47193

Реалізація мультисервісної мережі

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Актуальність розробки мережі У місті діє лише один провайдер який надає ряд телекомунікаційних послуг основними з яких є: місцевий внутрішньозоновий міжміський та міжнародний телефонний звязок телеграфний звязок поштовий звязок послуги передачі даних та інші. Звідси випливає і актуальність проектування нової мультисервісної мережі з наданням послуг Інтернет VoIP та IPTV.2 Сегменти й вузли проектованої мережі Визначимо категорії абонентів які будуть користуватися певними послугами мобільного інтернету–...

Украинкский

2013-11-24

6.21 MB

12 чел.

1 АНАЛІЗ ОБ’ЄКТУ ПРОЄКТУВАННЯ

  1.  Опис об'єкту, для якого проектується мережа

Ровеньки були засновані в 1705 році. Це одне з найбільших міст Луганської області. Розташоване на півдні, займає площу 217 км2. Населення становить 84,8 тис. чол. або 3,7  % від населення області. Широко розвинена робота вугільної промисловості.

Економіка і промисловість. Основу економіки міста складають вугільні підприємства, на частку яких припадає 95% всієї продукції, яка виробляється в місті. Промисловий потенціал міста представляють близько 30 промислових підприємств. У структурі випуску валової продукції на частку промисловості припадає 100%, в обсязі товарної продукції 95% складає вугільна промисловість, 5% переробної промисловості.

У 1980 році було створено вугільне об'єднання «Ровенькиантрацит», в 2000-ті роки перетворено в державне підприємство «Ровенькиантрацит». На даний момент до його складу входять 7 шахт, 3 збагачувальних фабрики, ремонтно-механічній завод, автобаза, управління соціальної сфери.

Головна галузь міста - видобуток кам'яного вугілля (антрацита):

  1.  ДП «Ровенькиантрацит»;
  2.  7 видобувних шахт;
  3.  2 збагачувальні фабрики з переробки вугілля.

Підприємства легкої промисловості:

  1.  меблева фабрика;
  2.  взуттєва фабрика.

Підприємства харчової промисловості:

  1.  комбінат хлібопродуктів;
  2.  пивзавод;
  3.  комбікормовий завод;
  4.  хлібокомбінат.

Соціальна сфера. У 2000-ні роки Ровеньки стали студентським містом. Тут відкриті філії ЛНПУ ім. Т. Г. Шевченка та Донбаського державного технічного університету (м. Алчевськ). Працюють 3 професійно-технічні заклади, 27 загальноосвітніх шкіл. Музично, художній та хореографічну освіту діти отримують у школі мистецтв №2. У місті є великий краєзнавчий музей. На території парку культури і відпочинку імені Леніна розташований стадіон «Авангард». Прямо напроти стадіону розташовується спортивний комплекс «Ювілейний», на базі якого є легкоатлетична секція, корти для гри у великий теніс і плавальний басейн.

Житлові райони:

  1.  багатоповерхові забудови: квартали Шахтарський та Гагаріна;
  2.  залізничний вокзал,
  3.  Валентинівка,
  4.  центр міста,
  5.  Черніговський,
  6.  Михайлівка.
    Основні автомагістралі:
  7.  вул. Леніна,
  8.  вул. К. Маркса,
  9.  вул. Дзержинського,
  10.  вул. Кірова,
  11.  вул. Шевченко,
  12.  вул. Луганська.

Надалі саме ці автомагістралі будуть використовуватися як маршрути для прокладки кабелю і оптоволокна.

Місто розбито на 6 підрайонів: 2 приватних та 4 райони багатоповерхових забудов.

Рисунок 1.1 - Карта  міста Ровеньки

1.2 Актуальність розробки мережі

У місті діє лише один провайдер, який надає ряд телекомунікаційних послуг, основними з яких є: місцевий, внутрішньозоновий, міжміський та міжнародний телефонний зв'язок, телеграфний зв'язок, поштовий зв'язок, послуги передачі даних та інші.

Інтернетом у місті користується приблизно половина населення. Число користувачів телекомунікаційних послуг не зростає , тому що не має дійсно добре налагодженої структури та відсутні збалансовані тарифи, провайдери не задовольняють користувачів кількістю послуг. Звідси випливає і актуальність проектування нової мультисервісної мережі з наданням послуг Інтернет, VoIP та IPTV. 

1.3 Розробка інформаційної моделі об’єкту

Мережу будемо проектувати у центральній частині міста. Користуючись загальними відомостями, розділимо його на 6 сегментів, приблизно з рівною площею і населенням.

Рисунок 1.2 - Сегменти й вузли проектованої мережі

     

Визначимо категорії абонентів, які будуть користуватися певними послугами мобільного інтернету:

  1.  1 категорія – ділові абоненти, складають 20% всіх абонентів. Ця категорія потребує середньої пропускної спроможності каналу.
  2.  2 категорія – активні абоненти, складають 80% всіх абонентів. Ця категорія потребує високої пропускної спроможності каналу.

Далі необхідно визначити категорії абонентів, які будуть користуватися певними послугами наданими мережею провайдера:

  1.  1 категорія – Internet;
  2.  2 категорія – VoIP;
  3.  3 категорія – IPTV;
  4.  4 категорія - Game Servers;
  5.  5 категорія - Передача даних.

Для надання послуг інтернет буде орендуватися магістраль у провайдера «Укртелеком». VoIP буде реалізовано за допомогою Call-менеджерів і передбачатиме вихід у зовнішню телефонну мережу загального користування. Віщання IPTV буде можливо по мережі супутникового телебачення.  Ігрові сервери – шляхом використання спеціальних клієнтів.

Виходячи з вищесказаного, зобразимо інформаційну модель мережі на рисунку 1.3.

Рисунок 1.3 - Інформаційна модель мережі

  1.  Прогноз трафіку

Абонентам надаватиметься вищенаведений перелік послуг. Припустимо, що населення становить 84 тисячі чоловік, тоді потенційних абонентів буде орієнтовно 28 тисяч, з яких 50% вже або підключені до існуючих мереж, або не потребують послуг, решта 50% це можливі абоненти нашої майбутньої мережі. Разом отримуємо ≈ 15000 абонентів, тобто близько 3250 квартир та офісів (назвемо їх абонентської одиницею – АО).

Передбачається, що 80-90 % від загальної кількості будуть користуватися послугою інтернет, 40 % VoIP,  70 % послугою передачі даних. Майже всі абоненти будуть використовувати послугу IPTV (80 %), охочі до ігор матимуть змогу використовувати ігровий сервер (15 %).

Задамо наступні параметри для проектованої мережі.

Таблиця 1.1 - Параметри трафiку мережі

Очікувана номенклатура послуг для кожного абонента

Оцінка рівня попиту,  %

Частота викликів в ГНН, сеансів/ год

Необхідна швидкість, кбіт/с

Пачко-вість

Тривалість сеансу зв'язку Тс,с

Очікувана сумарна питома інтенсивність абонентського навантаження у ГНН, Ерл

Активні абоненти

Internet

90

3

4096

2

900

0,75

VoIP

40

2

110,4

1

300

0,167

IPTV

80

2

4096

2

1200

0,67

Передача даних

70

8

1024

2

180

0,4

Game Servers

30

1

2048

1

1800

0,5

Ділові абоненти

Internet

80

3

4096

2

900

0,75

VoIP

40

4

110,4

1

150

0,167

IPTV

20

2

4096

1

600

0,33

Передача даних

70

8

1024

2

180

0,4

Нижче приведені узагальнені дані о кількості абонентів у кожному районі:

1) 170 приватних будинків, 1620 квартир в 4 поверхових будинках, необхідно ≈ 575 АО;

2) 1115 приватних будинків, необхідно ≈ 340 АО;

3) 450 приватних будинків, 360 квартир в 5 поверхових будинках, необхідно ≈ 275 АО;

4) 3435 квартир в 5, 9 поверхових будинках, необхідно ≈ 915 АО;

5) 550 приватних будинків, 1800 квартир в 5 поверхових будинках, необхідно ≈ 660 АО;

6) 1457 приватних будинків, необхідно ≈ 485 АО;

Трафік розраховується окремо для кожного виду послуги. Формула (1.1) для розрахунку має вигляд:

 , (1.1)

де     – номер мережної послуги;

– номер вузла;

– математичне очікування трафіка, який генерується k-ю послугою на і-му вузлі;

– швидкість передачі даних (у бітах чи пакетах на секунду) – середня пропускна здатність каналу зв’язку, якої достатньо для якісної передачі трафіка k-ї послуги;

– кількість абонентів на і-му вузлі, які користуються k-ю послугою;

– середня тривалість сеансу зв’язку для k-ї послуги;

– середня кількість викликів на годину найбільшого навантаження для користувачів і-го вузла, які використовують k-у послугу.

Тут швидкість передачі даних знаходиться за формулою (1.2):

  , (1.2)

де – максимальна пропускна здатність каналу зв’язку;

– пачковість на одного абонента – відношення між максимальною та середньою пропускною здатністю, необхідною для забезпечення k-ї послуги; ця величина характеризує вибухоподібність трафіку.

Сумарний трафік, що генерується на і-му вузлі дорівнює:

                                .                                               (1.3)

Передача даних і трансляція телебачення займуть наступні потоки:

- IPTV - використовуючи кодек MPEG4 один канал займає 2 Мбіт/с, ми передбачаємо що буде транслюватися 100 каналів, тому загальна швидкість складе 200 Мбіт/с;

- Передача даних буде здійснюватися за допомогою UA-IX та оренди каналу в 1 Гбіт/с для виходу у всеукраїнську мережу. Для цих даних 1000 + 200 Мбіт/с буде зарезервований 1,2 Гбіт/с в транзитній мережі та у вузлах розподілу.

Розрахуємо пропускну здатність і зведемо дані в таблиці 1.2 та 1.3.

Таблиця 1.2 - Значення трафіку мережі (активні абоненти)

Район

Послуга

N абонентов

%

Розподіл послуг по абонентах

Пропускна здатність, Мб/с

Сумарний трафік, Мб/с

1

2

3

4

5

6

7

1

Internet

460

90

414

635,90

1352,38

VoIP

40

184

6,77

Продовження таблиці 1.2

1

2

3

4

5

6

7

IPTV

80

368

502,44

Передача даних

70

322

65,95

Games

30

138

141,31

2

Internet

272

90

245

376,32

801,06

VoIP

40

109

4,01

IPTV

80

218

297,64

Передача даних

70

191

39,12

Games

30

82

83,97

3

Internet

220

90

198

304,13

646,79

VoIP

40

88

3,24

IPTV

80

176

240,30

Передача даних

70

154

31,54

Games

30

66

67,58

4

Internet

732

90

659

1012,22

2153,43

VoIP

40

293

10,78

IPTV

80

586

800,09

Передача даних

70

513

105,06

Games

30

220

225,28

5

Internet

528

90

476

731,14

1555,07

VoIP

40

212

7,80

IPTV

80

423

577,54

Передача даних

70

370

75,78

Games

30

159

162,82

6

Internet

388

90

350

537,60

1143,47

VoIP

40

156

5,74

IPTV

80

311

424,62

Передача даних

70

272

55,71

Games

30

117

119,81

Сума, Мб/с

7652,2

Таблиця 1.3 - Значення трафіку мережі (ділові абоненти)

Район

Послуга

N абонентов

%

Розподіл послуг по абонентах

Пропускна здатність, Мб/с

Сумарний трафік, Мб/с

1

Internet

115

80

92

141,31

191,00

VoIP

40

46

1,69

IPTV

20

23

31,40

Передача даних

70

81

16,59

2

Internet

68

80

55

84,48

114,46

VoIP

40

28

1,03

IPTV

20

14

19,11

Передача даних

70

48

9,83

3

Internet

55

80

44

67,58

91,40

VoIP

40

22

0,81

IPTV

20

11

15,02

Передача даних

70

39

7,99

4

Internet

183

80

147

225,79

305,45

VoIP

40

74

2,72

IPTV

20

37

50,52

Передача даних

70

129

26,42

5

Internet

132

80

106

162,82

220,68

VoIP

40

53

1,95

IPTV

20

27

36,86

Передача даних

70

93

19,05

6

Internet

97

80

78

119,81

162,48

VoIP

40

39

1,44

IPTV

20

20

27,31

Передача даних

70

68

13,93

Сума, Мб/с

1085,5

Таблиця 1.4 - Пропускні здатності для ядер мережі

Послуга

Ядро 1, Мб/с

Ядро 2, Мб/с

Internet

2386,94

2012,16

VoIP

13,01

10,98

IPTV

1639,77

1383,08

Передача даних

253,54

213,40

Games

434,18

366,59

Сума, Мб/с

4727,4365

3986,22

8713,7

 Трафік, який генерується абонентами мережі, розподіляється на внутрішній, зовнішній і той, що виходить до сусідніх вузлів. Внутрішній трафік буде найменшим, зовнішній - найбільшим для переважної кількості вузлів. Візьмемо такі співвідношення - γвнутр: γміжвузл: γзовн як 0,2:0,3:0,5.

Розрахуємо трафік за різними напрямками.

Таблиця 1.5 – Значення трафіку за різними напрямками

№ вузла

γвнутр, Мб/с

γміжвузл, Мб/с

γзовн, Мб/с

1

307,8

461,7

769,6

2

182,6

273,9

456,5

3

147,2

220,8

368,1

4

490,4

735,6

1226,1

5

354,2

531,3

885,4

6

260,5

390,7

651,2

1742,7

2614,1

4356,8

Для розрахунку загальної ємності каналу телефонії варто скласти загальне навантаження IP телефонії серед абонентів. Загальне навантаження IP телефонії складає 217,7 Ерл.

Визначимо, яка кількість каналів потрібна для визначеного навантаження, при якості обслуговування з імовірністю втрат 0,005:

Vкан = 246.

Розрахунок кількості ІКМ ліній проводитися за формулою:

                     (1.4)

VІКМ=246/30=9.

Виходячи з наведених розрахунків, потрібно 9 ІКМ ліній.

Отже, розрахувавши трафік, можемо говорити про пропускну здатність транзитних шляхів, яка складе 1200 + 8714 ≈ 10 Гбіт / с. Службова інформація не враховується.

1.5 Висновки

У даному пункті була описана доцільність впровадження у місті нової мультисервісної мережі, місто було поділене на 6 сегментів, був розрахований трафік відповідно до району мережi (необхідна пропускна здатність транзитних шляхів у розмірі 10 Гбіт/с ). Прийнято рішення про використання двох маршрутизаторів типу ядра. Розрахований трафік буде враховуватися при виборі технології побудови мережі та при виборі необхідного обладнання.

2 АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ РІШЕНЬ І ВИБІР КОНЦЕПЦІЇ ПОБУДОВИ МЕРЕЖІ

2.1 Визначення концепції побудови мережі й мережної структури

Мережа, що проектується, повинна забезпечувати якісний доступ користувачів до послуг телефонного зв’язку, інтерактивного телебачення та мережі Internet. Також, мережа повинна мати обов'язкову логічну структуризацію й заходи щодо запобігання можливості зовнішнього вторгнення до мережі.

Типова структура мережі припускає наявність трьох рівнів: доступ, магістраль і ядро. У центрі (ядро) перебувають високопродуктивні платформи для швидкої комутації трафіку з підтримкою протоколів динамічної маршрутизації; тут же забезпечується підключення до вищих провайдерів і розташовуються сервісні центри. Таку структуру матиме і мережа міста Ровеньки.

2.2 Вибір топології мережі

У сучасних оптичних мережах доступу можуть використовуватися різні топології мережі. Вибір оптимальної топології залежить від цілого ряду чинників, пов'язаних з конкретними умовами проектування (щільність абонентів, їх розташування, види послуг і т.д.), а також від базової оптичної технології. Існують кілька топології, які забезпечують високу надійність мережі: «кожний з кожним»,  «кільце», «зірка», «дерево». З точки зору економічних показників мережі треба вибрати топологію, для якої характерна мінімальна сумарна довжина ліній зв'язку.

Два ядра мережі поєднуються за принципом «кожний з кожним». В цілому же, посилаючись на географічні умови розташування міста та розміщення абонентських одиниць у ньому, зручніше вибрати топологію «ієрархічна зірка». Перевага цієї топології в тому, що якщо вийде з ладу будь-який з вузлів мережі (окрім центральних вузлів), це жодним чином не вплине на роботу інших. Недоліки ж зіркоподібної топології полягають в тому, що вона економічно невигідна: на центральному вузлі потрібно встановлювати дорогі багатофункціональні пристрої, у процесі розширення мережі може не вистачити портів на комутаторах. Виходом з цієї проблеми встановлення ще одного вузлового встаткування в іншому місці. Тоді топологія перетвориться на «дерево».

Для з’єднання мережі використовуються оптоволоконні лінії зв’язку, адже оптоволоконна лінія зв'язку — сама надійна й стабільна технологія для підключення абонента до вузла провайдера на будь-яких дистанціях, та забезпечує швидкості передачі до 10 Гбіт/с і вище, побудована на базі оптоволоконних кабелів.

Для рівня доступу мережі вирішено обрати топологію «кільце». Лінійна топологія буде використовуватися лише в окремих випадках, коли розташування між багатоповерховими будівлями  та вузлом агрегації буде занадто великим. Однак, для забезпечення більшої надійності у лінійній топології, останній комутатор буде з’єднан з комутатором агрегації через той самий оптичний кабель, тим самим замикає кільце. Таке з’єднання не захистить від обриву кабелю, але зможе захистити при виході з ладу одного з комутаторів в ланцюзі.

2.3 Вибір технології мережі

Основні вимоги до технології мережі, що проектується:

  1.  швидкість інформаційного обміну - 10 Гбіт/с;
  2.  підтримка QoS;
  3.  низька ймовірність втрати даних;
  4.  масштабованість.

Основними магістральними технологіями на сьогодні є наступні: Gigabit Ethernet, ATM, SDH, Frame Relay.

Технологія Gigabit Ethernet (гігабітний стандарт Ethernet) - це високошвидкісні локальні мережі стандарту IEEE 802.3z. Дана технологія дозволяє використовувати смугу пропускання в 10 разів більшу, ніж технологія Fast Ethernet. 

Комплекс технологій 10 Gigabit Ethernet призначений для побудови супершвидкісної магістральних з'єднань в мережах IEEE 802.3/Ethernet. Як випливає з назви, технології цього комплексу забезпечують можливість передачі даних по магістральних з'єднанням ЛВС Ethernet на швидкості    10 Гбіт/сек.

Технологія ATM була задумана як універсальна технологія для наскрізної передачі мультисервісного трафіку по мережах будь-якого типу та рівня. Це означає, що вона може використовуватися і в мережах з комутацією каналів (SDH), і в мережах з комутацією пакетів (Ethernet), причому як в магістралях, так і на останній милі.

Головний недолік мереж з технологією ATM полягає в їхній повній несумісності з жодною з існуючих мереж. Плавний перехід на ATM у принципі неможливий, потрібно міняти відразу все устаткування, а вартість його поки що дуже висока.

SDH - телекомунікаційна технологія з комутацією каналів, створена і оптимізована для передачі оцифрованих голосових потоків зі швидкістю 64кбіт/с. SDH далеко не найефективніша технологія щодо використання транспортного ресурсу, але зате, в силу своєї специфіки, надійна у відношенні стабільних параметрів передачі.

Перевага мереж, збудованих за технологією Frame Relay полягає в їх низькій протокольній надмірності і дейтограмному режимі роботи, що забезпечує високу пропускну здатність і невеликі затримки кадрів. Але надійну передачу кадрів ця технологія не забезпечує. Мережі Frame Relay спеціально розроблялися  як суспільні мережі для з'єднання приватних локальних мереж.

Таблиця 2.1 - Порівняльна характеристика технологій  

Технології

Пропускна здатність

Підтримка QoS

Тип комутації

10 Gigabit Ethernet

10 Гбіт/с

Засоби QoS реалізовані у вигляді шести рівнів пріоритетів, які не розповсюджуються в розподілену мережу.

Комутація виконується на рівні 2 моделі OSI.

ATM

622 Мбит/с

Підтримка механізму QoS.

Комутація виконується на 1,25 рівні моделі OSI.

SDH

Від 155,52 Mб/с

Не має вбудованого механізму контролю параметрів QoS.

Комутація виконується на рівні 3 моделі OSI.

Frame Relay

34,368 Мб/с

Підтримка механізму QoS.

Комутація виконується на рівні 2 моделі OSI.

Після розгляду технологій було вирішено зупинитись на 10 Gigabit Ethernet. Ця технологія цілком задовольняє потребам мережі у пропускній спроможності, не є над дорогою у розгортанні та експлуатації.

2.4 Вибір архітектури мережі на рівні доступу

В даний час вже є ціла концепція абонентських кабельних мереж нового покоління. Пов'язана вона з сімейством концепцій FTTx. Відповідно, замість х додаються різні пункти доведення оптичного транспорту до користувача:

  1.  FTTB (Fiber To The Building) - оптична система передачі до будинку;
  2.  FTTN/FTTC (Fiber To The Node) - оптична система передачі до вузла;
  3.  FTTO (Fiber To The Office) - оптична система передачі до офісу;
  4.  FTTH (Fiber To The Home) - оптична система передачі до квартири.

Широка смуга систем FTTx відкриває нові можливості надання абонентам більшого числа нових послуг. В таблиці 2.2 приведено порівняння технології доступу.

Таблиця 2.2 - Варіанти архітектури доступу

Технологія

Пропускна здатність (к абоненту/від нього)

Максимальна протяжність

Індекс капітальних витрат

Додаткове проміжне обладнання

ADSL2+

24Мбіт/с/ 3 Мбіт/с

2,4 км (мідна пара)

1

ні

VDSL2

24Мбіт/с/ 3 Мбіт/с

2,4 км (мідна пара)

2

ні

GePON

2,4 Гбіт/с /1,25 Гбіт/с

20 км (оптоволокно, сплітер)

12

Сплітер

FTTB+ VDSL2

100 Мбіт/с / 50 Мбіт/с

20 км (оптоволокно) + 0,5 км

10

Віддалений IP DSLAM-мультиплексор

FTTN+ VDSL2

100 Мбіт/с / 50 Мбіт/с

20 км (оптоволокно) +0,5 км

5

Захисне виконання

Найбільш популярні три групи технологій, використовуючи оптоволокно: пасивні оптичні мережі (PON), Ethernet (у комутованому варіанті) і гібридні коаксіально-оптичні мережі (HFC).

Технологія FTTB - волокно до будинку, тобто до кожного будинку підходить оптико-волоконний канал, що забезпечує повну захищеність переданого сигналу від електромагнітних і радіочастотних перешкод, дає можливість надати високі швидкості доступу. Це найбільш затребувана сьогодні технологія будівництва нових широкосмугових мереж. Причина цього - зниження за останні роки ціни на оптичний кабель, появу дешевих оптичних приймачів, передавачів.

Ethernet-комутатор або DSLAM-мультиплексор в будівлі підключається до точки присутності з використанням одного або пари оптичних волокон. Агрегований трафік будівлі передається через це з’єднання з використанням стандарту Gigabit Ethernet. З'єднання між абонентами і комутатором будівлі можуть здійснюватися з використанням кручений пари, на базі одного з механізмів Ethernet-транспорту в залежності від середовища передачі для вертикальних каналів.

FTTH - це технологія прокладки волокна в будинок. Враховуючи, що абоненти проживають в основному в багатоквартирних будинках, FTTH означає, на відміну від FTTB, доведення оптичного волокна до квартири абонента.

FTTH реалізується, як правило, в двох конфігураціях оптоволоконних підключення: пасивні оптичні мережі (PON) і традиційна технологія активних оптичних мереж Ethernet «точка-точка». Кожен з терміналів оптичної мережі (ONT) у приміщенні абонента підключається окремою жилою до порту комутатора в точці присутності або до оптичного сплітеру, від якого до точки присутності прокладається загальна оптоволоконна лінія. У випадку підключення за схемою «точка-точка» застосовуються стандарти передачі 100BASE-LX  або 1000BASE-LX. 

Більші витрати на FTTH зв'язані як з вартістю устаткування, так і з ціною монтажу. У технології FTTB перетворювачі (оптичний вузол і медіа конвертери) установлюються в розрахунках один додому (60-300 квартир), а при FTTH - кожному абонентові. При використанні PON крім цього устаткування кожному абонентові потрібно встановити ще й сплітери. Потрібно відзначити також ріст числа необхідних оптичних волокон і розгалужувачів. Більш висока вартість монтажу пояснюється також і більшою кількістю встановлюваних і «що розварюються» оптичних кросів. Якщо при FTTB вони встановлюються в розрахунках один додому, то при FTTH - у розрахунках один на кожний поверх.

FTTN(С) - оптичні канали до мультисервісного вузла доступу (розподільчого вузла) і далі DSL-канали до абонента.

Збереження ділянки мідного кабелю в змішаній мідно-оптичному середовищі доступу пояснюється ще й тим, що заміна мідного кабелю оптичним на останніх декількох сотнях метрів абонентської лінії вимагає великих витрат, оскільки, по-перше, ця остання ділянка є індивідуальним для кожного абонента  і, по друге, необхідна повна заміна абонентської проводки в приміщенні кожного користувача.

Комутатор або DSLAM-мультиплексор у вуличній комутаційній шафі підключається до точки присутності з використанням одного або пари оптичних волокон. Агрегатний трафік від довколишніх абонентів передається через це з'єднання з використанням стандарту Gigabit Ethernet або 10 Gigabit Ethernet. Сполучення між абонентами і комутатором у вуличній шафі можуть здійснюватися з використанням оптоволокна (активна оптична мережа) з пропускною спроможності 100 Мбіт/с або 1000 Мбіт/с або по витій парі з використанням технології VDSL2.

Приведемо порівнювальну характеристику технологій FTTx у наступній таблиці.

Таблиця 2.3 - Порівняння технологій FTTB та FTTH

Технологія

Достатки

Недоліки

FTTB

1. Проста й традиційна архітектура мережі.

2. Простота установки й ремонту будинкової проводки на основі кабелю 5 категорії.

3. Абонентський термінал необхідний лише тим абонентам, які будуть використовувати IPTV.

4. Гнучкий розвиток мережі з використанням функціонала устаткування.

1. Присутність великої кількості активних пристроїв у розподільній мережі.

2. Ускладнення  й подорожчання експлуатації мережі.

3. Схильність

мідної будинкової проводки до електромагнітних перешкод.

4.Обмеження по функціоналу устаткування й пропускної здатності

FTTH

1. Повністю пасивна розподільна мережа. Єдине й стабільне середовище передачі - оптика.

2. Повне керування мережею з однієї крапки. Спрощення й зниження вартості процесів експлуатації (до 50%).

3. Зниження енергоспоживання (до 70%) і орендної вартості (до 50%).

4. Орієнтир на майбутнє. Найвищі швидкості й величезний потенціал росту. Мережа й усі абонентські пристрої вже готові до надання безлічі послуг.

5. Можливість розвитку мережі різних топологій FTTH, B, C з одного вузла.

1.Необхідність установки ONT у кожного абонента.

2. Робота телефону залежить від живлення на ONT.

3. Можлива недостатня кваліфікація персоналу для роботи з FTTH розв’язками .

Виходячи з порівняння технологій FTTx, оберемо технологію FTTB для багатоповерхової забудови, так як вона є найбільш економічно вигідною для густонаселених районів. Для приватного сектору була обрана технологія FTTN(C), яка є найбільш вигідною для приватного сектора.

2.5 Вибір технології рівня розподілу та доступу

2.5.1 Технології розподілу

Серед технологій розподілу особливу увагу прикуто до Active Ethernet та технологій сімейства xPON.

Технологія Active Ethernet є досить молодою і вперше була запропонована в 2004 році як складова частина стандарту IEEE 802.3ah. Незважаючи на це, Active Ethernet є одним з популярних методів розгортання мережі FTTH. Active Ethernet конкурує з PON технологією у всіх її можливих варіантах (EPON, BPON, GPON, WDM PON).

Основні переваги:

- широкосмуговий доступ;

- простота.

Кожен користувач може отримати до 100 Мбіт/с. Саме ця перевага і дозволяє використовувати дану технологію для надання послуг triple-play; Active Ethernet дуже проста в інсталяції кабельної системи і не потребує сплітер, на відміну від PON технології. Крім того, вона дуже проста в управлінні, оскільки Ethernet switch розташовується в OSP (OutSide Plant). При використанні цієї технології немає обмежень на відстань від Центрального офісу до оптичного сплітера і від сплітера до будівлі.

Головний недолік технології:  наявність активного устаткування в кожній будівлі, де підключенні абоненти, яке потрібно тримати в захисній шафі. Також  активне обладнання чутливе до зникнення електроенергії, та вандалізму.

Для побудови мережі FTTH та FTTN використовується технологія PON. Основними відмінностями PON від класичних оптичних каналів зв'язку є використання для агрегації трафіку пасивного устаткування (оптичних сплітеров)  і висока щільність портів.

Мережа PON складається з декількох елементів — комутатора на вузлі зв'язку, ліній зв'язку з пасивними сплітерами у вузлах мережі й модемів на стороні абонентів. До кожного модему надходять усі пакети від комутатора, а під час передачі використовується часове мультиплексування кадрів. В таблиці 2.4 наведено порівняння стандартів PON.

Таблиця 2.4 - Порівняння стандартів PON

Стандарти PON

BPON

EPON

GPON

Стандарт

ITU-T G.983

IEEE 802.3ah

ITU-T G.984

Пропускна здатність

Вхідний потік — до 622 Мбіт/с
Вихідний потік — 155 Мбіт/с

Симетричний, до 1,25 Гбіт/с

Вхідний  потік — до 2,5 Гбіт/с
Вихідний потік — до 1,25 Гбіт/с

Кількість абонентів на лінії

32

Максимальна дальність роботи

20 км

Довжина хвилі спадного потоку

1490 нм (цифрові дані) і 1550 нм (аналогове КТБ)

Довжина хвилі висхідного потоку

1310 нм

Протоколи

ATM

Ethernet

Ethernet, ATM, TDM

Основні переваги GePON це – відсутність  активного мережевого устаткування по дорозі до користувача, повнодуплексний симетричний доступ на швидкостях від 40 Мбіт/м (при повному завантаженні Gepon-Вузла) до 1,25 Гбіт/м, висока масштабованість. Саме ці критеріі є важливими для вибору технології розподілу мережі, що проектується.

2.5.1 Технології доступу

Виходячи з економічних міркувань не будемо розглядати безпровідні технології. Зупинимо вибір на сімействі xDSL. Це технології абонентського доступу типу «точка-точка», що дозволяють надавати послуги передачі даних, голосу і відео по звичайних телефонних дротах між обладнанням постачальника послуг мережевого доступу NAP (Network Access Provider) і вузлом споживача. Основні технології сімейства являються – ADSL, ADSL2/2+,VDSL,VDSL2. В таблиці 2.5 наведено порівняльні характеристики технологій сімейства xDSL.

Таблиця 2.5 - Порівняння технологій сімейства xDSL

Стандарт

Швидкість вихідного потоку

Мбіт/с

Швидкість вхідного потоку

Мбіт/с

ADSL

8

1

ADSL2 (стандарти G.992.3, G.992.4)

12

1

ADSL 2+ (стандарт G.992.5)

24

3,5

SHDSL (G.991.2)

5,6

5,6

VDSL (G.993.1)

55

15

VDSL2 (G.993.2)

100

100

Для забезпечення стабільної роботи мережі оберемо VDSL. При виборі посилаємось на достатньо високу швидкість обміну даними, що задовольняє потребам мережі, що проектується.

2.3 Опис типових архітектурних рішень обраних технологій

Технології  FTTx не накладають практично ніяких обмежень з точки зору пропускної спроможності і тому володіють відмінним запасом на майбутнє. Крім можливості спільного використання оптоволокна і крученої пари, підтримки послуг голосового зв'язку / передачі даних і передачі відео, ці рішення дозволяють надавати досвідченим користувачам найсучасніші послуги.

До характеристик магістральних з'єднань мережі за технічним завданням (ТЗ) пред'являються найбільш істотні вимоги, такі як:

- швидкість інформаційного обміну - 10 Гбіт/с;

- автоматична діагностика виникаючих несправностей;

- підтримка QoS;

- низька ймовірність втрати даних.

Виходячи з опису магістральних мереж та вимог ТЗ, обираємо технологію 10 Gigabit Ethernet. Тому що технологія EoSDH не є найефективнішою щодо використання як технології  для створення нової мережі, адже основне навантаження йде на передачу даних.  Технологія ATM також не  підходить, тому що обладнання, підтримуюче технологію ATM, дорожче в порівнянні з обладнанням сімейства Ethernet.

Магістральний рівень складається з 4 комутаторів розміщених по одному в кожному мікрорайоні. Для передачі даних магістральний рівень використовує технологію 10 Gigabit Ethernet 10GBASE-LX4.

До кожного магістрального комутатора підключається мережа доступу кожного мікрорайону (рис 2.2). Для багатоповерхової забудови доступ до магістральної мережі здійснюється через комутатори, розміщені в кожному будинку і з'єднані через оптичний кабель по топології «кільце», по 6-8 комутаторів в «кільце». Для з'єднання магістрального комутатора з комутаторами доступу використовується технологія 1 Gigabit Ethernet 1000BASE-X. Від комутаторів доступу крученою парою підключені абоненти.

Приватний сектор підключений з використанням технології FTTN (C) а саме за рахунок технології GePON до розподільної шафи і VDSL2 до абонента.

Рисунок 2.2 - Типова архітектура спроектованої мережі

2.4 Синтез структурної схеми мережі

Місто Ровеньки поділене на 6 мікрорайонів. Існують два маршрутизатори рівня ядра. Також, в кожному мікрорайоні знаходиться вузол агрегації, до якого підключається мережа доступу. Разом ядра та вузли утворюють магістральну мережу. Вузли агрегації з’єднанні за топологією «ієрархічна зірка» із застосуванням технології 10 Gigabit Ethernet.

Мережа доступу виконана за технологією сімейства FTTx,  та поділяється на мережу доступу багатоповерхових забудов та приватного сектору. Мережа доступу багатоповерхових забудов організована за технологією FTTB, та складається з комутаторів доступу, з'єднаних по топології «кільце». У кожному «кільці» 6-8 комутаторів, в залежності від географічної віддаленості будинків. Комутатори мережі доступу з’єднанні між собою та підключенні до магістральної мережі за технологією Gigabit Ethernet, тому що загальний трафік на кільце не перевищує 1 Гбіт/с. Разом з комутаторами доступу розташовані і голосові шлюзи для підключення аналогових телефонів. Абоненти багатоповерхових забудов підключаються до комутаторів доступу по мідній крученій парі за технологією Fast Ethernet, адже максимальна швидкість за тарифами, не перевищує 100 Мбіт/с.

Мережа доступу приватного сектору організована за технологією FTTN(C), та складається з технологій GePON  та VDSL2. На майданчиках разом з комутатором агрегації розташовано комутатор GePON. Від вузла агрегації мікрорайону оптичні канали надходять до оптичного сплітеру. До одного оптичного каналу підключається від 5 до 10 ONT пристроїв. Після оптичного сплітеру оптичні канали  розповсюджуються по точках до ONT пристроїв, від яких радіусом 200-500 м. можливе покриття будівель приватного сектору.  У цих точках знаходяться розподільні шафи, у яких знаходяться VDSL2 DSLAM, підключені до ONT пристрою, для зв’язку з комутатором агрегації. Від цієї розподільчої шафи розходяться мідні кабелі, по яких за технологією VDSL2, абоненти мають доступ до мережі на швидкості до 100 Мбіт/с. Для деяких абонентів можливе пряме підключення до мережі по оптичному кабелю на швидкості до 100 Мбіт/с через ONT пристрій. 

2.5 Опис роботи функціональної схеми

У моделі мережі доступу, апаратне і програмне забезпечення здійснює маршрутизацію і з'єднання із загальнодоступними мережами, використовуючи технології 10 Gigabit Ethernet і GPON.
 Користувачі мережі будуть отримувати доступ до ресурсів мережі через маршрутизатор певного сегмента, маршрутизатор ядра мережі, сервера, прикордонний маршрутизатор і шлюзи для певних послуг.
 Сама мережа проектується на базі трьох рівневої ієрархії: ядро, розподіл, доступ. І тому зробимо функціональний опис для кожного рівня ієрархії окремо.
 Рівень маршрутизації ядра організовується за допомогою маршрутизаторів ядра (Ядро №1, Ядро №2), які включають в себе сервера послуг, безпосередньо трансляцію цих послуг, надання доступу в інтернет, біллінг і обробку всієї інформації мережі. У нашому випадку 2 маршрутизатора з'єднані між собою, за допомогою оптоволокна 10
GBASE-LX4-LX через інтерфейси 10 Gigabit Ethernet з портами адаптованими під оптичні модулі SFP, це все виходить з розрахованого раніше трафіку мережі, який становить 10 Гбіт. Також на маршрутизатори будуть підключені вузли мережі, а саме маршрутизатори розподілу, організація їх роботи буде здійснюватися аналогічним чином, але без агрегування. І що стосується підключення послуг, то вони будуть включені в Ядро №1 в інтерфейси 10 Gigabit Ethernet за допомогою ОВ кабеля 10GBASE-LX4-LX для інтернету та української мережі обміну трафіком UA-IX, також з використанням витої пари 6ї та 7ї категорії 1000BASE-TX для серверів IPTV , VoIP і сервера білінгу. Подібне з'єднання буде проводитися через GE інтерфейси з роз'ємом RJ-45.
 Рівень розподілу мережі або вузли мережі - це маршрутизатори підключені до ядра і включають в себе концентратори з абонентами. Підключення здійснюється аналогічним чином маршрутизатора ядра. Це що стосується технології Ethernet. Але один з вузлів мережі будується за технологією GPON і включає в себе 2 приватних сегмента. Маршрутизація цього вузла буде організовуватися на Ядрі №2. Основним розподільним елементом є Optical Line Terminal (OLT) який буде сполучений з Ядром №2 ОВ кабелем 1000BASE-LX через інтерфейси GE з SFP модулями. OLT в свою чергу буде включати в себе ті 2 сегмента, які будуть представлені Splitter (сплітерами або оптичними концентраторами), з'єднання з ними буде виконуватися також як і в попередніх випадках, але через порти SC призначені для дуплексного оптоволокна.
 Рівень доступу (Access layer) складається з простих комутаторів розташованих у будинках користувачів, на які підключається ОВ лінія 1000BASE-LX з Distribution layer на гігабітний порт з модулем SFP. А користувачі підключаються на 100 мегабітні інтерфейси Fast Ethernet витою парою 5ї категорії 100BASE-TX з 24я портами під RJ-45.

На функціональній схемі детально показано включення абонентів за технологією FTTx та надання послуг IP- телефонії, IPTV та доступу до мережі Internet.

Для забезпечення абонентів послугою IPTV комутатори мережі доступу мають підтримку технології IGMP та IGMP Snooping. Відеоконтент передається у мультикастовій формі, до комутаторів магістрального рівня, і далі, до комутаторів доступу. Завдяки мультикастовій формі, трафік з однаковим відеоконтентом не підсумовується на вихідному каналі.  З комутатору доступу відеоконтент  поступає до абонента на його комп’ютер або спеціальну STB приставку, до якої підключається телевізор.

Для забезпечення абонентів послугою телефонії, разом з кожним комутатором доступу розміщується голосовий шлюз, який перетворює IP телефонію у аналогову. Абоненти підключаються по мідній парі до голосового шлюзу. З голосового шлюзу трафік IP телефонії поступає через мережу доступу, магістральну мережу до Soft-switch, який вже здійснює перетворення з IP телефонії в аналогову телефонію, і передає на опорно-транзитну станцію, де здійснюється комутація до телефоної мережі загального користування, міжміський та міжнародні напрямки.

Для забезпечення абонентів послугою доступу до мережі Internet, з комутатора доступу, кабелем UTP-5e, підключаються абоненти за технологією 100BASE-TX. Можливе підключення як одного абонентського пристрою, так і декількох, через спеціальний пристрій (комутатор, маршрутизатор).  

Мережа доступу приватного сектору реалізована на комутаторах GePON та VDSL2 DSLAM. Комутатори  GePON розташовані на вузлах агрегації разом с магістральними комутаторами. До кожного порту комутатора GePON підключаються 5-10 VDSL2 DSLAM  через оптичні кабелі. Від кожного порту комутатора GePON по оптичному кабелю сигнал поступає до оптичного сплітеру який розділяє його на 5-10 оптичних кабелів, до яких приєднуються ONT пристрої, розміщені разом з VDSL2  DSLAM  в антивандальної шафі. В абонентів розташовані VDSL2 модеми, які через мідний кабель підключаються до DSLAM на швидкості до 100 Мбіт/с.  Далі абонентський трафік через ONT пристрій поступає до магістральної мережі  і до BRAS і далі до мережі Internet.

Для забезпечення абонентів приватного сектору послугою IP телефонії, у абонента розташовується голосовий шлюз для перетворення IP телефонії в аналогову телефонію. Трафік IP телефонії поступає через VDSL2 модем, через окремий віртуальний канал який має вищий пріоритет, та поступає до DSLAM.  Комутатори GePON, DSLAM, як і комутатори доступу та агрегації також мають підтримку QoS. З DSLAM трафік IP телефонії поступає до магістральної мережі і далі як і трафік IP телефонії мережі доступу багатоповерхових будинків до Soft-switch.

Для забезпечення абонентів приватного сектору послугою IPTV DSLAM та комутатори GePON мають підтримку технологій IGMP та IGMP Snooping. Відеоконтент обробляється так само, як і в мережі доступу багатоповерхової забудови. Але є різниця, від DSLAM мультикаст поступає до абонента окремим віртуальним каналом з пріоритетом.  

Функцiональна схема наведена у додатку В.

2.6 Висновок

В цій главі були обрані топології та технології проектуємої мережі.

Місто поділене на мікрорайони з вузлами агрегації, до вузлів агрегації  підключена мережа доступу за технологіями сімейства FTTx. Абонентам будуть надаватися послуги IP-телефонії, IPTV  та доступу до мережі Internet. Від абонента багатоповерхових забудівель до комутатора мережі доступу  буде застосуватися технологія Fast Ethrenet. Від комутатора доступу до вузла  агрегації  буде застосована технологія Gigabit Ethernet, на магістральній мережі застосовується технологія 10-Gigabit Ethernet.

Усі комутатори доступу з’єднуються по 6-8 комутаторів в «кільце», яке замикається на комутаторі агрегації.  Абоненти приватного сектору будуть підключатися за технологією VDSL2 до IP DSLAM, які розташовані в розподільчих шафах. Від IP DSLAM абонентський трафік поступає до комутатору агрегації за технологією GePON, через ONT приймач та комутатор GePON. Топологія мережі доступу приватного сектора має деревовидну топологію.


3 Апаратний синтез мережі

3.1 Вибір активного мережевого устаткування

Мережеве устаткування поділяється на устаткування  рівня ядра, розподілу та доступу. До устаткування рівня ядра належать маршрутизатори ядра. До устаткування мережі розподілу відносять маршрутизатори рівня розподілу, OLT пристої. До устаткування мережі доступу відносять: комутатори доступу, комутатори GePON, ONT пристрої, мультиплексори  IP DSLAM VDSL2, VoIP-шлюзи.

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування.

3.1.1 Маршрутизатор ядра

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

   - кількість портів SFP Gigabit Ethernet 10/100/1000 24;

   - кількість портів 10 Gigabit Ethernet – 2;

   - тип транків VLAN :   802.1x;

   - пропускна здатність: 48 Гбіт/с;

   - підтримка  технологій QoS, IGMP Snooping,  IGMP Proxy.

Порівняємо декілька можливих варіантів маршрутизатора рівня ядра. Його вибір дуже важливий, треба вибрати дійсно надійну модель.

Розглянемо маршрутизатори серії Cisco 7600 (модель Cisco 7603), які підтримують широкий спектр IP сервісів на швидкості, що дорівнює пропускної здатності каналу (32Gbps, Gigabit Ethernet). Така висока продуктивність роботи IP додатків забезпечується шляхом застосування сучасної технології Parallel eXpress Forwarding (PXF).

Маршрутизатори серії Cisco 7600 дозволяють швидко знизити витрати, пов'язані з наданням широкосмугових послуг, обслуговуючи на швидкості лінії понад 60000 сесій з підтримкою всіх функцій управління якістю обслуговування (QoS) та інших допоміжних послуг. Ця унікальна комбінація сприяє підвищенню операційної ефективності і розширює можливості отримання доходів від абонентів широкосмугових послуг.

Основні характеристики серії маршрутизаторів Cisco 7600:

  1.  Інтегровані функції агрегації широкосмугових підключень і приватних ліній з використанням запатентованої технології Cisco адаптивної обробки мережного трафіку PXF.  
  2.  Провідні в галузі показники відмовостійкості завдяки перевіреним механізмам резервування процесорів маршрутизації в поєднанні зі швидким встановленням з’єднань - що забезпечує доступність системи на рівні 99,999%.
  3.  Високопродуктивні модулі маршрутизації Performance Routing Engine. Слоти SPAs, що підтримують послуги широкосмугових підключень і виділених ліній на швидкості середовища передачі (5,10 портiв).
  4.  Висока щільність широкосмугових підключень - підтримка понад 60000 сесій в конфігураціях LAC (локального концентратора доступу) і PTA.
  5.  Повний набір функцій граничного пристрою мережі IP.

Juniper:
 Розглянемо маршрутизатори серії МХ (модель Juniper МХ10). Цей роутер підтримує досить велику кількість IP сервісів на високій швидкості. Пропускна здатність 20 Gbps, але при необхідності її можна збільшити до 40 Gbps.за рахунок функціональних дополнільних модулів.
 Маршрутизатор MX10 входить до лінійки універсальних 3D-маршрутизаторів Juniper серії MX на базі мікропроцесора Trio і високопродуктивної ОС Junos від Juniper, що підтримує розширені функції маршрутизації і комутації. Цей маршрутизатор заввишки всього в 2 стійки (3,5 ") забезпечує зниження загальної вартості володіння та підвищення ефективності експлуатації корпоративних мереж і мереж постачальників послуг без збитку для якості обслуговування. Завдяки підтримці суміщення інтерфейсів різних типів і оновлення ПЗ, маршрутизатор MX10 є ідеальним рішенням для кампусних мереж, об'єднання центрів обробки даних і глобальних мереж постачальників послуг.
 Лінійка маршрутизаторів серії MX, в тому числі маршрутизатори середнього діапазону, дозволяють вирішувати широкий спектр завдань, включаючи наступне:
 • розширення на рівні 2, необхідне для консолідації та забезпечення мобільності центрів обробки даних (VPLS, PseudoWires, Fast re-route, BFD)
 • комплексна сегментація мережі на рівні 2 і рівні 3 (за допомогою VPN L3/L2).


Основні характеристики серії маршрутізаторів Juniper МХ10:
 • агрегація широкосмугових підключень;
 • одні з кращих показники відмово стійкості;
 • універсальний набір функцій прикордонного 3D-маршрутизатора;
 • швидке з'єднання, що забезпечує доступність на 99.9%

Зведемо в таблицю 3.1 основні характеристики маршрутизаторів для їх порівняння і вибору.

Таблиця 3.1 - Порівняння маршрутизаторів ядра

Характеристика:

Cisco7603

Juniper MX10

Вартiсть

22100$

28000$

Габарити,            (Ш x В x Г) см

17.37 x 7 x 20.3

44,5 x 8,76 x 59,6

Вес, kg

13,07

13,7

Кiл-ть слотiв розширення

3, (1 Total) Expansion Slot,(2 Total) Supervisor Engine

2, MIC-3D-20GE-SFP, 1 empty MIC slot

Слоти розширення для iнтерфейсiв

2, ХХ-Port Gigabit Ethernet SPAs

1,  MIC-3D-XXGE-SFP

Слоти для процесорних модулiв

1,    1 x RSP720-3C Route Switch Processor

1

Пропускна спроможнiсть

32 Gbps

40 Gbps

Обробляема спроможнiсть

15 Mpps

20 Mpps

Термін виробітку на відмову

7 лет

6 лет

Дивлячись на порівняльну таблицю зупинимо вибір на маршрутизаторі Cisco 7603. Він дешевше, має на один слот під розширення більше, простіше в експлуатації і термін вироблення на відмову на рік більше. Це надійний вибір ще й тому, що компанія Cisco Systems є світовим лідером в забезпеченні мережевої взаємодії для Internet. Сьогодні кожне віртуальне повідомлення, відправлене через Internet, проходить через устаткування компанії Cisco Systems. Компанія міцно займає позиції лідера на ринку маршрутизаторів (по різним  даним від 60 до 80% в секторі ринку), а після приєднання ряду фірм, що спеціалізувалися на технологіях Cell-Relay (АТМ) і LAN Switching, Cisco Systems вийшла в лідери також і по цих напрямах: 70% ринку магістральних комутаторів належить саме Cisco.

3.1.2 Маршрутизатор рівня розподілу

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

   - кількість портів SFP Gigabit Ethernet 10/100/1000 24;

   - тип транків VLAN :   802.1x;

   - пропускна здатність: 48 Гбіт/с;

   - підтримка  технологій QoS.

Обираючи маршрутизатори розподілу пошлемося на обладнання ядра мережі. Виходячи з цього для розподілу вузлів будемо брати теж пристрої фірми Cisco.

Порівняємо декілька моделей маршрутизаторів: Cisco Catalyst 6503-Е та Cisco WS-C4928-10GE.

Таблиця 3.2 - Порівняння маршрутизаторів розподілу

Основні характеристики

WS-C4928-10GE

Catalyst 6503-Е

Кількість портів SFP Gigabit Ethernet 10/100/1000

28

97

Пропускна здатність, Гбіт/с

48

48

Підтримка технологій QoS, IGMP Snooping,  IGMP Proxy, STP/RSTP/MSTP, MPLS

так

так

Тип транків VLAN

802.1x

802.1x

Розміри (У x Ш x Г), див

4,45 x 44,5 x 40,9

5,8 х 38 х 45

Вага, кг

7,48

15

Оберемо  маршрутизатор Cisco Catalyst 6503-Е в якості маршрутизатора рівня розподілу.                                                                                                         

3.1.2  Комутатор доступу мережі

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

- кількість портів 10/100Base-TX – 24;

- кількість портів 10/100/1000Base-T /SFP -2;

- кількість статичних груп VLAN – 4К;

- тип транків VLAN :   802.1x;

- підтримка  технологій QoS, IGMP Snooping,  IGMP Proxy, DHCP relay, DHCP option 82, DHCP  Snooping ;

- управління доступом 802.1х на основі портів та МАС-адресов;

- підтримувати сегментація трафіку;

-  управління широкомовним штормом;

-  управління смугою пропускання;

-  підтримка протоколу SNMP;

- робоча температура: від 0 до 45°С;

- забезпечення грозозахисту;

- підключення зовнішніх датчиків;

- відсутність примусової вентиляції;

- джерело живлення різного типу.

В таблиці 3.3 наведені порівняльні характеристики комутаторів доступу.

Таблиця 3.3 - Порівняння комутаторів доступу

Виробник

Alcatel-Lucent

D-Link

Hewlett- Packard

Zyxel

Назва пристрою

Omnistack 6200

DES-3028/3052

HP Procurve 2610

MES-3728

Маркування

VLAN IEEE 802.1p/QoS

Так

Так

Так

Так

Підтримка

Layer 2 isolation

Так

Traffic

Segmentation

Так

Так

Підтримка Lacp-based

link aggregation

Так

Так

Так

802.3ad LACP

Підтримка DHCP

snooping, Ip-source guard

Так

Так

Так

Так

Підтримка

Igmp-snooping

Так

v1/v2/v3

Так

(Data driven)

IGMP Snooping

v1/v2/v3

Підтримка MVR

або аналога

Multicast VLAN

ISM VLAN

-

MVR

Підтримка статичних

профілів IGMP

Так

64

Так

256 груп

Підтримка IGMP

Так

Так

Так

Так

Число L2 VLAN

255 active

4 K

256

2000

Число VLAN ID

4 K

4 K

4096

4094

Класифікатори

і політики ACL

ACL L2/3/4

Підтримується

L4ACL

ACL IL2/L3/L4I

Засобу керування

швидкістю доступу

(shaping)

Rate-limit/

Traffic shape

Policing

на основі

портів або ACL

-

Rate Limiting, port

based (ingress/egress)/

Bandwidth control granularity 64 Kbps, etc.

В  якості комутатора доступу виберемо D-Link DES-3028. Керовані комутатори другого рівня серії DES-3028 являють собою найбільш ефективне рішення в категорії керованих мережевих комутаторів початкового рівня. Володіючи багатим функціоналом, ці комутатори надають недороге рішення по створенню безпечної і ефективної мережі відділів підприємств малого та середнього бізнесу, а також промислових підприємств. Також ця серія є оптимальним по співвідношенню «ціна/функціонал» рішенням рівня доступу мережі провайдера послуг. Ці комутатори дозволяють оптимізувати мережу як за функціональними, так і вартісними характеристиками.

3.1.4 GePON OLT комутатори 

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

- кількість PON портів – 8;

- оптичний коефіцієнт розподілу: 1:32;

- швидкість передачі PON - 1,25 Гбіт/с;

- довжина хвилі PON потоку - 1310 нм/1490 нм;

- тип транків VLAN :   802.1x;

- підтримка  технологій QoS, IGMP Snooping,  IGMP Proxy;

-  підтримка протоколу SNMP.

В таблиці 3.4 наведені характеристики комутаторів GePON.

Таблиця 3.4 - Характеристики комутаторів GePON

Виробник

OLT-1308

ZyXEL

DPN-3012-E

D-Link

EPL-1000

Planet

Швидкість передачі

Down/ Upstream

1.25 Gbps

1.25 Gbps

1.25 Gbps

1.25 Gbps

1.25 Gbps

1.25 Gbps

оптичний коефіцієнт розподілу

1:64

1:32

1:32

Порти

магістральні

4 комбо-порта 1000Base-T/SFP

4 комбо-порта 1000Base-T/SFP

1 x Gigabit TP / SFP Combo Port

PON порт

8

4/8/12

1

MGMT порт

1 x RJ-45 (10/100Base-TX)

1 x RJ-45 (10/100Base-TX)

1 x RJ-45 (10/100Base-TX)

Канал  upstream

1310нм

1310нм

1310нм

Канал downstream

1490нм

1490нм

1490нм

Фізичні параметри

Габарити:

440 (Ш) x 443 (Г) x 43.6 (В) мм

441 x 430 x 44 мм

432 x 207 x 43мм

QoS

IEEE 802.1p QoS до 8 черг на порт

IEEE 802.1q tag-based и port-based

8 очередей на порт

Підтримка  802.1p

CoS на основі TOS

CoS DSCP

Налаштування розкладу

IEEE802.1p, IPv4 Type of Service or Differentiated Services, IPv6 Traffic Class, -802.1Q VLAN ID, Destination MAC address or Source MAC address

Підтримка IGMP Proxy / Snooping

так

так

так

Вологість:

5% ~ 90%

5% до 90%

10 ~ 90%

Напруга

~ 220 В

100 - 240 В

100 – 240V AC

Бюджет оптичної потужності: мінімум

Для ONU на 10km - не менш 29dB

Для ONU на 20km - не менш 30.5dB

28dB

Дальність: до 20км

Потужність передавача

2dBm до 7dBm

Чутливість приймача: -30 dBm

Відповідно до технічного завдання виберемо GePON комутатор DPN-3012-E фірми D-Link, тому що даний комутатор має модульну структуру і на один порт PON можливе підключення до 32 ONU пристроїв, що є оптимальним для даного проекту.

DPN-3012-E забезпечує кілька економічних переваг. Пристрій забезпечує безшовне підключення для будь-яких IP-комунікацій, надаючи мережа L2, яка використовує протокол IP для передачі даних, голосу та відео. Оскільки пристрої Ethernet використовуються повсюдно, впровадження технології GE-PON є економічним рішенням, яке може служити альтернативою звичному устаткуванню доступу і дозволяє спростити мережеву архітектуру.

3.1.5 GePON ONT пристрій

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

- кількість PON портів – 1;

- кількість портів 10/100/1000Base-T - 1;

- швидкість передачі PON до 1Гбіт/с;

- тип транків VLAN :   802.1x;

- аутентифікація ONU;

- підтримка  технологій QoS, IGMP Snooping;

- довжина хвилі PON потоку - 1310 нм/1490 нм

-  підтримка протоколу SNMP.

Для уникнення несумісності устаткування як GePON ONT пристроїв виберемо продукцію фірми D-Link. Пристрій DPN-301L GePON ONT (Gigabit Ethernet Passive Optical Network) забезпечує з'єднання по оптичному каналу з пристроєм GePON класу OLT (оптичне термінальне обладнання) і з'єднання 10/100/1000Мбіт/с Gigabit з кінцевим користувачем LAN .

3.1.6 Мультиплексор  IP DSLAM VDSL2

На основі вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

- кількість портів VDSL2 – 24;

- тип транків VLAN :   802.1x;

- підтримка  технологій QoS, IGMP Snooping,  DHCP option 82;

-  підтримка протоколу SNMP.

- робоча температура: від -10 до 45°С;

- забезпечення грозозахисту;

В таблиці 3.5 наведені характеристики мультиплексорів IP DSLAM VDSL2.

Таблиця 3.5 - Характеристики мультиплексорів IP DSLAM VDSL2

Виробник

VES-1616FE-55A

Zyxel

VES-1624FT-55A

Zyxel

VC-2402

Planet

DAS-3626

VDSL2

100 Mbps/50 Mbps

100 Mbps/50 Mbps

100 Mbps/50 Mbps

100 Mbps/50 Mbps

Інтерфейси

VDSL

16

24

24

24

Поддержка IGMP Snooping/ IGMP proxy

да

да

да

да

DHCP snooping

да

да

да

да

DHCP Relay and DHCP option82

да

да

да

да

Температура

0 ~ 60°C

-10 ~ 60°C

0 ~ 65 C°

0 ~ 65 C°

Відповідно до технічного завдання вибираємо комутатор VDSL2 DAS-3626  фірми D-Link, так як цей комутатор має малу щільність портів для розміщення на віддалених виносах з невисокою щільністю абонентів.

3.1.6 VoIP шлюзи

На основі  вимог ТЗ оберемо відповідну елементну базу активного устаткування:

-  підтримка протоколів: SIP,  H.323 version 4, T.38;

- підтримка аудіокодеків: G.711 (a-law/µ-law) (64 kbps) G.729a             (8kbps) G.723.1 (5.3/6.4 kbps) ;

- тип транків VLAN :   802.1x;

-  підтримка протоколу SNMP.

Голосовий шлюз D-Link  DVG-3016S дозволяє об'єднати IP-мережу з аналогової лінією POTS для передачі голосових даних з використанням звичайних телефонних апаратів та факсів. Підключення DVG-3016S до IP-мережі здійснюється через порти LAN / WAN, з інтерфейсом 10/100BASE-TX Ethernet. Шлюз DVG-3016S передає голос і факсимільні повідомлення у відповідності до загальноприйнятих міжнародних стандартів передачі голосу і даних. Підтримка функції якості обслуговування (QoS) забезпечує якість зв'язку, порівняну з аналоговою телефонією.

Для приватного сектору необхідні голосові шлюзи з малим числом портів, які будуть розташовані у абонентів вдома, тому було обрано модель DVG-2102S. Порт FXO дозволяє перетворювати оцифрований голос з IP-мережі або Інтернет в аналоговий голос і передавати його користувачам аналогових телефонних апаратів у ТМЗК. DVG-2102S оснащений вбудованим маршрутизатором, що дозволяє мати доступ до мережі Internet  одночасно з вчиненням телефонних дзвінків.

У таблиці 3.6 наведені характеристики обраного VoIP обладнання.

Таблиця 3.6 -  Характеристики VoIP обладнання

Модель

DVG-2102S

DVG-3016S

Інтерфейси

+ 2 порта FXS  RJ-11

+ 1 порт LAN  10/100BASE-TX  RJ-45

16 портів FXО c 1 RJ-21

Порт 10/100BASE-TX RJ-45 WAN

Порт 10/100BASE-TX RJ-45 LAN

Якість обслуговування (Qos)

ToS

8 черг пріоритетів 802.1p Diffserv

ToS

8 черг пріоритетів 802.1p Diffserv

Типи підключень

Dhcp-Клієнт

Pppoe-Клієнт

PPTP

Dhcp-Клієнт

Pppoe-Клієнт

PPTP

Голосові функції

Кодеки: G.711a/μ-law, G.723.1, G.726, G.729A/B

Переадресація дзвінків (зайняте, немає відповіді, безумовна)

Тристороння конференція

MWI (RFC-3842)

Підтримка DTMF/імпульсного набору

DTMF

T.30 FAX Bypass G.711, T.38, передача факсу в реальному часі

Запис повідомлення вітання (FXO)

Таблиця номерів спецслужб (FXO)

G.711 a/u, G.726 (32K), G.729A, G.723.1

Регульований jitter-буфер

Ехозаглушення

Фільтр викликів - ухвалювати/відмовляти від дзвінків по Ip-Адресам

Id-Генерація Fxs-Викликів: DTMF, FSK (Bell core/ETSI)

Набір номера в стандарті E.164

Підтримка резервного SIP PROXY (реєстрація)

SIP PING

Функції групового виклику

Переадресація виклику: із супроводом/ без супроводу

3-стороння конференція

T.30 fax pass-through

T.38 fax relay

Робоча температура

Від 0˚ до 45˚C

Від 0˚ до 45˚C

3.1.7 Вибір шлюза послуг IPTV

         Необхідно обладнання для мовлення в мережу 100 каналів і з підтримкою кодека MPEG4, для цього вибираємо відповідний стример, який міг би обробляти і надавати цю кількість каналів в мережу з супутникової антени. Оберемо NetUP IPTV Combine 4x.

Характеристики пристрою:
 Максимальна швидкість передачі мультимедійних потоків в мережу перевищує 250 Мбіт / сек. У зв'язку з цим підключення проводиться по порту Gigabit Ethernet з максимальною пропускною спроможністю 1000 Мбіт / сек. Так само необхідна підтримка IGMP Snooping в Ethernet комутаторі для запобігання перевантаження абонентських портів широкомовним трафіком (повною мірою таким вимогам відповідають комутатори Cisco Catalyst 2950T-48). Абонентські приставки і персональні комп'ютери підключаються по порту FastEthernet з максимальною пропускною здатністю 100 Мбіт / сек. Такої швидкості цілком достатньо для перегляду одного мультимедійного потоку з середньою швидкістю близько 4 Мбіт / сек.
 Продуктивність:
 • Більше 50 одночасних сесій на перегляд контенту з жорсткого диску (при швидкості потоків 4 Мбіт/сек кожен). Сумарна швидкість - 200 Мбіт / сек;
 • 4 транспондера для прийому телевізійних каналів із супутників. Сумарна швидкість близько 240 Мбіт / сек.
Формат медіаконтенту:
 • Формат VoD-файлу - Transport stream;
 • Відео: SD, HD - MPEG-2, H.264 (MPEG-4 AVC). Рекомендований бітрейт 4096 Кбіт / сек і вище, роздільна здатність 720х576 і вище;
 • Аудіо: AC-3 або MPEG Audio Layer 2, 48000 Hz, stereo, 128 Кбіт / сек і вище.

3.1.6 Вибір Біллінг-сервера та Game-сервера

 Як Біллінг-сервер та
Game-сервер використовуємо досить потужний Сервер Dell PowerEdge T300 з наступними характеристиками:
 Процесор Один чотирьохядерний процесор Intel Xeon QC X3323 Частота 2,50 ГГц Кеш 2 х 6 МБ Пам'ять 2 х 2 ГБ DDR2 Registered DIMM ECC 667 МГц DualRank
 Слоти розширення для пам'яті - 6 слотів

Сервер підходить до посталених задач по всім параметрам. Великий жорсткий диск дозволить встановлювати об'ємні програми і вести повну базу даних для білінгу.  

3.1.7 Вибір прикордонного маршрутизатора


 Через прикордонний маршрутизатор будуть надаватися послуги інтернет та UA-IX із сумарною пропускною здатністю 1200 Мбіт / с. Цей маршрутизатор буде підключатися до Ядра №1 через SFP/RJ-45 лінією 1000BASE-LX/ТХ, а от до самого маршрутизатора будуть підключені інтернет і UA-IX найімовірніше оптоволоконні лінії 1000BASE-LX, на гігабітні інтерфейси через SFP або SC порти. Обраний пристрій повинен мати пропускну спроможність не менше 10 Гбіт / с, мати гарну оброблюваної здатністю і QoS.

Виберемо необхідне обладнання і наведемо його характеристики в таблиці 3.7.

Таблица 3.7 - Характеристика Cisco 7201

Характеристика

Cisco 7201

Цiна

10000$

Вага

7,5 кг

Габарити

483 x 429 x 44 мм

Кiлькiсть портiв

4 GE, 2 SFP

Флеш пам’ять

1 Гб DRAM memory, 2 Гб DRAM memory максимально

Обробляема споможнiсть

2 Mpps

Робоча температура

0-40 град С

Частота вхiдного сигналу

50/60 Гц

Вхiдна напруга

100 - 240 В

Quality of Service (QoS)

+

Даний маршрутизатор дозволить надання послуг інтернету і UA-IX в мережі, він володіє достатніми параметрами для обробки необхідних обсягів інформації.

3.2 Розподіл активного мережевого устаткування

Підведемо у таблицю 3.8 кількість та розподіл обраного обладнання.

Таблиця 3.8 - Кількість обраного обладнання

Модель обладнання

№1

№2

№3

№4

№5

№6

Разом

Маршрутизаторів ядра:

Cisco 7603

1

0

0

0

1

0

2

Маршрутизатор розподілу:

Cisco Catalyst 6503-Е

1

0

1

1

1

0

4

Комутатор доступу

D-Link DES-3028

26

0

20

39

27

0

112

GePON комутатор

DPN-3012-E

1

0

0

0

0

0

1

GePON ONU

DPN-301/L/T

0

3

0

0

0

5

8

IP DSLAM VDSL2

D-Link DAS-3626 

0

5

0

0

0

5

10

VoIP шлюз DVG-2102S

0

10

0

0

0

15

25

VoIP шлюз DVG-3016S

21

0

20

37

22

0

100

NetUP IPTV Combine 4x

1

0

0

0

0

0

1

Dell PowerEdge T300

2

0

0

0

0

0

2

Прикордонний маршрутизатор:

Cisco 7201

1

0

0

0

0

0

1

3.3 Висновок

Для реалізації мультисервісної мережі було обрано устаткування у виді комутаторів агрегації, розташованих на вузлах агрегації; комутаторів доступ, розташованих в телекомунікаційних  шафах разом з VoIP шлюзами у багатоповерхових будівлях.

GePON комутатори розташовані на вузлі агрегації, IP DSLAM VDSL2 мультиплексори та ONU приймачи, розташовані у вуличних антивандальних телекомунікаційних шафах . Також було обране абонентське устаткування для надання послуги IP-телефонії -  VoIP шлюзи для 2-х аналогових телефонів.  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25473. Сущность, функции и структура социальной работы 16.56 KB
  Сущность функции и структура социальной работы Социальная работа Холостова – это разновидность человеческой деятельности цель которой оптимизировать осуществление субъективной роли людей во всех сферах жизни общества в процессе жизнеобеспечения и деятельности существования личности семьи социальных и др. специалисты стала затем особой профессией получившей название социальной работы. Данная функция ассоциируется с пониманием социальной работы как в узком так и в широком смысле слова; 4.Социальномедицинская функция организация...
25474. Структура социальной работы. Направлении уровни формы и методы социальной работы 13.46 KB
  Направлении уровни формы и методы социальной работы субъект содержание из вытекающих функций средства управление объект цельОбъект и предмет основополагающие категории развития теории социальной работы. Так в словаресправочнике по социальной работе отмечено: Объектом исследования социальной работы является процесс связей взаимодействий способов и средств регуляции поведения социальных групп и личностей в обществе. Представлен в современной России подсистемами социальной защиты дополнительного образования молодежной...
25475. Современные записки 11.08 KB
  И как теперь видно именно литературный отдел Современных записок создал им известность если не сказать славу обеспечил жизнеспособность всему изданию когда в 1940 году после немецкого вторжения во Францию продолжать его выпуск стало невозможно в НьюЙорке с января 1942 года стал выходить Новый Журнал основанный романистом Марком Алдановым и поэтом Михаилом Цетлиным где был сохранён круг авторов Современных записок. Семьдесят номеров Современных записок журнал задумывался как ежемесячник но по многим причинам связанным...
25476. Принципы профессиональной социальной работы. Значение принципов для практик социальной работы 11.37 KB
  принципы профессиональной социальной работы. Значение принципов для практик социальной работы Принцип универсальности исключение дискриминации при оказании социальной помощи по расовым национальным религиозным политическим и иным признакам Принцип охраны социальных прав оказание помощи клиенту не может быть обусловлено требованием к нему отказаться от своих социальных прав или от части из них Принцип социального реагирования осознание необходимости принимать меры по выявленным социальным проблемам действовать в соответствии с...
25477. Российское телеграфное агентство (РОСТА) — центральный информационный орган советского государства (РСФСР, с 1924 СССР) в 1918—1925 годах. 11.67 KB
  Новое агентство было названо Российским Телеграфным агентством при Всероссийском Центральном Исполнительном Комитете сокращенно РОСТА. Техническую базу РОСТА составили структуры Петроградского телеграфного агентства и частных информационных агентств. СНК всем средствам массовой информации вменялось в обязанность перепечатывать полученные по каналам РОСТА декреты Советского правительства и последние новости.
25478. ГАЗЕТА ИЗВЕСТИЯ ПЕТРОГРАДСКОГО СОВЕТА РАБОЧИХ, КРЕСТЬЯНСКИХ И КРАСНОАРМЕЙСКИХ ДЕПУТАТОВ (1917-1921) 10.78 KB
  Москвы и Московской области 16 апреля 1921 г. Переписка с Обкомом ВКПб ОГПУ прокурором Ленинградской области о работе газеты; о письмах крестьян с критикой коллективизации сельского хозяйства принудительного труда крестьян на лесозаготовках состоянии сельского хозяйства в деревнях Ленинградской области и другим вопросам. ЛЕНИНСКИЙ ПУТЬ ОРГАН ВОЗНЕСЕНСКОГО РАЙКОМА ВКПб И ВОЗНЕСЕНСКОГО ИСПОЛКОМА РАЙОННОГО СОВЕТА ДЕПУТАТОВ ТРУДЯЩИХСЯ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ 19381941 Приказы по редакции и типографии газеты.
25479. Методы соц.работы 13.88 KB
  работы давала Хотемова на лекциях в ПЛ № 34 – способы совокупность приемов и операций в соц. по направлениям и формам соц.работы: ● организационные; ● соц.
25481. Эффективность социальной работы- понятие, критерии и показатели 22.57 KB
  Эффективность социальной работы понятие критерии и показатели Существует два определения понятия эффективность социальной работы ЭСР:1 ЭСР это соотношение между достигнутыми результатами эффектами и затратами связанными с обеспечением результатов. На практике приходится считаться с так называемыми предельными результатами когда их количественные и качественные характеристик возрастают изза лимитации целого ряда факторов в данном учреждении социальной защиты; 2 ЭСР это фактически достигнутые и необходимые результаты...