Дипломная работа - Разработка корпоративной сети на основе технологий xDSL

Подождите немного. Документ загружается.

Информация кодируется в фазоамплитудную матрицу во многих точках (до

128 точек). Итогом повышения информативности линейного сигнала является

существенное снижение частоты сигнала и ширины спектра, что, в свою

очередь, позволяет не использовать диапазоны спектра, наиболее

подверженные различного рода помехам и искажениям. По сравнению с

2B1Q, системы CAP дают увеличение расстояния более чем на 20%. Кроме

того, за счет узкого спектра они создают минимум помех на соседние пары

проводов, что немаловажно, поскольку DSL используют существующие и

работающие телефонные кабели.

TC-PAM (Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation) - импульсная

амплитудно-фазовая модуляция с кодированием треллис). Суть данного

метода кодировки состоит в увеличении числа уровней (кодовых состояний) с

4 (как в 2B1Q) до 16 и применении специального механизма коррекции

ошибок. При фиксированной скорости TC-PAM в сравнении с 2В1Q дает

выигрыш по дальности до 15 - 20%. При фиксации длины линии, выигрыш в

достижимой скорости составляет 35 - 45%. При применении на абонентских

линиях, т. е. в присутствии определенной "шумовой картины", TC-PAM

выигрывает по "запасу устойчивости" (параметр, прямо-пропорциональный

дальности работы) также и у CAP.

DMT (Discrete MultiTone) - дискретная многочастотная модуляция, чаще

всего используется в технологии ADSL. Принцип работы заключается в

разделении всего спектра, в котором осуществляется передача, на ряд полос, в

каждой из которых, на своей несущей частоте, осуществляется модуляция

переменного числа битов (с максимальной скоростью 32 кбит/с на несущую),

которое зависит от характеристик конкретной витой пары и частотного

спектра помех. Благодаря этому появляется возможность оптимизации

скоростей передачи и использования одного и того же модема для

абонентских линий с различными характеристиками. DMT модуляция

обладает следующими достоинствами:

 оптимальное использование пропускной способности линии

(оптимальное отношение сигнал/шум в зависимости от частоты)

 возможность изменения скорости передачи небольшими

приращениями.

 гибкое регулирование спектральной плотности мощности в целях,

например, исключения создания помех соседним линиям связи.

 повышенная устойчивость к селективным частотным помехам.

 повышенная устойчивость к импульсным шумам.

 не нужен компенсатор обратной связи (отсутствует

распространение ошибок).

2.1.1. Основные преимущества технологии DSL

 Не требует прокладки новых линий связи.

 Непрерывность. После включения питания компьютеры остаются

постоянно подключенными к сети, электронная почта принимается именно в

тот момент, когда она поступает, не требуется набирать телефонный номер

для соединения с сетью.

 Надежность и устойчивость.

 Монопольное использование канала (полоса пропускания канала

не делится между многими потребителями).

 Простота обслуживания. Поддержка опытного персонала

телефонных компаний при строительстве и эксплуатации.

 Безопасность сетевых реквизитов (невозможно подучив доступ к

паролю работать в сети за чужой счет).

 Вместо оплаты времени соединения - оплата потребленного

трафика.

 Большой выбор оборудования.

2.1.2. Основные недостатки технологии DSL

 Необходимость аренды линий связи у телефонных операторов.

 Зависимость от текущего состояния и постепенной деградации

существующей сети медных проводов.

 Наличие сложной подсистемы доступа у провайдера.

 Ограниченная (по сравнению с ВОЛС) пропускная способность.

2.1.3. Проблема расстояния

Скорость передачи данных при использовании технологий DSL сильно

зависит от расстояния: с увеличением расстояния скорость передачи данных

уменьшается. Например, для ADSL при длине линии 3 км может быть

достигнута скорость передачи более 8 Мбит/с, а для длины линии 6 км -

только 1,5 Мбит/с. Для VDSL эти цифры примерно следующие: 52 Мбит/с -

длина линии порядка 300 метров, 13 Мбит/с - длина линии порядка 1,5 км.

2.1.5. Пользовательские интерфейсы

При организации связи между портами, нужно четко представлять о

каком порте идет речь в каждом конкретном случае:

 низкоскоростной последовательный порт компьютера (RS-232)

 скоростной синхронный порт маршрутизатора (V.35, V.36)

 скоростной синхронный порт цифровой АТС (G.703, G.704)

 Ethernet порт концентратора, коммутатора, маршрутизатора или

компьютера (10BaseT, 100BaseT)

3. Разработка предложений по организации КС

В данной дипломной работе будут предложены различные

системы организации абонентского доступа. Предлагается строить КС с

применением базовых телекоммуникационных модулей. Для крупных офисов

организации предлагается использовать универсальную платформу Flex Gain,

в частности для центрального офиса. Для прочих подразделений организации

предлагается организовывать системы абонентского доступа с применением

стандартного набора DSL-оборудывания.

3.1. Анализ КС с точки зрения информационных тяготений

Как уже было описано в п. 1.1.1. при проектировании КС необходимо

провести детальное информационное обследование организации. Однако

целью данной дипломной работы является выработка конструктивных

предложений по организации КС, которые в итоге сложатся в типовой проект

КС. Поэтому подробный инфо-анализ не требуется. Необходимо лишь сделать

анализ информационных тяготей подразделений организации в едином

информационном пространстве на базе КС.

Для проведения этого инфо-анализ тяготений возьмем типовую

организацию. Нужно отметь то, что учитываться будут лишь те члены

управленческого аппарата и тот персонал организации, которые

непосредственно формируют информационные потоки циркулирующие в

единой КС. На базе полученной информации будут выбраны те базовые

модули, которые будут необходимы для организации транспортной системы

разрабатываемой КС с заданной пропускной способностью для обеспечения

эффективного инфо-обмена между подразделениями организации.

Для центрального офиса существует необходимость не только

локального информационного обмена, но и сопряжение с прочими

подразделениями компании. Внимание будет акцентировано на системах

информационного обмена, в которых возможна реализация и применение

технологии DSL. В зависимости от численности работников центрального

офиса, телефонная связь может быть организованна с внедрением

учережденческой АТС (УАТС). В современной корпоративной

информационной системе львиная доля документооборота берёт на себя

СУБД и локальная электронная почта. Соответственно существует

выделенный сервер для электронной почты и сервер СУБД. Между крупными

подразделениями возможна организация видеоконференции и прочих

мультимедийных приложений, направленных на повышение эффективности и

реакции управленческого аппарата и его контроля над выполнением

поставленных задач перед компанией в целом. Подключение центрального

офиса к Internet оправдано, если нужен доступ к соответствующим услугам.

Использовать Internet как среду передачи данных стоит только тогда, когда

другие способы недоступны и финансовые соображения перевешивают

требования надежности и безопасности. Если вы будете использовать Internet

только в качестве источника информации, лучше пользоваться технологией

"соединение по запросу" (dial-on-demand), т.е. таким способом подключения,

когда соединение с узлом Internet устанавливается только по вашей

инициативе и на нужное вам время. Это резко снижает риск

несанкционированного проникновения в вашу сеть извне. Для передачи

данных внутри корпоративной сети также стоит использовать виртуальные

каналы сетей пакетной коммутации. Основные достоинства такого подхода -

универсальность, гибкость, безопасность. Количество человек от 20 до 30.

Для обеспечения эффективной работы удаленных офисов требуется

гораздо меньшее количество сервисов и услуг. Однако наиболее важные стоит

отметить. Не один офис не обходится без телефонной связи. Более крупные,

чаще всего городские офисы, так же, как и центральный офис, в своём здании

имеют селекторную связь. Документооборот осуществляется посредством

факсимильной связи. Автоматизированный документооборот осуществляется

в свою очередь при помощи СУБД и электронной почты. Также в наиболее

крупных офисах может быть реализована ЛВС на базе персональных

компьютеров. Так как реализация прямого доступа к необходимой

информации сосредоточенной в СУБД центрального офиса не всегда является

осуществимой, то появляется необходимость подключения к таковым через

Internet.Количество человек от 5 до 10.

Как правило, для обеспечения нормального функционирования

складских помещений и подразделений подобного рода, не обременённые

большим документооборотом, достаточно нескольких персональных

компьютеров. Порой даже нет производственной необходимости объединять

их в ЛВС. А также наличие телефонной связи. Количество человек от 1 до 5.

Для удалённые пользователи (надомные работники организации и

проч.) как правило подключаются к КС посредством VPN. Поэтому

необходимо обеспечить таковым этот доступ в глобальную сеть Интернет.

Прежде всего, нужно выяснить какие же приложения буду

использоваться в конкретных подразделениях данной организации и какая

пропускная способность необходима для их нормального функционирования.

Один из вариантов информационных тяготений подразделений организации

представлен в таблице1.

Табл.1.

Класс пользователей

Центральный

офис

Удаленный

городской офис

Удаленный

городской офис

Удаленный

районный офис

Склады и проч.

функциональны

е подразделения

Центральный

офис

Широкополосная

сеть для закр.

автомат.

обмена данными

Широкополосн

ая сеть для

деловых связей

Узкополосная

сеть для

деловых связей

Узкополосная

сеть для

деловых связей

—

Удаленный

городской офис

Широкополосная

сеть для деловых

связей

Широкополосн

ая учережд.

сеть

Узкополосная

сеть для

деловых связей

—

Узкополосная

сеть для

деловых связей

Удаленный

городской офис

Узкополосная

сеть для деловых

связей

Узкополосная

сеть для

деловых связей

Узкополосная

сеть для закр.

автомат.

обмена

данными

Узкополосная

сеть для

деловых связей

—

Удаленный

районный офис

Узкополосная

сеть для деловых

связей

—

Узкополосная

сеть для

деловых связей

Узкополосная

учережденческ

ая сеть

Аналоговая

информация

Склады и проч.

функциональны

подразделения

—

Узкополосная

сеть для

деловых связей

—

Аналоговая

информация

Аналоговая

информация

Продолжение таблицы 1.

Перечень приложений соответствующий каждому классу пользователей

представлен в таблице 2.

Табл.2.

Класс пользователей Приложение

max

ρ, Эрл

Аналоговая информация Телефония 64К

0,08

Узкополосная

учережденческая сеть

Телефония

Поиск документов

64К

0,1

0,03

Узкополосная сеть

для закр. автомат.

обмена данными

Телефония

Поиск документов

Текст

Факс

Запрос данных

Передача файлов

64К

0,190

0,04

0,0013

0,0035

0,058

0,0001

Широкополосная

учережд. сеть

Телефония

Видеофония

Поиск документов

Видеоинформация

64К

10М

64К

10М

0,1

0,02

0,05

0,3

Широкополосная сеть

для деловых связей

Телефония

Видеофония

Поиск документов

Видеоинформация

Цветной факс

Запрос данных

Передача файлов

64К

10М

64К

10М

2М

64К

2М

0,4

0,02

0,25

0,1

0,01

0,2

0,003

3.2. Базовые модули

В этом пункте будут предложены базовые модули, т.е. комплексы

технических средств оборудования DSL, необходимых для сопряжения

подсетей организации в единую КС. Ряд базовых модулей представлен на

рисунке 3.1.

Рис.3.1. Базовые модули

3.2.1. Асимметричные и симметричные технологии

Некоторые примеры использования HDSL оборудования приведены на

рисунке 3.2.

Рис. 3.2. Примеры использования технологии HDSL

Кроме того, DSL-системы можно использовать при организации

широкополосного подключения к сети ISDN, организации доступа в Интернет

и другие сети ПД, а также во многих других приложениях.

Напомним, что для организации линейного тракта в аппаратуре HDSL

используются две технологии кодирования — 2B1Q и САР. В зависимости от

примененной технологии различается дистанция безрегенераторной передачи.

Система основаная на технологии 2B1Q (передает поток 1 Мбит/с по одной

паре или 2 Мбит/с по двум парам). Модуляция CAP-64 позволяет передавать 1

Мбит/с по одной паре или 2 Мбит/с по двум парам. Модуляция CAP-128,

обеспечивающая передачу 2 Мбит/с по одной паре медного кабеля.

В состав систем (симметричных технологий), как правило, входят

следующие блоки:

 Блок линейного окончания (LTU) для монтажа в модульной

кассете 19' или в корпусе minirack для стойки 19'.

 Блок сетевого окончания (NTU) в настольном исполнении или в

корпусе minirack для монтажа в стойку 19'.

 Резервированный модуль подключения питания (PCU) для

кассеты 19' (выполнен в виде двух раздельных модулей).

 Модуль управления (CMU) для кассеты 19' для легкой интеграции

с системами централизованного сетевого управления на базе протокола

SNMP.

 Регенератор для особенно больших дистанций.

В состав систем (асссимметричных технологий), как правило, входят

следующие блоки:

 сплиттер (разделитель сигнала, устанавливается у абонента)

 ADSL-устройство (модем или маршрутизатор)

 DSLAM-мультиплексор

Системы предоставляют широкие функциональные возможности:

 Скорость по интерфейсу пользователя (G.703) 2 Мбит/с.

 Любая скорость (кратная 64 кбит/с) до 2 Мбит/с (V.35, V.36, Х.21).

 Интерфейс Ethernet 10BaseT с функцией bridge для

непосредственного подключения локальных вычислительных сетей.

 Два интерфейса (N* 64 кбит/с каждый) обеспечивают

независимую работу двух трактов со скоростью до 1 Мбит/с каждый, то есть

система выполняет функции двухканального мультиплексора.

 Резервирование по одной паре (в случае обрыва одной из пар по

другой передаются 15 информационных временных каналов, а также каналы 0

и 16, используемые обычно для сигнализации и управления).

 Полное резервирование 1+1 (две пары систем HDSL

устанавливаются параллельно, в случае выхода из строя одной из них вторая

(горячий резерв) обеспечивает передачу полного потока 2 Мбит/с).

 Прозрачный режим работы или режим с разбивкой по кадрам

(G.703, G.704, ISDN PRA).

 Локальное или дистанционное (по линии) питание модулей NTU и

регенератора.

 Локальное (по интерфейсу RS232) или дистанционное (по

вторичному каналу) управление, централизованное сетевое управление.

 Встроенная система измерения параметров линии, сигнализации

ошибок и определения качества передачи.

 Передачу данных поверх голоса.

3.2.2 Универсальная платформа

Многие обозреватели рынка телекоммуникационного оборудования

отмечают, что будущее - за универсальными и гибкими решениями. Это

справедливо и для опорных высокоскоростных транспортных сетей, и для

сетей абонентского доступа

В данном решении будет использована универсальная платформа

FlexGain, которая объединяет в себе возможности всех современных

технологий абонентского доступа. Богатейшая гамма решений xDSL,

волоконно-оптические системы, оборудование уплотнения абонентских линий

и модемы «голос+данные», интегрированные в единую платформу с блоками

временного разделения и кросс-коммутации, делают FlexGain одним из

наиболее гибких решений для построения сетей абонентского доступа.

Рассмотрим ключевые преимущества новой платформы при ее использовании

в корпоративных сетях.

Под универсальностью понимаются единый конструктив и система

управления, возможность работы по всем видам кабелей (электрические и

оптические), поддержка всех популярных сетевых протоколов (TDM +

различные системы сигнализаций, IP, иногда ATM).

В основу этого решения положены следующие принципы:

 поддержка всех сетевых протоколов (мультипротокльность);

 поддержка работы и по электрическим и по оптическим кабелям

связи;

 экономическая эффективность внедрения (низкие стартовые

затраты и инвестирование по мере развития);

 передовые технические решения в основе каждой из подсистем.

Рассмотрим каждое из качеств продукта через призму его применения в

корпоративных сетях.

3.2.2.1. Приложения (мультипротокольность)

Существует множество реализаций подобных платформ, однако

решаемая задача одна - применение в качестве универсальной платформы

временного разделения и узла доступа к услугам IP. Большинство

корпоративных сетей построены по принципу выноса "точек присутствия" в

ближайшее к абоненту помещение, снабженное кабельными

коммуникациями. Как правило, это здания АТС (узлов связи) ТфОП.

География "точек присутствия" (ТП) может быть и городского и

национального масштаба. Центральное же оборудование корпоративной сети ,

то есть телефонный коммутатор и мощный узел сети передачи данных,

расположены в одном или нескольких главных сетевых узлах (ГСУ). Между

ГСУ и множеством ТП находится транзитная сеть. Для нужд корпоративной

сети может арендоваться как физическая среда (оптические волокна или

медные пары), так и каналы данных. Эти каналы могут быть предоставлены

как по протоколам временного разделения, так и по пакетным протоколам.

Итак, необходимо создать "точки присутствия" корпоративной сети.

Каким образом это делается с помощью универсальной платформы? На

рисунке 3.3. представлена схема подключения узла УП к опорной сети. Если

это сеть SDH, то наиболее эффективно подключение на уровне STM-1. Карта

STM-1 будет наиболее дешевым трибутарным интерфейсом для

мультиплексора опорной сети (много дешевле чем, например, 21*Е1). Кроме

того, STM-1 является полностью стандартизованным стыком, таким образом,

узел доступа может быть соединен с опорным узлом, построенным на

оборудовании любого производителя. Управление магистральной сетью и

сетью доступа производится независимо.

Рис. 3.3. Подключение к опорной сети

Если планируемый узел малой емкости и требуемая скорость составляет

всего 2Мбит/с или ниже, вместо SDH разумно использовать одну из

среднескоростных систем, входящих в УП. Например, эффективным окажется

применение оборудования xDSL, позволяющее организовать поток 2Мбит/с

по магистральным кабелям на расстояние десятков и даже сотен километров.

Для этой цели у оператора зоновой сети необходимо арендовать медную пару

(проблема электромагнитной совместимости с работающими по соседним

парам системами типа К-60 в оборудовании УП решена) и небольшие

площади в помещениях НУП для установки линейных регенераторов.

Как правило, современные корпоративные сети ориентированы на

предоставление как традиционных услуг (телефония), так и услуг "нового

поколения", прежде всего Интернет. Поэтому в мультиплексоре SDH,

входящем в УП, предусмотрены трибутарные платы как TDM (16*Е1, 21*Е1,

Е3), так и IP (10BaseT или 100BaseT). Узлом SDH доступа потоки TDM и IP

разделяются и передаются дальше на различные системы абонентского

доступа платформы.

Рассмотрим сначала TDM трафик. Требуемое количество потоков Е1

"пропускается" через блоки кросс-коммутаторов, где на уровне ОЦК 64 кбит/с

в соответствии с необходимостью может быть сгруппировано или

перераспределено требуемым образом. Этот элемент обеспечивает 100%

централизованный контроль сети на местном уровне, таким образом, не

требуется установка мощного кросс-коммутатора на ГСУ.

Перераспределенные потоки коммутируются на транспортные или TDM

блоки платформы (Рис.3.4.). С блоков TDM УП можно получить каналы

"голоса" или "данных", а транспортные системы доставляют потоки Е1 или

FE1 непосредственно к сегменту корпоративной сети. Необходимо отметить,

что кросс-коммутатор УП производит также перекодировку CAS-

сигнализаций. Значит, "голосовые" каналы могут быть перенастроены для

соединения с коммутаторами различных производителей.

Рис. 3.4. Подсистемы кросс-коммутации и временного разделения

В современной корпоративной телекоммуникационной сети, однако,

выделение низкоскоростных потоков "голоса" и "данных" непосредственно в

ТП, то есть в помещении АТС, выглядит необычным. Много чаще агрегатные

потоки (N*E1 или N*FE1) доставляются системами xDSL или ВОЛС

(Волоконно-Оптическими Линиями Связи) в помещение к абоненту, где и

разделяются на составляющие. Блоки TDM могут каскадироваться,

предоставляя тем самым требуемое количество портов. Для xDSL соединений

в тот же конструктив УП устанавливаются платы NTU. (рис. 3.5.)