Размещено на http://allbest.ru

Содержание

Введение

1. Анализ существующего положения

1.1 Краткая характеристика региона

1.2 Состояние сети телекоммуникаций в районе

2. Сравнительный анализ технологий передачи данных

2.1 ATM и PDH (ИКМ)

2.2 ATM и SDH

2.3 Построение региональных ВОЛС коммутации ячеек/пакетов ATM/FR

2.4 Передача голоса по сетям АТМ

3. Источники и типы неоднородностей в транспортной подсистеме

3.1 Использование различных базовых сетевых технологий

3.2 Использование нескольких протоколов сетевого уровня (IP, IPX, X.25)

3.3 Комбинирование разных протоколов сбора маршрутной информации (RIP, OSPF, NLSP)

3.4 Несовместимость оборудования разных производителей

3.5 Стратегии межсетевого взаимодействия

3.6 Согласование протоколов

Список использованных источников

Введение

На сегодняшний день технология SDH заслуженно считается не только перспективной, но и достаточно апробированной технологией для создания транспортных сетей. Технология SDH обладает рядом важных достоинств с пользовательской, эксплуатационной и инвестиционной точек зрения:

-умеренная структурная сложность, снижающая затраты на монтаж, эксплуатацию и развитие сети, в том числе подключение новых узлов;

-широкий диапазон возможных скоростей - от 155,520 Мбит/с (STM-1) до 2,488 Гбит/с (STM-16) и выше;

-возможность интеграции с каналами PDH, поскольку цифровые каналы PDH являются входными каналами для сетей SDH;

-высокая надежность системы благодаря централизованному мониторингу и управлению, а также возможности использования резервных каналов;

-высокая степень управляемости системы благодаря полностью программному управлению;

-возможность динамического предоставления услуг - каналы для абонентов могут создаваться и настраиваться динамически, без внесения изменений в инфраструктуру системы;

-высокий уровень стандартизации технологии, что облегчает интеграцию и расширение системы, дает возможность применения оборудования различных производителей;

-высокая степень распространения стандарта в мировой практике;

-стандарт SDH обладает достаточной степенью зрелости, что делает его надежным для инвестиций.

В дополнение к перечисленным достоинствам, необходимо отметить развитие магистральных телекоммуникаций казахстанских операторов связи на основе SDH, что предоставляет дополнительные возможности для привлекательных интеграционных решений. Перечисленные достоинства делают решения, основанные на технологии SDH, рациональными с точки зрения инвестиций.

В настоящее время она может считаться базовой для построения современных транспортных сетей, как для корпоративных сетей различного масштаба, так и для сетей связи общего пользования.

Интерес к SDH обусловлен еще и тем, что эта технология позволяет полностью реализовать возможности волоконно-оптических и радиорелейных линий передачи (ВОЛП и РРЛП) и создавать гибкие, удобные для эксплуатации и управления сети, гарантируя высокое качество связи.

Таким образом, концепция SDH позволяет сочетать процессы высококачественной передачи цифровой информации с процессами автоматизированного управления, контроля и обслуживания сети в рамках единой системы.

Благодаря появлению современных волоконно-оптических кабелей (ВОК) оказались возможными высокие скорости передачи в линейных трактах (ЛТ) цифровых систем передачи с одновременным удлинением секций регенерации от 100 км и более.

Производительность таких ЛТ превышает производительность цифровых трактов на кабелях с металлическими парами в 100 и более раз, что радикально увеличивает их экономическую эффективность. Большинство регенераторов оказывается возможным совместить с оконечными или транзитными станциями.

Из этого следует, что синхронная цифровая иерархия (СЦИ) - это не просто новые системы, но и принципиальные изменения в сетевой архитектуре, организации управления.

Внедрение СЦИ представляет собой качественно новый этап развития цифровой сети связи.

Данный отчет составлен согласно заданию по преддипломной практики. Местом прохождения практики является Астраханский РУТ АО «Казахтелеком».

Что касается данного района, в РУТ ведутся работы по модернизации сетей и систем связи. Зоновая сеть построена на базе SDH с применением одномодового оптического кабеля.

В местной сети данная технология в будущем внедряются (ведутся подготовительные работы).

1. Анализ существующего положения

1.1 Краткая характеристика региона

Площадь Акмолинской области составляет - 146,2 тыс. кв. км и расположена в северной части республики. В настоящее время в данной области проживает свыше 1259,4 тыс. человек.

Область была образована в 1939 году, после этого неоднократно реорганизовывалась. Город Кокшетау является административным центром области.

Данный регион богат многими полезными ископаемыми, как золото, уран, медь, бокситы, сурьма, поваренная соль, доломит и т.д. В области имеется множество магистралей, таких как автомобильная дорога «Астана - Алматы», «Астана-Павлодар». Планируется строительство новых магистралей. Для туристов наиболее привлекательным является курорт Бурабай (Боровое).

Астраханский район образован в 1936 году, территория составляет 7,4 тыс. кв. километров. В районе 16 сельских округов. Население района составляет 28,8 тысяч человек. В районе имеется 38 общеобразовательных школ. Количество зарегистрированных юридических лиц составляет - 136, в том числе государственных - 24, частных 112.

Площадь сельхозугодий 519726 га, в том числе: пашни 346114 га. Основная сельскохозяйственная культура, возделываемая хозяйствами района яровая пшеница, занимаемая 200,3 тыс. га посевных площадей.

Объем промышленной продукции в действующих ценах (с учетом сектора домашних хозяйств) составил 1458,5 млн. тенге, или 133,5% по сравнению с прошлым периодом. Объем валовой продукции в 2007 году составил 5662,6 млн. тенге, в том числе растениеводства - 3825,1 млн. тенге (129,2%), животноводства - 1837,5 млн. тенге (100,1%). Всего сельскохозяйственных формирований по району 15, крестьянских хозяйств - 445.

Основной объем производства промышленной продукции обеспечивают подсобные предприятия сельскохозяйственных формирований.

В целом по малому предпринимательству зарегистрировано субъектов малого бизнеса по состоянию на 1 января 2012 года 386 единиц, из них действующих субъектов - 376, что составляет 97,4 % от общего числа зарегистрированных. В том числе: юридические лица - 13; физические лица - 373 , из них 256 крестьянских хозяйств.

1.2 Состояние сети телекоммуникаций в районе

ОУТ «Онтустик» - структурное подразделение Акмолинской ОДТ обслуживает население Астраханского и Егиндыкольского района в предоставлении услуг связи. Основными видами деятельности структурного подразделения являются:

- предоставление местных телефонных разговоров;

- предоставление междугородных и международных разговоров;

- передача данных;

- телеграфная связь;

- продажа смарт-карт, тарлан карт;

- предоставление интеллектуальных услуг связи.

Несмотря на то, что главным видом деятельности предприятия являются предоставление услуг телекоммуникаций, основными целями деятельности структурного подразделения являются:

- качественное обслуживание потребителей услуг связи;

- удовлетворение запросов потребителей;

- обеспечение роста продаж;

- увеличение денежных потоков Общества;

- завоевание определенных позиций на рынке;

- предоставление качественных услуг связи.

На 01.01.2012 года монтированная емкость АТС по Астраханскому РУТ - 5265 номера, задействованная емкость составила - 4992 номеров, процент задействования составляет 94,8. Количество платных ОТА существующих АТС по категориям потребителей: население - 4492 абонентов, государственные учреждения - 175 абонентов, прочих юридических лиц - 214, индивидуальные предприниматели - 16 абонента, таксофоны - 2 и служебных - 93 ОТА.

На сети Астраханского РУТ действуют, шесть ЦАТС, две SI 2000, расположенные в селе Жалтыр и Астраханка, а также М-200 в селе Новочеркасское, МС-200 Станция Колутон и МС-240 в населенных пунктах Жанатурмыс, Новое. Остальные станции аналоговые, т.е. координатной системы типа АТСК - 100/2000, одна в селе Первомайка, и АТСК - 50/200, тринадцать станций, которые задействованы в остальных отделениях связи района с центральной станцией.

В центральную АТС включены 19 сельских АТС общей емкостью 3153 номера. В 2005 году была произведена замена ЦС в селе Астраханка, морально и физически устаревшей АТСК100/2000 общей монтированной емкостью 1600 номеров и задействованной емкостью 1507 номеров, процент задействования которой составлял 94,2 % на современную ЭАТС SI 2000 емкостью 2112 номеров, с расширением станционной и линейной емкости на 512 номеров, что позволило значительно повысить качество предоставляемых услуг и соответственно увеличить исходящий трафик. В настоящее время задействованная емкость составляет 1904 номера.

2. Сравнительный анализ технологий передачи данных

2.1 ATM и PDH (ИКМ)

Тенденции развития технологий передачи данных для территориально-распределенных сетей можно проследить на примере технологий PDH (плезиохронная цифровая иерархия) и АТМ (асинхронный режим передачи):

-1980-1990 - широкое распространение TDM-оборудования, как основы для построения сетей PDH;

-1991-1995 - развитие Frame Relay и АТМ;

-1996-1997 - принятие концепции мультисервисных сетей АТМ;

-1998-2002 - широкое распространение АТМ.

Отсюда становятся очевидными два направления:

1) Продолжать развитие сетей на базе TDM-оборудования и отвечать на современные требования по предоставлению телекоммуникационных услуг путем инсталляции дополнительного магистрального оборудования (“технологических заплат”) и, как следствие, создание наложенных сетей.

2) Используя полную совместимость сетей АТМ с TDM осуществлять переход на современные технологии мультисервисных сетей с постепенным вытеснением TDM по мере амортизации устаревшего оборудования, выигрывая время на подготовку к взрывному росту спроса на услуги мультисервисных сетей в обозримом будущем.

Первый путь подразумевает продление жизни устаревающей технологии и соответствует оптимальному решению для конца 80-х - начала 90-х годов. Тем не менее, такое решение не исключает перехода на АТМ- сети, а лишь оттягивает этот переход на более позднее время, накапливая на балансе неперспективное оборудование и откладывая переоснащение сети на период массового спроса на услуги мультисервисных сетей АТМ, чем предопределяются еще большие затраты на будущие.

Второй путь соответствует современному технологическому уровню. Принято разделять инвестиции на экстенсивные и интенсивные. Первый термин относится к инвестициям в такое оборудование, которое лишь расширит существующую систему, не меняя существенно её структуры и оставаясь на том же технологическом уровне, как и в момент принятия решения на построение существующей системы. Второй означает создание систем на принципиально новой основе с более высокой эффективностью использования всех видов ресурсов и подразумевает качественный скачок в развитии.

Возможности применения рассматриваемых технологий наглядно иллюстрирует рисунок 2.1.

Рисунок 2.1- Использование полосы пропускания технологиями TDM и ATM

Сети TDM по своему назначению предусматривают использование мультиплексоров для предоставления фиксированной полосы пропускания для независимых услуг.

Основным же достоинством технологии ATM является предоставляемая ею возможность объединять различные типы трафика в единый поток с помощью механизма статистического мультиплексирования, позволяющего более эффективно использовать полосу пропускания

К недостатку синхронных методов передачи, таких как TDM, относится то, что они не позволяют смещать блоки данных по времени для заполнения “пустот” в канале. Это приводит к неэффективному использованию полосы пропускания. Любой же статистический мультиплексор способен “по своему усмотрению” буферизовать данные так, чтобы уплотнить трафик разных пользователей в один общий поток (рисунок 2.2). Это позволяет избежать незаполненных участков и обеспечить максимально эффективное использование каналов.

На рисунке 2.2 показано, как статистический мультиплексор ATM заполняет трафиком полосу пропускания, которая при использовании мультиплексора TDM осталась бы незадействованной. Еще раз подчеркнем, что мультиплексор ATM не резервирует тайм слоты для входящих потоков.

Потоки могут иметь лишь различные уровни приоритета на использование полосы пропускания; эти уровни определяются параметрами качества обслуживания. Отсутствие резервирования тайм слотов означает, что данные не могут мгновенно вводиться в тракт передачи и вынуждены проводить некоторое время в буферах, ожидая появления свободного “окна”.

Другое узкое место технологии PDH/TDM - слабые возможности в организации служебных потоков для целей контроля и управления потоком в сети и практически полное отсутствие средств маршрутизации низовых мультиплексированных потоков, что крайне важно для использования в сетях передачи данных.

В связи с отсутствием специальных средств маршрутизации, при формировании PDH-фреймов и мультифреймов увеличивается (при мультиплексировании и переключении потоков) возможность ошибки в отслеживании истории текущего переключения, а значит, увеличивается возможность потерять сведения о его истории в целом, что приводит к нарушению схемы маршрутизации всего трафика.



Рисунок 2.2 -Уплотнение трафика с помощью мультиплексоров АТМ и традиционного TDM

В настоящее время широко используется наложенная телефонная сеть общего пользования на основе телефонных коммутаторов (АТС).

Создание публичной сети ATM/ Frame Relay требует инсталляции соответствующих коммутаторов поверх первичной сети передачи данных и не решает проблемы межсетевого взаимодействия (internetworking), создавая ряд независимых наложенных сетей со своим управлением и мониторингом.

Установка "промежуточных" систем (раздельных вычислительных и телефонных сетей) в действительности оказываются дороже, чем переход на АТМ. связь мультиплексор телекоммуникация

Переход на АТМ не только позволяет сэкономить средства за счет объединения ресурсов магистрального оборудования первичной сети и уменьшения расходов на дальнейшую модификацию, но и приносит непосредственный экономический эффект благодаря возможности предоставлять широкий спектр услуг.

Очевидно, что телефонные сети развиваются в направлении распределенной коммутации с помощью технологии ATM. Об этом же говорит и встречная тенденция развития самих АТС - появление интерфейсов ATM у станций ряда ведущих производителей.

2.2 ATM и SDH

С начала 90-х годов в странах СНГ (Россия, Украина, Казахстан и др.) развернуты и полномасштабно функционируют десятки крупных сетей SDH. Технология SDH активно продвигается и в регионы. На ее основе происходит крупномасштабное переоборудование старой аналоговой сети связи в цифровую взаимоувязанную сеть.

С течением времени под влиянием новых требований пользователей (Интернет, создание частных виртуальных сетей, удаленный доступ и т. д.) компании связи, развернувшие в регионе цифровую сеть SDH для транспорта коммутируемых телефонных каналов, осознают необходимость своего участия на данном рынке услуг и получения новых источников доходов. И, таким образом, наметился переход многих региональных операторов связи от предоставления транспорта телефонии к предоставлению полномасштабных (или частичных) сервисных услуг с гарантированным качеством. Именно в этот момент возникает необходимость построения АТМ/FR-сети.

Сети SDH и ATM обеспечивает работу приложений, чувствительных к времени задержки передачи сигналов. Однако, сеть SDH не может сама коммутировать цифровые голосовые каналы - коммутацию осуществляет АТС и таким образом увеличивается время коммутации, т.к. вызов абонента может проходить через несколько последовательных АТС. Принятие стандартов сети АТМ, позволяющих ей самой коммутировать виртуальный голосовой канал по набранному номеру цифровой сети, в два раза сокращает число интерфейсов подключения на АТС, а значит снижает их стоимость.

В этой связи, сети SDH целесообразно использовать в качестве транспортных сетей для технологии АТМ, которая становится связующим звеном между локальными компьютерными сетями и глобальными транспортными сетями SDH. АТМ-трафик наиболее подходит для транспортирования в средах SDH, учитывая, что виртуальные контейнеры VC-n могут нести в упакованном виде поток АТМ ячеек в качестве полезной нагрузки.

Достаточно гибкая процедура перехода на магистральную сеть АТМ позволяет защитить инвестиции в уже созданных сегментах первичной сети SDH. Такой подход соответствует принципу преемственности, суть которого сводится к тому, что каждый последующий состав оборудования не должен ухудшать характеристик существующей сети.

2.3 Построение региональных ВОЛС коммутации ячеек/пакетов ATM/FR

Переход на технологию АТМ на новых оптических участках позволяет исключить дополнительные затраты на создание первичной сети передачи данных SDH с низким уровнем сервисных услуг и наложенных сетей, как “технологических заплат” под дополнительные телекоммуникационные услуги.

Важным преимуществом АТМ является мультисервисность и оптимизация использования магистральных каналов за счет динамического выделения пропускной способности различным видам трафика.

Пример, изображенный на рисунке 2.3, иллюстрирует принципиальное отличие и преимущества интеллектуальной АТМ-сети перед сетью SDH.

Из представленного примера при расчете трафика только по телефонной сети, становится очевидным, что для соединения одной АТС с 3-мя АТС в других городах по сети SDH требуется, как минимум 3 транковых порта T1/Е1 на исходящей АТС. В то же время, количество каналов 64К в каждом транке может быть меньше максимального, что влечет необоснованную избыточность транковых портов на АТС, трибных интерфейсов на мультиплексорах SDH и излишние затраты на расширение магистральных каналов.

Рисунок 2.3 - Оптимизация магистральных каналов в сетях ATM/FR для организации высококачественных телефонных соединений

В сети АТМ на оборудовании Cisco Systems этого можно избежать путем установления виртуальных соединений (VC) для требуемого количества телефонных каналов из одного транкового порта между соответствующими АТС.

Основным преимуществом коммутируемых виртуальных соединений является освобождение пропускной способности магистрального канала при отсутствии телефонных вызовов. Телефонные каналы транка Е1 одной телефонной станции маршрутизируются в соответствующие транки Е1 других АТС исходя из расчета межстанционных соединительных линий. Разделение канала Т1/Е1 на DS0 выполняет коммутатор АТМ узла, к которому эта станция подключена.

Комитет Voice and Telephony Over ATM (VTOA) Форума АТМ выпустил ряд документов, посвященных способам передачи цифровых потоков, кратных основному цифровому голосовому каналу DS0, в ячейках АТМ (CES - служба эмуляции выделенных каналов) и преобразования систем сигнализации телефонии и протоколов АТМ (IWF - межсетевая функция).

В соответствии с рекомендациями Форума АТМ межсетевая функция (IWF) осуществляет преобразование системы сигнализации, принятой на телефонных сетях в протоколы сигнализации АТМ Служба CES позволяет создавать цифровые каналы связи через сеть АТМ между двумя точками, так же, как это делается в сетях SDH, но, в отличие от SDH, полоса пропускания такого канала в АТМ может быть любой, от 8 Кб/с до емкости линии связи. Это делает возможным использование АТМ в качестве транспортной среды для телефонии.

Функция преобразования протоколов сигнализации реализуется в коммутаторе АТМ, подключение АТС к коммутатору АТМ осуществляется цифровыми потоками 2 Мбит/с в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т G.703/G.704.

В этом случае сеть АТМ представляется для других устройств как цифровая АТС с поддержкой всех соответствующих функций. Вследствие этого каждая АТС, подключаемая к АТМ коммутатору через межсетевую функцию, обрабатывает вызовы только тех абонентов, которые подключены к этой АТС, тогда как канал между станциями устанавливается средствами коммутаторов АТМ и проходит только через них, без использования станций как транзитных.

Это не только позволяет снизить требования, предъявляемые к производительности АТС и уменьшить количество соединительных цифровых интерфейсов в них, но и повышает надежность всей сети в целом, так как установленные в сети АТМ каналы могут перекоммутироваться автоматически и устанавливаться в зависимости от текущей загрузки линий связи и их состояния. Кроме того, такие каналы существуют только во время установленного соединения и освобождают полосу пропускания после его разрыва, что позволяет снизить требования к полосе пропускания линий связи или использовать свободную емкость для передачи других видов трафика, например, данных.

В случае обрыва магистрального канала пере маршрутизация установленных соединений происходит автоматически по оптимальному маршруту. Архитектура программного обеспечения магистральных коммутаторов Cisco предусматривает сохранение в энергонезависимой памяти каждого АТМ - коммутатора всей топологии сети, что обеспечивает восстановление соединений в реальном времени и вне зависимости от наличия соединения с центральной станцией управления. Такая архитектура является самодостаточной для обеспечения надежности соединений до 99,99% без вмешательства обслуживающего персонала. Отсюда очевидно, что с увеличением сети растет число обходных каналов и увеличивается надежность соединений.

Таким образом, достигается надежное соединение АТС по принципу “каждый с каждым” с поддержкой всех протоколов сигнализации в существующей телефонной сети (SS-7, QSIG, DPNSS, ISDN, CAS, MFP-U1, MFP-U2, MFS, 2ВСК и др.) и экономия транковых портов на АТС. Суммарная задержка при передаче телефонного трафика по такому типу соединений не превышает 0,2 сек., увеличение пропускной способности сети и увеличение точек подключения осуществляется без изменения существующей конфигурации соединений. В сети SDH все выглядит иначе, с ростом сети увеличиваются затраты на обслуживание и уменьшается общая надежность соединений.

2.4 Передача голоса по сетям АТМ

Применение фирменной технологии Voice Network Switching (VNS) в сетях Cisco позволяет использовать не только постоянные каналы связи (PVC), но и предоставляет механизмы, позволяющие автоматически устанавливать коммутируемые виртуальные каналы (SVC) между вызывающей телефонной станцией и станцией абонента. Два важнейших примера таких механизмов - это наличие собственной системы адресов устройств АТМ и протоколов сигнализации.

В результате, сеть АТМ обладает теми же функциональными возможностями по коммутации каналов, что и цифровые телефонные сети, например ISDN, и может использоваться как часть корпоративной телефонной сети. Использование службы переменной скорости передачи битов (Variable Bit Rate, VBR) - один из основных подходов к передаче голоса по ATM, прорабатываемых Форумом ATM. Его реализации позволяют всю мощь АТМ по эффективному использованию полосы пропускания и управлению трафиком, которая прежде применялась лишь для передачи данных, задействовать и для передачи голоса.

При установлении каждого нового телефонного соединения сеть ATM вычисляет оптимальный в данный момент времени маршрут с учетом топологии сети, доступной полосы пропускания на разных участках, ожидаемых значений задержки и ее вариации, стоимости соединений по различным маршрутам.

В результате устанавливается соединение с характеристиками, необходимыми для качественной передачи голоса. По окончании разговора полоса пропускания высвобождается для других приложений. При использовании технологии VNS сеть ATM “ведет себя” по отношению к периферийным АТС как центральный транзитный узел, а значит, структура телефонной сети заметно упрощается. Теперь не нужно соединять АТС между собой множеством линий связи, число которых зависит не только от объема трафика, но и от структуры телефонной сети и требуемого уровня отказоустойчивости (организация дополнительных линий связи для резервирования).

Достаточно соединить АТС только с ближайшим пограничным коммутатором ATM, причем число используемых для этого линий связи зависит лишь от объема трафика. Установление соединений между АТС будет осуществляться на основе получаемой от них сигнализации. В такой ситуации можно уменьшить число цифровых интерфейсов АТС и не устанавливать чисто транзитные АТС, а следовательно, снизить стоимость телефонного оборудования. Кроме того, упрощаются создание и поддержание единого плана нумерации, поскольку отпадает необходимость содержать в базах данных периферийных АТС сведения обо всех абонентах телефонной сети.

Еще один важный аргумент в пользу применения технологии АТМ для передачи голоса - упрощение расширяемости сети. Предположим, необходимо добавить новый узел или модернизировать старый (увеличить число пользователей, расширить спектр предоставляемых услуг). Традиционный подход потребует пере проектирования межстанционных соединений, причем может понадобиться изменение их структуры или замена магистрали на более производительную из-за отсутствия необходимой емкости на каком-либо ее участке.

В сетях ATM, где используется VNS, ситуация значительно упрощается. В них все АТС являются логически смежными узлами, а значит, расширение телефонной сети сводится к соединению АТС с ближайшим пограничным коммутатором и внесению соответствующей записи в сетевую базу данных. Даже отсутствие свободной полосы пропускания на магистрали ATM не является препятствием к расширению сети. В этом случае можно отложить модернизацию магистрали до лучших времен и просто немного увеличить степень сжатия голоса.

Важно отметить следующее: построение сети ATM для передачи голоса позволяет легко организовать передачу данных и видеоинформации, а использование для разных типов трафика единой системы управления облегчает и удешевляет управление сетью.

Наличие “интеллекта” в коммутаторах АТМ/FR от Cisco подразумевает программно-аппаратную реализацию алгоритмов компрессии телефонных каналов 32-, 24-Kbps ADPCM (ITU-T G.726, G.723) или 8-Kbps CS-ACELP (ITU-T G.729a) и функцию подавления пауз, что позволяет одновременно организовать до 240 телефонных каналов при 8-Kbps компрессии на одном транковом потоке Е1 и эффективно использовать отведенную полосу пропускания в магистральном канале. Функция подавления пауз VAD (Voice Activity Detection) использует технологию DSP (digital-signal processing) для переключения между состояниями разговор/пауза в телефонном канале, освобождая полосу пропускания телефонного канала во время паузы в телефонном разговоре.

Это позволяет оптимизировать (высвобождение до 50 % полосы пропускания) пропускную способность магистрального канала даже при выключенной компрессии телефонных каналов.

Обеспечение динамического распределения полосы пропускания транкового канала позволяет перераспределять ширину полосы пропускания для каждого типа трафика в зависимости от загрузки и административно определенной политики качества предоставления услуг (Quality of Service). Таким образом, применение описанных механизмов позволяет говорить об оптимизации и увеличении номинальной пропускной способности магистральных каналов в 3-4 раза.

Построение и эксплуатация интеллектуальных сетей ATM/FR позволяет операторам связи увеличивать доходность за счет новых видов телекоммуникационных услуг, предоставляемых мультисервисной сетью и значительно снизить затраты на использование магистральных каналов связи (при владении этими каналами рассматривается себестоимость 1Kbps) и обслуживание сети. В действительности, стоимость магистральных каналов составляет от 80% до 90% стоимости эксплуатации сети. Так же среди этих затрат можно назвать закупочную стоимость оборудования и программного обеспечения, обучение технического персонала, обслуживание сети и уровень технической поддержки производителя оборудования.

Несмотря на то, что АТМ- оборудование дороже оборудования для сети SDH, при использовании для построения магистральной сети SDH-коммутаторов резко возрастает стоимость периферийного оборудования - АТС, маршрутизаторов, мультиплексоров доступа и т.д. Поэтому, общую стоимость систем, реализованных на коммутаторах АТМ и SDH, можно считать сравнимой.

3. Источники и типы неоднородностей в транспортной подсистеме

3.1 Использование различных базовых сетевых технологий

Базовая сетевая технология - это согласованный набор протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения вычислительной сети. Протоколы, на основе которых строится сеть базовой технологии, специально разрабатывались для совместной работы, поэтому от разработчика сети не требуется дополнительных усилий по организации их взаимодействия. Примерами базовых сетевых технологий могут служить хорошо известные технологии Ethernet и Token Ring для локальных сетей и технологии Х.25 и frame relay для территориальных сетей. Для получения работоспособной сети в этом случае достаточно приобрести программные и аппаратные средства, относящиеся к одной базовой технологии - сетевые адаптеры с драйверами, концентраторы, коммутаторы, кабельную систему и т.п., и соединить их в соответствии с требованиями стандарта на данную технологию.

Однако, построение крупной сети на основе одной базовой технологии - это большая редкость. Обычным состоянием для любой вычислительной сети средних и крупных размеров является сосуществование различных стандартов и базовых технологий. Появление новых технологий, таких как Fast Ethernet или 100VG-AnyLAN, не означает, что мгновенно исчезают старые, например, 10-Мегабитный Ethernet, Token Ring или FDDI, так как в эти технологии были сделаны огромные капиталовложения. Поэтому трудно рассчитывать на вытеснение в обозримом будущем всех технологий какой-либо одной, хотя бы и такой многообещающей, как ATM.

Степень неоднородности сетевых технологий существенно возрастает при необходимости объединения локальных и глобальных сетей, имеющих, как правило, существенно различные стеки протоколов. Хотя в последние годы и наметилась тенденция к сближению методов передачи данных, используемых в этих двух типах вычислительных сетей, различия между ними все еще велики. Поэтому в пределах одной корпоративной сети обычно используется большой набор разнообразных базовых топологий и задача объединения их всех в единую сеть, прозрачную для транспортных операций конечных узлов, требует привлечения специальных методов и средств.

3.2 Использование нескольких протоколов сетевого уровня (IP, IPX, X.25)

Самым распространенным средством объединения разнородных транспортных технологий является использование единого сетевого протокола во всех узлах корпоративной сети. Единый сетевой протокол работает поверх протоколов базовых технологий и является тем общим стержнем, который их объединяет. Именно на основе общего сетевого протокола маршрутизаторы осуществляют передачу данных между сетями, даже в случае очень существенных различий между их базовыми сетевыми технологиями.

Хотя идея объединения составной сети с помощью маршрутизаторов подразумевает использование во всех частях сети одного сетевого протокола, очень часто сетевым интеграторам и администраторам приходится сталкиваться с задачей объединения сетей, каждая из которых уже работает на основе своего сетевого протокола. Имеется несколько сетевых протоколов, которые получили широкое распространение: IP, IPX, DECnet, Banyan IP, AppleTalk. Каждый из них имеет свою нишу и своих сторонников, поэтому очень вероятно, что в отдельных частях большой сети будут использоваться разные сетевые протоколы. Маршрутизаторы, даже многопротокольные, не могут решить задачу совместной работы сетей, использующих разные сетевые протоколы, поэтому в таких случаях используются другие средства, например, программные шлюзы.

3.3 Комбинирование разных протоколов сбора маршрутной информации (RIP, OSPF, NLSP)

Маршрутизаторы строят свои адресные таблицы с помощью специальных служебных протоколов, которые обычно называют протоколами обмена маршрутной информации или протоколами маршрутизации.

Протоколы обмена маршрутной информацией также существуют не в единственном числе. Во-первых, протокол обмена маршрутной информацией тесно связан с определенным протоколом сетевого уровня, так как он должен отражать способ адресации сетей и узлов, принятый в этом сетевом протоколе. Поэтому для каждого сетевого протокола должен использоваться свой протокол обмена маршрутной информации. Во-вторых, для каждого сетевого протокола разработано несколько протоколов обмена маршрутной информацией, отличающихся способом построения таблицы маршрутизации.

В результате в корпоративной сети может одновременно работать несколько протоколов обмена маршрутной информации, например, RIP IP, RIP IPX, OSPF, NLSP, IGRP. Для того, чтобы добиться их согласованной работы, от администратора сети требуется использование соответствующих маршрутизаторов и выполнения специфических операций по их настройке.

3.4 Несовместимость оборудования разных производителей

Проблемы несовместимости оборудования разных производителей, возникают чаще всего по трем причинам:

-неточная (с ошибками) реализация стандартов;

-использование фирменных стандартов;

-улучшение стандартов - введение дополнительных функций и свойств.

Для компаний, являющихся лидерами рынка коммуникационного оборудования, ошибочная реализация стандартов - событие маловероятное, так как их представители всегда составляют основу комитетов, разрабатывающих стандарты.

Однако оставшиеся две причины часто порождают проблемы. На первый взгляд может показаться, что нет ничего страшного в том, что в коммуникационной аппаратуре имеются дополнительные функции или что эта аппаратура поддерживает наряду с общепринятыми и свои, фирменные протоколы. В любом случае остается возможность организовать совместную работу двух устройств разных производителей на основе стандартных протоколов. Тем не менее, на практике этой возможностью удается воспользоваться не всегда. Примером служит история с протоколом DLSw, первая стандартная версия которого была описана в документе RFC 1434. Затем компания Cisco выпустила фирменную улучшенную версию этого протокола, названную ею DLSw+, обратно совместимую со стандартной версией. Затем появилась новая стандартная версия DLSw, описанная в RFC 1795, которая также была обратно совместима с прежним стандартом. Однако, версия DLSw по RFC 1795 оказалась несовместимой с версией DLSw+, что породило необходимость модификации программного обеспечения в маршрутизаторах Cisco в тех организациях, которые стали устанавливать новые маршрутизаторы от других фирм.

Использование фирменных стандартов может приводить и к тому, что администраторы сетей в какой-то момент при очередной модернизации сети оказываются перед нелегким выбором - либо устанавливать новое оборудование только от одного производителя, даже если есть более подходящие варианты, либо переконфигурировать все установленное оборудование для работы по стандартному протоколу, чтобы оно стало совместимо с оборудованием других производителей. Понятно, что каждый из этих вариантов является мало привлекательным.

3.5 Стратегии межсетевого взаимодействия

Средства взаимодействия компьютеров в сети организованы в виде многоуровневой структуры - стека протоколов. В однородной сети все компьютеры используют один и тот же стек. В контексте межсетевого взаимодействия понятие "сеть" можно определить как совокупность компьютеров, общающихся друг с другом с помощью единого стека протоколов.

Проблема возникает тогда, когда требуется организовать взаимодействие компьютеров, принадлежащих разным сетям (в указанном выше смысле), то есть организовать взаимодействие компьютеров, на которых установлены разные стеки коммуникационных протоколов.

Задачи устранения неоднородности имеют некоторую специфику в зависимости от того, к какому уровню модели OSI (информация о модели OSI приведена в приложении) они относятся, и даже имеют разные названия. Задача объединения транспортных подсистем, отвечающих только за передачу сообщений, обычно называется internetworking.

Несколько другая проблема, называемая interoperability, возникает при объединении сетей, использующих разные протоколы более высоких уровней. Как сделать, например, возможным для клиентов сети Novell NetWare доступ к файловому сервису Windows NT или работу с сервисом telnet ОС Unix? Очевидно, что подобные проблемы весьма характерны для корпоративных сетей, где в разных подразделениях часто работают разные сетевые операционные системы.

Проблема межсетевого взаимодействия может иметь разные внешние проявления, но суть ее одна - несовпадение используемых коммуникационных протоколов. Например, эта проблема возникает в сети, в которой используется только одна сетевая ОС, но в которой транспортная подсистема неоднородна из-за того, что сеть включает в себя фрагменты Ethernet, объединенные кольцом FDDI. Здесь в качестве взаимодействующих сетей выступают группы компьютеров, использующие различные протоколы канального и физического уровня, например, сеть Ethernet, сеть FDDI.

Равным образом проблема межсетевого взаимодействия может возникнуть в однородной сети Ethernet, в которой установлено несколько сетевых ОС. В этом случае, все компьютеры и все приложения используют для транспортировки сообщений один и тот же набор протоколов, но взаимодействие клиентских и серверных частей сетевых сервисов осуществляется по разным протоколам. Здесь компьютеры могут быть отнесены к разным сетям, если у них различаются протоколы верхних уровней, например, сеть Windows NT, сеть NetWare. Конечно, эти сети могут спокойно сосуществовать, не мешая, друг другу и мирно пользуясь общим транспортом. Однако, если потребуется обеспечить доступ к данным файл-сервера NetWare для клиентов Windows NT, администратор сети столкнется в необходимостью согласования сетевых сервисов.

3.6 Согласование протоколов

Существует три основных подхода к согласованию разных стеков протоколов:

-трансляция;

-мультиплексирование;

-инкапсуляция.

Трансляция протоколов. Трансляция обеспечивает согласование двух протоколов путем преобразования (трансляции) сообщений, поступающих от одной сети, в формат другой сети. Транслирующий элемент в качестве которого могут выступать, например, программный или аппаратный шлюз, мост, коммутатор или маршрутизатор, размещается между взаимодействующими сетями и служит посредником в их "диалоге" (рисунок 3.1).

В зависимости от типа транслируемых протоколов процедура трансляции может иметь разную степень сложности. Так, преобразование протокола Ethernet в протокол Token Ring сводится к нескольким несложным действиям, главным образом благодаря тому, что в обоих протоколах используется единая адресация узлов. А вот трансляция протоколов сетевого уровня IP и IPX представляет собой гораздо более сложный, интеллектуальный процесс, включающий не только преобразование форматов сообщений, но и отображение адресов сетей и узлов, различным образом трактуемых в этих протоколах.

Рисунок 3.1- Пример трансляции протоколов

Следует отметить, что сложность трансляции зависит не от того, насколько высокому уровню соответствуют транслируемые протоколы, а от того, насколько сильно они различаются. Так, например, весьма сложной представляется трансляция протоколов канального уровня ATM-Ethernet, именно поэтому для их согласования используется не трансляция, а другие подходы.

К частному случаю трансляции протоколов может быть отнесен широко применяемый подход с использованием общего протокола сетевого уровня (IP или IPX). Заголовок сетевого уровня несет информацию, которая, дополняя информацию заголовка канального уровня, позволяет выполнять преобразование протоколов канального уровня. Процедура трансляции в данном случае выполняется маршрутизаторами, причем помимо информации, содержащейся в заголовках транслируемых кадров, то есть в заголовках канального уровня, дополнительно используется информация более высокого уровня, извлекаемая из заголовков сетевого уровня.

Трансляцию протоколов могут выполнять различные устройства - мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, программные и аппаратные шлюзы. Часто транслятор протоколов называют шлюзом в широком смысле, независимо от того, какие протоколы он транслирует. В этом случае подчеркивается тот факт, что трансляция осуществляется выделенным устройством, соединяющим две разнородные сети.

Мультиплексирование протоколов.

Другим подходом к согласованию коммуникационных протоколов является технология мультиплексирования. Этот подход состоит в установке нескольких дополнительных стеков протоколов на одной из конечных машин, участвующих во взаимодействии (рисунок 3.2). Компьютер с несколькими стеками протоколов использует для взаимодействия с другим компьютером тот стек, который понимает этот компьютер.

Для того, чтобы запрос от прикладного процесса был правильно обработан и направлен через соответствующий стек, необходимо наличие специального программного элемента - мультиплексора протоколов. Мультиплексор должен уметь определять, к какой сети направляется запрос клиента.

При использовании технологии мультиплексирования структура коммуникационных средств операционной системы может быть и более сложной: мультиплексирование осуществляется не на уровне стеков, а на уровне отдельных протоколов. В общем случае на каждом уровне может быть установлено несколько протоколов, и для каждого уровня может существовать собственный мультиплексор, выполняющий коммутацию между протоколами соседних уровней.

Например, рабочая станция может получить доступ к сетям с протоколами NetBIOS, IP, IPX через один сетевой адаптер. Аналогично сервер, поддерживающий прикладные протоколы NCP, SMB и NFS может без проблем выполнять запросы рабочих станций сетей NetWare, Windows NT и Sun одновременно.

Рисунок 3.2 - Мультиплексирование протоколов

Сравнение трансляции и мультиплексирования. Использование техники трансляции связано со следующими достоинствами:

-Не требуется устанавливать дополнительное программное обеспечение на рабочих станциях.

-Сохраняется привычная среда пользователей и приложений, транслятор полностью прозрачен для них.

-Все проблемы межсетевого взаимодействия локализованы, следовательно, упрощается администрирование, поиск неисправностей, обеспечение безопасности.

Недостатки согласования протоколов путем трансляции состоят в том, что:

-Транслятор замедляет работу из-за относительно больших временных затрат на сложную процедуру трансляции, а также из-за ожидания запросов в очередях к единственному элементу, через который проходит весь межсетевой трафик.

-Централизация обслуживания запросов к "чужой" сети снижает надежность. Однако можно предусмотреть резервирование - использовать несколько трансляторов.

-При увеличении числа пользователей и интенсивности обращений к ресурсам другой сети резко снижается производительность - плохая масштабируемость.

Достоинства мультиплексирования по сравнению с трансляцией протоколов заключаются в следующем:

-Запросы выполняются быстрее, за счет отсутствия очередей к единственному межсетевому устройству и использования более простой, чем трансляция, процедуры переключения на нужный протокол.

-Более надежный способ - при отказе стека на одном из компьютеров доступ к ресурсам другой сети возможен посредством протоколов, установленных на других компьютерах.

Недостатки данного подхода:

-Сложнее осуществляется администрирование и контроль доступа.

-Высокая избыточность требует дополнительных ресурсов от рабочих станций, особенно если требуется установить несколько стеков для доступа к нескольким сетям.

-Менее удобен для пользователей по сравнению с транслятором, так как требует навыков работы с транспортными протоколами "чужих" сетей.

Инкапсуляция (туннелирование) протоколов. Инкапсуляция (encapsulation) или туннелирование (tunneling) - это еще один метод решения задачи согласования сетей, который однако применим только для согласования транспортных протоколов и только при определенных ограничениях. Инкапсуляция может быть использована, когда две сети с одной транспортной технологией необходимо соединить через сеть, использующую другую транспортную технологию.

Рисунок 3.3- Инкапсуляция (вложение друг в друга ) протоколов сетевого уровня

В приведенном на рисунке 3.3 примере две локальные сети, использующие протокол IPX, разделены некоторой сетью, работающей по протоколу IP. При использовании маршрутизаторы Cisco, находящиеся на краях этой сети (назовем ее IP WAN) могут инкапсулировать дейтаграммы IPX в пакеты IP для передачи первых через сеть IP. То есть, при инкапсуляции промежуточная сеть используется только как транзитная транспортная система.

Метод инкапсуляции заключается в том, что пограничные маршрутизаторы, которые подключают объединяемые сети к транзитной, упаковывают пакеты транспортного протокола объединяемых сетей в пакеты транспортного протокола транзитной сети.

Внутри туннелированных сетей сетевые устройства могут реализовывать различные протоколы маршрутизации IP и другие технологические решения, обеспечивающие управление, оптимизацию трафика IP. При этом время выбора маршрута и сходимость протоколов маршрутизации сокращается.

Для реализации метода инкапсуляции пограничные маршрутизаторы должны быть соответствующим образом сконфигурированы. Они должны знать, во-первых, IP-адреса друг друга, во-вторых - IPX-имена узлов объединяемых сетей. Имея такую информацию, они могут принять решение о том, какие IPX -пакеты нужно переправить через транзитную сеть, какой IP-адрес указать в пакете, передаваемом через транзитную сеть и каким образом доставить IPX -пакет узлу назначения в конечной сети.

Инкапсуляция может быть использована для транспортных протоколов любого уровня. Например, протокол сетевого уровня Х.25 может быть инкапсулирован в протокол транспортного уровня TCP, или же протокол сетевого уровня IP может быть инкапсулирован в протокол сетевого уровня Х.25. Для согласования сетей на сетевом уровне могут быть использованы многопротокольные и инкапсулирующие маршрутизаторы, а также программные и аппаратные шлюзы.

Обычно инкапсуляция приводит к более простым и быстрым решениям по сравнению с трансляцией, так как решает более частную задачу, не обеспечивая взаимодействия с узлами транзитной сети.

Не обходимо отметить, что хотя трафик туннеля может проходить через большое число маршрутизаторов внутри IP WAN, протоколы маршрутизации IPX рассматривают весь туннель как одно прямое соединение между двумя маршрутизаторами.

Такое решение обеспечивает функции масштабирования при использовании протокола RIP, ограниченного числом промежуточных узлов. Ко всему сказанному необходимо добавить, что процедуры конфигурации туннеля практически не отличаются от процедур конфигурации сетевого интерфейса, что означает, что на туннель можно устанавливать списки доступа и фильтры протоколов.

Список использованных источников

1. Мирманов А. Б., Кенебаева Д. Б., Наурыз К. Ж., Клюева П. Ю. Методические указания по прохождению производственной (преддипломной) практики, для специальности «РЭТ», Астана .: КАТУ им. С. Сейфуллина, 2010 г.

2. Мирманов А. Б., Кенебаева Д. Б., Наурыз К. Ж, Клюева П. Ю. Методические указания по дипломному проектированию для специальности «РЭТ», Астана .: КАТУ им. С. Сейфуллина, 2010 г.

3. www. telecom.kz

4. Андрушко А.А., Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. М.: Радио и связь, 1984. -137 с.

5. Берлин Л.И. Волоконно-оптические системы связи на ГТС. -М.: Радио и связь, 1999. -120 с.

6. Иванов В.И. Оптические системы передачи. -М.: Радио и связь, 1994. -223 с.

7. Сапаров В.Е. Системы стандартов в электросвязи и радиоэлектронике. -М.: Радио и связь, 1985. -246 с.

8. Семенов А.Б. Волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях связи. -М.: Компьютер-пресс, 1998. -302 с.

9. Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. -М.: ЭКО-ТРЕНЗ,1999. -148 с.

10. Волоконно-оптические системы передачи и кабели. Справочник под редакцией И.И. Гроднева. - М.: Связь, 1998. -135 с.

Размещено на Allbest.ru

...