10 Расчёт длины линий доступа

В работе использована прямоугольная модель территории, обслуживаемой создаваемой сетью доступа, учитывающая способы застройки принятые в крупных городах. Эта модель характеризуется ортогональной прокладкой линий, однородной плотностью размещения пользователей и прямоугольными территориями, обслуживаемыми несколькими УД. Исследуемая модель территории СД с размерами a, b, в центре которой расположен УПУ, показана на рисунке 10.1. Узлы доступа, используемые в этой модели, реализованы в виде концентраторов (К) или мультиплексоров (М). Подключение УД к УПУ реализовано с помощью транспортного сегмента ЛД, обозначенного на рисунке ТС, соответственно локальный сегмент линий доступа расположенный между УД и оборудованием пользователя обозначен – ЛС.

Пользователи могут подключаться к УПУ различными способами. Первый способ предполагает непосредственное подключение ЛД к УПУ на прилегающей к нему территории, обозначенной ТУК, с размерами , .

Рисунок 10.1 – Общий вид модели прямоугольной территории СД

Линии, на которых используются УД могут иметь одноуровневую или двухуровневую структуру, при этом возможны различные комбинации УД, отображенные на рисунке. При использовании одноуровневой структуры пользователи, расположенные на территории, обозначенной на рисунке ТУД1, включены в УД, которые подключаются в УПУ. Территория ТУД1 имеет размеры , . При двухуровневой структуре УД первого уровня подключаются не к УПУ, а к УД второго уровня. По двухуровневой структуре подключаются пользователи, расположенные на территории ТУД2, имеющей размеры , . Также на территории присутствуют пользователи, которые расположены за пределами ТУК, но подключенные непосредственно к УПУ.

Длина локального сегмента ЛД зависит от места расположения УД. Выражения для определения длины ЛС при различных вариантах подключения пользователей представлены ниже.

Рассматриваются следующие варианты подключения пользователей:

1. Предполагается, что оконечные устройства оборудования пользователей распределены на территории равномерно;

2. Одна часть пользователей, в переделах создаваемой СД, подключены к УПУ, а другая часть – к УД.

3. Пользователи, расположенные в пределах ТУК подключены к УПУ, часть пользователей, расположенных в пределах ТУД, также подключены к УПУ, остальные пользователи ТУД включены в УД.

В моём случаи нужно использовать первый вариант.

Для первого варианта, длину ЛС можно определить из выражения

,

где: a, b – размеры сторон условно прямоугольной территории СД;

η – поверхностная плотность распределения пользователей.

Учитывая, что УД расположен в центре территории, необходимо определить суммарную длину ЛД от УД до каждого пользователя, причем, учитывая ортогональность прокладки линий, суммарная длина ЛД включает длины вертикальных и горизонтальных участков. После упрощения выражение примет вид:

.

Транспортный сегмент и локальный сегмент 1 уровня состоит с 10 линий оптоволокна к каждому узлу доступа последующего уровня, кроме магазинов, к ним по 2 линии оптоволокна. К образовательным учреждениям проходит двухжильный медный телефонный провод. А предприятия подключается по беспроводной SDMA технологии.

1. Для группа «Крупные офисы» (УД1):

– транспортный сегмент 750 м;

– локальный сегмент 1 уровня

,

– локальный сегмент 2 уровня (в здании)

,

2. Для группа «Офисы» (УД2):

– транспортный сегмент 750 м;

– локальный сегмент 1 уровня

,

– локальный сегмент 2 уровня (в здании)

для 9-ти этажок ,

для 5-ти этажок ,

3. Для группа «Предприятие» (УД3):

– транспортный сегмент 900 м;

– локальный сегмент 1 уровня

.

4. Для группа «Образовательные учреждения» (УД4):

– транспортный сегмент 600 м;

– локальный сегмент 1 уровня

,

– локальный сегмент 2 уровня (в здании)

,

5. Для группа «Развлекательные заведения» (УД5):

– транспортный сегмент 750 м;

– локальный сегмент 1 уровня

,

– локальный сегмент 2 уровня (в здании)

для 9-ти этажок ,

для 5-ти этажок ,

для 3-х этажок,

6. Для группа «Магазины» (УД6):

– транспортный сегмент 600 м;

– локальный сегмент 1 уровня

,

– локальный сегмент 2 уровня (в здании)

для 9-ти этажок ,

,

для 5-ти этажок ,

,

для супермаркетов ,

.

7. Для группа «Квартирные пользователи» (УД7):

– транспортный сегмент 750 м;

– локальный сегмент 1 уровня

,

;

– локальный сегмент 2 уровня (в здании)

для 9-ти этажок ,

,

для 5-ти этажок ,

.

Оптоволокна:

Витой пары:

Двухжильного медного провода:

11 Функциональная схема

Подключение оконечных устройств, серверов сети и резервирование внешних линий связи сегмента сети осуществляется посредством протокола «Виртуальный маршрутизатор» – Протокол VRRP.

Принцип протокола основан на возможности объявить один IP адрес на двух разных коммутаторах, один из которых является мастером данного адреса, а второй коммутатор постоянно проверяет наличие данного адреса в сети и, в случае аварии мастера или линка, ведущего к мастеру, поднимает этот ip адрес на своем интерфейсе. Одновременно с ip адресом может перемещаться МАС-адрес с рассылкой уведомления нижестоящим устройствам.

Причем, возможно перекрестное резервирование, когда свич А, являясь мастером адреса А, одновременно является резервом адреса В, а свич В, являясь мастером адреса В, одновременно резервирует адрес А.

Коммутаторы QTECH QSW-3900 позволяют поддерживать до 255 виртуальных маршрутизаторов одновременно. Топология Dual Homing

Позволяет организовывать надежные соединения без обрывов ключевых ресурсов сети на основе наличия резервных линков и двух или более сетевых интерфейсов. Совместно с протоколом VRRP может применяться на всех важных участках сети.

Рисунок 11.1 – Схема включения линий доступа

При данной схеме включения имеются обходные пути для обеспечения связи даже в случае выхода из строя нескольких устройств или соединительных линий.

Рисунок 11.2 – Функциональная схема сети с реализацией «VLAN на сервис» и гарантированным качеством обслуживания

Принципиальной модернизацией сети является применение на уровне доступа бюджетных коммутаторов с поддержкой функциональности QinQ, причем не только QinQ port based, но также и QinQ Selective. Применение данной технологии на уровне коммутаторов доступа позволяет для всех категорий пользователей разделить трафик по типу сервисов и обеспечить качество обслуживания отдельно для данного типа сервисов.

В схеме ядра сети широко применена топология Dual Homing для обеспечения надежного безаварийного подключения ключевых ресурсов сети к абонентской нагрузке.

В более масштабной сети на уровне районов устанавливаются коммутаторы агрегации, образуя опорное магистральное кольцо:

Маршрутизирующие коммутаторы QSW-3900 могут обеспечить маршрутизацию локального трафика.

Рисунок 11.3 – Функциональная схема сети с коммутаторы агрегации

Применение протоколов MSTP/ERRP на уровнях распределения обеспечивает минимальное время сходимости при возникновении повреждений.

Применение QinQ Selective позволяет реализовать «VLAN на сервис» на уровне сети провайдера и обеспечить приоритетную доставку сервисов реального времени при организации VPN.

Даже в случае прокладки одного оптического кабеля на направление можно закольцевать на конце нитки волокна, что будет логическим кольцом, и отсутствие электропитания на коммутаторах в середине кольца не приведет к остановке сервисов на других коммутаторах.

Предлагаемая резервируемая схема «плоские кольца» + Dual Homing с технологиями быстрой сходимости MSTP/ERRP:

– резервируемая схема включения к двум разнесенным опорным узлам (Dual Homing);

– в случае сбоя электропитания все или часть коммутаторов доступа перенаправляются через второй опорный узел, применение протокола VRRP защищает от аварии опорного узла;

– экономия волокон позволяет не использовать дорогие Bi-Dir WDM SFP, а свободные волокна задействовать для подключения новых «плоских колец» и резервных маршрутов магистрали;

– протокол ERRP со скоростью сходимости 50-200 миллисекунд обеспечивает безаварийную работу сервисов «реального времени» VoIP & IPTV;

Опорные коммутаторы являются одновременно и оборудованием магистрали 10G.

Рисунок 11.4 – Резервируемая схема включения к двум разнесенным опорным узлам (Dual Homing)

Магистральное двойное кольцо может быть организованно по двум ниткам волокна с применением WDM SFP Bi-Direction и поддержкой взаимного резервирования центральными коммутаторами.

Возможно поэтапное повышение скорости магистрали до 10 Гбит/с на нескольких линках путем установки плат 10G с модулями XFP в коммутаторы QSW-3924, архитектура и производительность которых предусматривают поддержку данных интерфейсов.

Рисунок 11.5 – Функциональная схема технологии VoIP

Основные характеристики VoIP:

– Стандартный высокопроизводительный VoIP шлюз для организации связи по сетям передачи данных;

– Быстродействующий 32-разрядный микропроцессор RISC-архитектуры;

– Сетевые интерфейсы: 10/100Mbps Fast Ethernetx2 (RJ45);

– 8 FXS порта для подключения телефонных номеров (RJ11);

– 1 FXO порт для подключения телефонной линии (RJ11) и обеспечения функции PSTN Backup;

– Поддержка стандарта UPnP (Universal Plug and Play) для простоты установки и настройки оборудования;

– Одновременная поддержка сервиса VoIP и маршрутизации WAN/LAN;

– Поддержка рекомендации ITU-T H.323 v3 с функцией безопасности ITU-T H.235;

– Поддержка протокола SIP в соответствии с IETF RFC3261(или RFC2543);

– Одновременная поддержка H.323, SIP и MGCP, без дополнительного обновления ПО;

– Операционная система APOS для обеспечения Масштабируемости, Функциональности и Стабильности работы, с поддержкой контроля качества предоставляемых услуг;

– Поддержка услуги Skype для SIP;

– Высокопроизводительная и надежная маршрутизация данных;

– Поддержка статической маршрутизации и маршрутизации согласно рекомендации IEEE 802.1Q а так же протоколов маршрутизации: RIP v1/v2, OSPF v2, BGP v4;

– Поддержка протокола PPPoE;

– Широкие возможности контроля качества сервиса;

– Поддержка SNMP v2, для контроля и управления оборудованием;

– Встроенный DHCP сервер/клиент, NAT/PAT, прозрачный мост, учет IP-трафика, огромные возможности отладки, мониторинга и др.;

– Удаленное обновление ПО с использованием FTP/TFTP;

– Благодаря расширенным сетевым возможностям используется в качестве полноценного маршрутизатора.

Интерфейс FXS – это порт, который дает возможность подключения абонента к аналоговой телефонной линии. Другими словами «розетка в стене» выдает сигнал станции, обеспечивает батарейное питание линии и напряжение, необходимое для звонка.

Интерфейс FXO – это разъем, в который включается аналоговая телефонная линия. Это разъем на телефонном или факсимильном аппарате или разъем / разъемы на аналоговой мини-АТС. Такой порт имеет индикацию состояния трубка снята / трубка на телефоне (замыкание цепи). Так как порты (разъемы) являются частью устройства, например, телефона или факса, такое устройство часто называют «устройством FXO» или «аналоговым устройством».

Рисунок 11.6 – Функциональная схема CDMA2000

MS – (Mobile Station) Мобильная станция.

BTS – (Base Transceiver Station) Базовая станция.

BSC – (Base Station Controller) Контроллер базовой станции.

MSC – (Mobile Switching Center) Коммутотор.

PDN – (Public Data Network) Общая сеть передачи данных.

PDSN – (Public Data Switched Network) Общая коммутируемая сеть передачи данных.

PCF – (Packet Control Function) Оборудование, управляющее обменом цифровых пакетов между базовой станцией и PDSN. PCF – часть контроллера базовой станций. Необходима для того, чтобы обеспечить режим “всегда на связи”. Если есть пакеты из интернета, предназначенные для МС, которая в настоящее время не включена, пакет сохраняется в PCF пока пользователь не включит станцию и пакеты не будут доставлены. PCF может быть реализована как аппаратно, так и программно.

AAA – (Authorization And Accounting) Сервер, выполняющий аутентификацию и биллинг трафика при передаче данных.

AN AAA – ААА для Access Network.

RADIUS – (Remote Access Dial-In User Service) Сервер, обеспечивающий связь с общей коммутируемой сетью передачи данных через IP.

Access Network – Сетевое оборудование, обеспечивающее обмен данными между PDSN (обычно Интернет сеть) и мобильным терминалом (мобильной станцией).

Протоколы, связанные с интерфейсами:

A1: A1 Signaling, SCCP, MTP3, MTP2, MTP1

A3: A3 Signaling, TCP, IP, AAL5, SSSAR, AAL2

A7: A7 Signaling, TCP, IP, AAL5

A8: GRE, IP, PPP

A9: A9 signaling, TCP, UDP, IP

A10: GRE, IP, PPP

A11: A11 signaling, UDP, IP, PPP, Mobile IP

A12: RADIUS, UDP, IP, PPP

A13: A13 Signaling, TCP/UDP, IP

A14: A14 Signaling, TCP/UDP, IP

A15: A15 Signaling, TCP/UDP, IP

Интерфейсы системы Cdma2000:

Интерфейс A1 обеспечивает обмен сигнальной информацией между элементами коммутатора, выполняющими функции управления вызовами (функции центра коммутации Call Controll – CC и Mobility Managment – MM), и управляющими элементами контроллера базовых станций.

Интерфейс A2 передаёт информацию с ИКМ (PCM) (64/56 кбит/с) либо с неопределённой цифровой информацией 64 кбит/с (для ISDN) между коммутирующими элементами центра коммутации и устройства выбора/распределения контроллера базовой станции (функция контроллера базовой станции SDU – Selection/Distribution Unit)

Интерфейс A3 передаёт закодированную пользовательскую информацию (голос/данные) и сигнальную информацию между контроллером исходной базовой станцией (функция SDU) и контроллером базовой станцией назначения. Это логическое описание конечных точек интерфейса A3. Интерфейс A3 составлен из двух частей: сигнализация и пользовательский трафик. Информация сигнализации передаётся в отдельном от пользовательского канала трафика логическом канале, и управляет распределением и использованием каналов трафика между пользователями.

Интерфейс A5 переносит полнодуплексный поток данных между центром коммутации и функцией SDU контроллера базовых станций.

Интерфейс A7 переносит информацию сигнализации между исходной базовой станцией и базовой станции назначения.

Интерфейс A8 передаёт пользовательский трафик между базовой станцией и PCF.

Интерфейс A9 передаёт сигнальную информацию между базовой станцией и PCF.

Интерфейс A10 передаёт пользовательский трафик между PCF и PDSN.

Интерфейс A11 передаёт информацию сигнализации между PCF и PDSN.

Описание интерфейсов CDMA2000:

Интерфейс A8 передаёт пользовательский трафик между сетью доступа (Access Network-AN) и PCF.

Интерфейс A9 передаёт информацию сигнализации между сетью доступа (Access Network) и PCF.

Интерфейс A10 передаёт пользовательский трафик между PCF и PDSN.

Интерфейс A11 передаёт информацию сигнализации между PCF и PDSN.

Интерфейс A12 передаёт информацию сигнализации, связанную с аутентификацией устройств, между PCF (функция SC/MM*) и AAA.

(* Функция SC/MM – Session Control & Mobility Managment – логически относится к PCF и включает следующие функции:

– хранение информации о HRPD сессии;

– установление подлинности;

– установление местоположения и передачу обслуживания мобильного терминала (Mobility Management).

HRPD сессия – (High Rate Packet Data (1xEV)) состояние между терминалом доступа и сетью доступа. Это состояние хранит протоколы и конфигурации протокола, которые были установлены и используются для коммуникаций между терминалом доступа и сетью доступа. Терминал не может связаться с сетью доступа, не открыв сеанс связи. Примечание: возможно, что связь по A10/A11 не установлена при том, что HRPD сеанс установлен.

Интерфейс A13 передаёт информацию сигнализации между функцией SС/ММ исходного PCF и SC/ММ функцией целевого PCF.

Интерфейс A14 передаёт информацию сигнализации между функцией SС/ММ PCF и сетью доступа.

Интерфейс A15 используется для межсетевого обмена служебной информацией.

Интерфейсы физического уровня:

A1, A2, A3, A5 и интерфейс A7 базируются на использовании.

1. T1 – первичный цифровой канал со скоростью передачи 1.544 Мбит/с (в ам. иерархии PDH) цифровые интерфейсы системы передачи. Каждый интерфейс 1.544 Мбит/с обеспечивает каналы 24*64 кбит/с или 24*56 кбит/с, которые могут использоваться для трафика или сигнализация, как потребуется оператору.

2. Е1 – первичный цифровой канал со скоростью 2,048 Мбит/с в (евр. версии PDH) цифровые связные интерфейсы, состоящие из пользовательских каналов на 30*64 кбит/с, может также использоваться для трафика или сигнализации, как потребуется оператору, и как позволяет используемая сеть. Как опция взаимодействия базовой станции и центра коммутации, заранее определенный основной цифровой канал DS0 может использоваться вместо T1/E1.

3. T3 – цифровой канал со скоростью передачи до 43.232 Мбит/с.

4. OC3 – цифровые связные интерфейсы, поддерживающие скорости передачи до 155.52 Мбит/с.

A8 – A15 базируются на использовании протокола маршрутизации в среде Интернет (IP – Internet Protocol), который может работать с различными данными и различными физическими уровнями.

12 Расчёт общей стоимости сети доступа

Рассчитаем стоимость сети доступа транспортного и локального сегмента сети с условием, что транспортный сегмент и локальный сегмент 1 уровня проложен оптоволокном, а локальный 2 уровня витой парой.

Рассчитывать буду с условием, что стоимость прокладки оптоволокна – 13грн. за 1 метр, а витой пары – 3грн. за 1 метр по формуле:

,

где – сумма транспортного сегмента,

– сумма локального сегмента 1 уровня,

– сумма локального сегмента 2 уровня,

Z – количество зданий,

K – количество линий,

– средняя длина линии,

сen – стоимость за 1 метр.

Транспортный сегмент и локальный сегмент 1 уровня состоит с 10 линий оптоволокна к каждому узлу доступа последующего уровня, кроме магазинов, к ним по 2 линии оптоволокна.

Для 1 группы

Для 2 группы

;

Для 3 группы

Для 4 группы

Для 5 группы

Для 6 группы

Для 7 группы

Стоимость оборудования будет стоить:

– для УД1 = 164300 (грн.);

– для УД2 = 628800 (грн.);

– для УД3 = 20800 (грн.);

– для УД4 = 51200 (грн.);

– для УД5 = 330600 (грн.);

– для УД6 = 396000 (грн.);

– для УД7 = 2572800 (грн.).