеть передачи, представляющая типовые каналы и групповые тракты передачи для вторичных сетей; - второй уровень - вторичные сети, т. е. коммутируемые и некоммутируемые сети связи (телефонные, документальной электросвязи и др.), - третий уровень - это системы электросвязи или службы электросвязи, представляющие пользователям конкретные услуги связи. Услуги электросвязи предоставляются пользователям посредством оконечного оборудования сетей электросвязи. Телефонная связь, передача данных, телеграфная связь, передача газет, распределение программ телевизионного и звукового вещания, видеотелефонные сети - все эти системы электросвязи общего пользования входят в структуру ВСС в качестве вторичных сетей. Помимо сетей электросвязи общего пользования в состав ВСС входят также вторичные сети организованные различными ведомствами, корпорациями и коммерческими кампаниями. К таким сетям относятся: - сети связи силовых структур, - сети связи топливно-энергетического комплекса, - сети связи транспортных и банковских структур, - частные и корпоративные сети связи.  Рисунок 13.3 - Архитектура ВСС При построении вторичных сетей используются различные типы телекоммуникационных технологий, обеспечивающих эффективное использование каналов и типовых трактов, выделенных из состава первичной сети в данную вторичную сеть. К телекоммуникационным технологиям вторичных сетей относятся: - кроссовая коммутация, - традиционная коммутация каналов, - коммутация сообщений и пакетов. Помимо перечисленных последние годы активно внедряются новые более эффективные технологии построения вторичных сетей, которые относятся к телекоммуникационным технологиям интегрального типа. Эти технологии обеспечивают совместную передачу сообщений различных видов информации: речи, данных, факсимильной и видео информации, включая передачу телевизионных программ и т.д. К таким прогрессивным технологиям в настоящее время получившим наибольшее распространение относятся: ATM, Ethernet-Gb, ISDN и FrameRelay. Для примера на рис. 13.4 приведена транспортная сеть «ТрансТелеком» в составе ВСС представляющая собой магистральную цифровую сеть связи Российских железных дорог, а также опирающиеся на ее ресурсы сеть MPLS IP и сети доступа, интегрированные в единую взаимоувязанную мультисервисную сеть. Базовой технологией для построения магистральной первичной сети выбрана SDH-технология.  Рисунок 13.3 - Магистральная сеть «ТрансТелеком» Основная задача ВСС - транспортная, т. е. передача сообщений от его источника к получателю. Конечным результатом функционирования ВСС являются услуги связи, предоставляемые пользователям. Показатели, характеризующие функционирование ВСС: - скорость и своевременность доставки сообщений пользователям; - достоверность сообщений (соответствие принятого сообщения переданному); - надежность и устойчивость связи, т.е. способность сети выполнить транспортную функцию с заданными эксплуатационными характеристиками в повседневных условиях, - при воздействии внешних дестабилизирующих факторов. Системы связи могут обеспечить защиту информации от ряда угроз ее безопасности (блокирование, несанкционированный доступ на отдельных элементах сети и др.). Ответственность за общее решение вопросов безопасности информации (обеспечение свойств конфиденциальности, целостности и доступности) возлагается на пользователя (собственника информации). Устойчивость сети связи - это ее способность сохранять работоспособность в условиях воздействия различных дестабилизирующих факторов. Она определяется надежностью, живучестью и помехоустойчивостью сети. Для повышения устойчивости сетей ВСС используются различные меры: - оптимизация топологии сетей связи для упрощения их адаптации к условиям, возникающим в результате воздействия различных дестабилизирующих факторов, включая геополитические; - рациональное размещение сооружений связи на местности с учетом зон возможных разрушений, наводнений, пожаров; - применение специальных мер защиты сетей и их элементов от влияния источников помех различного характера; - развитие систем резервирования; - внедрение автоматизированных систем управления, организующих работу по перестройке и восстановлению сетей, поддержанию их работоспособности в различных условиях и др. 13.6. Этапы развития технологий транспортных и телекоммуникационных сетей Телекоммуникационные системы в своем развитии прошли несколько этапов (рис. 13.9). На рис. 13.9, чем ниже лежит слой, соответствующей технологии, тем более высокоскоростной она является, а следовательно может обеспечивать передачу видов информации вышележащих технологий. Передача информации между вторичными сетями, построенными на базе различных телекоммуникационных технологий, осуществляется с использованием переходных элементов, называемых шлюзами, которые располагаются на их границах. На первом этапе первичная сеть строилась на основе типовых каналов и трактов АСП. Второй этап характеризовался созданием цифровых систем передачи на основе иерархии плезиохронных цифровых систем, которые образовывали первичную цифровую сеть. При этом на обоих этапах развития жестко закреплялся соответствующий ресурс первичной сети в виде типовых каналов и трактов за соответствующими вторичными сетями. Такой подход, основанный на жестком закреплении ресурсов первичной сети за вторичными сетями связи, не позволял осуществлять динамическое перераспределение ресурсов первичной сети в условиях нестационарной нагрузи различных видов информации, характеризовался использованием разнотипного каналообразующего и коммутационного оборудования и являлся не эффективным в экономическом плане. Наличие взаимного существования АСП и ЦСП вызвало необходимость решения задачи сопряжения между собой аналоговых каналов и трактов с цифровыми, что также приводило к дополнительному усложнению и повышению стоимости связи (модемы, АЦП-ЦАП, TMUX - трансмультиплексоры).  Рисунок 13.9 - Этапы развития телекоммуникационных технологий Вторичные сети связи на этих этапах использовали, как правило, кроссовую коммутацию, традиционную коммутацию каналов аналоговых и цифровых, в телеграфных сетях связи применялась как коммутация каналов, так и коммутация сообщений, передача данных осуществлялась по некоммутируемым и коммутируемым каналам связи, а также с использованием метода коммутации пакетов. Видео и телевизионная информация передавалась по выделенным для этих целей широкополосных аналоговых или высокоскоростных цифровых трактах передачи АСП и ЦСП соответственно. Третий этап развития телекоммуникационных систем связан с появлением новых технологий передачи информации, как при построении первичной сети, так и использовании новых технологий интегрального типа для построения вторичных сетей. На этом этапе вторичные сети обеспечивают в едином цифровом виде совместную передачу различных видов информации, осуществляя динамическое перераспределение имеющегося ресурса между сообщениями различных видов информации. При этом в рамках каждой технологии вторичной сети используется однотипное коммутационное оборудование. Основу первичной сети третьего этапа составляют цифровые системы передачи плезиохронной и синхронной иерархий, которые обеспечивают функционирование всех вторичных сетей, использующих различные методы оперативной коммутации: быструю коммутацию каналов, быструю коммутацию пакетов, коммутацию кадров, пакетов и ячеек. В последнее время при развитии телекоммуникационных систем получила развитие концепция сетей связи следующего/нового поколения NGN (Next/New Generation Network). Концепция NGN предусматривает создание новой мультисервисной сети, при этом с ней осуществляется интеграция существующих служб путем использования распределенной программной коммутации (soft-switches). Эволюция корпоративных сетей от аналого-цифрового варианта к NGN-архитектуре иллюстрируется рис. 13.10.  Рисунок 13.10 - Эволюция архитектуры телекоммуникационных сетей Сети следующего поколения (NGN) представляют собой новую концепцию сети, комбинирующую в себе голосовые функции, качество обслуживания (QoS) и коммутируемые сети с преимуществами и эффективностью пакетной сети. Сети NGN означают эволюцию существующих телекоммуникационных сетей, отражающуюся в слиянии сетей и технологий. Благодаря этому обеспечивается широкий набор услуг начиная с классических услуг телефонии и кончая различными услугами передачи данных или их комбинацией. Рекомендация МСЭ-Т Y.2001 определяет терминологический базис NGN следующим образом: Концепция NGN – концепция построения сетей связи следующего/нового поколения (Next/NewGeneration Network), обеспечивающих предоставление неограниченного набора услуг с гибкими настройками по их: - управлению, - персонализации, - созданию новых услуг за счет унификации сетевых решений, Мультисервисная сеть – сеть связи, которая построена в соответствии с концепцией NGN и обеспечивает предоставление неограниченного набора инфокоммуникационных услуг (VoIP, Интернет, VPN, IPTV, VoD и др.). Сеть NGN – сеть с пакетной коммутацией, пригодная для предоставления услуг электросвязи и для использования нескольких широкополосных технологий транспортировки с включенной функцией QoS, в которой связанные с обслуживанием функции не зависят от примененных технологий, обеспечивающих транспортировку [56]. Возможности сети NGN: - реализация универсальной транспортной сети с распределенной коммутацией, - вынесение функций предоставления услуг в оконечные сетевые узлы, - интеграция с традиционными сетями связи. Сеть NGN должна обладать широким спектром возможностей – предоставлять возможности (инфраструктуру, протоколы) для целей создания, развертывания и управления всеми возможными видами услуг (известными или пока не известными). В данное понятие входят услуги, использующие данные различных типов (например, голосовые, видео, текстовые данные их различные комбинации и сочетания с другими типами данных). Передача может осуществляться со всеми типами схем кодирования и технологий передачи данных, например диалоговые передачи, с адресацией конкретному устройству, групповой адресацией и вещанием, услуги передачи сообщений, простой передачи данных в реальном масштабе времени и в автономном режиме, с регулированием задержки и устойчивые к задержке услуги. Услуги, предъявляющие различные требованиями к ширине полосе, с гарантированной полосой или без нее, должны поддерживаться с учетом технических возможностей используемой технологии передачи данных. Особое внимание в сетях NGN уделяется гибкости реализации услуг в стремлении к наиболее полному удовлетворению всех требований заказчика. В некоторых случаях возможно также предоставление пользователю возможности настройки используемых им услуг. NGN должна поддерживать открытые интерфейсы программирования приложений, чтобы поддерживать создание, предоставление и управление услугами. Обобщая вышеизложенное, можно сказать, что современное развитие телекоммуникационных сетей связи происходит через интеграцию всех функциональных возможностей, заложенных в модели транспортных сетей. Интеграция привела к созданию универсальных мультисервисных транспортных платформ с электрическими и оптическими интерфейсами, с электрической и оптической коммутацией каналов и пакетов (кадров и ячеек), с предоставлением любых видов транспортных услуг, включая услуги автоматически коммутируемых оптических сетей c сигнальными протоколами, основанными на обобщённом протоколе коммутации по меткам GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching). На рис. 13.11 представлена обобщенная архитектура транспортной платформы, в которой указаны возможные источники информационной нагрузки, протоколы согласования и транспортные технологии по информации из работы [57].  Рисунок 13.11 - Обобщенная архитектура оптической мультисервисной транспортной платформы Обозначения на рис. 13.11 [57]: - PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy — плезиохронная цифровая иерархия (скорости 2, 8, 34 и 140 Мбит/с); - N-ISDN, Narrowband Integrated Services Digital Network — узкополосная цифровая сеть с интеграцией служб (У-ЦСИС); - IP, Internet Protocol — межсетевой протокол; - IPX, Internet Packet eXchange — межсетевой обмен пакетами; - MPLS, Multi-Protocol Label Switching — многопротокольная коммутация по меткам; - GMPLS, Generalised MPLS — протокол обобщенной коммутации по меткам; - SANs, Storage Area Networks — сети хранения данных (серверы услуг, базы данных); - iSCSI, internet Small Computer System Interface — протокол для установления взаимодействия и управления системами хранения данных, серверами и клиентами; - HDTV, High-Definition Television — телевидение высокой четкости; - ESCON, Enterprise Systems Connection — соединение учрежденческих систем (с базами данных, серверами); - FICON, Fiber Connection — волоконное соединение для передачи данных; - PPP, Point-to-Point Protocol — протокол «точка-точка»; - RPR, Resilient Packet Ring — протокол пакетного кольца с самовосстановлением; - HDLC, High-level Data Link Control — протокол управления каналом высокого уровня; - GFP, Generic Framing Procedure — процедура формирования общего кадра. Протоколы PPP, RPR, HDLC, GFP в транспортных сетях выполняют функции согласования информационных данных от источников нагрузки с транспортными структурами с целью повышения эффективности использования ресурсов этих структур, например, виртуальных контейнеров высокого и низкого порядков в сети SDH или оптических каналов в сети OTN, или физических ресурсов кадров передачи сети Ethernet [57]. |