Оптические мультисервисные сети

Общими для всех терминалов объектами должны быть: аудиокодек, видеокодек, метод формирования цикловой или кадровой структуры информации, мультиплексирование/демультиплексирование; сетевой интерфейс, сигналы и протоколы передачи данных для обмена файлов и пользовательских приложений с многосторонней связью; сигналы и протоколы управления и синхронизации.

30. Какими показателями может оцениваться качество услуг в электросвязи?

- пропускная способность канала, полная задержка передачи данных (производительность);

- разрешающая способность воспроизведения изображения, частота кадров, метод сжатия (представление данных);

- величина временного сдвига аудио и видео компонент при их передаче (уровень синхронизации различных потоков данных для мультимедийного трафика);

- субъективная оценка качества услуг (аудио или звук, видео или изображение) (восприятие пользователем).

8. Задание

Определить максимальную дальность связи в сети доступа PON по условиям, представленным в табл. 4.1 и 4.2.

Исходные данные:

УРОВЕНЬ ПЕРЕДАЧИ НА ВОЛНАХ:

1.31мкм.-(-4)

1.49мкм.-(-6)

1.55мкм.-(+2)

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ПРИЁМНИКА НА ВОЛНАХ:

1.31мкм.-(-32)

1.49мкм.-(-27)

1.55мкм.-(-28)

ЗАТУХАНИЕ ВОЛОКНА б НА ВОЛНАХ:

1.31мкм.-0.5

1.49мкм.-0.27

1.55мкм.-0.2

ЗАТУХАНИЕ 4-Х РАЗЪЁМНЫХ СОЕДИННИТЕЛЕЙ-0.56

ЧИСЛО ОТВОДОВ ОТ УЗЛА PON ,n-16

РЕШЕНИЕ:

Деление мощности сигнала в узле ветвления PON считать равномерным и равным

где n число отводов.

Необходимо для каждой длины волны определить энергетический потенциал

,

Выберем наименьший из трёх энергетических потенциалов - это уровень на длине волны 1,49мкм = 21 дБм и определим допустимую дальность передачи с учетом затухания в разветвителе, в оптоволокне и в разъёмных соединителях по формуле:

Тогда,

Вывод: Дальность передачи зависит от затухания кабеля, потерь на разъемных соединениях и разветвителе.

9. Мультисервисные сети

1. Почему в сетях связи появилась необходимость интеграции услуг?

Ранее существовало несколько различных сетей: телефония, телеграфия, факс, передача компьютерных данных. Объединение этих служб в единую сеть с гарантированной цифровой передачей по выделенному каналу обеспечивало бы высокое качество передачи информации и экономичность.

2. Какие элементы выделяют в топологии цифровой сети ISDN?

- Функциональная группа: представляет собой набор функциональных возможностей, необходимых на интерфейсе пользователя. Функциональные возможности реализуются разными частями оборудования и программными средствами.

- Эталонная точка: обозначает интерфейс между различными устройствами функциональной группы.

3. Что обозначают эталонные точки ISDN?

Эталонная точка U является точкой физического интерфейса, в которой проводка от местного поставщика услуг сети вводится в здание по месту жительства или работы. Эта точка отделяет сетевой терминал от оборудования линейного окончания, которое может находиться на местном узле связи.

Эталонная точка S представляет собой 4-х проводной интерфейс “пользователь-сеть”, через который терминалы пользователя стандартным образом взаимодействуют с ЦСИС.

Эталонная точка T - интерфейс между терминальным окончанием (оборудованием) абонента и сетевым терминалом, но указывает протокольную организацию (канального и сетевого уровня), поэтому часто обозначают S/T как единое.

Эталонная точка R обозначает интерфейс между терминальным адаптером и терминальным окончанием абонента, которое работает по протоколам, не совместимым с ISDN и, как правило, этот интерфейс определяется конкретным поставщиком оборудования.

4. С какой целью применяется линейное кодирование 2B1Q в ISDN?

В сетях ISDN широкое применение находит код 2B1Q. Для передачи используется 4 значащих позиции, при этом один импульс несёт 2 бита информации. Очевидно, что для данного кода скорость передачи информации в два раза выше скорости модуляции R=2B, или можно сказать при заданной R требуется меньшая полоса частот канала. Кроме того, код, 2B1Q-имеют более узкую полосу частот.

5. Как устроен цикл 2B+D?

Конфигурация составлена из двух В - каналов и одного D - канала. Два В канала могут использоваться независимо. В - цифровой канал для передачи сигналов на скорости 64 кбит/с; D - цифровой канал для передачи управляющих сигналов вне основной полосы частот (абонентская сигнализация DSS-1) на скорости 16 или 64 кбит/с с целью установления, управления и сброса соединений каналов В. Каналы (2B+D) - интерфейс основной (базовой) скорости. Ему соответствует скорость передачи данных 2B+D = 2?64+16 = 144 кбит/с.

6. Какие каналы могут быть организованы в ISDN?

Стандартизировано шесть типов каналов для N-ISDN, которые обозначены буквенными индексами: A, B, C, D, H. Каналы различаются скоростями передачи и типами передаваемых сигналов. Например, B - цифровой канал для передачи сигналов на скорости 64 кбит/с; D - цифровой канал для передачи управляющих сигналов вне основной полосы частот (абонентская сигнализация DSS-1) на скорости 16 или 64 кбит/с с целью установления, управления и сброса соединений каналов B. Кроме того, широкое распространение получили канала типа Н0 на скорости передачи данных 6В=6?64 = 384 кбит/с.

7. Какие услуги обеспечивает сеть ISDN?

Сеть ISDN предлагает пользователю большой комплекс услуг связи, получивший название основных услуг, которые подразделяются на:

- услуги передачи информации + аудио 3,1 кГц; речевые; цифровой информации без ограничений; пакетной передачи;

- услуги телесервиса + телефакс 2/3 группа; ISDN телефония 3,1 кГц; ISDN телефония 7 кГц; телефакс 4 группы; телетекс 64 кбит/с; видеотекс; видеотелефония.

Дополнительные услуги сети ISDN:

- подадресация абонентского доступа;

- предоставление информации о стоимости вызова;

- переадресация вызовов;

- прямой набор номера;

- определение номера вызывающего абонента;

- запрет идентификации номера вызывающего абонента;

- конференц-связь.

8. Какие элементы входят в структуры эталонных моделей доступа ISDN?

- цифровые тракты;

- станции с услугами ISDN;

- системы сигнализации по общему каналу (ОКС) №7 между станциями;

- абонентская сигнальная система DSS 1.

9. Какими уровнями представлена протокольная структура ISDN?

Основой протокольной структуры ISDN является семиуровневая модель открытых систем (ISO). Для ISDN стандартизированы три нижних уровня модели.

Физический уровень - определяет физический интерфейс между оборудованием абонента и сетью общего пользования.

Канальный уровень представлен протоколом LAPD, обеспечивающим взаимодействие устройств по каналу D. Это может быть сигнальное или информационное взаимодействие.

Сетевой уровень - обеспечивает управление соединениями по каналу D.

10. С какой целью используется LAPD в ISDN?

Протокол LAPD обеспечивает коррекцию ошибок и повторную передачу между оконечным оборудованием.

11. Какие системы сигнализации необходимы для работы ISDN?

В ISDN применяется абонентская (DSS1) и межстанционная (ОКС 7 или SS7) сигнализация.

12. Чем отличаются DSS-1 и ОКС 7?

- общеканальная сигнализация №7 (CCS7 (OKC№7)) предназначена для использования между станциями;

- абонентская цифровая система сигнализации №1 (АЦСС-1 (DSS-1) прежде известная как протокол D-канала) предназначена для использования между станциями и оконечным оборудованием.

13. Как организована нумерация в ISDN?

Адреса ISDN задаются по рекомендации ITU-T E.164. Каждый адрес состоит из двух элементов:

Первая часть адреса ISDN (номера ISDN) соответствует номеру (до 15 цифр, без доступа к национальной или международной сети). Это на три цифры больше, чем в обычной телефонной сети. Номер ISDN содержит код страны (у России 007), код местной сети (в Новосибирске 383-2), номер абонента.

Вторая часть адреса ISDN (субадреса ISDN), используется для дальнейшей адресации после того, как было установлено соединение с конечным устройством. Субадрес может содержать до 32 десятичных цифр. Требование субадреса определяется технологией соединения абонентов.

14. Почему АТМ используется в качестве основы Ш-ЦСИС?

В качестве основного метода используется АТМ как метод организации и функционирования высокоскоростных сетей передачи разнородных данных: голоса и видео с использованием цифровых оптоволоконных каналов связи. Коммутируемые сети, на которые распространяется этот стандарт, обеспечивают гарантированное качество услуг, что имеет принципиальное значение в случае передачи, например, видео или аудио, где утеря пакетов приводит к выпадению кадров изображения или речи.

15. Чем характеризуется модель В-ISDN на основе АТМ?

Широкополосные хорошо защищенные от помех каналы созданы благодаря волоконной оптике. При этом скорость передачи информации пользователей может достигать десятков Тбит/с. Такие скоростные режимы гарантируют высокое качество переноса информации различных услуг (телевидения, видео по запросу, мультимедийные сообщения и т.д.).

16. Какие функции выполняет физический уровень В-ISDN?

- Генерация и восстановление циклов (кадров) передачи (подуровень слияния передачи (TC));

- Передача по физической среде (оптическое волокно, металлическая цепь, радиоканал, атмосферная оптика) (подуровень физической среды (РМ)).

17. Какие функции выполняет уровень АТМ в В-ISDN?

Управление потоком ячеек (GFC). Генерация и извлечение заголовков. Трансляция ячеек согласно VPI. Трансляция ячеек согласно VCI. Контроль скорости информации по каналу. Мультиплексирование и демультиплексирование ячеек. Проверка правильности заполнения заголовков.

18. Какие функции выполняет уровень AAL в В-ISDN?

- Формирование блоков и восстановление потока данных (подуровень слияния (CS));

- Формирование сегментов и восстановление (реагрегирование) блоков (подуровень сегментации и реагрегирования (SAR));

19. Чем отличаются AAL1, AAL2, AAL3/4, AAL5 друг от друга?

Типы AAL	AAL1	AAL2	AAL3/4	AAL5
Синхронизация между источником и получателем	Требуется	Требуется	Не требуется	Не требуется
Скорость передачи в битах	Постоянная	Переменная	Переменная	Переменная
Категория услуг (сервиса)	CBR	VBR (rt, nrt)	ABR	UBR(GFR)
Режим соединения	На основе виртуальных каналов (VC)	На основе VC	На основе VC	Без каналов, т.е. без установления соединения

20. Что обеспечивает S-AAL?

Уровень SAAL (функции адаптации сигнализации АТМ) транспортирует сообщения протокола Q.2931 между двумя устройствами, реализующими коммутируемые виртуальные каналы SVC АТМ.

21. Какие каналы сигнализации используются в В-ISDN?

В АТМ предусмотрены сигнальные каналы между получателем и сетью, между пользователями и между коммутаторами. Передача сигнализации организуется в сети по выделенным виртуальным каналам без передачи пользовательской информации (параллельно с передачей информационных данных, что экономит время для установления виртуальных соединений). С помощью сигнализации поддерживаются узкополосные (до 2048 кбит/с) и широкополосные (свыше 2048 кбит/с) услуги, включая мультимедиа. При этом система сигнализации должна обеспечивать установление, контроль и разъединение виртуальных каналов для передачи звука, видео, данных, а также согласовывать трафик.

22. Что представляет собой PNNI?

PNNI (Private NNI) - частный протокол межузловой сигнализации. Протокол, обеспечивающий обмен маршрутной и сигнальной информацией, который предназначен для установления коммутируемого виртуального соединения и состоит из протоколов маршрутизации и сигнализации. Особенность протокола маршрутизации PNNI заключается в том, что он позволяет выбирать маршрут для установления соединения с учетом состояния топологии сети, т.е. реального состояния сетевых узлов и соединяющих их каналов. Он использует иерархическую структуру сети, которая составляется в виде логических узлов разного уровня и связывающих их логических звеньев.

23. Как организуется адресация в В-ISDN?

В России система адресации в сети АТМ может быть выполнена двумя способами: нумерация Е.164 (формат А) и адрес AESA (формат Б).

В формате А адрес состоит из обязательного поля адреса Е.164 (8 байт) и поля подадреса (до 20 байт), обеспечивающего дополнительную адресную емкость вне плана нумерации. Подадрес передается по сети АТМ от пользователя к пользователю прозрачно. Структура поля подадреса нестандартизирована.

Учитывая, что сеть АТМ общего пользования (ОП) должна взаимодействовать с частными сетями АТМ, были расширены международные стандарты. Так для адресации в сети АТМ общего пользования может применяться формат адреса AESA (адрес АТМ оконечной системы). AESA состоит из начальной части домена (области) DSP (специальная часть адреса). Информация, содержащаяся в поле IDP (начальная часть адреса), используется для маршрутизации в сети ОП. Она указывает на номер абонента, администрацию, ответственную за выделение кодов в рамках сети ОП, и тип адреса - групповой или индивидуальный.

24. Какой смысл имеет маршрутизация в сети АТМ?

Сложная топология сети АТМ требует использования протоколов маршрутизации. При этом нет необходимости маршрутизировать данные пользователя - достаточно выполнить маршрутизацию запросов на установление виртуальных соединений. Для получения информации о текущем состоянии соседних коммутаторов происходит постоянный обмен специальными сообщениями, которые проходят через каналы. Успешная передача этих сообщений указывает на возможность использования этих каналов.

25. Какие услуги обеспечивает В-ISDN?

В-ISDN обеспечивает перенос информации различных услуг (телевидения, видео по запросу, мультимедийные сообщения и т.д.). Широкополосные хорошо защищенные от помех каналы созданы благодаря волоконной оптике. При этом скорость передачи информации пользователей может достигать десятков Тбит/с. Такие скоростные режимы гарантируют увеличение объемов передаваемой информации и высокое качество.

26. Какое назначение имеет управление в В-ISDN?

Уровень управления исполняет следующие функции управления плоскостями:

- устранением неисправности;

- рабочими характеристиками;

- конфигурацией;

- выпиской счетов;

- защитой информации.

27. Каким образом может быть организован доступ в В-ISDN?

Типовыми физическими конфигурациями сети доступа принято считать следующие:

- пассивную оптическую сеть с оптическими сетевыми блоками на конце и оптоволокном в дом;

- сеть доступа с медными линиями и технологиями xDSL (ADSL, HDSL, SHDSL);

- радиодоступ по схеме «точка-точка» или «точка - много точек».

28. Какое значение для мультисервисных сетей имеет протокол IP?

Протокол IP отвечает за транспортировку пакетов данных от источника (терминала) к пункту назначения. Он осуществляет передачу данных без установки соединения, т.е. перед началом передачи не требуется создавать путь (маршрут) для соединения с адресатом (поэтому IP не гарантирует доставку пакета, полную его доставку и т.д.).

29. Какая технология компьютерных сетей получила наибольшее распространение, и по каким причинам?

Основой для построения современных компьютерных сетей служат протоколы IP-Ethernet (пакетная технология передачи и мультиплексирования данных) по следующим причинам:

- Наличие интерфейсов оптической передачи на большие расстояния;

- Полная совместимость с существующими сетями Ethernet;

- Масштабируемость (обеспечение развития сетей, как в доступе, так и в магистрали);

- Высокая скорость передачи (до 100 Гбит/с);

- Высокая надежность за счет резервирования и автоматического переключения в сети Ethernet;

- Простота, относительно низкая стоимость и эффективность;

- Поддержка новейших разработок для обеспечения услуг в соответствии с показателями качества обслуживания (QoS).

30. В каком направлении идет развитие мультисервисных сетей?

В настоящее время на роль ведущей претендует технология Ethernet, идущая по пути увеличения дальности связи через волоконную оптику и увеличения скорости передачи данных.

Стандарты на развитие мультисервисных сетей связи на основе Ethernet/РВВ/РВТ находятся в стадии развития и совершенствования. При этом производители оборудования уже широко предлагают продукцию для построения транспортных сетей и сетей доступа, поддерживающих множество услуг телекоммуникаций.

10. Задача

Определить требуемую скорость передачи и производительность узлов пакетной коммутации на участке оптической мультисервисной сети с заданными характеристиками виртуальных каналов услуг.

Выбрать подходящий оптический интерфейс между узлами сети, руководствуясь расстоянием между узлами, типом оптического волокна, предлагаемой технологией формирования пакетов и физического уровня.

Исходные данные:

Телефония - 340 ДС

Факс - 40 УАТС

Передача файлов - 20 УАТС

Видеотелефония - 43КС

Поиск видео (VoD) - 20 ДС

Поиск документов - 55 УАТС

Данные по требования -90 УАТС

Расстояние между узлами - 200 км

Тип оптического волокна - G.655

Технология формирования пакетов - Eth VPN

Технология транспорта на физическом уровне и рекомендованные интерфейсы - OTH G.696 G.698 G.959.

1) Вычисляется средняя битовая скорость передачи данных каждого вида услуг с учетом пачечности:

В⁽¹⁾ = N_вхЧр⁽¹⁾ ЧВ_макс

Где N_вх - число виртуальных каналов,

р⁽¹⁾ - пачечность,

В_макс - скорость передачи данных.

В⁽¹⁾ = 34016410³ = 2.17•10⁷ бит/с

В⁽²⁾ = 401204810³ = 8.19•10⁷ бит/с

В⁽³⁾ = 201204810³ = 4.09•10⁷ бит/с

В⁽⁴⁾ = 435100010³ =21.5•10⁷ бит/с

В⁽⁵⁾ = 2018100010³ = 3.6•10⁸ бит/с

В⁽⁶⁾ = 552006410³ = 7.04•10⁸ бит/с

В⁽⁷⁾ = 902006410³ =11.5•10⁸ бит/с

2) Дисперсия битовой скорости каждого вида услуг:

D = N_вхЧр⁽¹⁾ Ч(В_макс)²

D⁽¹⁾ = 3401(64³)² = 1.3•10¹² бит/с

D⁽²⁾ = 401(204810³)² = 1.6•10¹⁴ бит/с

D⁽³⁾ = 201(204810³)² = 8.3•10¹³ бит/с

D⁽⁴⁾ = 435(1000010³)² =2.15•10¹⁴ бит/с

D⁽⁵⁾ = 2018(1000010³)² =3.6•10¹⁴ бит/с

D⁽⁶⁾ = 55200(6410³)² =4.5•10¹³ бит/с

D⁽⁷⁾ = 90200(6410³ )² = 7.3•10¹³ бит/с

3) Результирующая средняя скорость в цифровом тракте для всех видов услуг:

B_ср = 2.17•10⁷ + 8.19•10⁷ + 4.09•10⁷ + 21.5•10⁷ + 3.6•10⁸ + 7.04•10⁸+11.5•10⁸ =8.909•10⁹

4) Результирующая дисперсия битовой скорости для всех видов услуг:

D_ср = 1.3•10¹² +1.6•10¹⁴+ 8.3•10¹³ +2.15•10¹⁴ + 3.6•10¹⁴ + 4.5•10¹³ + 7.3•10¹³ = 9.373•10¹⁴

Вычисление максимально допустимой скорости передачи в тракте при вероятности потери пакета 10^-3:

=8.9114*

Вычисление производительности узлов коммутации для пакетов ATM с полезной ёмкостью 48 байт, в битах полезная емкость равна 384:

пак/с

Так как расстояния большое L = 60 км, то наиболее оптимально для транспорта выбрать технологию SDH. Данный агрегированный трафик характерен большим разбросом скоростей и характерным возрастанием нагрузки на сеть в ЧНН. Полученную нагрузку необходимо передавать по транспортным каналам, в качестве транспорта используется технология SDH и оптическое волокно G.652 с следующими параметрами:

- Тип интерфейса:STM-4, скорость 622 Мбит/с.

- Дистанция:60 км.

Волокно обладает параметрами:

- затухание на 1550 = 0,22 дБ/км,

- дисперсия 18 пс/(нмЧкм).

В связи с выше изложенным целесообразно, с учетом развития выбрать транспортную платформу SDH с использование транспортного модуляSTM-4 с скоростью 622 Мбит/с. Излишняя пропускная способность закладывается на развитие и резерв транспортных сетей.

Приведем оптические характеристики выбранного оптического интерфейса.



Список литературы

1. Фокин В.Г. Оптические мультисервисные сети Новосибирск: СибГУТИ, 2011. - 25 с.

2. http://siblec.ru - полный курс лекций по курсу «Интегральные и оптические сети».

3. Современные телекоммуникации. Технологии и экономика. Под общей редакцией С.А. Довгого. - М.: Эко-Трендз, 2003. - 320 с.

4. Конспект лекций по курсу «Оптические и мультисервисные сети».

5. Фокин В.Г. Проектирование оптической мультисервисной транспортной сети: Учебное пособие. - Новосибирск: СибГУТИ, 2009.-205с.

Размещено на Allbest.ru

...