Ахмед Набиль, к.т.н. Червинский В.В.

Донецкий национальный технический университет, Украина
Модернизация транспортной MAN-сети на базе технологии АТМ

Актуальность модернизации существующих транспортных городских сетей (Metropolitan Area Network, MAN) для предоставления мультисервисных услуг обусловлена быстрыми темпами роста популярности голосовых и мультимедийных услуг на основе IP-протокола (VoIP, IP-TV, VoD, VCS и др.). Вызываемые ими изменения в структуре телекоммуникационных сетей делают актуальными строительство мультисервисных сетей следующего поколения, в которых широкий спектр услуг будет предоставляться на единой технологической основе коммутации пакетов.

В данной работе в качестве сети для модернизации рассматривается телекоммуникационная сеть г.Амман (Иордания), транспортный сегмент которой построен на технологии SDH и загружен на 70%. Таким образом, сеть требует увеличения емкости для предоставления широкого спектра услуг при переходе к NGN.

Выбор оптимальной технологии для модернизации широкополосных мультисервисных сетей в настоящее время опирается на процессы интеграции и конвергенции сетевых технологий при создании современных сетей. Современный уровень развития сетевых технологий цифровых глобальных сетей позволяет при планировании архитектуры и разработке топологии цифровых транспортных или магистральных сетей использовать следующие базовые технологии:

- ATM - технология асинхронного режима передачи;

- SDH - технология синхронной цифровой иерархии;

- Gigabit Ethernet (IP).

Для выбора технологической основы модернизации сети необходимо проанализировать эффективность методов мультиплексирования, принципы организации сети, а также транспортную емкость при использовании каждой из технологий.

Эффективность метода статистического мультиплексирования (G) оценивается отношением суммарного количества виртуальных соединений, необходимых для всех абонентов, которые используют определенную службу, к числу каналов (N_КК). При этом предполагается, что трафик мультиплексируется с заданным для каждой службы качеством P_PLR≤ P_доп (вероятность потери пакетов меньше допустимого значения) в цифровом групповом тракте с пропускной способностью тракта (В_тр).

В этом случае можно получить выражение для оценки эффективности метода статистического мультиплексирования источников с пачечным трафиком [2]:

(1)

где u – аргумент, который зависит от допустимого значения вероятности потери пакетов (P_PLR), k_p – коэффициент пачечности.

Таким образом, для выбранных услуг в условиях выбранной сети показатель эффективности сети АТМ в сравнении с существующей сетью SDH составляет:

- для телефонии G = 1.9;

- для видеотелефонии G = 3.1;

- для передачи данных G = 3.8.

Таким образом, применение технологии АТМ, которая использует механизм статистического мультиплексирования всех видов информации в едином цифровом тракте, обеспечивает, как показывают расчеты, выигрыш над технологией SDH более чем в 2 раза.

Для правильного выбора принципов организаци сети следует проанализировать конкретные требования к планируемой цифровой сети.

Рекомендуются следующие критерии:

- Количество предоставляемых услуг.

- Качество обслуживания QoS (Quality of Service).

- Масштабируемость сети.

- Стоимость сети.

- Окупаемость инвестиций.

- Повышение эффективности управления сетью.

- Совместимость с существующей системой кабельных линий связи.

- Совместимость с имеющимся сетевым оборудованием.

- Возможность совместимости или взаимосвязи с другими сетями.

Транспортная емкость определяется как отношение прикладного трафика 7 уровня модели OSI к ширине полосы пропускания, необходимой для его транспортировки. Транспортная емкость измеряется в процентах и может изменяться в пределах от 0% до 100%. Чем выше транспортная емкость, тем меньше полоса пропуска оптического кабеля, необходимая для передачи данной нагрузки. Результаты анализа транпортной емкости технологий для модернизации сети представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Сравнение технологий АТМ, SDH, ІP, Hybrіd по параметру транспортной емкости

Исходя из анализа графиков на рис.1 видим, что с точки зрения ТЕ магистраль TDM с коммутацией каналов плохо приспособлена к транспортировке современного мультисервисного трафика и соответственно этот подход нецелесообразно использовать при разработке проекта модернизации городской транпортной сети.

Наиболее привлекательным по параметру транспортной емкости является построение сети с использованием технологии АТМ.

После выбора технологии модернизации сети необходимо определиться с физическим уровнем сети и протоколо маршрутизации.

Идея интеграции уровней с помощью меток получила продолжение в разработке протокола MPLS. Он предназначен для управления маршрутизацией в иерархических транспортных сетях MPLS/ATM, работающих на базе оптико-волоконных сетей с волновым уплотнением спектра DWDM. Он предусматривает формирование меток, управляющих непосредственно DWDM-коммутатором, то есть на базе характеристик потока формируются метки с указанием длины волны, на которой поток должен передаваться от одного узла к другому.

Анализ состояния сети в технологии MPLS включает обнаружение наличных ресурсов сети рядом с собой, определение их статуса (типа устройства) и постоянную проверку качества соединения с ними.

Обладая этими знаниями, устройства будут резервировать пути для передачи данных, формируя метки, управляющие выбором физического канала. Кроме того, они будут обеспечивать резервные пути передачи данных. Таким образом, можно создать интеллектуальную универсальную транспортную систему, способную самонастраиваться на решение разных задач.

Схема реализации транспортной мультисервисной сети MPLS/ATM/DWDM представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема реализации транспортной мультисервисной сети MPLS/ATM/DWDM

Таким образом, в данной статье был проведен анализ транспортной емкости разных принципов организации транспортных сетей в условиях телекоммуникационной сети г.Амман, который показал, что наиболее привлекательным является подход с использованием технологии АТМ (статистическое мультиплексирование).

Расчеты показали, что выигрыш технологии ATM, в сравнении с технологией SDH в пропускной способности трактов более чем в 2 раза. Таким образом для построения транспортной сети была выбрана технология АТМ, так как она наиболее эффективная для передачи современного мультимедийного трафика.

Эффективная передача мультимедийного трафика с успехом может быть осуществлена в иерархических транспортных сетях MPLS/ATM, работающих на базе оптико-волоконных сетей с волновым уплотнением спектра DWDM.

Таким образом, АТМ может быть использована с высоким уровнем эффективности в качестве транспортной сети MAN.

Литература:

1. А.Н.Назаров. Модели и методы расчета структурно-сетевых параметров сетей АТМ.-М.:Наука,2002.-315с

2. Назаров А.Н., Симонов М.В. Высокоскоростные асинхронные сети АТМ. Эко-Трендз: М., 1997.

3. Галина Дикер-Пилдуш Сети ATM корпорации Cisco Cisco ATM Solutions. — М.: «Вильямс», 2004. — С. 880.