Проектирование сети передачи данных общего пользования для развития местных сетей

2.4.3 Высокая доступность связи

При переходе клиентов от традиционных телефонных сетей, основанных на мультиплексной передаче с временным разделением (time-divisionmultiplex - TDM), к телефонным сетям на базе протокола IP, основанным на пакетной передаче голоса (Voiceover IP - VoIP), сохраняется требование по обеспечению непрерываемой доступности голосовых телефонных сервисов.

В дополнение к профессиональному дизайну и стандартизованным рекомендациям по эксплуатации, управлению и сопровождению сетей, инновации в обеспечении высокой доступности сетевой инфраструктуры выводят компанию Cisco на ведущие позиции в отрасли.

Механизмы автоматизации, обеспечивающие беспрерывное функционирование сети, быстро выявляют, локализуют и устраняют возникающие неполадки, благодаря чему воздействие аварий на голосовой трафик сводится к минимуму. Приведем примеры.

• При использовании CiscoCatalyst 6500 с построенным по модульному принципу программным обеспечением IOS в случае возникновения сбоя в программном обеспечении голосовые вызовы не прерываются даже в системах с одним управляющим модулем. Эта инновация локализует последствия сбоев в программных процессах с использованием архитектуры защищенной памяти. Несмотря на возникновение сбоев, коммутатор продолжает бесперебойно функционировать за счет встроенной функции перезапуска процессов (с созданием контрольных точек) и функции бесперебойной коммутации (Non-StopForwarding - NSF).

• Построенное по модульному принципу программное обеспечение Cisco IOS также сводит к минимуму технологические прерывания в работе сервисов. Коммутаторы CiscoCatalyst 6500 позволяют обновлять программное обеспечение(например, «заплатки», «горячие» исправления и т. д.) без прерывания голосовых вызовов. Этот процесс поддерживается подсистемой «горячей» модернизации программного обеспечения (In-ServiceSoftwareUpgrade - ISSU).

• Взаимодополняющая работа функции NSF (Non-StopForwarding) на 3-м уровне модели OSI (OpenSystemsInterconnection) и функции коммутации с учетом состояния

(Statefulswitchover - SSO) на 2-м уровне OSI позволяет на коммутаторахCiscoCatalyst 6500 и Catalyst4500, укомплектованных двумя управляющими модулями, обеспечить сохранность информации о текущем состоянии коммутации даже в случае отказа основного управляющего модуля. Благодаря этому обеспечивается непрерываемая коммутация голосового трафика и трафика данных.

• Диагностика оборудования в режиме реального времени, предусмотренная в коммутаторах CiscoCatalyst, помогаетобеспечить защиту сетей от необратимых неполадок в модулях (в частности, сбоев маршрутизации и каналов связи),которые могут привести к ухудшению качества голосовой связи. Диагностика в реальном времени сводит такиеситуации к минимуму за счет применения проактивных аппаратных и программных механизмов выявлениянеисправностей. В сочетании с NSF, SSO и индивидуальной политикой EEM эти механизмы выявления неисправностейиспользуются для автоматического перехвата управления резервным модулем управления в случае полного иличастичного отказа основного модуля управления. Благодаря этому коммутатор самостоятельно и автоматическивосстанавливает свою работоспособность.

• Технология CiscoStackWiseТМ, поддерживаемая линейкой коммутаторовCiscoCatalyst 3750, формирует унифицированную логическую архитектуру коммутации с высоким уровнем отказоустойчивости, необходимымпри подключении голосовых терминальных устройств.

2.4.4 Непрерываемая деловая активность в филиале компании

Компания Cisco изначально разрабатывала свою систему унифицированных коммуникаций для пакетных сетей. Cisco UnifiedCallManager, CiscoUnified IP-телефоны, серверы голосовой почты и передачи сообщений CiscoUnity, а также CiscoUnified IP-контакт-центр не имеют жесткой привязки к конкретному физическому местоположению. Клиенты могутпроектировать сети, развертывая элементы кластера CiscoUnifiedCallManager и других телефонных сервисов в разныхточках по всей сети компании. Отказоустойчивость соединений между элементами телефонных сервисов будетобеспечена интеллектуальной инфраструктурой

Cisco засчет использования возможностей динамической маршрутизации и других технологий, определяющих гибкость IP-сетей.

Хотя такая устойчивость, заложенная в архитектуре, может присутствовать в любых сетях, построенных на базе стека протокола IP, компания Cisco первая в отрасли добавила механизмы отказоустойчивой работы телефонии в удаленных офисах. Этой цели служит унифицированная система восстанавливаемой телефонной связи для удаленных офисов -

CiscoUnifiedSurvivableRemoteSiteTelephony (SRST). Маршрутизатор с CiscoUnifiedSurvivableR emoteSiteTelephony автоматически принимает управление на себя и предлагает широкий спектр функций телефонной связи, которые с минимальными неудобствами обеспечивают непрерывную деловую активность филиала компании. После восстановления нарушенного канала связи WAN IP-телефоны автоматически перерегистрируются на исходномCiscoUnifi edCallManager. Переключение в режим SRST и обратно происходит на маршрутизаторе полностью в автоматическом режиме, без участия человека.

Рис. 2.19. Cisco Unifi ed Survivable Remote Site Telephony - «резервная» система управления вызовами на маршрутизаторе Cisco

Cisco обеспечивает надежность телефонии «пять девяток», что означает 99,999% доступности телефонной системы для заказчика? Это означает абсолютный минимум сбоев в смысле обрывов звонков и невозможности сделать новый звонок. В количественном выражении «пятьдевяток» равно менее чем 5,26 мин. неработоспособности в течение года.

Для критически важных приложений, таких какголосовая связь, подобного рода цель может являться требованием.Большинство операторов традиционной телефонной связи обеспечивают доступность в районе 99,95%, или более 4 часовнеработоспособности в год.

2.5 Разработка сети

Существующая транспортная сеть телекоммуникаций построена по принципу SDH -кольца (STM - 1), схема изображена на рисунке 2.20. Цель проекта - резкое улучшение качества услуг передачи данных, увеличение количества подключённых абонентов, следственно трафика и доходов. Увеличение узлов сети передачи данных, что приведёт к уменьшению расстояния до клиента, а, следовательно, и качества сети и количества клиентов. Транспортная сеть, построенная по технологии Ethernet, будет отвечать всем требованиям качества услуг QoS для предоставления услуг Triple Play Service (голос, видео, данные).

Реализация проекта принесёт следующие преимущества:

• создание высокоскоростной магистрали передачи данных Gigabit Ethernet с пропускной способностью 10 Гбит/с;

• значительная экономия средств по сравнению с альтернативными решениями;

• быстрота внедрения;

• возможность разбиения проекта на этапы;

• наличие клиентской базы с высоким потенциалом;

• быстрая окупаемость;

Для построения качественной транспортной сети высокой надежности, было принято решение использовать оборудование Cisco Systems, Inc.

Маршрутизаторы серии Cisco 7600, сменившие ранее выпускавшуюся серию Cisco 7500 , обладают таким же набором функций программного обеспечения Cisco IOS и поддерживают адаптеры портов для маршрутизаторов Cisco 7200.

Кроме того, маршрутизаторы серии Cisco 7600 обеспечивают производительность на уровне нескольких Гбит/с в расчете на слот, выпускаются в различных форм-факторах и поддерживают улучшенные модули оптических интерфейсов для предоставления высокопроизводительных услуг. Мультипроцессорный модуль WAN-приложений обеспечивает интеллектуальное агрегирование широкополосных Ethernet-соединений и позволяет использовать маршрутизатор серии Cisco 7600 в качестве концентратора доступа Ethernet L2TP или в качестве сетевого сервера L2TP с высокой плотностью абонентских подключений.

Возможные варианты использования маршрутизаторов серии Cisco 7600 в сетях IP/ MPLS:

• Городские сети Metro Ethernet

• Агрегирование каналов Ethernet

• Многоточечные услуги Ethernet VPLS

• Услуги 10 Gigabit Ethernet высокой плотности (IPv4 и IPv6)

• Агрегирование частных линий

• Высокоскоростные и низкоскоростные интерфейсы (от OC-48/STM-16 до DS0)

• Витая пара или оптоволокно

• Услуги MPLS

• Виртуальные частные сети уровня 3 на базе MPLS

• Транспорт Ethernet/Frame Relay/ATM по сети MPLS на схеме «точка-точка»

• Агрегирование абонентов Ethernet

• Протокол PPPoE

• Сетевой сервер L2TP

• Шлюз абонентских услуг

• Агрегирование распределенных сетей

• Опорный маршрутизатор сети головного офиса

В качестве оборудования агрегации и терминирования пользовательских сервисов были использованы маршрутизаторы Cisco серии 7200 с супервизором NPE-G2 и маршрутизаторы

Cisco ASR 1000

Cisco 7200 NPE-G2 - это новейший модуль маршрутизации для шасси Cisco, отличающийся самой высокой в отрасли эксплуатационной надежностью и удобством управления. По сравнению с предыдущими версиями он имеет вдвое большую производительность (2 000 000 PPS) при работе в мультисервисной среде. Реальная нагруженная WAN-производительность маршрутизатора Cisco 7200 с NPE-G2 близка к 200 мбит/с. В числе преимуществ маршрутизаторов серии Cisco 7200:

• поддержка самого широкого спектра функций IP/MPLS в программном обеспечении Cisco IOS (управление качеством обслуживания, агрегирование широкополосных подключений BRAS);

• поддержка до 2 Гб оперативной памяти (по умолчанию поставляется с 1 Гб);

• полная поддержка терминации L2TP и PPP - до 16000 широкополосных абонентских сессий (требуется соответствующая лицензия, без нее - до 1000);

• поддержка сервиса Cisco Intelligent Services Gateway (Cisco ISG) для управления услугами и внедрения новых услуг;

• низкие первоначальные капиталовложения, масштабируемость и гибкость; идеально подходят для модернизации сетей.

В результате внедрения данного решения операторы получили возможность предлагать услуги доступа в Интернет по безлимитным тарифам с использованием имеющегося оборудования доступа, а также - следующие дополнительные преимущества:

• плавное ограничение скорости пользовательских потоков интернет-данных при помощи Generic Traffic Shaping (GTS) не приводящее к проблемам, связанным с разрывом сеансов интернет-приложений;

• свободу выбора в технологии терминации абонентов: PPPoE (BRAS) или IP subscriber aggregation;

• возможность применения политик ограничения скорости по сессиям PPPoE или IP (ISG) - то есть индивидуально для каждого абонента;

• возможность в дальнейшем развернуть решение Cisco Intelligent Services Gateway (Cisco ISG), повышающее эффективность предоставляемых услуг.

Рис. 2.24. Архитектура сети с распределенной терминацией абонентов

Рассмотрение архитектур сетей провайдеров, позволило предложить решение, в котором реализация функций терминации абонентов и контроля доступа также была бы распределена между узлами агрегации (см. рис. 2.24 Архитектура сети с распределенной терминацией абонентов).

Маршрутизатор Cisco ASR 1000, изображенный на рисунке 2.25, должен был соответствовать следующим требованиям:

• поддержка технологии ISG.

• поддержка до 16к одновременных IP/PPP сессий, с учетом текущей нагрузки и на перспективу ближайших 2-3 лет.

• поддержка протокола BGP для связи с несколькими магистральными провайдерами.

На основании этих требований был выбран маршрутизатор Cisco ASR 1000 с функционалом ISG.

Cisco ASR 1000 ( Aggregation Service Router) позиционируется как устройство для агрегации абонентских сессий и предоставления сервисов. Основу маршрутизатора составляет 40-ядерный процессор QuantumFlow, разработанный компанией Cisco.

Благодаря такой архитектуре и мощному процессору, в операторских сетях один маршрутизатор ASR 1000 может заменить по производительности до десяти маршрутизаторов

Cisco 7201 NPE-G2.

В настоящий момент связка из маршрутизатора Cisco ASR 1000 и решения Cisco ISG успешно решает в проектируемой сети следующие задачи:Терминирование абонентских сессий. Благодаря ISG обеспечивается единообразный доступ и авторизация как для абонентов ADSL, так и для абонентов MetroEthernet.

• Ограничение полосы пропускания абонента согласно тарифному плану.

• Изменение полосы пропускания в зависимости от времени суток.

• Взаимодействие с вышестоящими провайдерами по протоколу BGP

Маршрутизаторы Cisco ASR 1000 предназначены для агрегации управляемых сервисов сервисов «any play». Провайдерам они обеспечивают возможность гибче, эффективнее и с меньшими затратами предоставлять комплексные клиентские и бизнес-сервисы. Предприятиям безопасные, надежные и высокопроизводительные периферийные решения для глобальных корпоративных сетей, конвергирующие информационные, коммуникационные и коммерческие сервисы, а также функции совместной работы.

Модульная архитектура позволяет подобрать конфигурацию оборудования в соответствии с возможностями и потребностями, а мгновенное подключение новых сервисов быстрая масштабируемость - найти новые источники доходов за счет предоставление новых управляемых и бизнес-сервисов.

Cisco Intelligent Service Gateway (ISG) - решение на основе функционала операционной системы IOS, доступного в пограничных маршрутизаторах Cisco, которое позволяет идентифицировать клиента по многим факторам, определяет тип обслуживания трафика и может передавать на сервер сбора статистики информацию для тарификации.

Решение Cisco ISG позволяет операторам преобразовывать сегодняшнюю широкополосную инфраструктуру в масштабируемую архитектуру предоставления сервисов без существенных дополнительных инвестиций. Cisco ISG реализован как модуль программного обеспечения

Cisco IOS для маршрутизаторов границы сети Cisco 720x, 7600, ASR 1000. В примерный список услуг, которые могут быть предложены клиентам с использованием ISG, входят:

• VoIP телефонные сервисы;

• полоса по запросу;

• цифровое телевидение (IPTV);

• видео по запросу (VoD);

• фильтрация содержимого (parental controls);

• удаленные мониторинг и системы управления;

• услуги для корпоративных заказчиков с обеспечением безопасности;

• обнаружение вирусов и защита от DoSатак;

• игровые сервисы и т. д.

На уровне доступа, использованы маршрутизаторы семейства Cisco ME3800X - это это серия универсальных полнофункциональных коммутаторов агрегации Metro Ethernet, которые разработаны для применения в сетях, обслуживающих мобильных и проводных абонентов частного и корпоративного сектора. Благодаря высокой масштабируемости по числу сервисов, низкому энергопотреблению и компактности (высота устройства составляет всего 1RU) коммутатор представляет собой экономически эффективную фиксированную платформу для узлов Metro Ethernet агрегации малого и среднего размера, а также для удаленных выносов точек присутствия оператора связи.

Серия ME 3800X расширяет существующую линейку устройств Metro Ethernet агрегации Cisco, состоящую из маршрутизаторов Cisco 7600 и ASR 1000, обеспечивая широкий L2 VPN-и L3 VPN-функционал. Коммутаторы Cisco ME 3800X выпускаются в следующей аппаратной конфигурации: 24 порта Gigabit Ethernet SFP и два порта 10 Gigabit Ethernet SFP+.

Коммутаторы имеют два слота для установки блоков питания, поддерживающих резервирование 1:1 и возможность горячей замены. Они разработаны с учетом требований, предъявляемых к устройству агрегации сетей Metro Ethernet. Коммутаторы оптимизированы для применения на выносных узлах и узлах агрегации малого и среднего размера, то есть на тех участках сети, где требуется полнофункциональное, но компактное устройство агрегации.

Устройства Cisco ME 3800X обеспечивают поддержку сервисов как второго, так и третьего (IP) уровней, а также транспорта MPLS для организации таких сервисов, как L2 VPN, L3 VPN и Multicast.

Специально разработанный процессор Cisco Carrier Ethernet ASIC позволяет коммутаторам Cisco ME 3800X обеспечивать неблокируемую коммутацию и производительность на скорости интерфейсов для всех своих портов. Процессор позволяет выполнять все необходимые функции Carrier Ethernet без уменьшения производительности.

А также, на самом нижнем уровне доступа использованы Cisco Catalyst 3560 - это линейка коммутаторов, изображенных на рисунке 2.26, корпоративного класса с фиксированной конфигурацией (в конфигурациях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet предусмотрено питание устройств по витой паре (PoE), совместимое со спецификацией IEEE 802.3af и до-стандартным вариантом Cisco). Они предназначены для локальных сетей небольших предприятий или удаленных офисов и отлично подходят на роль коммутатора сети доступа. Эти коммутаторы уровня доступа идеально подходят для локальных сетей доступа предприятий и филиалов.

Благодаря поддержке портов 10/100/1000 Мбит/с и технологии PoE, превосходной производительности и защите инвестиций, устройства позволяют развертывать новые приложения, такие как IP-телефония, беспроводной доступ, видеонаблюдение, системы управления зданиями, а также пункты удаленного обслуживания с видеосвязью.

Оборудование позволяет сохранить простоту традиционной коммутации локальных сетей и при этом развернуть интеллектуальные сетевые сервисы, такие как:

• Мощная система управления качеством обслуживания (QoS)

• Ограничение скорости передачи данных

• Списки контроля доступа (ACL).

• Управление мультивещанием

• Высокопроизводительная IP-маршрутизация

Упрощение сетевого управления

Предлагаемое для коммутаторов Catalyst серии 3560 программное обеспечение маршрутизаторами и беспроводными точками доступа Cisco. Поставляемое бесплатно, это приложение включает в себя простые в использовании мастера настройки, которые значительно облегчают реализацию конвергентных сетей и интеллектуальных сетевых сервисов.

Конфигурации:

• Cisco Catalyst 3560-8PC

8 портов Ethernet 10/100 с PoE и 1 порт двойного назначения 10/100/1000 Мбит/с и FP; компактный форм-фактор без вентилятора

• Cisco Catalyst 3560-24TS

24 порта Ethernet 10/100 и 2 порта SFP

• Cisco Catalyst 3560-48TS

48 портов Ethernet 10/100 и 4 порта SFP

• Cisco Catalyst 3560-24PS

24 порта Ethernet 10/100 с поддержкой питания устройств по витой паре (PoE) и 2 порта SFP

• Cisco Catalyst 3560-48PS

48 портов Ethernet 10/100 с поддержкой питания устройств по витой паре (PoE) и 4 порта SFP

• Cisco Catalyst 3560G-24TS

24 порта Ethernet 10/100/1000 и 4 порта SFP

• Cisco Catalyst 3560G-48TS

48 портов Ethernet 10/100/1000 и 4 порта SFP

• Cisco Catalyst 3560G-24PS

24 порта Ethernet 10/100/1000 с поддержкой питания устройств по витой паре (PoE) 4 порта SFP

• Cisco Catalyst 3560G-48PS

48 портов Ethernet 10/100/1000 с поддержкой питания устройств по витой паре (PoE) 4 порта SFP

Коммутаторы Cisco Catalyst 3560 поставляются с образами ПО IP Base и IP Services, которое может быть модернизировано до версии Advanced IP Services. Программное обеспечение IP Base (ранее известное как Standard Multilayer Image или SMI) включает мощную систему управления качеством обслуживания, ограничение скорости передачи данных, списки контроля доступа, а также базовые функции маршрутизации и IPv6. Программное обеспечение IP Services (ранее известное как Enhanced Multilayer Image или EMI) предоставляет дополнительные функции корпоративного класса, включая аппаратно реализованные функции маршрутизации одноадресных и мультивещательных IP-пакетов, а также маршрутизацию на основе политик (PBR). ПО Advanced IP Services включает поддержку маршрутизации IPv6 и списков контроля доступа IPv6.

ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УЗЛА СЕТИ ДОСТУПА НАИМЕНЬШЕЙ ЕМКОСТИ

3.1 Источники нагрузки

Источники нагрузки, поступающей на АТС, являются абонентские линии, линии от таксофонов и соединительные линии от подстанций (УПТС), включенных в данную АТС.

Телефонная нагрузка на АТС создается вызовами, поступающими от источников нагрузки.

Вызовы всегда поступают на вход первой ступени искания. Эту нагрузку рассчитывают, исходя из числа источников нагрузки N, среднего числа вызовов С на один источник нагрузки и средней длительностей занятия коммутационных приборов первой ступени искания t .

Тогда поступающая нагрузка :

y = N _* C _* t, (3.1)

где y - интенсивность поступающей нагрузки; N_i,- число источников;

C_i, - среднее число вызовов;

t_i - средняя длительность занятий на один источник нагрузки каждой категории.

Чтобы подчеркнуть, что величина нагрузки складывается из промежутков времени, соответствующих отдельным занятиям, единице измерения телефонной нагрузки присвоено название часо-занятие. Одно часо-занятие - это нагрузка, которая может быть создана одним источником нагрузки при его непрерывном занятии в течение одного часа.

Если телефонную нагрузку отнести к продолжительности периода, для которого она была рассчитана, то получают величину, называемую интенсивностью нагрузки. Единица интенсивности телефонной нагрузки названа эрланг (Эрл) - это такая интенсивность нагрузки, при которой в течение одного часа будет обслужена нагрузка в одно часо-занятие.

Рассчитывая величину интенсивности поступающей нагрузки как сумму, учитывают наличия различных категорий источников нагрузки.

Для расчета пропускной способности выберем наименьшую емкость АТС сети. При построении сети доступа предусмотрена установка нового оборудования и зона проектирования условно разбита на четыре участка по направлению. При этом номерная емкость каждой секции доступа выбирается до емкости кратной 64, по количеству портов в плате аналоговых абонентов. Количество портов ADSL планируется взять ближе к 100 процентам от аналоговых портов и кратно 48, по количеству портов на плате ADSL абонентов. Количественные данные о емкостях и портах ADSL представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Данные о емкостях и портах ADSL.

Номер сети	Количество абонентов	Планируемое	Планируемое
		количество портов	количество портов
доступа	POTS
		POTS	ADSL
AN1	120	128	96
AN2	100	128	96
AN3	50	64	48
AN4	80	128	96

3.2 Расчет интенсивности телефонной нагрузки

Рассчитаем нагрузку, создаваемую абонентами аналоговой телефонии (POTS). Исходя из зоны обслуживания, определили емкостные показатели шлюза, которые отражают общее количество абонентов и емкости каждого из типов подключений. Введем следующие переменные:

Пусть:

Y_тлф. - обшая нагрузка, поступающая на шлюз доступа от абонентов телефонии:

- число абонентов, использующих подключение по аналоговой абонентской линии: y_тлф. = 0.1 Эрл, удельная нагрузка от абонента в ЧНН, [4].

Расчет общей нагрузки произведем по формуле:

Yтлф. = N_{тлф. *} y_тлф. (3.2)

Используя формулу 2, произведем расчет:

Y AN1 = 128 * 0,1 = 12,8 Эрл.

Y AN2 = 64 * 0,1 = 6,4 Эрл.

Таким образом, нагрузка создаваемая всеми абонентами аналоговой телефонии представлена в таблице 3.2.

Таблица 3.2. Данные нагрузок телефонии

Номер сети доступа	Интенсивность нагрузки, Эрл.
AN1	12,8
AN2	12,8
AN3	6,4
AN4	12,8

3.3 Расчет интенсивности нагрузки от абонентов ADSL

Одна из технологий широкого спектра xDSL является технология ADSL. ADSL представляет собой вариант, в котором доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком несимметрично - для большенства пользователей входящий трафик более существенен, чем исходящий, поэтому представление для него большей части полосы пропускания вполне оправдано. Обычная телефонная линия для передачи голоса полосу частот 0…. 4 кГц. Чтобы не мешать использованию телефонной сети по ее прямому назначению, в ADSL нижняя граница диапазона частот находится на уровне 26 кГц. Верхняя же граница, исходя из требований к скорости передачи данных и возможностей телефонного кабеля, составляет 1,1 МГц. Эта полоса пропускания делится на две части:

• частоты от 26 кГц до 138 кГц отведены исходящему потоку данных;

• частоты от 138 кГц до 1,1 МГц отведены входящему потоку данных.

Начиная с частоты 20 кГц и выше, затухание имеет линейную зависимость от частоты.

Такое частотное разделение позволяет разговаривать по телефону, не прерывая обмен данными по той же линии. Передача к абоненту ведется на скоростях от 1,5 до 8 Мбит/с. Скорость служебного канала может варьироваться от 15 до 640 Кбит/с. Причем каждый канал может быть разделен на несколько логических низкоскоростных каналов.

Максимальная скорость линии зависит от ряда факторов, таких как длина линии, сечение и удельное сопротивление кабеля. Также существенный вклад в повышение скорости вносит тот факт, что для ADSL линии применяется витая пара.

Общая скорость передачи в сеть интернет рассчитывается по формуле:

V?ADSL = NADSL _* VADSL, бит/с, (3.3)

где, NADSL - количество абонентов услуги доступ к интернету;

VADSL - скорость предоставления доступа в интернет для одного абонента, по статистическим данным она составляет 0,28 Мбит/с.

Используя формулу 3, произведем расчет:

V?ADSL = 96 _* 0,28 = 26,88 Мбит/с

V?ADSL = 48 _* 0,28 = 13,44 Мбит/с

Так как количество абонентов услуги доступ к интернету в трех сетях доступа принято одинаковым, то общую скорость передачи принимаем для всех равной 26,88 М бит/с .

Размер IP- пакета, при передаче по PPP - протоколу равен L = 1500 байт. Нагрузка, создаваемая абонентами ADSL, в единицах пакетной сети равна:

Y ADSL = V?ADSL / L_пак, пакет/с, (3.4)

где L_пак. - размер IP- пакета, L = 12000 бит. Используя формулу 4, произведем расчет:

Y ADSL = 13440000 / 12000 = 1120 , пакет/с

Y ADSL = 26880000 / 12000 = 2240 , пакет/с

Таким образом, нагрузка на шлюз, создаваемая всеми абонентами услуг, в единицах пакетной сети приведена в таблице 3,3.

Таблица 3.3. Данные нагрузок абонентов ADSL.

Номер сети доступа	Интенсивность нагрузки, пакет/с
AN1	2240
AN2	2240
AN3	1120
AN4	2240

3.4 Расчет нагрузки от абонентов услуги IPTV

«Важнейшим искусством для нас является кино», эта фраза , висевшая в свое время над входами в советские кинотеатры, как нельзя лучше показывает главенство видео среди услуг

Triple Play.

Технология IPTV - цифровое интерактивное телевидение в сетях передачи данных по протоколу IP, новое поколение телевидения. Доставка контента до клиентского оборудования осуществляется поверх IP-сети оператора. Главным достоинством IPTV является интерактивность видеоуслуг и наличие широкого набора дополнительных сервисов, таких как видео по запросу. Возможности протокола IP позволяют предоставлять не только видеоуслуги, но и гораздо более широкий пакет услуг, в том числе интерактивных и интегрированных IPTV, функционирующих в IP- сетях на основе следующих протоколов:

• HTTP - для организации интерактивных сервисов (таких как пользовательских меню);

• RTSP - для управления потоками вещания;

• TP - для передачи потокового видео;

• IGMP - для управления мультикаст потоками.

В основе сети лежит два типа устройств: терминалов STB (Set-Top Box) и видеосерверов. STB могут подключатся напрямую в сеть или через участки «последней мили» на основе технологии ADSL+. Именно второй вариант является предпочтительным, поскольку не требует модернизации абонентской кабельной сети и развертывания абонентских сетей Gigabit Ethernet.

Для организации доступа абонентов к услугам IPTV могут воспользоваться не только

ADSL2+, но и другие технологии «последней мили».

В настоящее время существует три стандарта передачи цифрового видеосигнала, которые используются в сетях IPTV:

* MPEG - 1 - скорость передачи 1,856 Мбит/с, разрешение по параметрам видео 352х240/288;

* MPEG - 2 - скорость передачи 9 или 4 Мбит/с для сетей ADSL2+, либо 19,2 Мбит/с в сетях HDTV, разрешение по параметрам видео 720х480, 720х576, 544х576;

* MPEG - 4 - переменная скорость от 5 до 10 Мбит/с, размер кадра 704х480.

В современных сетях используется два последних формата, причем перспективным считается MPEG - 4, поэтому для расчета будем использовать именно его.

При данном количестве программ (Nпр) - 60 и кодеке MPEG - 4, с размером кадра 704х480, будем использовать скорость (V) - 6 Мбит/с.

Таким образом скорость передачи для услуги IPTV рассчитывается по формуле:

V IPTV = Nпр _* V, Мбит/с, (3.5)

где N_пр. - количество программ;

V - скорость передачи.

Произведем расчет, используя формулу 5:

V IPTV = 60 _* 6 = 360 Мбит/с.

Суммарная скорость передачи для услуг - доступ в Интернет и интерактивное телевидение рассчитывается по формуле:

V?ADSL + IPTV = V?ADSL + V IPTV (3.6)

По формуле 6 произведем расчет:

V?ADSL + IPTV = 13,44 + 360 = 373,44 Мбит/с.

V?ADSL + IPTV = 26,88 + 360 = 386,88 Мбит/с.

3.5 Расчет транспортного ресурса шлюза доступа

Нагрузка, поступающая в пакетную сеть, зависит от применяемых в шлюзе типов кодеков. Транспортный ресурс, необходимый для передачи в пакетную сеть голосового трафика, поступающего на шлюз, рассчитывается по формуле:

^VGW USER ^=VCOD_ m * ^YAN^{, (3.7)}

где - скорость передачи кодека типа m;

YAN = Yтлф. - нагрузка, поступающая на шлюз доступа от абонентов телефонии.

Для передачи голоса через пакетную сеть необходимо преобразовать речь в пакетный формат. Для этого используем кодек G. 711, так как он обеспечивает наилучшее качество передачи с наименьшей задержкой. Этот кодек использует ИКМ преобразование аналогового сигнала, обеспечивая полосу пропускания 64 кбит/с. Параметры кодека G. 711 представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4. Параметры кодека G. 711.

№	Параметр	значение
1	Размер отсчета кодека (Lотсч.), байт	80, байт
2	Длительность отсчета кодека (tотсч.), мс	10, мс
3	Размер полезной нагрузки пакета, байт (отсчетов)	160 байт (2)
4	Число пакетов в секунду (PPS)	50, пкт/с
5	Полоса пропускания на уровне IP (VIP)	80, кбит/с
6	Полоса пропускания в канале Ethernet (VEth)	95,2, кбит/с
7	Задержка накопления пакета (tпкт)	20, мс (2 отсчета)

Длина полезной нагрузки пакета RTP рассчитывается по формуле:

L_пак. = L_{пак *} N_отсч., байт, (3.8)

где L_отсч. - размер отсчета кодека, L_отсч. = 80 байт,

N_отсч. - количество отсчетов, помещаемых в один пакет RTP, N_отсч.= 2.

Произведем расчет длины полезной нагрузки пакета RTP: L_пктRTP = 80 _* 2 = 160, байт

Задержка накопления пакета определяется по формуле: ^tпкт ^{= t}отсч. * ^Nотсч.^{, мс (3.9)}

t_пкт = 10 _* 2 = 20, мс

Тогда число пакетов в секунду равно:

PPS = 1000 / t_пкт, пакетов/с

PPS = 1000 / 20 = 50, пакетов/с

Скорость передачи на сетевом уровне IP рассчитывается по формуле:

VIP = ((L_пкт-RTP + L_заг-RTP + L_заг-UDP + L_заг-IP) t PPS _* 8) / 1000, бит/с, (3.10)

где L_пкт - RTP - длина полезной нагрузки пакета RTP, 160 байт; L_заг - RTP - длина заголовка протокола RTP, 12 байт;

L_заг - UTP - длина заголовка протокола UDP, 8 байт; L_заг - IP - длина заголовка протокола IP, 20 байт.

Произведем расчет VIP:

VIP = ((160 + 12 + 8 + 20)* 50 * 8) / 1000 = 80000 бит/с = 80 кбит/с.

Скорость передачи на физическом уровне технологии Ethernet определяется по формуле:

VEth = ((L_пкт-RTP + L_заг-RTP + L_заг-UDP + L_заг-IP + L_заг-Eth)) _* PPS _* 8) / 1000, бит/с , (3.11)

где L_заг-Eth - суммарная длина заголовков и концевиков, добавляемых на канальном и физическом уровнях Ethernet , 38 байт (6 байт MAC-адрес источника, 6 байт MAC-адрес получателя, 2 байта тип кадра, 4 байта контрольная сумма FCS, 7 байт преамбула, 1 байт флаг начала кадра SFD, 12 байт межкадровый интервал IPG).

Произведем расчет VEth:

VEth = ((160 + 12 + 8 + 20 + 38) _* 50 _* 8) / 1000 = 95200 бит/с = 95,2 кбит/с.

Найдем нагрузку, создаваемую абонентами телефонии, при передачи голосовых данных через пакетную сеть, используя формулу 3.7:

V_{GW USER} = 95,2 _* 12,8 = 1218,56 кбит/с = 1,219 Мбит/с,

V_{GW USER} = 95,2 _* 6,4 = 609,28 кбит/с = 0,61 Мбит/с

Произведем расчет ресурса всех услуг:

V?ADSL + IPTV + ТЛФ = V?ADSL + V IPTV + , Мбит/с (3.12)

V?ADSL + IPTV + ТЛФ = 13,44 +360 + 0,61 = 374,05 Мбит/с

V?ADSL + IPTV + ТЛФ = 26,88 +360 + 1,22 = 388,1 Мбит/с

Объем ресурса сигнализации и управления (VSIG) транспортного шлюза составляет 3% от всего ресурса услуг транспортного шлюза.

Найдем общий ресурс транспортного шлюза по формуле:

V_{GW USER} = V IPTV + V?ADSL + VSIG + , Мбит/с (3.13)

V_{GW USER} = 374,05 + 11,22 = 385,27, Мбит/с

V_{GW USER} = 388,1 + 11,64 = 399,74, Мбит/с

Количество интерфейсов можно найти по формуле:

NINT= ^VGW_VINT (3.14)

где VINT - полезный транспортный ресурс, при передачи трафика реального времени.

Так как общий транспортный ресурс шлюза превышает 100 Мбит/с, то используются несколько интерфейсов Fast Ethernet, объединенных в группу и работающих в режиме разделения нагрузки. Для интерфейсов Fast Ethernet:

VINT = 45 Мбит/с.

При расчетном количестве интерфейсов в группе больше 4-6 целесообразно применять интерфейсы стандарта Gigabit Ethernet с пропускной способностью 1000 Мбит/с, в этом случае

VINT = 450 Мбит/с.

Произведем расчет количества интерфейсов для стандарта Fast Ethernet и Gigabit Ethernet по формуле 3.14. Количество интерфейсов Fast Ethernet равно:

NINT = 385,27 / 45 = 9, интерфейсов

NINT = 399,74 / 45 = 9, интерфейсов

Количество интерфейсов Gigabit Ethernet равно:

NINT = 385,27 / 450 = 1, интерфейс

NINT = 399,74 / 450 = 1, интерфейс

Полученные результаты позволяют судить о том, что при востребованности мультимедийных услуг даже небольшой группой абонентов требования к полосе пропускания изменяются радикально. Поэтому при планировании сети необходимо, предусмотреть значительный запас полосы пропускания на случай изменения абонентского состава сети доступа, поэтому в нашем случае для построения сети доступа будем использовать интерфейс 1G (Gigabit Ethernet) , на уровне агрегации 10G, для ядра транспортной сети 40G.

Для определения экономической эффективности разработки необходимо рассчитать:

• капитальные вложения;

• затраты по эксплуатации средств связи

• доходы от основной деятельности

• экономические показатели

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сегодня компания является основным провайдером компьютерных инфрасетей для бизнеса. Сетевые решения Cisco обеспечивают работу объединенных сетей тысяч компаний, университетов, правительственных агентств и служб во всем мире. Cisco поставляет более 80% маршрутизаторов, являющихся основой Internet.

Развитие телекоммуникаций сегодня - одна из самых важных проблем, стоящих перед руководителями административных систем и предприятий любого уровня. При огромных размерах территории всё ещё слабо развита система телекоммуникаций. Поэтому перспективы для внедрения на рынок технологий и оборудования Cisco Systems выглядят многообещающе.

В круг пользователей продуктов Cisco входят компании, лидирующие в областях своей деятельности. Программно-аппаратные комплексы Cisco используются для построения локальных, городских, глобальных и корпоративных сетей, оснащения.

Целью дипломного проекта является проектирование сети передачи данных общего пользования Чуйской области, на основе оборудования Cisco.

Рассчитанные экономические параметры, показывают об эффективности данного проекта, т.к. срок окупаемости проекта составит 0,8 года. Что по техническим нормам для модернизации сетей областного значения является отличным показателем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Соколов Н.А. Семь аспектов развития сетей доступа // Технологии и средства связи.

2. Специальный выпуск "Системы абонентского доступа". 2005.

3. Б. С. Гольдштейн, Н. А. Соколов, Г. Г. Яновский, "Сети связи", учебник для ВУЗов.

4. Жепич Д., Муха В. Мультимедийные услуги на сетях NGN// Материалы 8-й междунар. конф. "Развитие телекоммуникаций в России". - Мининформсвязь, Сочи. - 18-21 апреля 2005 г.

5. Кучерявый А.Е., Гильченок Л.З. Принципы модернизации телефонной сети общего пользования// Электросвязь. - 2002. -№2.Рекомендация МСЭ-Т Y.1001. IP-основа. Основа конвергенции телекоммуникационных сетей и сетей с IP технологией.

6. А.Е Кучерявый, А.Л. Цуприков Сети связи следующего поколения. - М.: ФГУП НИИС. 2006, 278 с.

7. Карташевский В. К., Семенов С.Н., Фирстова Т.В. Сети подвижной связи.?М.:ЭКО-ТРЕНДЗ,2001.

8. Бакланов И. Г. ADSL/ADSL2+: технологии и практика применения.? М.: Метротек, 2007.

9. Бакланов И. Г. NGN: принципы построения и организации /под ред. Ю.Н. Чернышева. ? М.: Эко-Трендз,2008.?400 с.: илл. под ред. А.В. Рослякова.? М.: Эко-Трендз,2009.?424 с.:ил.

10. Н.И.Баклашов, Н. Ж. Китаева, Б.Д.Терехов “Охрана труда на предприятиях связи и охрана окружающей среды” - М.: Радио и связь, 1989.

Размещено на Allbest.ru