Разработка схемы организации связи объектов сети NGN

Содержание

 

 

 

 

 

Введение

 

За последние несколько лет отрасль телекоммуникаций претерпела довольно большие изменения, связанные с появлением и активным внедрением новых технологий.  Были усовершенствованы принципы построения сети и организации связи, большую популярность приобрели у абонентов новые услуги. Но наравне с этим, появилась острая потребность в квалифицированном персонале, который смог бы не только работать с уже существующими технологиями, но и заниматься дальнейшими их развитием и совершенствованием.

Цель настоящей работы как раз заключается в разработке курсового проект по курсу «Основы NGN».

За основу курсового проекта взяты две сетевые технологии, без которых немыслимо изучение мультисервисных сетей следующего поколения – это  Softswitch и IMS. Методические указания для проведения расчета дополнены довольно подробным теоретическим описанием указанных сетевых архитектур.

Структура и состав работы. Первая глава представляет собой  описание технологий Softswitch и IMS, расчет параметров которых будет проводиться при выполнении курсового проекта. Не смотря на то, что основной упор сделан на рассмотрение архитектур, принципов построения сети и систем сигнализации, в ней изложены основные вехи в истории появления и развития изучаемых технологий, а также  этапы их стандартизации.

Вторая глава представляет собой разработанный курсовой проект, который кроме методических указаний по расчету объёма сигнального и пользовательского трафика, а также требуемой пропускной способности каналов для элементов Softswitch класса 4, Softswitch класса 5  и  подсистемы IMS, содержит также варианты заданий на проектирование.

Третья глава посвящена расчету одного из вариантов курсового проекта.

 

 

 

Задание для проектирования

сеть коммутатор абонентский

На основе данных для проектирования необходимо выполнить следующий объем работ:

1) разработать  схему организации связи объектов  сети NGN;

2) рассчитать  характеристики распределенных абонентских концентраторов;

3) рассчитать  характеристики транспортных шлюзов;

4) рассчитать  параметры оборудования транспортной  пакетной сети;

5) рассчитать  производительность программного коммутатора;

6) определить  маршруты передачи потоков информации в транспортной сети;

7) разработать  схему резервирования ресурсов  транспортной пакетной сети.

8) обосновать  выбор типов интерфейсов.

 

Индивидуальное задание для проектирования

 

Выполнить пункты 1-8основного при условии, что сеть NGN строится на оборудовании SI3000 производителяISKRATEL.

Данные для проектирования в соответствии с вариантом №4 представлены в таблицах 1-4.

Таблица 1.

Число абонентов, подключаемых к сетям доступа пакетной сети

Число шлюзов доступа(AGW)	AGW1
	AGW2
	AGW3
Число терминалов PSTN, подключаемых к сетям доступа пакетной сети	AGW1	7000
	AGW2	5000
	AGW3	5500
Число терминалов ISDN, подключаемых по BRA к сетям доступа пакетной сети	AGW1	240
	AGW2	210
	AGW3	80
Число подключаемых PBX и количество потоков типа E1 от каждой	AGW1	5 PBX/10 E2
	AGW2	1 PBX/2 E2
	AGW3	2 PBX/6 E2
Число подключаемых LAN и количество абонентов в каждой	AGW1	1 LAN/400
	AGW2	-
	AGW3	2 LAN/2200
Число подключаемых сетей доступа (AN) и количество потоков типа E1 от каждой	AGW1	2 AN/5 E2
	AGW2	3 AN/6 E2
	AGW3	4 AN/6 E2
Число существующих ССОП, подключаемых к проектируемой транспортной сети	4

 

Таблица 2.

Доля от нагрузки, создаваемой абонентами шлюзов доступа, в зависимости от взаимодействующих объектов

Взаимодействующие объекты	Доля от нагрузки
ССОП 1 « абоненты пакетной сети	13%
ССОП 2 « абоненты пакетной сети	17%
ССОП 3 « абоненты пакетной сети	10%
ССОП 4 « абоненты пакетной сети	15%
абоненты пакетной сети «другие пакетные сети	25%
абоненты пакетной сети « абоненты пакетной сети	20%

 

Таблица 3.

Значения удельной нагрузки и интенсивности вызовов

Объекты	Удельная нагрузка, Эрл	Интенсивность вызовов, выз./чнн.	Средняя длина сигнальных сообщений, бит	Среднее количество сигнальных сообщений, требуемое для обслуживания одного вызова
Абоненты PSTN	0,1	5	400	10
Абоненты ISDN	0,2	10	400	10
Абоненты H.323, SIP	0,1	5	400	10
Потоки E1 от существующих ССОП	0,8	40	-	-
Потоки E1 от PBX	0,8	40	-	-
Потоки E1 от сетей доступа	0,8	40	-	-

 

Таблица 4.

Данные об используемых кодеках

Тип кодека	Скорость кодирования, кбит/с	Доля вызовов, обслуживаемая с помощью кодека данного типа
G.712	65	10%
G.730	9	90%

 

Примечание: речевая информация кодируется блоками длительностью 20 мс.

 

 

Краткое описание оборудования SI3000 производителя ISKRATEL

 

Итак, в нашем варианте курсовой работы мы использовали следующее оборудование.

1. Узел доступа для абонентов, мультисервисный;
2. Два шлюза: сигнализации и медиа;
3. Коммутатор программный.

Рассмотрим оборудование более подробно. Так мультисервисный уел указанной марки предназначен для доступа абонентов. Он использует различные технологии для сервисного обслуживания абонентов.

SI3000MSAN имеет возможность поддержки следующих элементов:

- ТфОП- абонентский доступ, аналоговый;

- широкополосный  x DSLдоступ (ADSL2+, VDSL2, SHDSL);

- оптический  доступ FTTx;

- беспроводной  доступ с использованием технологии  WiMAX;

- доступ Metro Ethernet.

SI3000 MSAN  используется в нескольких вариантах:

- как узел  TDM-доступа, т.е узла доступа широкополосного,

-как шлюз доступа.

В нашей работе  SI3000MSAN использует сразу два варианта.

К компонентам MSAN аппаратного назначения относятся:

- стативная секция,

- задняя плата, включая шины и соединения,

- контроллер  стативной секции,

-агрегационный  и коммутационный блок,

-сетевой блок,

-вентиляторный блок.

 

Платформа SI3000 компании IskraTel(Словения) реализует 3 основных плоскости сетей NGN(рис.4.1.) и включает следующие линейки оборудования:

1. SI3000 MSAP (Multy Service Access Plane) –мультисервисная плоскость доступа.
2. SI3000 MSCP (Multy Service Control Plane)- мультисервисная плоскость упарвления;
3. SI3000 OSAP (Open Services Application Plane)-открытая плоскость услуг и приложений;
4. SI3000 MNS (Management System)- система управления сетевыми элементами.

 

Рис.1.Компоненты платформы SI3000

 

Мультисервисная плоскость доступа SI3000 MSAP

В состав семейства продуктов SI3000 MSAP входит оборудование мультисервисного узла доступа SI3000 MSAN , который может поддерживать :

-аналогового абонентского  доступа ТфОП;

- ШПД  xDSL (ADSL+, VDSL2);

-беспроводного доступа с технологией WiMAX;

-оптоволоконный доступ;

-доступ Metro Ethernet.

Аппаратная платформа SI3000 MSAN представляет собой внутреннюю сетевую структуру на базе технологии Gigabit Ethernet, обеспечивающую взаимодействие различных плат устройства друг с другом. Агрегирование всех секций (плат) осуществляется на основе отказоустойчивости топологии двойной звезды через неблокирующий центральный Ethernet -коммутатор ES(Ethernet  Switch) с пропускной способностью 38/76 Гбит/с, необходимой для таких широкополосных услуг, как VoD и nPVR. Имеются различные сервисные платы, которые поддерживают необходимые сетевые и пользовательские интерфейсы (Е1, Ethernet, аналоговые ТфОП, ADSL+, VDSL2, оптоволоконные и WiMAX). Архитектура SI3000 MSAN представлена на рис. 2:

 

Рис.2. Архитектура SI3000 MSAN

 

В SI3000 MSAN могут использоваться 2 типа центральных плат:

1. Центральные Ethernet-коммутатор ES для подключения к сетям агрегации;
2. Плата абонентского доступа, которая является связующим звеном с сетью ТфОП через входящий канал интерфейсов V5.2 для реализации голосовых услуг.

Центральный Ethernet-коммутатор ES предназначен для соединения SI3000 MSAN с сетью агрегирования и каскадного соединения сетевых элементов. Возможно подключение плат по одной к различным центральным коммутаторам или подключение путем агрегирования нескольких каналов в один с многократно увеличенной пропускной способностью (являющейся суммой всех связанных интерфейсов). В этом случае несколько физических интерфейсов объединяются вместе и образуют тем самым групповой агрегированный канал LAG( Link Aggregation Group).

Максимально в MSAN может быть 19 абонентских пат (при использовании одного центрального коммутатора ), которые размещаются в слотах с 1 по 8 и с 10 по 20 (это справедливо для конструктива MEA 20).

Каждый центральный коммутатор ES связан со всеми абонентскими платами посредством сетевых соединений по топологии «одинарной звезды» ; при соединении абонентский плат с обоими коммутаторами образуется топология «двойной звезды», что обеспечивает более высокую надежность и отказоустойчивость связей.

В MSAN используется технология автоматического защитного переключения Ethernet-каналов на резерв EAPS (Ethernet Automatic Protection Switching), которая позволяет обеспечить время переключения менее 1 секунды (до 50 мс).

Плата ADSL поддерживает 48 портов доступа ADSL/ ADSL2/ ADSL2+ . Абонентская плата с возможность горячей замены является терминальным оборудованием уровня АТМ для внешнего входящего трафика, который затем преобразуется платой в Ethernet-пакеты, направляемые далее в два восходящих GE-канала (1000Base-T).

Плата ADSL использует следующие протоколы: сетевого уровня OSPF, MGCP, RIP, протоколы передачи речи H.323, SIP, протоколы передачи видео MMS, RTSP и передачи данных PPPoE. Настраиваемые режимы иного адресного трафика( многоадресная передача, лавинная рассылка, отбрасывание) совместно с функцией отслеживания сообщений IGMP v1/v2 и ее расширения- функциями быстрого выхода и отслеживания сообщений IGMP с подавлением- обеспечивают поддержку видео/IPTV. Использование IGMP(Multicast CAC)-фильтрации, управления доступом в условиях многоадресной передачи позволяют повысить безопасность доставки многоадресного трафика.

Плата оптоволоконных интерфейсов Fast Ethernet представляет собой плату широкополосного абонентского доступа, которая в сочетании с другими технологиями доступа реализует многочисленные варианты технологии FTTx. Плата имеет 24 оптических интерфейса оптического абонентского доступа (или 12 на плате одинарной ширины) со скоростью 100 Мбит/с. Связность через заднюю панель обеспечивают интерфейсы 2GE, подключенные к центральным коммутаторам. Внутренняя архитектура платы базируется на коммутации Ethernet и включает в себя весь функционал уровня L2. Плата позволяет настраивать до 4 очередей обслуживания трафика пользователей; при этом могут быть выбраны следующие алгоритмы их формирования: со строгим приоритетом SP (Strict Priority) и алгоритм взвешенного циклического обслуживания WRR( Weighted Round Robin). Ограничение скорости передачи (регулирование) может осуществляться в соответствии с различными критериями (VLAN ,тип TOS,  CoS, IP-адрес и др.).

 

Плата оптоволоконных интерфейсов Gigabit Ethernet представляет собой плату широкополосного абонентского доступа, оснащенную 10 (или 20 на плате двойной ширины) интерфейсами оптического доступа со скоростью 1 Гбит/с. Связность через заданную панель обеспечивают 2 интерфейса GE, подключенные к центральному Ethernet-коммутатору. Если установить дочернюю плату UBG ,то можно на задней панели использовать 4 интерфейса GE( 2 GE из смежных интерфейсов, если используется плата двойной ширины). Плата Gigabit Ethernet может использоваться для связывания удаленных MSAN в общую сеть с линейной, кольцевой, звездообразной топологией. Внутренняя архитектура и функциональность аналогична плате Fast Ethernet. Отличие-плата позволяет настраивать до 8 очередей обслуживания, при этом дополнительно к обычным алгоритмам может быть выбран алгоритм с малой задержкой LLQ( Low Latency Queuing), являющийся комбинацией алгоритмов  SP и WRR.

 

Плата абонентского шлюза доступа AGW терминирует IP-трафик на телефонную станцию ТфОП. Шлюз преобразует трафик VoIP в трафик TDM и обратно. Шлюз подключается к ТфОП по интерфейсу v5.2. Коммутатор ТфОП, обеспечивающий управление вызовами, рассматривается как сетевой элемент IP( например, программный коммутатор). В результате внедрения шлюза доступа все услуги, предоставляемые ТфОП можно предложить и пользователям IP-телефонии. Плата шлюзв включает в себя медиа-шлюз и шлюз сигнализации. Медиа-шлюз осуществляет преобразования медиапотоков TDM в цифровой аудиопоток пакетов данных ( RTP) и обратно. А шлюз сигнализации преобразует сигнализацию v5.2 в IP-сигнализацию( H.323, MGCP),используемые для управления пакетной сети. Плата подключается к TDM-сети через 16 трактов Е1 (480 VoIP-каналов), а к IP-сети через 2 интерфейса GE.