к.т.н. Червинский В.В., Юсеф Касем
Донецкий национальный технический
университет, Украина
Исследование и
разработка телекоммуникационной сети NGN для условий г. Макеевка (Украина)
В условиях глобальной
информатизации общества возникла необходимость в развитии концепции NGN,
которая обеспечит единую инфраструктуру телекоммуникационной сети, а значит и
снижение расходов на ее эксплуатацию; использование пакетной передачи повысит
гибкость и адаптивность сети, обеспечит возможность передачи трафика любого
вида. Результат слияния Интернет и телефонных сетей перенесет на себя их лучшие
черты. NGN становится в широком смысле универсальной коммуникационной средой,
предоставляющей пользователю доступ к максимальному количеству сервисов [1].
Целью данной работы является
разработка NGN сеть в городе с населением более 300 тыс. жителей на примере г. Макеевка
(Украина), ориентированную на широкий круг потребителей и обеспечивающую
комплексное предоставление информационно-коммуникационных услуг и интеграцию с
традиционными сетями связи.
Основными требованиями к NGN сети города
выступают следующие:
– управление огромными объемами информационных потоков;
– решение актуальных проблем коммутации пакетов;
– отказ от традиционных услуг по предоставлению только голосовой
связи;
– единое информационное пространство.
Задачи разработки
заключаются в следующем:
-
проанализировать
направления развития NGN-сетей для условий город с населением от 300 тыс. жителей;
-
проанализировать
пути внедрение NGN-сетей,
технологии NGN и методики их
проектирования;
-
выбрать активное сетевое оборудование,
поддерживающее самые современные технологий и обеспечить решение проблем
совместимости оборудования;
-
провести
оценку качественных характеристик спроектированной сети.
Объектом проектирования является город
Макеевка, который расположен в юго-восточной части Украины, в 13 км от
областного центра города Донецка. Население составляет 376 389 чел., площадь 425,7 кв.км. Город является крупным
промышленным центром.
Предполагаемое
количество абонентов сети составляет 160 000
человек. Согласно административно-территориальному делению выделено пять зон обслуживания. В сети NGN наращивание услуг не потребует
существенной модернизации проектируемой сети, поэтому в качестве базовой
выбрана услуга Triple Play, предоставляющая
пользователю одновременно три сервиса — высокоскоростной доступ в Интернет,
телевидение IPTV и
телефонную связь VoIP
[3].
Главным при делении
абонентов на категории является учет специфики города. В каждой категории
пользователям будет предоставляться полный набор услуг в разном процентном
соотношении. Будет осуществлена возможность выбора тарифа с требуемой скоростью
доступа к сети Интернет, что позвонит обеспечить широкий круг потребителей.
Таким образом, все предполагаемые абоненты разделены
на три класса обслуживания:
1.
«эконом»: предназначен
для абонентов, которые не требуют широкой полосы пропускания (скорость Интернет
– 1 Мбит/с);
2.
«нормал»: предназначен
для основной массы пользователей (4 Мбит/с);
3.
«премиум»: предназначен
для абоненты административно-делового сектора (8 Мбит/с).
Произведен
прогнозный расчет трафика на узлы сети, в результате которого определено, что
максимальная нагрузка, создаваемая одним узлом, составляет порядка 17 - 18 Гбит/с.
Проведен анализ возможных
вариантов построения сети доступа. Исследованы возможности таких технологий,
как: семейство xDSL (Digital
Subscriber Line),
использующих существующую инфраструктуру кабельной сети операторов телефонии; PON (Passive
Optical Network),
обеспечивающей резерв по полосе передачи, являющейся асимметричной и
перспективной; семейство Ethernet;
технологии кабельного телевидения (HFC – Hybrid Fiber Coax, DOCSIS – Data Over Cable Service Interface Specifications)
и системы доступа на основе электрических сетей (PLC – Power Line Communications), а также беспроводные технологии Wi-Fi и WiMAX [1]. Как
наиболее рациональная технология на уровне доступа выбрана проводная сеть Ethernet.
Произведен выбор технологии для уровня
транспорта. Транспортная сеть формирует канал передачи данных между двумя
точками подключения пользователей сети NGN. В отличие от сетей доступа, которые
разворачиваются по месту, транспортная сеть строится запланировано, в
соответствии со стратегией оператора.
Чем успешнее обслуживает технология
транспортной сети пакетный трафик, тем эффективнее техническое решение. Именно
такой критерий эффективности выбран при сравнении различных технологий.
Проанализирована возможность использования следующих популярных технологий: ATM (Asynchronous Transfer Mode), 10 Gigabit
Ethernet, NGSDH (New Generation Synchronous Digital Hierarchy). В результате анализа в качестве основной для
построения магистрали выбрана технология 10 Gigabit Ethernet.
Определены функции и структура уровня
управления NGN сетью, в основе которого используются специальные
аппаратно-программные средства – Softswitch. Softswitch включает совокупность
функций по управлению всеми процессами в телекоммуникационной системе, а также
начисление платы за услуги связи и техническую эксплуатацию.
Сеть предполагается развернуть на базе
современного оборудовании Cisco с
использованием Ethernet коммутаторов третьего и второго уровня, способных
обеспечивать высокую производительность, масштабируемость, безопасность,
многоуровневое качество обслуживания (СoS – Class of Service, QoS) при скорости магистральных каналов в 10 Гбит/c
[2]. Так как шлюзы связаны не напрямую, а через Softswitch, к которому
подключена система биллинга, это позволяет с минимальными затратами, без
кардинального изменения схемы построения существующих сетей избавиться от
типичных недостатков традиционных схем IP –телефонии. Применяемое оборудование
в совокупности с Ethernet-технологией позволяют повысить надежность
мультисервисной сети за счет использования в качестве магистрали технологии IP/MPLS.
Схема проектируемой сети NGN для условий г. Макеевка
представлена на рис.1.
Проведена оценка качественных
характеристик спроектированной сети. Наиболее важным показателем является
задержка при передаче интерактивного мультимедийного трафика реального времени.
Расчет производился при условии применения различных VoIP кодеков. Общая
задержка для передачи IP-телефонии в спроектированной сети для кодека G.711 составляет
122,78 мс, что меньше 200 мс и обеспечивается отличное качество связи.
Использование кодека G.723 обеспечивает
хорошее качество, так как задержка составляет 238,97 мс и меньще 400 мс. Но если
сравнивать с качеством связи по сетям ТфОП, то разница будет ощутима.
Таким образом, в сети обеспечивается
необходимый уровень обслуживания при любом кодеке.
Выводы.
Результатом данного проекта стала
разработка сети NGN для предоставления абонентам города Макеевка базовой
широкополосной телекоммуникационной услуги Triple Play. Сеть предполагается
развернуть на базе оборудовании Cisco, с использованием на магистрали технологии
IP/MPLS и cовременныx Ethernet коммутаторов третьего и второго уровня при
скорости магистральных каналов в 10 Гбит/c. Оценка качественных показателей
характеризует возможности сети обеспечивать необходимый уровень обслуживания
для любого вида трафика.
Рисунок 1 – Схема
проектируемой сети NGN для условий г. Макеевка
Литература:
1.
Бакланов И.Г. NGN.
Принципы построения и организации. – М.: Эко-Трендз, 2008. -400 с.
2.
Описание магистральной
части решения Cisco. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://syssoft-group.ru/pages/magistral/
3.
Услуга Triple Play. [Электронный ресурс] – Режим
доступа: Доступен с ресурса: http://ru.wikipedia.org/
4.
Семенов Ю.В. Проектирование сетей связи следующего
поколения. – М.: Гипросвязь, 2005. -240 с.