Постановка задачи модернизации

ВВЕДЕНИЕ

 

Информационные методы все шире внедряются во все сферы деятельности. Информатизация, конвергенция компьютерных и телекоммуникационных технологий, переход к широкомасштабному применению современных информационных систем в сфере науки и образования обеспечивают принципиально новый уровень получения и обобщения знаний, их распространения и использования.

На наиболее фундаментальном уровне, сеть - это набор соединенных между собой устройств, предоставляющих возможность пользователям сохранять, обмениваться и получать доступ к необходимой информации. Наиболее популярными устройствами, соединяющимися в сеть, являются микрокомпьютеры, миникомпьютеры, терминалы, принтеры, факсы, пейджеры и различные устройства для хранения данных. В ближайшем будущем множество других типов устройств станут сетевыми, включая интерактивное телевидение, видеотелефоны, системы навигации и контроля. Принципиально, сетевые устройства везде будут предоставлять возможность двухстороннего доступа к массе ресурсов в глобальной компьютерной сети.

Сегодня в мире бизнеса компьютерная сеть - это больше чем набор соединенных между собой устройств. Для множества видов деятельности предприятий компьютерная сеть - это ресурс, позволяющий сотрудникам собирать, анализировать, организовывать и распространять информацию, являющуюся основой их бизнеса и источником прибыльности всего предприятия. Сейчас массово используются термины интрасеть (intranet) и экстрасеть (extranet) - сети предприятий, базирующихся на технологиях Интернет, что является индикатором важности использования компьютерных сетей в бизнесе.

На сегодняшний день, невозможно представить свою жизнь без качественного и недорогого выхода в Интернет. Кроме того, с каждым днем Интернет становится все более доступным финансово и технически, и вот уже выгода и удобство использования Всемирной паутины полностью окупают затраты на ее подключение.

Сеть - это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами.

Структурированная кабельная сеть (СКС) представляет собой коммуникационную систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, таких как принтеры, плоттеры, диски, модемы и другие периферийные устройства. Локальная сеть обычно ограничена территориально одним или несколькими близко расположенными зданиями.

В состав сети в общем случае включается следующие элементы:

- сетевые ЭВМ (оснащенные сетевым адаптером);

-   каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.);

    различного рода преобразователи сигналов;

    сетевое оборудование.

Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав информационной системы входят: ЭВМ, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных.

Целью данной практической работы является получение навыков по модернизации сети широкополосного доступа оператора связи ООО «Томгейт».

Задачей практической работы является модернизация топологии сети и узлов связи для предоставления телематических услуг связи и услуг передачи данных (доступ в сеть Интернет) оператора ООО «Томгейт» в районе улиц пер. Дербышевского - Дальне-Ключевская - пр. Ленина города Томска.

Актуальность данной темы объясняется тем, что все современные операторы связи не могут обойтись без сети широкополосного доступа в интернет. Процесс модернизации сети широкополосного доступа должен дать максимальный экономический эффект, что также является одной из задач моей работы. Поэтому необходимо провести тщательный анализ и сделать необходимые расчеты перед непосредственной модернизацией сети.

 

 

Аналитический обзор

 

Службы сети доступа

 

Сеть доступа на основе волокно - оптической системе передачи данных может предоставлять множество сервисов основанных на интернет протоколе (IP). Большинство из них не требуют применение специфического оборудования, кроме компьютера и Ethernet карты. Некоторыми сервисами все же будет удобнее пользоваться, применяя специальное аппаратное обеспечение.

Доступ в глобальную сеть Интернет. Доступ к Интернет-ресурсам по ВОСПД позволяет:

- иметь постоянное соединение с глобальной сетью Интернет и пользоваться полным спектром услуг сети;

-   обеспечить внутри сети на отдельном сервере (или серверах) выполнение таких задач, как: система электронной почты, система телеконференций, WWW, FTP;

- иметь высокую скорость передачи данных, позволяет принимать потоковое видео и аудио, пользоваться различными социальными сервисами, службами мгновенного обмена сообщениями.

IPтелефония (VoiceoverIP).Передача голоса по IP сетям. Это технология передачи телефонных переговоров (голоса) и телефонной сигнализации (сигналов поднятия/опускания трубки, набора номера, готовности линии, занятости, вызова и другие) в компьютерных сетях с использованием протокола IP.

Сети IP-телефонии предоставляют возможности для вызовов трех основных типов:

«От телефона к телефону». Вызов идет с обычного телефонного аппарата к АТС, на один из выходов которой подключен шлюз IP-телефонии, и через IP-сеть доходит до другого шлюза, который осуществляет обратные преобразования;

«От компьютера к телефону». Мультимедийный компьютер, имеющий программное обеспечение IP-телефонии, звуковую плату (адаптер), микрофон и акустические системы, подключается к IP-сети или к сети Интернет, и с другой стороны шлюз IP-телефонии имеет соединение через АТС с обычным телефонным аппаратом;

«От компьютера к компьютеру». В этом случае соединение устанавливается через IP-сеть между двумя мультимедийными компьютерами, оборудованными аппаратными и программными средствами для работы с IP-телефонией.

Видеотелефония. Телекоммуникационная технология, обеспечивающая организацию видеоконференций между двумя и более абонентами по сети передачи данных. Во время сеанса ВКС обеспечивается интерактивный обмен звуком и изображением. Также абоненты могут транслировать телеметрические данные, компьютерные данные, демонстрировать документы и объекты с использованием дополнительных видеокамер. Передача потока звука и видео по сети передачи данных обеспечивается путем кодирования/декодирования данных (аудио и видео потока) с использованием стандартизованных аудио- и видео-кодеков.

Для общения в режиме видеоконференции абонент должен иметь терминал ВКС. Обычно Терминал ВКС состоит из микрофона, видеокамеры, устройств отображения информации и воспроизведения звука, а также центрального устройства - кодека, обеспечивающего кодирование декодирование потока данных.

 

Обзор технологий

 

Виды сетей их реализация. Строительство сетей доступа в настоящее время главным образом идет по четырем направлениям:

- сети на основе существующих медных телефонных пар и технологии xDSL;

подключение через сети кабельного телевидения;

-   беспроводные сети;

    волоконно-оптические сети.

Использование технологии xDSL - это самый простой и недорогой способ увеличения пропускной способности существующей кабельной системы на основе медных витых пар. Как правило, применяется операторами телефонной связи. Главным практическим признаком xDSL является асимметричность передачи данных. От сети к пользователю скорость значительно выше ("нисходящий" поток от 1,5 Мбит/с до 8 Мбит/с), чем в противоположном направлении ("восходящий" поток данных от 640 Кбит/с до 1,5 Мбит/с). Наибольшая скорость достигается на расстоянии до 3 км, а максимальное расстояние для устойчивой связи на минимальной скорости около 5-6 км. Нужно отметить, что большим достоинством ADSL является возможность работы по одной линии параллельно с телефоном (не мешая друг другу).

На данный момент операторы КТВ используют технологию гибридной опто-волоконно-коаксиальной сети, в которой магистральная часть строится на оптоволокне, а абонентская (на один дом или группу домов) - по прежним коаксиальным кабелям.

Существует и развитие этой технологии - HFPC (Hybrid Fiber Passive Coax). В нем коаксиальные сегменты меньше по размеру (близко к одному большому дому, или 2-3 средним), из-за чего в этой части можно обойтись без активного оборудования. Качество передачи сигналов (особенно в обратном канале) такой сети значительно выше, эксплуатационные расходы ниже. Мешает широкому распространению данного типа сетей только высокая стоимость оборудования для оптико-коаксиального преобразования.

Следующий вариант - транспортировать по оптоволокну только видео, а данные и голос передавать отдельно (или в том же оптическом кабеле, но в другом канале). Все сигналы объединять только на входе в коаксиальный сегмент.

Однако в сетях HFPC (Hybrid Fiber Passive Coax) по сути, нет места классическим (работающим по коаксиальному кабелю) кабельным модемам. Если волокно уже приходит в дом или небольшую группу домов, дешевле его раздать отдельным кабелем по Ethernet, чем ставить дорогостоящую головную станцию и кабельные модемы.

Беспроводные сети доступа могут быть привлекательны там, где возникают технические трудности для использования кабельных инфраструктур. Беспроводная связь по своей природе не имеет альтернативы для мобильных служб. В последние годы наряду с традиционными решениями на основе радио - и оптического Ethernet доступа, все более массовой становится технология WiFi (802.11b/g). Грубо говоря, устанавливая точку доступа 802.11, получаем концентратор (хаб) с характеристиками, несколько ухудшенными относительно его "проводных" аналогов. Таким образом, на одну точку пропускной способностью 11Mb/s (802.11b) для большинства приложений возможно подключить до 10-15 клиентов.

Это обстоятельство делает фактически невозможным применение подобного оборудования в сетях доступа масштаба города или хотя бы района. Несмотря на то, что подобные сети были построены во многих городах, услугу нельзя назвать массовой (или качественной).

Достойным применением оборудования 802.11b являются соединения точка-точка или разнос на 2-3 точки на расстояниях до 7-8 километров.

Следует отметить, что для трех перечисленных направлений дальнейшее увеличение пропускной способности сети связано с большими трудностями, которые отсутствуют при использовании такой среды передачи, как волокно.

Таким образом, единственный путь, который позволяет заложить способность сети работать с новыми приложениями, требующими все большей скорости передачи - это прокладка волоконно-оптической линии связи от головной станции до потенциального клиента. В настоящее время благодаря значительному снижению цен на оптические компоненты этот подход стал актуален. Сегодня использовать такое решение для организации сети доступа стало выгодно и при обновлении старых, и при строительстве новых сетей доступа. [3]

Основные топологии оптических сетей доступа. Существуют четыре основные топологии построения оптических сетей доступа: «кольцо», «точка-точка», «дерево с активными узлами», «дерево с пассивными узлами».

Кольцо. Кольцевая топология (рисунок 3.1) на основе SDH положительно зарекомендовала себя в городских телекоммуникационных сетях. Однако в сетях доступа не все так хорошо.

Если при построении городской магистрали расположение узлов планируется на этапе проектирования, то в сетях доступа нельзя заранее знать где, когда и сколько абонентских узлов будет установлено.

При случайном территориальном и временном подключении пользователей кольцевая топология может превратится в сильно изломанное кольцо с множеством ответвлений, подключение новых абонентов осуществляется путем разрыва кольца и вставки дополнительных сегментов.

На практике часто такие петли совмещаются в одном кабеле, что приводит к появлению колец, похожих больше на ломаную - “сжатых” колец (collapsed rings), что значительно снижает надежность сети.

 

Рисунок 3.1 - Топология «кольцо»

 

Тем не менее, основными плюсами кольцевой топологии при условии точного заблаговременного расчета количества узлов, являются:

- использование однотипного недорогого маловолоконного кабеля (до 4 волокон);

- отсутствие необходимости многопортового центра агрегации;

- возможность использования дешевых двухволоконных ковертеров.

Минусами такой топологии являются:

- необходимы относительно дорогие домовые коммутаторы с расширенным функционалом, желательно однотипные;

-   активное оборудование на уровне квартала дает точки отказа, которые существенно снижают надежность сети в целом, необходимы блоки бесперебойного питания, вандалоустойчивые шкафы;

    внутрирайонные магистрали объединены с домовой разводкой, что не лучшим образом сказывается на надежности при проведении регламентных работ или модернизации сети;

Дерево с активными узлами. Дерево с активными узлами (рисунок 3.2) - это экономичное с точки зрения использования волокна решение. Это решение хорошо вписывается в рамки стандарта Ethernet с иерархией по скоростям от центрального узла к абонентам 10/100/1000 Мбит/с. В этом случае возможно применение дешевого активного оборудование на доме. Квартальное оборудование, к которому будут приходить линии с домов, необходимо будет выбрать дороже, дабы управлять и вовремя локализовывать ошибки работы сети. Создание таких узлов влечет за собой необходиость обеспечения их бесперебойным питанием и защитой от вандалов (слишком высока цена оборудования).

Преимущества топологии «Дерево с активными узлами»:

- простота управления;

-   используется дешевый маловолоконный кабель (до 8 волокон);

    можно использовать недорогое активное оборудование на домах, вплоть до неуправляемого.

    неплохой потенциал увеличения скорости.

Недостатки топологии «Дерево с активными узлами»:

- активное оборудование на уровне квартала дает точки отказа, который существенно снижают надежность сети в целом.

-   для "квартальных" узлов необходимы блоки бесперебойного питания, вандалоустойчивые шкафы.

- внутрирайонные магистрали объединены с домовой разводкой, что не лучшим образом сказывается на надежности при проведении регламентных работ или модернизации сети.

 

Рисунок 3.2 - Топология «дерево с активными узлами»

 

Дерево с пассивным оптическим разветвлением PON (P2MP). Решения на основе архитектуры PON, используют логическую топологию "точка-многоточка" P2MP (point-to-multipoint), которая положена в основу технологии PON.К одному порту центрального узла можно подключать целый волоконно-оптический сегмент древовидной архитектуры, охватывающий десятки абонентов. При этом в промежуточных узлах дерева устанавливаются компактные, полностью пассивные оптические разветвители (сплиттеры), не требующие питания и обслуживания.

Общеизвестно, что PON позволяет экономить на кабельной инфраструктуре, за счет сокращения суммарной протяженности оптических волокон, т.к. на участке от центрального узла до разветвителя используется всего одно волокно. В меньшей степени обращают внимание на другой источник экономии - сокращение числа оптических передатчиков и приемников в центральном узле. Между тем экономия о второго фактора в некоторых случаях оказывается даже более существенной. Так по оценкам компании NTT конфигурация PON с разветвителем в центральном офисе в непосредственной близости к центральному узлу оказывается экономичнее, чем сеть точка-точка, хотя сокращение длины оптического волокна практически нет! Более того, если расстояния до абонентов не велики (как в Японии) с учетом затрат на эксплуатацию (в Японии это существенный фактор) оказывается, что PON с разветвителем в центральном офисе экономичнее, чем PON с разветвителем, приближенным к абонентским узлам.

 

Рисунок 3.3 - Топология «Дерево с пассивным оптическим разветвлением PON (P2MP)»

 

Звезда. В основе этой топологии используется логическая топология "точка-точка", в которой к одному порту центрального подключается один активный коммутатор на доме. При этом необходимость в промежуточных узлах, от коммутатора на доме до центрального узла отпадает.

 

Рисунок 3.4-Топология «звезда»

 

Преимущества топологии «Звезда»:

- высокая надежность, нет промежуточного активного оборудования (потенциальной точки отказа);

-   дешевизна долговременного обслуживания;

    простота управления;

    можно использовать недорогое активное оборудование на домах, вплоть до неуправляемого;

    прекрасный потенциал увеличения скорости;

Недостатки топологии «Звезда»:

- применение дорогого многоволоконного кабеля. При необходимых ответвлениях ассортимент кабеля возрастает;

требуются навыки работы с многоволоконными кабелями;

-   весь участок проектировать обязательно одномоментно, так как строительство "по частям" затруднено. [3]

В существующей сети используется топология «Звезда», подключенная только к одному оптическому узлу. После модернизации существующая топология изменится, будет один центральный узел связи и пять агрегирующих, что позволит нам увеличить число возможных подключаемых абонентов, за счет агрегации трафика домов в одно волокно.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Информационные методы все шире внедряются во все сферы деятельности. Информатизация, конвергенция компьютерных и телекоммуникационных технологий, переход к широкомасштабному применению современных информационных систем в сфере науки и образования обеспечивают принципиально новый уровень получения и обобщения знаний, их распространения и использования.

На наиболее фундаментальном уровне, сеть - это набор соединенных между собой устройств, предоставляющих возможность пользователям сохранять, обмениваться и получать доступ к необходимой информации. Наиболее популярными устройствами, соединяющимися в сеть, являются микрокомпьютеры, миникомпьютеры, терминалы, принтеры, факсы, пейджеры и различные устройства для хранения данных. В ближайшем будущем множество других типов устройств станут сетевыми, включая интерактивное телевидение, видеотелефоны, системы навигации и контроля. Принципиально, сетевые устройства везде будут предоставлять возможность двухстороннего доступа к массе ресурсов в глобальной компьютерной сети.

Сегодня в мире бизнеса компьютерная сеть - это больше чем набор соединенных между собой устройств. Для множества видов деятельности предприятий компьютерная сеть - это ресурс, позволяющий сотрудникам собирать, анализировать, организовывать и распространять информацию, являющуюся основой их бизнеса и источником прибыльности всего предприятия. Сейчас массово используются термины интрасеть (intranet) и экстрасеть (extranet) - сети предприятий, базирующихся на технологиях Интернет, что является индикатором важности использования компьютерных сетей в бизнесе.

На сегодняшний день, невозможно представить свою жизнь без качественного и недорогого выхода в Интернет. Кроме того, с каждым днем Интернет становится все более доступным финансово и технически, и вот уже выгода и удобство использования Всемирной паутины полностью окупают затраты на ее подключение.

Сеть - это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами.

Структурированная кабельная сеть (СКС) представляет собой коммуникационную систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, таких как принтеры, плоттеры, диски, модемы и другие периферийные устройства. Локальная сеть обычно ограничена территориально одним или несколькими близко расположенными зданиями.

В состав сети в общем случае включается следующие элементы:

- сетевые ЭВМ (оснащенные сетевым адаптером);

-   каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.);

    различного рода преобразователи сигналов;

    сетевое оборудование.

Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав информационной системы входят: ЭВМ, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных.

Целью данной практической работы является получение навыков по модернизации сети широкополосного доступа оператора связи ООО «Томгейт».

Задачей практической работы является модернизация топологии сети и узлов связи для предоставления телематических услуг связи и услуг передачи данных (доступ в сеть Интернет) оператора ООО «Томгейт» в районе улиц пер. Дербышевского - Дальне-Ключевская - пр. Ленина города Томска.

Актуальность данной темы объясняется тем, что все современные операторы связи не могут обойтись без сети широкополосного доступа в интернет. Процесс модернизации сети широкополосного доступа должен дать максимальный экономический эффект, что также является одной из задач моей работы. Поэтому необходимо провести тщательный анализ и сделать необходимые расчеты перед непосредственной модернизацией сети.

 

 

Постановка задачи модернизации

 

ООО «ТомГейт» является, на данный момент, одним из ведущих операторов на рынке предоставления телематических услуг связи - доступа во внешний Интернет по технологии VPN. Компания начала свое существование в 2005 году, когда цена за доступ во «внешний» интернет в Томске была очень высокой, но существовала возможность предоставить клиентам услугу по значительно более низкой стоимости, используя спутниковые каналы связи, чем у крупных операторов связи Томска. Незначительная цена доступа в томскую сеть для абонентов практически всех операторов, конкурентоспособные цены тарифных планов, высокое качество сервиса, - вот факторы успеха компании.

Но, в связи с падением цен на «внешние» каналы связи, у магистральных операторов, - возникла угроза потери томского «феномена» - бесплатного внутригородского интернета, что могло привести к невостребованности услуг компании.

Поэтому было принято решение строить свою сеть передачи данных и напрямую предоставлять абонентам свои услуги. Основой стратегии компании - это высокое качество доступа в Томскую сеть и низкие цены на «внешний» интернет.

Также, дальнейшее развитие сервиса телематических услуг связи доступа в сеть Интернет с использованием технологии VPN, сможет приносить дополнительный доход. Прибылью от этого сервиса можно будет финансировать дальнейшее строительство собственной сети связи.

Существующая сеть передачи данных с течением некоторого промежутка времени устарела и уже не может составлять конкуренцию другим операторам связи, т.е. перестала соответствовать современным требованиям, вследствие чего появилась необходимость в модернизации.