Кубанский Государственный Университет Физико-технический факультет Кафедра оптоэлектроники Курсовая работа Современные технологии сетей электросвязи Автор работы: Гурьев Дмитрий Андреевич Специальность 210401 – Физика и техника оптической связи Научный руководитель Преподаватель Кикоть Леонид Антонович Краснодар 2011 год
Цель работы: Ознакомление с современными телекомуникационными технологиями и услугами, областью их применения. Задачи: 1 Концепция построения мультисервисных сетей NGN, IMS 2 Технологии транспортного уровня SDH 3 Технология TCP/IP – основа построения сети 4 Технологии уровня доступа 4. 1 Проводные – x. DSL, FTTH, FTTB, ADSL 4. 2 Беспроводные – Wi-Fi, WIMAX
Сеть NGN (Next Generation Network – сети нового поколения) – представляет собой универсальную многоцелевую сеть, предназначенную для передачи речи, изображений и данных в единой инфраструктуре связи с использованием технологии коммутации пакетов. Использование единой инфраструктуры приводит к снижению расходов, а использование пакетной передачи обеспечивает высокую гибкость и адаптивность. Другими словами NGN консолидированная сетевая среда, по которой передается трафик любого типа (Тф. ОП, Интернет, беспроводных сетей) По сути, она является результатом слияния Internet и телефонных сетей, объединяя в себе их лучшие черты. Архитектура коммутации NGN состоит из трёх уровней: 1) Транспортный уровень отвечает за передачу трафика. При этом в качестве технологии передачи может использоваться мультиплексирование с разделением по времени (TDM), асинхронный режим передачи (ATM) или интернет-протокол IP. Однако эффективность использования полосы пропускания, характерная для сетей с коммутацией пакетов, приводит к тому, что в сетях нового поколения, скорее всего, будут использоваться пакетные технологии ATM и IP. 2) C помощью уровня коммутации поддерживается логика управления, которая необходима для обработки и маршрутизации трафика. 3) Сервисный уровень коммутации поддерживает логику и базы данных, необходимые для предоставления услуг. Интеллектуальность услуг уходит из магистральных транспортных и коммутационных систем и переходит в новую вычислительную среду «надстроенную над сетью» - в так называемый уровень управления услугами (service control plane). Гибкость архитектуры уровня управления услугами – важнейшее условие успешного функционирования широкополосных сетей.
Архитектура NGN Транспортный уровень Ядро IP/MPLS SS 1 Уровень коммутации NMS Сервисный уровень SN SCP IN SS 2 Soft Switch AS Серверы приложений Поставщики услуг Базы данных
Сеть IMS – это решение для реализации услуг в сетях связи на базе IP, которое представляет собой переход от классических телекомуникационных технологий к интернет-технологиям. Итак, уровень услуг состоит из серверов приложений и контент-серверов для предоставления абонентам дополнительных услуг. Базовые средства предоставления услуг, как это определено стандартом IMS (например, управление присутствием или управление списками групп), реализованы в качестве услуг на сервере SIPприложения. Уровень управления включает в себя серверы управления сетью для обработки установления, изменения или отмены вызова или сеанса. Наиболее важной функцией в данном случае является CSCF (функция управления сеансом вызова). Данный уровень также включает полный набор функций поддержки, например, предоставления услуг, биллинга, эксплуатации и управления (О&М). Взаимодействие с сетями других операторов и/или прочими типами сетей осуществляется благодаря пограничным шлюзам. На уровне связи и взаимодействия присутствуют маршрутизаторы и коммутаторы для магистральной сети и сети доступа.
Технология транспортного уровня SDH Технология синхронной цифровой иерархии (SDH) - это набор стандартов для обеспечения сопряжения оптических сетей эксплуатационных телефонных компаний (OTC). Это набор глобальных стандартов, предназначенных для сопряжения оборудования разных производителей. Архитектура SDH: 1) Регенераторная секция - базовый сегмент сети SDH. Это наименьший элемент, управляемый системой. В каждом регенераторе осуществляется контроль дефектов, таких как пропадание сигнала, пропадание цикловой синхронизации, блоки с ошибками B 1. 2) Мультиплексная секция - это элемент сети, ограниченный двумя узлами, в которых выполняется обработка загрузки STM-N. Обнаруживаются дефекты и блоки с ошибками, генерируется специальный аварийный сигнал в прямом и обратном направлении передачи. Осуществляется управление автоматическим переключением на резерв с помощью байтов K 1 и K 2. 3) Тракт высшего порядка VC 4 - является элементом, по которому транспортируется контейнер C 4 от одного конца сети до другого. VC 4 может относится к одному пользователю.
Технология TCP/IP TCP (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей данных) — распространенный протокол, разработанный много лет назад. Он используется не только в локальных сетях, но и в сети Интернет, что однозначно характеризует TCP с хорошей стороны. Главным достоинством протокола является его надежность, достигаемая путем использования подтверждающих пакетов, которые присылаются каждый раз в ответ на полученное сообщение. При этом в первую очередь устанавливается логическая связь между компьютером-отправителем и компьютеромполучателем, что гарантирует успешную доставку пакетов. Еще одним механизмом надежности передачи данных является механизм, отслеживающий время жизни пакета, — TTL (Time To Live, время жизни). Если по истечении заданного времени компьютер-получатель не пришлет подтверждение о доставке очередного пакета данных, то компьютер-отправитель перешлет эти данные повторно. Кроме того, данные будут повторно посланы, если пакет оказался поврежденным и компьютер-получатель его отклоняет, о чем сообщает отправителю. IP (Internet Protocol, протокол межсетевого взаимодействия) — протокол, который обычно применяется вместе с протоколом TCP. Для работы он использует готовые данные маршрутизации, поэтому не контролирует доставку сообщений адресату. Располагая информацией о маршрутизации между выбранными компьютерами, этот протокол просто добавляет к пакету адрес отправителя и получателя 1 и пересылает его дальше. Дальнейшая судьба отправленных данных неизвестна, поэтому функцию контроля должен выполнять другой протокол, в частности TCP. Чтобы хоть как-то повысить надежность, протокол IP вкладывает в пакет контрольную сумму, что позволяет компьютеру -получателю удостовериться в том, что пакет принят без ошибок или, в противном случае, отвергнуть его. Преимуществом протокола является возможность фрагментации (разделения на компьютере-отправителе большого пакета на более мелкие) с последующей их дефрагментацией на компьютере-получателе.
КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ x. DSL В технологии DSL значение х означает то или иное решение технологии DSL (Digital Subscriber Loop) - высокоскоростная цифровая передача по абонентской линии. Обеспечивает возможность увеличения скорости передачи в прямом направлении (сеть — пользователь) и в обратном направлении (пользователь — сеть), при этом возможна одновременная передача «голос+данные» (Data Over Voice). ■ Технологий x. DSL классифицируется: 1 По отдельным средам передачи: ■ Радиопередача ■ Оптоволокно ■ Медные линии
КОНЦЕПЦИЯ АСИММЕТРИЧНОЙ ЦИФРОВОЙ АБОНЕНТСКОЙ ЛИНИИ (ADSL) Недостатки технологии ADSL: 1 Высокая стоимость абонентской линии ADSL 2 Сравнительно большие габариты оборудования 3 Влияние линии ADSL на другие линии (ISDN, HDSL и др. ), расположенные на соседних кабельных группах.
Проводные сети доступа FTTB и FTTH FTTB – Fiber To The Building (доведение волокна до здания) При использовании варианта FTTB оптическое волокно заводится в дом, как правило, на цокольный этаж или на чердак (что более экономически эффективно) и полключается к устройству ONU (Optical Network Unit). На стороне оператора связи устанавливается терминал оптической линии OLT (Optical Line Terminal). OLT является primary устройством и определяет параметры обмена трафика (например, интервалы времени приема/передачи сигнала) с абонентскими устройствами ONU (или ONT, в случае FTTH). Дальнейшее распределение сети по дому происходит по «витой паре» . Этот подход целесообразно применять в случае развертывания сети в многоквартирных домах и бизнес-центрах среднего класса. Российские операторы связи разворачивают сети FTTB пока только в крупных городах, но в перспективе использование данной технологии повсеместно. В FTTB нет необходимости прокладывать дорогостоящий оптический кабель с большим количеством волокон, как при использовании FTTH – Fiber To The Home (доведение волокна до квартиры) Технология, при которой оптический приемник устанавливается у конечного индивидуального абонента. Это может быть или отдельный дом коттеджного типа или квартира в многоэтажном блочном доме. Под FTTH понимаются чисто волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), выходы оптических узлов (ОУ) которых непосредственно (т. е. без дополнительных усилителей) связаны с абонентскими терминалами, например, STB (Set-Top-Box) или телевизором.
Беспроводная сетьи доступа Wi–Fi Wi-Fi (английское Wireless Fidelity — «беспроводная точность» ) — торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802. 11. Принцип работы: Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0, 1 Мбит/с каждые 100 мс. Поэтому 0, 1 Мбит/с — наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериев для соединения. Преимущества: 1) Позволяет создать сеть без прокладки кабеля. 2) Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам. 3) Гарантированная совместимость оборудования благодаря обязательной сертификации оборудования. Недостатки: 1) Частотный диапазон и эксплуатационные свойства в разных странах неодинаковы. 2) Самый популярный стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан.
Беспроводная сеть доступа Wi. MAX – телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов. Основана на стандарте IEEE 802. 16 (от Institute of Electrical and Electronic Engineers – международной организации, занимающейся разработкой стандартов в области электронных технологий), определяющий функционирование беспроводных сетей. Система Wi. MAX состоит из двух основных частей: 1) Базовая станция Wi. MAX, может размещаться на высотном объекте: здании или вышке. 2) Приёмник Wi. MAX: антенна с приёмником, в форм-факторе карты PC Card, карты расширения ПК или внешней карты. Соединение между базовой станцией и клиентским приёмником производится в низкочастотном диапазоне 2 -11 ГГц. Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 20 Мбит/с и не требует наличия прямой видимости между станцией и пользователем. Этот режим работы базовой станции Wi. MAX близок широко используемому стандарту 802. 11 (Wi-Fi), что допускает совместимость уже выпущенных клиентских устройств и Wi. MAX. Между соседними базовыми станциями устанавливается постоянное соединение с использованием режима СВЧ (сверхвысокие частоты 10 -66 ГГц) радиосвязи прямой видимости (line-of-sight). Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 120 Мбит/с. Ограничение по условию прямой видимости, разумеется, не является плюсом, однако оно накладывается только на базовые станции, участвующие в цельном покрытии района, что вполне возможно реализовать при размещении оборудования. Как минимум, одна из базовых станций может быть постоянно связана с сетью провайдера через широкополосное скоростное соединение (T 3, или другое, гарантирующее стабильно высокую скорость передачи данных). Фактически, чем больше станций имеют доступ к сети провайдера, тем выше скорость и надёжность передачи данных. Однако даже при небольшом количестве точек система способна корректно распределить нагрузку за счёт сотовой топологии. Для соединения базовой станции с пользователем необходимо наличие абонентского оборудования. Далее сигнал может поступать по стандартному Ethernet-кабелю, как непосредственно на конкретный компьютер, так и на точку доступа стандарта 802. 11 Wi-Fi или в локальную проводную сеть стандарта Ethernet.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1 Рассмотрены общие принципы построения и функционирования мультисервисных сетей NGN, IMS. 2 Рассмотрена архитектура технологии транспортного уровня SDH. 3 Рассмотрена технология TCP/IP. 3 Определены преимущества и недостатки технологии x. DSL. 4 Приведена общая схема технологий FTTН, FTTB. 5 Приведены понятия о беспроводных сетях Wi-Fi и Wi. MAX.
Скачать презентацию Кубанский Государственный Университет Физико-технический факультет Кафедра оптоэлектроники Курсовая
Презентация студента 3-го курса ФТФ КубГУ.ppt