Современные цифровые технологии первичной сети технологической связи

Введение

Согласно существующему системному проекту «Сеть связи железнодорожного транспорта Российской Федерации», сеть связи ОАО «РЖД» строится по двухуровневой схеме и включает в себя магистральный сегмент и технологический сегмент (см. рисунок 1).

Первичная цифровая сеть связи магистрального сегмента (МЦСС) строится на системах передачи синхронной цифровой иерархии уровня STM-1 - STM-16, обеспечивает все услуги междугородной, международной и местной связи, а также взаимодействует с Взаимоувязанной Сетью Связи России. Магистральный сегмент предоставляет каналы связи во вторичные сети на магистральном, дорожном и отделенческом уровнях.

Назначением технологического сегмента является обеспечение передачи требуемого объема информации в системах информатизации и управления железнодорожным транспортом. Технологический сегмент интегрирует вторичные сети оперативно-технологической связи (ОТС), общетехнологической связи (ОбТС) и передачи данных (СПД) на базе первичной сети связи технологического сегмента (ПСС ТС) дороги.

1. Задачи

Задачи, решаемые ПСС ТС, определяются потребностями вторичных сетей, исходя из предоставляемых ими услуг связи. На сегодня задачами ПСС ТС являются [1]:

- обеспечение необходимого сетевого межстанционного трафика;

- организация линейных трактов передачи по волоконно-оптическим линиям (ВОЛП) и по кабелям с медными жилами (КМЖ);

- организация стандартных неспециализированных каналов с типовыми интерфейсами (Nx64 кбит/с, 2048 кбит/с, 34368 кбит/с, ТЧ, и другие) для подключения вторичных сетей;

- резервирование требуемых каналов;

- обеспечение тактовой сетевой синхронизации (ТСС) элементов сети и распределение сигналов ТСС между вторичными сетями;

- взаимодействие с первичной сетью магистрального сегмента;

- мониторинг и администрирование элементов сети системой управления сетью;

- обеспечение требуемых качественных показателей и коэффициента готовности;

- возможность дальнейшего развития сети.

 

Общая структура сети связи ОАО РЖД

Рис.1. Общая структура сети связи ОАО «РЖД»

 

2. Существующие технологии

Рассмотрим технологии, применяемые сегодня на ПСС ТС. При выборе базовой сетевой технологии ПСС ТС предусматривалось, что современные сети должны строиться на цифровых системах передачи (ЦСП) и иметь гибкую, легко управляемую структуру. Первичная сеть должна обеспечивать передачу и переключение требуемых потоков информации, ввод и вывод этих потоков в произвольных пунктах, детальный мониторинг и администрирование оборудования сети. Учитывая мировой опыт и технологии, применяемые на МЦСС, выбор был сделан в пользу волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) технологии синхронной цифровой иерархии (СЦИ).

Что касается технологии плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ), то ее применение на сети требуется для каналообразования с организацией низкоскоростных стандартных каналов с типовыми цифровыми и аналоговыми интерфейсами.

Наряду с применением сетевых технологий, использующих ВОСП, актуальным является вопрос эффективного использования магистральных КМЖ - внедрение высокоскоростных ЦСП, заменяющих устаревшее и сложное в обслуживании аналоговое оборудование. Наиболее эффективными для этих целей являются технологии Цифровой абонентской линии (ЦАЛ, xDSL).

Таким образом, технологическая первичная сеть, построенная с применением перечисленных технологий, в настоящее время имеет структуру, показанную на рис. 2.

Технологии СЦИ, ПЦИ и ЦАЛ поддерживаются российскими производителями оборудования, на котором и строится сегодня ПСС ТС.

В качестве ВОСП на ПСС ТС применяются мультиплексоры СЦИ, в основном, первого уровня иерархии - STM-1. ПСС ТС построена на мультиплексорах СЦИ следующих производителей:

- ОАО «Морион» (СММ-155);

- ЭЗНП РАН (SMS-150, SMS-600); - ЗАО «Новел-Ил» (МЦП-155К);

- ЗАО «НТЦ Натеке» (FlexGain A155); - ОАО «Супертел» (СМ-1).

Организация низкоскоростных каналов с интерфейсами ЕО, ТЧ, RS-232 и другими осуществляется гибкими первичными мультиплексорами ПЦИ, которые обладают широкой номенклатурой цифровых и аналоговых интерфейсов и имеют возможности гибкого конфигурирования.

На ПСС ТС для этих целей применяются гибкие мультиплексоры следующих производителей:

- ОАО «Морион» (OGM-30E);

- ЗАО «Новел-Ил» (МВТК-2);

- ЗАО «ТТЦ РоТек» (Т-130);

- ОАО «Супертел» (МП-1-МП-4);

- ООО «Микролинк-связь» (MLink-PMX).

Для работы по магистральным КМЖ используются цифровые системы передачи технологий HDSL и G.shdsl, причем в последнее время внедряются в основном системы G.shdsl. Системы HDSL с разделенными трактами приема и передачи так и не смогли обеспечить в одном кабеле совместимость с аналоговым оборудованием, поэтому их применение не получило широкого распространения на сети.

 

Структура фрагмента дорожной ПСС ТС

Рис.2. Структура фрагмента дорожной ПСС ТС

 

В настоящее время на сети применяются ДСП HDSL и G.shdsl, выпускаемые:

- ОАО «Морион» (ОЛТ-Е1);

- ЗАО «НТЦ Натеке» (FlexDSL MSDSL, FlexDSL Megatrans, FlexDSLPAM);

- ООО «Микролинк-связь» (MLink-DL, MLink-WL).

3. Состояние

С момента начала создания цифровой ПСС ТС основной нагрузкой сети являлся голосовой трафик, производимый сетями ОТС и ОбТС, а незначительный трафик данных передавался, как правило, по некоммутируемым каналам Nx64 кбит/с.

Учитывая, что сеть обеспечивает пропускную способность 63хЕ1, а изначально закладываемая в системном проекте (1997 г.) для вторичных сетей канальная емкость не превышала 47хЕ1, можно сказать, что ресурсы сети являлись достаточными до настоящего времени даже с учетом ежегодного возрастания трафика.

В последнее время увеличились темпы развития информационной инфраструктуры отрасли. Внедряются новые системы информатизации. Растет число пользователей информационными ресурсами - число персональных компьютеров в отрасли увеличивается с каждым годом более, чем на 10000. Все это неизбежно приводит к значительному возрастанию трафика данных и, как следствие, к постепенному истощению пропускной способности ПСС ТС даже с учетом того, что значительная часть этой нагрузки передается по МЦСС.

О последнем говорит неуклонный рост числа каналов, используемых ОАО «РЖД» в МЦСС, наблюдаемый с 1997 по 2003 год.

Как показано на рис. 3 [4], механизм TDM, лежащий в основе технологии СЦИ и используемый на сети в настоящее время для передачи как трафика речи, так и данных, является неэффективным при увеличении доли трафика данных более 10%, что уже наблюдается в настоящее время.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что вопрос повышения коэффициента использования полосы пропускания существующей сети актуален уже сегодня, поэтому следует определить порядок внедрения на ПСС ТС новых технологий, позволяющих оптимизировать использование сети и обеспечить необходимое обслуживание.

4. Перспективы применения новых технологий

Мировые тенденции возрастания доли трафика данных в общем объеме информации, передаваемой в сетях связи, приведенные на рисунке 4 (данные консалтинговой компании «Arthur D. Little»), говорят о развитии инфокоммуникационных услуг и обеспечивающих такие услуги инфокоммуникационных технологий. Вместе с развитием этих технологий происходит и их удешевление за счет масштабов применения на сетях, а также интенсивно развиваются соответствующие приложения.

С учетом тенденции конвергенции сетей и появления концепции сетей связи следующего поколения (NGN), очевидно, что в мире внедряются перспективные сети связи, являющиеся мультисервисными. Под мультисервисностью понимается независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий.

Мультисервисные технологии уже внедрены в магистральном сегменте сети связи ОАО «РЖД» - на основе магистральной первичной сети СЦИ действует сеть ATM и разворачивается одна из первых в России мультисервисная сеть IP с технологией MPLS, основная цель которой - создание современной среды для организации виртуальных частных сетей с гарантией качества обслуживания (QoS).

 

Эффективность использования полосы пропускания технологией TDM

Рис. 3. Эффективность использования полосы пропускания технологией TDM

 

Динамика трафика речи и данных в мировых сетях связи с 1997 до 2008 года

Рис. 4. Динамика трафика речи и данных в мировых сетях связи с 1997 до 2008 года

 

Сказанное выше позволяет сделать вывод, что в ближайшем будущем мультисервисные услуги могут быть оправдано востребованы и технологическим сегментом.

На рис. 5 показано взаимодействие технологий и протоколов мультисервисных сетей на трех уровнях, определяемых концепцией NGN (не считая среды передачи).

В качестве основного сетевого протокола, интегрирующего уровень приложений, мультисервисные сети предусматривают использование пакетной коммутации и протокола IР. Уже имеющиеся механизмы обеспечения качества обслуживания, обеспечения гарантированной передачи по сети разнородного трафика, работающие непосредственно от рабочего места до рабочего места, делают решения путем «всё через IP» действительно мультисервисными. В качестве основной технологии транспортного уровня на ближайшее время предполагается использование СЦИ. Для приложений, где требуется обслуживание по мере возможности, Ethernet может полностью заменить уровень SDH. В приложениях, где необходимо обеспечить качество услуг, будет оправданной комбинация Ethernet и SDH. Задачей различных мультисервисных технологий и протоколов является обеспечение взаимодействия между уровнями, показанными на рис. 5. На основании существующей структуры ПСС ТС и ее взаимодействия с СПД возможно предположить следующие пути развития ПСС ТС на этапе перехода технологических сетей к единой мультисервисной сети. В качестве базовой транспортной технологии на сети целесообразно продолжить применение СЦИ, поскольку на основе этой технологии уже построена значительная часть ПСС ТС и первичная сеть МЦСС. Очевидно, что технологии IPoA («IP поверх ATM») и IPoF («IP поверх Frame Relay») вряд ли смогут найти применение на сетях технологического сегмента при построении мультисервисной сети, поскольку потребуют значительной перестройки существующих сетей.

То же касается, на ближайшую перспективу технологий IPoW («IP поверх WDM») и EoW («Ethernet поверх WDM»), так как при поэтапном внедрении IPoW или EoW возникнут проблемы совместимости с существующей первичной сетью СЦИ.

Технология «Ethernet поверх SDH» (EoS) объединяет высокую емкость и надежность сети ВОСП с повсеместно используемым и гибким в управлении ресурсами интерфейсом Ethernet.

Идея технологии EoS заключается в непосредственном введении IP маршрутизаторов в коммутаторы второго уровня оптической сети, используя вместо многочисленных маршрутизаторов и транспортных интерфейсов, как, например, в IPoS, интеграцию в элементы сети ВОСП широко распространенных LAN интерфейсов, в частности, Ethernet. Одной из причин такого подхода является использование услуг IP виртуальных частных сетей (VPN), которые оперируют в окружении, не имеющем логического соединения.

Такое решение становится доступным в виде интегрированных в оборудование СЦИ интерфейсов Ethernet от 10Base-T и до 10-Gigabit Ethernet (в ближайшем будущем). С точки зрения протокола, концепция EoS в настоящее время реализуется путем инкапсуляции пакетов Ethernet в полезную нагрузку СЦИ, что является более эффективным решением по сравнению с IPoS.

 

Взаимодействие технологий и протоколов мультисервисных сетей

Рис. 5. Взаимодействие технологий и протоколов мультисервисных сетей

 

На первичной технологической сети следует осуществлять поэтапное внедрение технологии EoS, применяя мультиплексоры мультипротокольной передачи СЦИ, сначала при строительстве новых участков ПСС ТС (внедрение в виде «фрагментов» мультипротокольной первичной сети, соединяемых существующей сетью СЦИ), а затем постепенной заменой участков, соединяющих «фрагменты».

При сопряжении ПСС ТС с существующими сетями СПД на начальном этапе возможно продолжить применение технологии IPoS - «IP поверх СЦИ» (преобразование IP-PPP-HDLC, показанное на рис. 6, является функцией маршрутизаторов СПД), осуществляя присоединение маршрутизаторов СПД к ПСС ТС по потокам Е1. Одновременно с внедрением мультиплексоров мультипротокольной передачи (EoS) на ПСС ТС постепенно следует осуществлять переход на сопряжение сетей по интерфейсу Ethernet.

 

Переход к мультипротокольной ПСС ТС

Рис. 6. Переход к мультипротокольной ПСС ТС

 

По мере необходимости увеличения пропускной способности сети целесообразно осуществлять внедрение мультиплексоров мультипротокольной передачи с интерфейсами СЦИ уровня STM-4 (возможно и STM-16) сначала на отдельных участках, затем по всей ПСС ТС. При этом возможен постепенный переход к двухуровневой архитектуре, эффективно разделяющей трафик между крупными узлами сети. Применение технологий xWDM в ближайшем будущем не потребуется, поскольку не исчерпана емкость имеющихся оптических волокон.

Выбор платформы для построения мультипротокольной первичной сети должен производиться в соответствии с данными о требуемом трафике и необходимых сетевых услугах как на текущий момент, так и в перспективе. Следует стремиться использовать универсальные мультисервисные платформы, позволяющие создавать как «мультисервисные транспортные сети», так и «сети мультисервисного (интегрированного) доступа». Предпочтительным является применение оборудования платформ, производимых в России.

В качестве примера на рис. 6 показан процесс возможного изменения взаимодействия технологических сетей при переходе к мультипротокольной первичной сети технологического сегмента в результате конвергенции ПСС ТС и СПД.

В заключение следует отметить, что идея объединения различных услуг в рамках одной универсальной мультисервисной сети не является самоцелью. Необходимость внедрения мультисервисных технологий должна быть продиктована востребованностью инфокоммуникационных услуг. Внедрение мультисервисных технологий требует формирования согласованной технической политики, связанной с наличием большого числа конкурирующих и не до конца разработанных стандартов, определения перечня и этапов выполнения конкретных задач, включая их практическую отработку в рамках отдельных НИОКР.










Системы передачи данных

 


Комплексные проектные решения

 


Управление распределенными системами

 


Автоматизированные рабочие места

 


Системы и средства обеспечения безопасности движения

 


Цифровые сети технологической связи

 


Информационные системы управления движением

 


Автоматизированное управление разработками проектов

 




Ничего нет проще, чем заказать у нас новый штамп

 


Сломался автомобиль? Обращайтесь сюда remontauto.by - квалифицированные специалисты, новейшее оборудование. Обслуживаем автомобили Рено, Пежо, Ситроен, Мерседес, Ауди, Опель.

 


Автосервисное оборудование от компании Энергия

 



Copyright (c) 2008, Infotest, Inc.