Целесообразно делить территориальные сети, используемые для построения корпоративной сети, на две большие категории:

магистральные сети;

сети доступа.

Обычно в качестве магистральных сетей используются цифровые выделенные каналы со скоростями от 2 до 622 Мбит/с, по которым передается трафик IP, IPX или протоколов архитектуры SNA компании IBM, сети с коммутацией пакетов frame relay, ATM, X.25 или TCP/IP. При наличии выделенных каналов для обеспечения высокой готовности магистрали используется смешанная избыточная топология связей, как это показано на рис. 6.5.

Рис. 6.5. Структура глобальной сети предприятия

Под сетями доступа понимаются территориальные сети, необходимые для связи небольших локальных сетей и отдельных удаленных компьютеров с центральной локальной сетью предприятия. Если организации магистральных связей при создании корпоративной сети всегда уделялось большое внимание, то организация удаленного доступа сотрудников предприятия перешла в разряд стратегически важных вопросов только в последнее время. Быстрый доступ к корпоративной информации из любой географической точки определяет для многих видов деятельности предприятия качество принятия решений его сотрудниками. Важность этого фактора растет с увеличением числа сотрудников, работающих на дому (telecommuters - телекоммьютеров), часто находящихся в командировках, и с ростом количества небольших филиалов предприятий, находящихся в различных городах и, может быть, разных странах.

В качестве отдельных удаленных узлов могут также выступать банкоматы или кассовые аппараты, требующие доступа к центральной базе данных для получения информации о легальных клиентах банка, пластиковые карточки которых необходимо авторизовать на месте. Банкоматы или кассовые аппараты обычно рассчитаны на взаимодействие с центральным компьютером по сети Х.25, которая в свое время специально разрабатывалась как сеть для удаленного доступа неинтеллектуального терминального оборудования к центральному компьютеру.

К сетям доступа предъявляются требования, существенно отличающиеся от требований к магистральным сетям. Так как точек удаленного доступа у предприятия может быть очень много, одним из основных требований является наличие разветвленной инфраструктуры доступа, которая может использоваться сотрудниками предприятия как при работе дома, так и в командировках. Кроме того, стоимость удаленного доступа должна быть умеренной, чтобы экономически оправдать затраты на подключение десятков или сотен удаленных абонентов. При этом требования к пропускной способности у отдельного компьютера или локальной сети, состоящей из двух-трех клиентов, обычно укладываются в диапазон нескольких десятков килобит в секунду (если такая скорость и не вполне удовлетворяет удаленного клиента, то обычно удобствами его работы жертвуют ради экономии средств предприятия).

В качестве сетей доступа обычно применяются телефонные аналоговые сети, сети ISDN и реже - сети frame relay. При подключении локальных сетей филиалов также используются выделенные каналы со скоростями от 19,2 до 64 Кбит/с. Качественный скачок в расширении возможностей удаленного доступа произошел в связи со стремительным ростом популярности и распространенности Internet. Транспортные услуги Internet дешевле, чем услуги междугородных и международных телефонных сетей, а их качество быстро улучшается.

Программные и аппаратные средства, которые обеспечивают подключение компьютеров или локальных сетей удаленных пользователей к корпоративной сети, называются средствами удаленного доступа . Обычно на клиентской стороне эти средства представлены модемом и соответствующим программным обеспечением.

Организацию массового удаленного доступа со стороны центральной локальной сети обеспечивает сервер удаленного доступа (Remote Access Server, RAS) . Сервер удаленного доступа представляет собой программно-аппаратный комплекс, который совмещает функции маршрутизатора, моста и шлюза. Сервер выполняет ту или иную функцию в зависимости от типа протокола, по которому работает удаленный пользователь или удаленная сеть. Серверы удаленного доступа обычно имеют достаточно много низкоскоростных портов для подключения пользователей через аналоговые телефонные сети или ISDN.

Показанная на рис. 6.5. структура глобальной сети, используемой для объединения в корпоративную сеть отдельных локальных сетей и удаленных пользователей, достаточно типична. Она имеет ярко выраженную иерархию территориальных транспортных средств, включающую высокоскоростную магистраль (например, каналы SDH 155-622 Мбит/с), более медленные территориальные сети доступа для подключения локальных сетей средних размеров (например, frame relay) и телефонную сеть общего назначения для удаленного доступа сотрудников.

Глобальные компьютерные сети (WAN) используются для объединения абонентов разных типов: отдельных компьютеров разных классов - от мэйнфреймов до персональных компьютеров, локальных компьютерных сетей, удаленных терминалов.

Ввиду большой стоимости инфраструктуры глобальной сети существует острая потребность передачи по одной сети всех типов трафика, которые возникают на предприятии, а не только компьютерного: голосового трафика внутренней телефонной сети, работающей на офисных АТС (РВХ), трафика факс-аппаратов, видеокамер, кассовых аппаратов, банкоматов и другого производственного оборудования.

Для поддержки мультимедийных видов трафика создаются специальные технологии: ISDN, B-ISDN. Кроме того, технологии глобальных сетей, которые разрабатывались для передачи исключительно компьютерного трафика, в последнее время адаптируются для передачи голоса и изображения. Для этого пакеты, переносящие замеры голоса или данные изображения, приоритезируются, а в тех технологиях, которые это допускают, для их переноса создается соединение с заранее резервируемой пропускной способностью. Имеются специальные устройства доступа - мультиплексоры «голос - данные» или «видео - данные», которые упаковывают мультимедийную информацию в пакеты и отправляют ее по сети, а на приемном конце распаковывают и преобразуют в исходную форму - голос или видеоизображение.

Глобальные сети предоставляют в основном транспортные услуги, транзитом перенося данные между локальными сетями или компьютерами. Существует нарастающая тенденция поддержки служб прикладного уровня для абонентов глобальной сети: распространение публично-доступной аудио-, видео- и текстовой информации, а также организация интерактивного взаимодействия абонентов сети в реальном масштабе времени. Эти службы появились в Internet и успешно переносятся в корпоративные сети, что называется технологией intranet.

Все устройства, используемые для подключения абонентов к глобальной сети, делятся на два класса: DTE, собственно вырабатывающие данные, и DCE, служащие для передачи данных в соответствии с требованиями интерфейса глобального канала и завершающие канал.

Технологии глобальных сетей определяют два типа интерфейса: «пользователь-сеть» (UNI) и «сеть-сеть» (NNI). Интерфейс UNI всегда глубоко детализирован для обеспечения подключения к сети оборудования доступа от разных производителей. Интерфейс NNI может быть детализирован не так подробно, так как взаимодействие крупных сетей может обеспечиваться на индивидуальной основе.

Глобальные компьютерные сети работают на основе технологии коммутации пакетов, кадров и ячеек. Чаще всего глобальная компьютерная сеть принадлежит телекоммуникационной компании, которая предоставляет службы своей сети в аренду. При отсутствии такой сети в нужном регионе предприятия самостоятельно создают глобальные сети, арендуя выделенные или коммутируемые каналы у телекоммуникационных или телефонных компаний.

На арендованных каналах можно построить сеть с промежуточной коммутацией на основе какой-либо технологии глобальной сети (Х.25, frame relay, АТМ) или же соединять арендованными каналами непосредственно маршрутизаторы или мосты локальных сетей. Выбор способа использования арендованных каналов зависит от количества и топологии связей между локальными сетями.

Глобальные сети делятся на магистральные сети и сети доступа.

магистральные сети;

сети доступа.

Магистральные территориальные сети (backbone wide-area networks) используются для образования одноранговых связей между крупными локальными сетями, принадлежащими большим подразделениям предприятия. Магистральные территориальные сети должны обеспечивать высокую пропускную способность, так как на магистрали объединяются потоки большого количества подсетей. Кроме того, магистральные сети должны быть постоянно доступны, то есть обеспечивать очень высокий коэффициентом готовности, так как по ним передается график многих критически важных для успешной работы предприятия приложений (business-critical applications). Ввиду особой важности магистральных средств им может «прощаться» высокая стоимость. Так как у предприятия обычно имеется не так уж много крупных сетей, то к магистральным сетям не предъявляются требования поддержания разветвленной инфраструктуры доступа. Обычно в качестве магистральных сетей используются цифровые выделенные каналы со скоростями от 2 до 622 Мбит/с, по которым передается трафик IP, IPX или протоколов архитектуры SNA компании IBM, сети с коммутацией пакетов frame relay, ATM, X.25 или TCP/IP. Под сетями доступа понимаются территориальные сети, необходимые для связи небольших локальных сетей и отдельных удаленных компьютеров с центральной локальной сетью предприятия. Если организации магистральных связей при создании корпоративной сети всегда уделялось большое внимание, то организация удаленного доступа сотрудников

предприятия перешла в разряд стратегически важных вопросов только в последнее время. Быстрый доступ к корпоративной информации из любой географической точки определяет для многих видов деятельности предприятия качество принятия решений его сотрудниками. Важность этого фактора растет с увеличением числа сотрудников, работающих на дому (telecommuters - телекоммьютеров), часто находящихся в командировках, и" с ростом количества небольших филиалов предприятий, находящихся в различных городах и, может быть, разных странах.

В качестве сетей доступа обычно применяются телефонные аналоговые сети, сети ISDN и реже - сети frame relay. При подключении локальных сетей филиалов также используются выделенные каналы со скоростями от 19,2 до 64 Кбит/с. Качественный скачок в расширении возможностей удаленного доступа произошел в связи со стремительным ростом популярности и распространенности Internet. Транспортные услуги"Мегпе! дешевле, чем услуги междугородных и международных телефонных сетей, а их качество быстро улучшается.

Программные и аппаратные средства, которые обеспечивают подключение компьютеров или локальных сетей удаленных пользователей к корпоративной сети, называются средствами удаленного Ооступа. Обычно на клиентской стороне эти средства представлены модемом и соответствующим программным обеспечением.

Организацию массового удаленного доступа со стороны центральной локальной сети обеспечивает сервер удаленного доступа (Remote Access Server, RAS). Сервер удаленного доступа представляет собой программно-аппаратный комплекс, который совмещает функции маршрутизатора, моста и шлюза. Сервер выполняет ту или иную функцию в зависимости от типа протокола, по которому работает удаленный пользователь или удаленная сеть.

Цель:

1. Ознакомить слушателей с назначением, основными характеристиками, структурой МЦСС, а также с характеристиками ее основных элементов.

2. Сформировать у слушателей представление о МЦСС как об основной, базовой подсистеме новой телекоммуникационной сети МПС.

Время и дата проведения занятия: 9.15 – 10г.

Место: аудитория № 000 ПГУПС

Учебные вопросы и планируемое время:

	Вводная часть
	Структура МЦСС МПС РФ. Характеристика основных элементов
	Система управления МЦСС
	Основные системы обеспечения функционирования МЦСС
	Система технической эксплуатации МЦСС
	Заключительная часть

		Синхронные цифровые сети SDH
		Волоконно-оптические сети

ВВЕДЕНИЕ

Как и для любой системы управления, эффективность управления федеральным железнодорожным транспортом в значительной степени определяется характеристиками телекоммуникационной сети – одной из важнейших составляющих инфраструктуры системы управления МПС России.

Проведенный в начале 90-х годов анализ показателей функционирования этой сети показал, что основу ее составляет первичная сеть связи МПС, базирующаяся в основном на симметричных кабелях связи. Протяженность сети достигает 86000 километров, при этом сеть связи МПС обслуживает приблизительно миллион пользовательских линий связи. Характеристики действующей сети связи перестали удовлетворять технологическим потребностям МПС и не имели существенных перспектив улучшения при неизменном составе ее структуры.

Исходя из всего вышеизложенного, МПС решило создать новую, полностью цифровую сеть связи с целью предоставления всего спектра современных услуг связи как внутриотраслевым, так другим пользователям. Последнее обусловлено тем, что МПС имеет лицензию Госкомсвязи России на предоставление услуг местной связи на территории России. Используя свою обширную технологическую сеть, МПС является вторым по величине (по количеству пользовательских линий связи) телекоммуникационным провайдером, действующим сегодня в России.

При разработке проекта создания новой телекоммуникационной сети МПС с учетом результатов анализа развития потребностей мирового и российского телекоммуникационных рынков было предусмотрено и существенное увеличение резерва емкости создаваемой сети связи МПС для предполагаемого роста информационных потоков. (Данные анализа развития международного трафика свидетельствуют о том, что в настоящее время спрос на услуги сети Интернет характеризуется экспоненциальным ростом. Для междугородного российского трафика характерен устойчивый рост спроса на услуги телефонии для населения и передачи данных для предприятий. Потребности внедрения новых информационных технологий на железнодорожном транспорте, в основном, характеризуются ростом спроса на услуги по передаче данных. При этом резерв емкости ранее созданных сетей связи, рассчитанный на перспективу развития на 10 лет, расходуется за 3-4 года.) .

Проект создания новой телекоммуникационной сети МПС РФ имел важные достоинства, обеспечивающие его значительную конкурентоспособность при предоставлении услуг местной, междугородной и международной связи. Эти достоинства основывались:

На использовании для строительства готовой инфраструктуры федерального железнодорожного транспорта (земельная полоса отвода, контактная сеть, устройства электроснабжения, технические здания и сооружения), что значительно сокращало сроки и стоимость строительства;

На географическом положении российских железных дорог, обеспечивающем соединение Европы с Америкой и Азией посредством высокоскоростных линий связи по кратчайшему пути.

Таким образом, создаваемая новая сеть телекоммуникаций МПС РФ должна была, во-первых, полностью обеспечить ведомственные потребности в услугах связи, а, кроме того, стать:

Кратчайшим маршрутом на направлении восток-запад для транзита международного трафика;

Тем резервом телекоммуникационной емкости, который уже сегодня мог бы быть реализован, и в первую очередь зарубежными потребителями на договорной основе;

Взаимоувязанной сетью коммутационных портов (шлюзов), расположенных в крупных городах России (управления железных дорог и центры субъектов Российской Федерации) и обеспечивающих сопряжение (подключение) местных операторов связи различной формы собственности с международными и междугородными сетями связи.

Для реализации широкомасштабного проекта модернизации информационно-технологического сегмента инфраструктуры МПС РФ в феврале 1997 года было создано Закрытое Акционерное Общество "Компания ТрансТелеКом" (КТТК). Основным видом деятельности КТТК стало строительство и эксплуатация высокоскоростной телекоммуникационной сети в полосе отвода железных дорог МПС РФ с целью обеспечения требуемых услуг связи в интересах МПС РФ, а также использования этой сети в коммерческих целях. Акционерами КТТК в настоящее время выступают все 17 российских железных дорог , каждая из которых владеет 3% акций (всего МПС принадлежит 51% акций компании).

КТТК состоит из шести управлений (эксплуатация сети связи; развитие и научно-техническая политика; экономика и финансы; коммерческое; строительство сети связи; управление делами), возглавляемых вице-президентами , и бухгалтерии .

Президент, вице-президенты и главный бухгалтер образуют правление ТТК , которое обеспечивает оперативное руководство повседневной деятельностью компании.

Совет директоров КТТК состоит из 9 человек.

Для организации процесса продаж, технической эксплуатации и поддержки телекоммуникационной сети в регионах России и ближнего зарубежья ТрансТелеКом» к настоящему времени создало 18 региональных компаний (региональных операторов связи):

2. ТрансТелеКом ДВ (Хабаровск);

3. ТрансТелеКом Чита (Чита);

4. Байкал ТрансТелеКом (Иркутск);

5. Сиб - ТрансТелеКом (Красноярск);

6. Зап - Сиб ТрансТелеКом (Новосибирск);

7. ЮжноУрал ТрансТелеКом (Челябинск);

8. Уральские мобильные сети (Екатеринбург);

9. Самара ТрансТелеКом (Самара);

10. Волга ТрансТелеКом (Саратов);

11. Транс ТелеКом - НН (Нижний Новгород);

12. Центр ТрансТелеКом (Москва);

13. СеверТрансТелеКом (Ярославль);

14. Санкт-петербургский ТЕЛЕПОРТ (Санкт-Петербург);

15. Юго - Восток ТрансТелеКом (Воронеж);

16. Кавказ - ТрансТелеКом (Ростов-на-Дону);

17. Калининград ТрансТелеКом;

18. СП ЗАО "БелТрансТелеКом".

В течение всего лишь трех лет КТТК создала первую и единственную пока в России полностью волоконно-оптическую сеть связи - МЦСС МПС РФ и в настоящее время с учетом перспективы объема и качества предоставления услуг связи претендует на роль одного из ведущих операторов в России (после).

С учетом вышеизложенного новая телекоммуникационная сеть МПС РФ, и в первую очередь, ее ядро – МЦСС представляет несомненный интерес для более детального знакомства с назначением, структурой, основными характеристиками и возможностями по предоставлению услуг связи.

1. СТРУКТУРА МАГИСТРАЛЬНОЙ ЦИФРОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ МПС РФ. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Телекоммуникационная сеть КТТК - представляет собой совокупность Единой Магистральной цифровой сети связи (ЕМЦСС), сети АТМ, сети IP MPLS и сетей доступа, интегрированных в единую взаимоувязанную мультисервисную сеть. Основу телекоммуникационной сети КТТК, на которой базируются остальные ее элементы, составляет Единая магистральная цифровая сеть связи – первичная (транспортная) сеть по своей сути.

1.1. Единая магистральная цифровая сеть связи.

ЕМЦСС представляет собой первичную сеть связи, состоящую из двух важнейших элементов:

Магистральной Цифровой Сети Связи (МЦСС), образованной волоконно-оптическими линиями передачи (ВОЛП);

Сети Фиксированной спутниковой службы (ФСС) «Транстелесат».

МЦСС ЗАО "Компания ТрансТелеКом" имеет в настоящее время протяженность более 48 тысяч километров и представляет собой единый технический комплекс, основу которого составляют: линейно-кабельные сооружения (ЛКС), каналообразующее оборудование, единая система контроля и управления, а также обеспечивающие системы электропитания, синхронизации и служебной связи.

По своему пространственному размаху и объему предоставления услуг МЦСС сопоставима с сетями других крупных национальных операторов. Топология сети в значительной степени повторяет существующую топологию железных дорог МПС РФ. Ячеистая структура МЦСС охватывает 70 из 89 регионов РФ - практически всю густонаселенную территорию страны. Общая протяженность оптического кабеля МЦСС к концу 2001 г. превысит 45000 км. В составе МЦСС более 950 сетевых узлов (станций) - точек выделения ресурса сети, в том числе и потенциальные точки взаимодействия с операторами других государств (Финляндии, стран Балтии, Польши, Украины, Казахстана, Монголии, Китая, Кореи).

В МЦСС по показателям протяженности и пропускной способности выделяются две основные линии связи:

- в направлении Восток – Запад : линия «Находка – Хабаровск – Москва – Санкт-Петербург – Бусловская (государственная граница с Финляндией)»;

- в направлении Север - Юг – линия «Москва – Новороссийск».

Монтаж линейно-кабельных сооружений сети осуществлен способом подвески волоконно-оптического кабеля на опорах контактной сети (опорах линий автоблокировки) МПС, либо прокладкой ВОК в грунте (в пластмассовых трубопроводах) в полосе отвода железных дорог МПС.

Созданная топология сети позволяет обеспечить резервирование связи в случае аварии на кабельных трассах. Высокая надежность сети обеспечивается резервированием волоконно-оптических линий связи (ВОЛП) по географически разнесенным маршрутам и налаженной системой эксплуатации линейно-кабельных сооружений.

Базовой технологией для построения магистральной первичной сети выбрана SDH-технология (Synchronous Digital Hierarchy), обеспечивающая требуемую масштабируемостьМбит/с), как по пропускной способности, так и по зоне покрытия, позволяющая наиболее активно эксплуатировать оптические каналы.

Сеть построена с использованием SDH мультиплексоров в основном производства Lucent Technologies, способных мультиплексировать стандартные сигналы PDH и SDH до уровня 2.5 Гбит/с (STM-16). Широкий диапазон, высокая пропускная способность и гибкие возможности подключения делают SDH мультиплексоры основным элементом эффективных и экономичных магистральных сетей.

Применяемое оборудование в совокупности с SDH-технологией позволяют повысить надежность первичной транспортной сети за счет объединения ее узлов в кольцевые структуры, что дает возможность системе управления сетью автоматически переключать основной канал на обходной в случае отклонения качественных параметров основного канала от нормы. Переключения в сети происходят без потери передаваемой информации.

Сеть ФСС

Сеть ФСС «Транстелесат» представляет собой второй элемент ЕМЦСС и состоит из космического и наземного сегментов.

В качестве основного варианта космического сегмента используются два арендуемых ствола (транспондера) КА LM-1 с общим частотным ресурсом 54 Мгц. Геостационарный спутник связи LMI-1 (собственник – «Интерспутник») выведен на орбитальную позицию 75 градусов в. д. в апреле 1999 г. Ретранслятор имеет 28 транспондеров диапазона С (6 / 4 ГГц) и 16 транспондеров диапазона Ku (14 /11-12 ГГц). Ширина полосы в С-диапазоне 36 МГц, в Ku-диапазоне – 27 МГц. Передающие устройства транспондеров Северной зоны в Ku-диапазоне. При этом обеспечивается уровень излучаемой мощности 48 dBW с зоной покрытия всей территории России. Зона покрытия охватывает и приполярные области (выше 70 градусов северной широты), что, как правило, не возможно для геостационарных спутников. Срок службы ретранслятора – 15 лет.

Наземный сегмент сети (группировка земных станций спутниковой связи) базируется на технологии VSAT (Very Small Aperture Terminal) и представлен системой «SuperVSAТ» (фирма-производитель - NERA). При этом в сети «Транстелесат» обеспечиваются:

Передача информации на скоростях до 8448 Кбит/c (для резервирования МЦСС);

Работа любой станции сети одновременно в 2-х транспондерах;

Передача и прием цифрового телевидения в формате MPEG-2.

Группировка земных станций сети «Транстелесат» включает в себя:

Центральная станция спутниковой связи (ЦС) – диаметр антенны 7,3 м, мощность передатчика - 500 Вт;

20 Узловых станций спутниковой связи (УС) – диаметр антенны 3,7 м, мощность передатчика - 350 Вт;

До 96 Абонентских станций спутниковой связи (АС) – диаметр антенны 2,4 м, мощность передатчика - 60 Вт.

Частотный ресурс стволов КА в зависимости от задач может динамически перераспределяться между станциями спутниковой связи. В сети ФСС «Транстелесат» применяется многостанционный доступ с частотным разделением (МДЧР) в режиме закрепленных каналов (PAMA) или в режиме предоставления канала по требованию (DAMA).

На разных этапах строительства и эксплуатации МЦСС планируется различное использование пропускной способности сети ФСС «Транстелесат».

На этапе взаимоувязки фрагментов МЦСС от каждой УС планируется обеспечивать передачу по четырем информационным направлениям на такие же УС цифровых потоков со скоростями от 64 до 640 Кбит/с в зависимости от требуемого трафика. Скорость в одном из четырех потоков при передаче его на ЦС может быть доведена до 2048 Кбит/с. Для передачи этих потоков будут использованы закрепленные каналы (режим PAMA).

На этапе привязки к МЦСС абонентских станций (период до 2003 года) планируется в режиме PAMA с каждой УС обеспечить одновременную передачу по четырем направлениям на АС информационные потоки со скоростями от 64 до 384 Кбит/с.

В режиме DAMA каждая УС сможет обслуживать до 812 своих региональных АС со скоростями передачи от 64 до 384 Кбит/с.

При использовании на УС телевизионного модема для трансляции цифрового телевидения на ЦСМбит/с) скорость в направлении АС составит 64 Кбит/с.

При выходе из строя участка ВОЛП МЦСС планируется автоматический перевод ближайших к этому аварийному участку УС в режим резервирования важнейших каналов ВОЛП. Для этого за счет закрытия определенных заранее направлений связи освобождается частотный ресурс ретранслятора, который и задействуется для организации резервного спутникового моста между УС на скорости 8448 Кбит/с.

Привязка удаленных абонентов

Абонентские станции спутниковой связи работают в направлении своих региональных УС, которые, в свою очередь, имеют прямой выход на МЦСС. При этом АС совместно со своей региональной УС могут работать:

В режиме PAMA (по закрепленному каналу связи) при достаточно большом трафике;

В режиме DAMA (предоставление канала по требованию) при небольшом трафике.

Каналы по требованию предоставляются централизованно от системы управления сетью (ACS). Так как количество УС в сети 20, и каждая УС в сети может обеспечивать в режиме PAMA четыре направления, то потенциальное количество АС в этом режиме может достигать 80. ЦС после завершения ввода в эксплуатацию всей МЦСС может быть переведена на привязку 18-ти АС к ЦС (направления ЦС-УС/Калининград и ЦС-УС/Южно-Сахалинск остаются без изменений). Таким образом, максимальное число АС в сети при работе в режиме PAMA составляет 98.

При небольших объемах трафика целесообразно использовать режим с предоставлением каналов по требованию (DAMA). Это позволит увеличить количество АС в сети до 300-320.

Так как в режиме DAMA, в основном, планируется предоставлять пользователям каналы BRI (2B+D или B+D), а энергетический потенциал УС, рассчитанный на резервирование МЦСС на скорости 8448 Кбит/c, позволяет на таких каналах обслуживать одновременно до 8 направлений связи, то потенциально, при дооборудовании УС дополнительными 4-мя модемами спутниковой связи, сеть ФСС может быть расширена до АС, работающими в режиме DAMA.

После проведенного обзора назначения и основных характеристик ЕМЦСС представляется целесообразным более детально познакомиться с основными элементами инфраструктуры волоконно-оптической Магистральной цифровой сети связи.

Волоконно-оптический кабель МЦСС

Основу линейно-кабельных сооружений МЦСС составляют магистральные волоконно-оптические кабели (ВОК). Спектр используемых при строительстве МЦСС ВОК достаточно широк и представлен как отечественной, так и зарубежной продукцией. Наибольшее распространение получили ВОК емкостью 16 волокон. Из 16 волокон ВОК 12 относятся к классу обычного одномодового волокна, а 4 имеют ненулевую смещенную дисперсию относительно длины волны l=1550 нм (третье окно прозрачности) и предназначены для перспективного в будущем использования многоканальных систем передачи с уплотнением по длине световой волны (DWDM). Смещение нулевой дисперсии обеспечивает минимизацию комбинационных составляющих и позволяет по одному такому волокну вести передачу со скоростью 20 Гбит/с и выше. Таким образом, в дальнейшем пропускная способность МЦСС может быть легко расширена с помощью новейшего электронного и оптического оборудования путем установки дополнительных блоков или подсистем в ранее установленные мультиплексоры.

Отечественные кабели представлены продукцией, выпускаемой: волоконно-оптическими кабелями для подвески на опорах типа ОКМС и волоконно-оптическими кабелями для прокладки в пластмассовых трубопроводах в грунте типа ОКМТ. Кабели типа ОКМС и ОКМТ имеют модульную конструкцию (представлены на рисунке 1.1.). Основные характеристики этих кабелей приведены в таблице 1.1.

643 " style="width:482.6pt;border-collapse:collapse;border:none">

№№ п/п

Наименование характеристики ВОК

Значение характеристики ВОК

ОКМС

ОКМТ

Число оптических волокон в кабеле, шт.

Число модулей в кабеле, шт.

Число оптических волокон в одном модуле, шт.

2, 4, 6, 8, 10, 12

G.652, G.653, G.655

* Коэффициент затухания, дБ/км, не более, нормируемый на длине волны:

λ=1310 нм

λ=1550 нм

* Диапазон типовых значений длины волны отсечки, нм, не более:

* Хроматическая дисперсия, пс/(нм*км), не более, в диапазоне длин волн:

Номинальный наружный диаметр кабеля, мм

Температура эксплуатации, ° С

Температура монтажа, °С, не ниже

Строительная длина, км, не менее

Расчетная масса кабеля, кг

Длительное допустимое растягивающее усилие, кН

3,0; 5,0; 8,0; 10,0

1,5; 2,5

Прочность на разрыв, кН

8,0; 12,0; 20,0; 24,0

Примечания.

1. * - для одномодового стандартного оптического волокна по рекомендации ITU-T G.652.

2. Особенности конструкции и эксплуатации:

Срок службы - не менее 25 лет;

Полностью выполнен из диэлектрических материалов;

Не восприимчив к воздействию электрических полей;

Наличие высокопрочных защитных покровов (арамидные нити), центрального силового элемента (стеклопластиковый пруток);

Возможно изготовление с внешней оболочкой из полиэтилена, не распространяющего горение;

Наверное, никто не станет подвергать сомнению значение магистральных сетей. Именно от их надежной работы зависит функционирование международной и междугородной телефонной связи, Internet, корпоративных сетей многих крупных компаний.

Развитие магистральных сетей по всему миру идет очень быстрыми темпами. В Европе, несмотря на значительное увеличение пропускной способности сетей традиционных операторов, после демонополизации телекоммуникационного рынка появилось и успешно развивается достаточно большое число новых операторов. Они прокладывают волоконно-оптические кабели, создают современные сети и не испытывают недостатка в клиентах.

В последнее время технологии, используемые на магистральных сетях, стали проникать и в городские сети. Соответствующие решения, в названии которых часто встречается слово metro, имеются практически у всех производителей. Скорость передачи в городских сетях порой достигает таких значений, о которых еще несколько лет назад операторы дальней связи могли только мечтать.

Преобладание трафика Internet и других пакетных сетей в суммарном объеме всей передаваемой информации требует совершенно новых подходов к организации каналов связи. Как результат, это ведет к появлению новых технологий, как, например, наделавшая много шума в прошлом году DTP, предложенная компанией Cisco Systems. Производители оборудования SDH не оказались в стороне от новых веяний и стали выпускать интерфейсные платы для непосредственного подключения устройств IP и АТМ.

В данном обзоре не представлено оборудование кросс-коммутации, ни электрической, ни оптической. К сожалению, на данный момент ни один производитель не имеет серийного оборудования, где бы не осуществлялось преобразование из «света» в «электричество» и обратно. Другая причина, по которой мы решили не рассматривать данный тип устройств, - их неактуальность для нашей страны в настоящее время. Каждый из коммутаторов стоит от нескольких сот тысяч до одного и более миллионов долларов, и для окупаемости подобных капиталовложений проходящий через них трафик должен составлять сотни гигабит. Сейчас даже наш фактический монополист дальней связи ОАО «Ростелеком» не может похвастаться таким объемом трафика, хотя и является владельцем единственного кросс-коммутатора в России.

Но сложившаяся ситуация может иметь и свои положительные стороны. Будем надеяться, что к тому времени, когда в России возникнет объективная потребность в коммутации терабитных потоков, кросс-коммутаторы избавятся от нынешних недостатков и ограничений.

Стоит отметить, что компактные модели оптических кросс-коммутаторов с успехом могут применяться вместо традиционных оптических кроссов, поскольку обеспечивают большую надежность и оперативность коммутации. Небольшая по размеру оптическая матрица в этом случае вносит затухание, сравнимое по величине с разъемным соединением.

ВСПОМИНАЯ SDH

Об особенностях технологии SDH и построении на ее основе сетей связи в середине 90-х гг. в нашей телекоммуникационной прессе писалось предостаточно. Я позволю себе кратко напомнить основные ее характеристики, так как с тех пор прошло довольно много времени.

Синхронная цифровая иерархия обладает целым рядом преимуществ, которые позволили ей стать основной технологией цифровых систем передачи на нынешнем этапе развития телекоммуникаций.

Во-первых, это хорошая проработка международных стандартов, описывающих структуру сигналов SDH, функции и электрические параметры аппаратуры, что обеспечивает совместимость оборудования разных производителей. Это позволяет операторам различных сетей без проблем взаимодействовать друг с другом. Технология SDH описывается в рекомендациях ITU-T (G.702, G.703, G.704, G.707, G.708, G.709, G.773, G.774, G.782, G.783, G.784, G.957, G.958, Q.811, Q.812) и ETSI (ETS 300 147). Североамериканская синхронная цифровая иерархия подчиняется системе стандартов SONET, разработанной Американским национальным институтом стандартов (American National Standards Institute, ANSI). Между собой SONET и SDH тесно связаны, а имеющиеся незначительные расхождения обусловлены различиями в североамериканской и европейской шкале скоростей.

Во-вторых, структура сигналов SDH позволяет достаточно легко мультиплексировать и демультиплексировать транспортный поток и получать доступ к любому его компоненту, не затрагивая остальных. Основу этой структуры составляет синхронный транспортный модуль STM-N, где N определяется уровнем SDH. В настоящее время широко используются системы STM-1, STM-4, STM-16 и начали внедряться системы STM-64. Нетрудно заметить, что все они построены с кратностью 4. Иерархия скоростей представлена в Таблице 1.

В-третьих, цикл повторения передачи транспортных модулей любого уровня равняется 125 мкс. Такая унификация обеспечивает простое мультиплексирование потоков нижних уровней в высшие. Транспортный модуль, соответствующий одному циклу, принято представлять в виде прямоугольной таблицы, хотя данные передаются по линии последовательно. Например, цикл базового для SDH модуля STM-1 содержит 9 строк по 270 байт, и первые 9 байт в каждой строке образуют заголовок цикла. При объединении в модуль более высокого порядка побайтное мультиплексирование происходит таким образом, что все блоки секционных заголовков, указатель и полезный сигнал размещаются так же, как и прежде.

В качестве полезной нагрузки сети, построенной на основе SDH, могут передаваться сигналы PDH, ячейки АТМ, любые неструктурированные цифровые потоки, имеющие скорость от 1,5 до 140 Мбит/с. Такая универсальность достигается применением контейнеров, в которых по сети SDH переносятся сигналы полезной нагрузки. Возможные типы контейнеров для модуля STM-1 приведены в Таблице 2.

Этот ряд контейнеров соответствует международным рекомендациям (ITU-T G.709) и объединяет европейскую и североамериканскую схемы системы SDH/SONET. В европейскую иерархию не входит контейнер типа С2. Из-за особенностей формирования контейнеров и их объединения в модуле STM-1 может быть передано или один контейнер С4, или три контейнера С3, или 63 контейнера С12, или комбинация контейнеров С3 и С12.

В технологии SDH используется довольно сложная система указателей и заголовков разного типа. Их рассмотрение не входит в нашу задачу, лишь упомянем, что благодаря им становится возможным доступ к передаваемой информации, а также передача по сети SDH сигналов синхронизации, сетевого управления, мониторинга и технического обслуживания.

ТЕХНОЛОГИЯ DWDM

В отличие от SDH, технология мультиплексирования оптических каналов по длинам волн (Wavelength Division Multiplexing, WDM) стала применяться в сетях связи относительно недавно. Когда речь идет об этой технологии, чаще используют термин DWDM (Dense WDM), подразумевающий мультиплексирование гораздо большего числа длин волн. Далее мы будем использовать именно этот термин.

Потребность в уплотнении в случае медных кабелей вполне очевидна - главная причина заключается в ограниченной полосе пропускания. Как ни странно, на первый взгляд эта же причина послужила толчком к созданию систем оптического уплотнения. В силу ограничений, накладываемых физическими свойствами оптического волокна и приемопередатчиков, оправданным является создание систем связи со скоростью не более 10 Гбит/с. Тем не менее к концу 90-х гг. прошлого столетия в результате стремительного роста объема передаваемой информации, пропускная способность магистральных сетей оказалась на грани исчерпания.

Появление технологии DWDM стало хорошей иллюстрацией к известному философскому постулату, утверждающему, что развитие происходит по спирали. Действительно, если абстрагироваться от деталей реализации, не трудно провести параллели со «старым, добрым» частотным уплотнением (Frequency Division Multiplexing, FDM). И в том и в другом случае по отдельному каналу передается информация, не связанная с данными в аналогичном канале. И в том и в другом случае необходимы дополнительные устройства, осуществляющие ввод и вывод информации в заданный канал. В упрощенной модели обе системы уплотнения можно представить в виде пучка кабелей.

Структурная схема DWDM (см. Рисунок 1) была бы неотличима от FDM, если бы не надписи на функциональных блоках. На передающей стороне с помощью конвертера, или, как его иначе называют, транспондера, данные «переводятся» в один из оптических каналов. По сути, это обычный процесс смены несущей частоты, нередко используемый в радиотехнике. Далее оптические каналы с помощью пассивного оптического мультиплексора объединяются в один поток. На принимающей стороне происходит обратная операция. Практически все производители оборудования SDH для сопряжения с системами DWDM предлагают клиентам так называемые «окрашенные» лазеры, т. е. лазеры, работающие на тех же частотах, что и транспондер. «Окраска» (и само значение термина) определяется смещением несущей в красную или фиолетовую части спектра оптического диапазона. Особенно часто «окрашенные» лазеры входят в состав оборудования уровня STM-16 и STM-64.

Важной характеристикой систем DWDM является так называемый канальный план. Он описывает расположение несущих частот оптических каналов в рабочем диапазоне. Действующая в настоящее время рекомендация ITU-T G.692 предлагает канальный план в окне прозрачности 1550 нм. Несущие располагаются с шагом в 100 ГГц. Использование в качестве единицы измерения для данного шага частоты вместо длины волны, хотя последнее представляется более естественным, вызвано более удобным для восприятия представлением, поскольку в силу округления при расчетах шаг по длине волны варьируется от 0,78 до 0,821 нм. Согласно данной рекомендации, в окне прозрачности 1550 нм можно разместить до 51 оптического канала. На практике разные производители не вполне придерживаются этих указаний. В некоторых системах шаг составляет 200 и 400 ГГц, в последнее время все чаще предлагаются системы с шагом 50 ГГц.

На магистральных линиях с технологией DWDM в целях увеличения расстояния между точками ввода/вывода информации применяют оптические регенераторы. В них не используется преобразование сигнала из «света» в «электричество» и обратно, что позволяет удешевить и упростить систему связи. Правда, в этом случае доступ к передаваемой информации в промежуточных точках оказывается по существу невозможен. Но на практике это и не требуется, так как основной задачей таких систем связи является быстрый переброс больших объемов информации на удаленные расстояния.

ТИПОВЫЕ ТОПОЛОГИИ

Сеть SDH любой сложности можно построить с использованием весьма ограниченного набора функциональных узлов. С их помощью выполняются все операции по передаче информации и управлению сетью.

Основным функциональным узлом SDH является мультиплексор, предназначенный для ввода/вывода цифровых потоков с полезной нагрузкой. Различают два типа мультиплексоров: терминальные и ввода/вывода. Основное отличие между ними заключается в том, как они располагаются в сети. Ниже, при рассмотрении типовых схем сетей SDH, это различие будет описано.

Кросс-коммутаторы обычно непосредственно не обслуживают ввод/вывод нагрузки, а обеспечивают обмен между транспортными модулями сети SDH. Они применяются при объединении сетей или в случае сложной топологии сети. Кроме специализированных кросс-коммутаторов функции локальной коммутации может выполнять мультиплексор.

Ряд функциональных узлов, таких, как регенераторы, оборудование линейных трактов и радиорелейных линий, обеспечивает функционирование собственно линий передачи сети SDH.

Обязательным функциональным узлом любой серьезной сети SDH является система управления, с помощью которой осуществляется мониторинг и управление всеми элементами сети и информационными трактами.

В настоящее время используются две типовые схемы построения сети SDH на основе мультиплексоров: «кольцо» и «цепь», представленные на Рисунке 2. В схеме «кольцо» применяются только мультиплексоры ввода/вывода (Add/Drop Multiplexer, ADM), а в схеме «цепь» - еще и терминальные мультиплексоры (Terminal Multiplexer, TM). Как видно из рисунка, каждый мультиплексор имеет по две пары магистральных выходов: одна называется «восток», а другая - «запад». С их помощью обеспечиваются различные схемы резервирования или защиты.

Схемы защиты типа «1:1» и «1+1» формируются за счет организации двух встречных потоков. В первом случае на приеме анализируются сигналы с каждого направления и выбирается лучший для дальнейшей обработки. Во втором случае организуется два «кольца» - основное и резервное. При сбоях в основном кольце в течение 50 мкс происходит переключение на резервное: если «кольцо» разрывается или выходит из строя мультиплексор, то новое «кольцо» создается за счет обращения трафика на границах поврежденного участка.

В последнее время часто упоминается схема сети SDH с полносвязанной организацией соединений. Это стало возможным благодаря появлению DWDM и широкому распространению кросс-коммутаторов. В такой топологической схеме, за счет непосредственного соединения мультиплексоров по принципу «каждый с каждым», можно добиться очень высокой скорости передачи трафика.

На базе рассмотренных типовых схем или их разновидностей можно создать сеть SDH любой архитектуры и любой сложности. На Рисунке 3 представлена абстрактная сеть SDH, включающая в себя магистральный участок большой протяженности и подсети на концах этой магистрали. В городе Б имеется две сети кольцевой архитектуры, объединенные с помощью кросс-коммутатора. Через него информационные потоки могут попадать в магистральную сеть, выполненную по схеме «цепь». В городе А расположена одна сеть кольцевой архитектуры. Обмен данными с магистральной сетью осуществляется с помощью мультиплексора ввода/вывода. Из-за большой протяженности магистральной сети, при отсутствии потребности в промежуточных пунктах ввода/вывода данных, на ней установлены регенераторы для восстановления формы сигнала. Такая схема организации требуется очень редко. Предпочтительнее вместо регенераторов использовать мультиплексоры ввода/вывода, поскольку они также обеспечивают регенерацию цифрового сигнала.

Участок сети между двумя терминальными мультиплексорами называют маршрутом, между двумя соседними мультиплексорами (кросс-коммутаторами) - мультиплексорной секцией, а между двумя соседними регенераторами или между регенератором и мультиплексором (кросс-коммутатором) - регенерационной секцией.

ОБОРУДОВАНИЕ И КОМПАНИИ

Разумеется, в одном журнальном обзоре невозможно охватить всех производителей, выпускающих оборудование SDH и DWDM. Поэтому мы сможем рассказать лишь о части оборудования, представленном на российском рынке. В таблицах приведены основные технические характеристики по нескольким группам оборудования SDH и DWDM. В Таблице 3 представлены наиболее известные модели компактного оборудования SDH, используемые для построения корпоративных сетей и организации высокоскоростного доступа. Таблица 4 посвящена оборудованию SDH уровней STM-1/4/16, а в Таблице 5 дана информация по мультиплексорам уровня STM-64, используемых как точки доступа к оптическим сетям. В Таблицу 6 включено различное оборудование DWDM.

Alcatel. Компания Alcatel представляет на рынке семейство продуктов OPTINEX для операторов связи. В соответствии с принятой концепцией, на периферии сети используется оборудование SDH с интегрированными функциями IP и ATM. На магистральных сетях предпочтение отдается DWDM с поддержкой динамической реконфигурации оптических трактов, а также технологиям SDH. Ряд продуктов DWDM оптимизирован для сетей городского масштаба.

Для создания сетей высокоскоростного доступа может быть использовано устройство Alcatel 1640 FOX, являющееся мультиплексором ввода/вывода уровня STM-1/4. Устанавливаемый дополнительно модуль коммутационной матрицы АТМ и маршрутизатора IP упрощает подключение к глобальным сетям.

С помощью мультиплексора Alcatel 1650 SMC можно создавать локальные и корпоративные сети SDH уровня STM-1/4. Мультиплексор Alcatel 1660 SM предназначен для построения более масштабных сетей уровня STM-1/4/16. Так же, как и предыдущие модели, он поддерживает функциональность АТМ и IP. Если данный мультиплексор используется в сети уровня STM-16, то он может быть оснащен оптическим интерфейсом с «окрашенной» длиной волны, что обеспечивает непосредственное взаимодействие с устройствами DWDM без промежуточных конвертеров.

Устройства Alcatel 1670 SM и 1680 SM предназначены для создания высокоскоростных магистральных сетей. Первая модель представляет собой мультиплексор ввода/вывода с поддержкой уровней STM-16/64 и может непосредственно обслуживать трибутарные интерфейсы PDH. Вторая работает исключительно на уровне STM-64 и служит своеобразным шлюзом доступа к оптическому уровню сети.

В семейство OPTINEX входят три модели оборудования DWDM. Alcatel 1686 WM - система с поддержкой 16 или 32 оптических каналов. Каждый из них способен работать на скоростях от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с. Разновидность данной модели категории metro - Alcatel 1686 WM Metro - оптимизирована для городских сетей. Для высокопроизводительных магистральных сетей подойдет модель Alcatel 1640 WM, обеспечивающая мультиплексирование до 80 оптических каналов.

Lucent Technologies. Компания Lucent Technologies выпускает целую гамму оборудования синхронной передачи и оптического уплотнения, объединенных общим названием WaveStar.

Младший модельный ряд SDH состоит из трех моделей мультиплексоров STM-1. Они могут использоваться для создания магистральных сетей и организации доступа. Для решения последней задачи предназначен WaveStar AM-1 Plus. Причем, в зависимости от комплектации, он способен работать и с потоком STM-4. Это небольшое устройство имеет настольную конструкцию, по габаритам и форме весьма схожую с модемами пятилетней давности. В этот мультиплексор можно вставить одну дополнительную плату, расширяющую его возможности по подключению оборудования с различными интерфейсами.

Для сетей иерархий STM-1, STM-4, STM-16 предлагается три модели с индексом ADM. Наиболее мощное устройство в этой группе - интеллектуальный мультиплексор WaveStar ADM 16/1. Он позволяет осуществлять кросс-коммутацию потоков Е1 и получать к ним доступ непосредственно на уровне STM-16.

Если пропускной способности в 2,5 Гбит/с окажется недостаточно, то можно установить высокопроизводительный мультиплексор WaveStar TDM 10G, работающий на уровне STM-64. Но при этом имеющиеся мультиплексоры более низких уровней придется сохранить, так как самым низкоскоростным трибутарным интерфейсом является STM-1.

Оборудование DWDM компании Lucent Technologies включает в себя семейство WaveStar OLS и мультисервисную платформу Metropolis MSX. Наиболее простая система DWDM - WaveStar OLS 80G с поддержкой до 16 оптических каналов в диапазоне 1550 нм. Данная система в модификации WaveStar OLS 400G расширяется до 80 оптических каналов, а в модификации WaveStar OLS 1.6T - до 160 каналов. Каждый из формируемых каналов может передавать информацию со скоростью 10 Гбит/с (STM-64), что соответствует пропускной способности по одному оптическому волокну 1,6 Тбит/с.

Nortel Networks. Оборудование SDH и DWDM этой компании - одно из самых популярных в мире. Линейка устройств SDH представлена моделями TN-1X, TN-16X и TN-64X. Последняя модель выполняла роль точки доступа к оптической сети. Компания предлагает и компактные варианты мультиплексоров SDH, например TN-1C.

Среди оборудования DWDM стоит отметить OPTera Long Haul 1600, обеспечивающее высокую пропускную способность, и OPTera Metro 5000, предназначенное для создания скоростных сетей масштаба города.

Siemens. Так же, как и у других компаний, в арсенале Siemens целое семейство мультиплексоров, под названием TransXpress.

Мультиплексорное оборудование SDH в данном семействе представлено устройствами с поддержкой уровней иерархии от STM-1 до STM-64. Компактная модель SMA1K имеет две модификации, отличающиеся типом корпуса, числом и типами трибутарных интерфейсов. Модель SMA16 позволяет создавать мультиплексоры уровней STM-1/4/16. Такая универсальность обеспечивается большим выбором линейных интерфейсов. В качестве точки доступа к оптическим сетям может выступать устройство SL64, которое объединяет не только сигналы STM, но и Ethernet.

В области DWDM компания Sie-mens предлагает, наверное, самый широкий выбор оборудования для магистральных, региональных и городских сетей. Например, модель MTS2, созданная для магистральных сетей большой емкости и большой пропускной способности, способна передать до 640 каналов по 2,5 Гбит/с на расстояние свыше 1000 км. Для решения менее грандиозных задач можно воспользоваться оборудованием класса WL с поддержкой всего 8 или 16 оптических каналов.

ZTE. Эта китайская компания предлагает на российском рынке целый ряд оборудования SDH и DWDM. Устройство ZXWM-32 представляет собой систему уплотнения DWDM и позволяет достигать суммарной скорости передачи до 400 Гбит/с. Решение ZXSM-150/600/2500 является универсальной системой SDH, поддерживающей работу на уровнях STM-1/4/16.

Huawei Technologies. В последнее время компания Huawei стала проявлять заметную активность на российском рынке. Она работает во многих областях телекоммуникаций, включая создание оборудования для магистральных сетей. Для этого направления разработано семейство OptiX, куда входят мультиплексоры SDH уровней STM-1/4/16/64, оборудование DWDM на 16/32 канала и мультисервисная транспортная платформа MSTP. Последняя объединяет преимущества SDH и DWDM. В настоящее время создано всего три продукта, где реализовано MSTP. Все они предназначены для построения сетей городского масштаба и позволяют интегрировать трафик SDH, ATM и IP.

NEC (Черноголовка). Подмосковный завод научного приборостроения Российской академии наук, расположенный в поселке Черноголовка, уже несколько лет совместно с японской компанией NEC выпускает серию мультиплексоров STM. С их помощью можно создавать магистральные сети различных топологий уровней STM-1/4/16.

ECI Telecom. В январе 2001 г. подразделение, занимающееся соответствующим оборудованием, было преобразовано в компанию Lightscape Networks, входящую в группу компаний ECI Telecom. Этот производитель достаточно широко известен на российском рынке, где предлагает ряд мультиплексоров SDH, работающих на уровнях STM-1/4/16, а кроме того, одноплатный мультиплексор mic-roSDM-1 уровня STM-1.

Недавно Lightscape Networks выпустила новую серию универсальных мультиплексоров XDM, в котором на одной платформе интегрированы функции мультиплексирования DWDM, кросс-коммутации, маршрутизатора IP, коммутатора АТМ и мультиплексоров SDH. В настоящее время потребителям предлагаются три модели. Младшая, XDM 500, является шлюзом доступа из цифровых сетей в сети DWDM. XDM 1000 представляет собой мультисервисный коммутатор оптической городской сети. Старшая модель, XDM 2000, позиционируется компанией как многофункциональный интеллектуальный коммутатор. Все устройства способны манипулировать потоками от Е1 до STM-64.

В ДВУХ СЛОВАХ

Даже этот далеко не полный обзор оборудования SDH и DWDM наглядно показывает, какими бурными темпами идет развитие магистральных сетей связи. Самой важной задачей проектировщика такой сети станет оптимальный выбор устройств, которые позволили бы добиться максимально эффективного использования ресурсов сети и обеспечить ее легкую модернизацию в дальнейшем. Будем надеяться, что информация, изложенная в данной статье, поможет сделать первые шаги в построении современной магистральной сети.

Алексей Полунин - независимый эксперт. С ним можно связаться по адресу: [email protected] .

Александр Крейнес

Одно из главных преимуществ технологии АТМ - возможность задавать для потоков трафика тот или иной уровень обслуживания (quality of service, QoS), определяющий, по существу, степень приоритетности трафика при передаче его по сети. Существуют четыре уровня QoS - CBR (constant bit rate), VBR (variable bit rate), ABR (available bit rate) и UBR (unspecified bit rate).

Первые два используются, как правило, для передачи высокоприоритетного трафика, чувствительного к задержкам (в частности, аудио- или видеоинформации); они позволяют гарантировать определенную полосу пропускания для передаваемого трафика. ABR и UBR предназначены для менее приоритетного трафика, генерируемого, например, при объединении удаленных сегментов локальной сети.

Требуемый уровень QoS определяется приложением, от которого исходит трафик. Выделение полосы пропускания в соответствии с определенной категорией QoS происходит при формировании виртуального пути от исходной точки к точке назначения. Генерирующее трафик приложение, естественно, всегда устанавливается в вычислительной сети клиента, поэтому QoS должно "заказываться" устройством доступа к сети АТМ.

Тема с вариациями

Существуют несколько способов обеспечения доступа клиентов к сети АТМ. В точке присутствия провайдера услуг ATM может быть установлен пограничный мультиплексор ATM (edge mux). Такой мультиплексор "собирает" трафик от клиентов и направляет его в сеть АТМ. Трафик от клиента к мультиплексору передается самыми разными способами: по каналу Е-1 (голосовой трафик от УАТС), по полному или частичному каналу E-1 или frame relay (трафик данных) и, наконец, по протоколу АТМ. Какие именно каналы и протоколы используются для передачи трафика от пользователя, определяется установленным у него оборудованием и теми задачами, которые ему нужно решать.

Бесспорным достоинством такого способа является то, что у клиента не надо устанавливать какое-либо дополнительное оборудование. Хотя сам пограничный мультиплексор - вещь довольно дорогая, все же, пойдя по этому пути, оператор может несколько сэкономить.

Однако отказ от установки провайдерского оборудования на территории клиента приводит и к некоторым проблемам. Заказывать уровни QoS способен только пограничный мультиплексор, поэтому эти уровни устанавливаются раз и навсегда - в момент заключения контракта между клиентом и оператором - в соответствии с характером передаваемого трафика (голосовому трафику - высокий уровень, трафику LAN-to-LAN - низкий). При изменении характера трафика клиенту приходится заключать новый договор с оператором сети, что довольно неудобно.

Еще один недостаток - возникновение "ничейной территории" между пограничным мультиплексором и информационной системой клиента. Система управления провайдерской сетью "дотягивается" только до пограничного мультиплексора, каналы же связи с клиентским оборудованием из этой системы выпадают. Такая неопределенность может приводить к возникновению недоразумений при выяснении причин сбоев в работе информационной системы. Доступ с помощью устройств, устанавливаемых в точке присутствия, применяется, например, в городской сети АТМ компании "Нижегородские информационные системы" (там, правда, в основном используются не мультиплексоры, а коммутаторы доступа от FORE Systems, связываемые с клиентской сетью по волоконно-оптическим каналам Ethernet на 10 Мбит/с).

От перечисленных недостатков свободно решение, предусматривающее установку устройства, передающего трафик по протоколу ATM (которое чаще всего является собственностью оператора сети), на территории пользователя (customer premises equipment, CPE). Этим подходом весьма часто пользуются операторы сетей, базирующихся на различных технологиях; в качестве CPE может выступать, например, маршрутизатор (в IP-сетях) или модуль CSU/DSU (channel service unit/data service unit).

Что касается сетей ATM, то до самого последнего времени у оператора сети, желающего воспользоваться CPE, имелись две возможности: либо установить в оборудование для локальной сети модуль связи с магистральной сетью (uplink), либо подключить пограничный мультиплексор прямо у пользователя (а не в точке присутствия).

Первый способ имеет одно очевидное преимущество - он связан с относительно небольшими затратами. Конечно, сам ATM-uplink что-то стоит, однако его цена все же не слишком высока. Недостатки подхода: во-первых, такие модули чаще всего не поддерживают QoS, во-вторых, их работой оператор управлять не может, а в-третьих, они обычно не поддерживают объединение нескольких сервисов в одном устройстве. Впрочем, благодаря своей дешевизне, это решение пользуется определенной популярностью; в частности, именно таким образом организован доступ к Новгородской городской сети АТМ (в сервер локальной сети, подключаемой к АТМ, встраивается адаптер АТМ; на сервере устанавливается программное обеспечение для маршрутизации сообщений).

Установка пограничного мультиплексора у пользователя, конечно, позволяет решить все проблемы, однако стоимость подобного устройства настолько высока (несколько десятков тысяч долларов), что оно оказывается по зубам только крупным компаниям. Да и немного найдется охотников стрелять из пушки по воробьям! Во всяком случае, какие-либо примеры использования этого подхода на российской земле нам неизвестны - если кто-то сможет нас просветить, будем рады.

Совсем недавно компания RAD data communications предложила устройство класса CPE, в котором использован подход, промежуточный между двумя указанными. Идея состоит в том, что на территории клиента устанавливается относительно несложное (а следовательно, недорогое) устройство, принимающее АТМ-трафик от локальной сети и "подготавливающее" его для передачи в магистральную сеть. Именно такое устройство осуществляет выбор уровня обслуживания и именно в нем сосредотачиваются все функции управления потоком данных, необходимые для передачи по виртуальному каналу трафика с заданным QoS. Эти устройства как бы берут на себя часть интеллектуальной работы по обработке трафика, поэтому позволяют оператору сети обходиться менее интеллектуальными устройствами в точках присутствия сети (например, вместо мультиплексоров доступа можно использовать концентраторы). RAD предложила называть такую конфигурацию "распределенным интеллектом".

С точки зрения взаимоотношений между оператором и клиентом, распределенный интеллект управления сетью имеет еще одно несомненное достоинство. На этом пути можно добиться гибкого биллинга услуг. В идеале, плата за пользование сетью должна четко зависеть от того, насколько сильно клиент загружает ресурсы сети. Для этого необходимо определять, какой объем трафика и на каком уровне QoS клиент передает в сеть и получает из нее. Ясно, что размещение интеллектуальных устройств на территории клиента позволяет решить эту проблему. Кроме того, клиент получает возможность следить за тем, чтобы ему предоставлялись именно те услуги, которые оговорены в контракте.

Как управлять трафиком

Поток трафика, передаваемый через сеть в рамках того или иного виртуального пути, характеризуется рядом количественных показателей. Их конкретные значения как раз и определяют уровень QoS, соответствующий данному потоку трафика. Поэтому интеллектуальное устройство доступа должно уметь их регулировать.

Все параметры можно разделить на две группы - локальные и интервальные. Локальными параметрами (измеряются в точке входа в сеть) являются:

PCR - Peak Cell Rate (максимальная скорость передачи ячеек);
SCR - Sustainable Cell Rate (средняя скорость передачи ячеек);
CDVT - Cell Delay Variation Tolerance (допустимый разброс задержки ячеек);
MCR - Minimum Cell Rate (минимальная скорость передачи ячеек);
BS - Maximum Burst Size (максимальное число ячеек, передаваемых на скорости PCR).

Интервальные параметры (измеряются на отрезке между точками входа и выхода):

запаздывание ячеек;
вариация запаздывания ячеек;
потеря ячеек.

В рекомендациях I.371 и I.610 Международного союза электросвязи, МСЭ (International Telecommunications Union, ITU) описаны пять механизмов управления трафиком в сетях АТМ; они позволяют добиться того, чтобы локальные параметры и параметры передачи соответствовали заданному значению QoS. Для управления локальными параметрами используются три механизма:

мониторинг трафика - проверка ячеек на соответствие заданным значениям локальных параметров;
управление трафиком (policing) - ячейки, не отвечающие требованиям, помечаются и при возникновении заторов отбрасываются в первую очередь;
формирование трафика - буферизация трафика, входящего в сеть, и такая его модификация, чтобы выдерживались заданные значения локальных параметров.

Интервальными параметрами можно управлять при помощи двух механизмов: мониторинга потери ячеек и мониторинга запаздывания ячеек.

Локальные параметры характеризуют трафик, передаваемый в сеть. Поэтому ими можно управлять в точке доступа; никаких параметров работы сети в целом при этом знать не нужно. Интервальные параметры характеризуют весь виртуальный путь передачи данных по сети; для управления ими надо уметь получать информацию о состоянии всей сети.

В стандарте МСЭ I.160 описан конкретный протокол управления интервальными параметрами - OAM (Opertaion, Administration and Management). В соответствии с данным протоколом, устройства, расположенные на границе сети, должны обмениваться специальными сообщениями, передаваемыми по тому же виртуальному пути, что и данные. При этом удается, во-первых, быстро отслеживать отказы каналов передачи данных, а во-вторых, определять значения обоих интервальных параметров.

В предложенных RAD устройствах протокол ОАМ реализован. Таким образом, они дают возможность управлять параметрами передачи данных на всем пути их следования по сети. На сегодняшний день использование таких устройств - единственный экономичный способ обеспечить управление трафиком на всем пути его передачи через провайдерскую сеть. Альтернативным методом сквозного управления трафиком является установка на территории клиента больших и довольно дорогих мультиплексоров доступа.

В принципе, протокол ОАМ способен помочь в управлении не только сквозной передачей трафика по сети, но и работой отдельных ее сегментов. Любые два поддерживающих этот протокол устройства могут обмениваться ячейками ОАМ, отслеживая состояние соединяющего их канала. Ясно, что для внедрения такого режима управления протокол ОАМ должен поддерживаться всеми входящими в сеть устройствами, чего на данный момент добиться невозможно, поскольку далеко не все производители это обеспечивают. В будущем, скорее всего, поддержка ОАМ будет расцениваться операторами сети как серьезное преимущество устройства, что заставит производителей позаботиться о его реализации в своих продуктах.

Как это делается

Компания RAD Data Communications предложила целое семейств абонентских устройств доступа к сети под названием ACE. Первым появилось устройство ACE-101, которое рассчитано на передачу трафика из локальной сети АТМ в публичную. Устройство снабжено двумя интерфейсами: один для пользовательской сети АТМ, другой - для публичной. Поддерживаются следующие интерфейсы: 155 Мбит/с по одно- или многомодовому оптическому кабелю и неэкранированной витой паре пятой категории, а также STM-1, E3 и T3 по коаксиальному кабелю.

Система управления локальными параметрами трафика рассчитана на поддержание трех уровней QoS: VBR, CBR и UBR. Управление параметрами осуществляется для всех виртуальных путей и виртуальных каналов. Для мониторинга параметров передачи трафика используется протокол OAM уровня АТМ. Устройство может проверять, все ли данные, в момент передачи удовлетворявшие требованиям к локальным параметрам, достигли точки назначения. Поддерживается одновременное управление производительностью для 16 двунаправленных (32 однонаправленных) виртуальных путей или каналов.

Устройство обеспечивает согласование скоростей публичной и частной сетей. Для этого используется буфер емкостью 6000 ячеек, в котором могут быть организованы очереди четырех уровней приоритетов, распределение по которым осуществляется в соответствии с тем, к какому уровню QoS относятся передаваемые ячейки.

ACE-101 обеспечивает сбор статистики трафика и ведение контрольного журнала событий. Устройство может поддерживать до четырех виртуальных каналов для управления работой сети. Приложение управления сетью RADview-HPOV обеспечивает управление на уровнях PHY и ATM. Кроме того, возможен анализ работы каждого виртуального канала.

При всей привлекательности ACE-101 у него есть и ряд недостатков. Прежде всего, цена - свыше 5000 дол. за одно устройство. RAD может сколько угодно утверждать, что это недорого (безусловно, по сравнению с пограничными мультиплексорами стоимость действительно невысока), однако для российских операторов, особенно региональных, такая цена может показаться немалой. Второй недостаток - устройство рассчитано на сопряжение локальных сетей АТМ с глобальными. Между тем, в локальных сетях данная технология применяется не так часто. Можно, конечно, подсоединять к ACE-101 канал от модуля связи с магистральной сетью (рис.1), встроенного в маршрутизатор, - но что тогда делать с QoS?

Рисунок 1.
Схема доступа к сети АТМ с использованием устройств АСЕ-101

В самое последнее время RAD анонсировала еще два устройства - модуль доступа к сетям АТМ по под названием ACE-2-E1 и концентратор доступа ACE-20-E1. Они еще не поступили в продажу, но операторы могут получить их для тестирования. Для связи с магистральной сетью в обоих устройствах применяется протокол ATM E1 UNI. Со стороны локальной сети ACE-2-E1 имеет один вход, к которому подключается либо установленный в локальный сети маршрутизатор или мост (для этого используется протокол ATM DXI, и Data Exchange Interface), либо FRAD (frame relay access device, устройство доступа к сети frame relay), которое, как легко понять, подключается к ACE-2 по каналу frame relay.

Устройство способно выполнять преобразование кадров frame relay в ячейки АТМ как по методу Frame Relay - ATM network interworking, так и по методу Frame Relay - ATM service interworking. ACE-2 может самостоятельно осуществлять трансляцию услуги IP-over-Frame Relay в IP-over-ATM.

Концентратор ACE-20 имеет три порта со стороны локальной сети. Фактически, это первое многопротокольное абонентское устройство доступа. К локально-сетевым портам ACE-20 можно подключать, например, маршрутизатор по каналу ATM DXI, УАТС по частичному каналу E-1 и FRAD по каналу frame relay (рис. 2). ACE-20 умеет автоматически распределять имеющуюся в его распоряжении полосу пропускания между всеми потоками трафика, поддерживая при этом необходимый уровень обслуживания для каждого из них. К сожалению, такие устройства стоят еще довольно дорого (несколько тысяч долларов), хотя они и заметно дешевле ACE-101.

Рисунок 2.
Схема доступа к магистральной сети с использованием концентратора ACE-20

В настоящее время в реальных приложениях ACE-101 сделаны только первые шаги. Выполнен пилотный проект с использованием этих устройств в British Telecom; ACE-101 находится на тестировании у ряда других ведущих операторов. RAD ведет переговоры с некоторыми крупными российскими операторами о тестировании устройств и выполнении пилотных проектов. Представители компании утверждают, что в ближайшем будущем можно ждать интересных новостей. Что ж, посмотрим.