Transportnetwerken. Classificatie van transportnetwerken

DISCIPLINE TUTORIAL

"VERVOERNETWERKEN"

Voor studenten van specialiteit 210709

"Meerkanaals telecommunicatiesystemen"

Ontwikkeld door KHIIK-docent Nekrasova EM

Chabarovsk 2014

Referenties

1 Olifer V.G. Olifer N.A. Grondbeginselen van computernetwerken, leerboek, St. Petersburg: Peter, 2009.

2 AV Roslyakov, M.Yu. Samsonov, I.V. Shibaeva. IP-Telefonie - M.: Eco-trends, 2003.

3 SV Zapechnikov, N.G. Mioslavskaja, A.I. Tolstoj's basisprincipes van het bouwen van virtuele particuliere netwerken, leerboek. – Hotline– Telecom, 2003

4 Filimonov A.Yu. Bouw multiservice-netwerken Ethernet - Sint-Petersburg: BHV - Sint-Petersburg, 2007

5 Baklanov I.G. “NGN: principes van constructie en organisatie”, - M.: ECO-TRENDS, 2008

6 BS Goldstein AB Goudstein. "SOFTSWITCH" "BHV - Sint-Petersburg" 2006

7 Olifer V.G. Olifer N.A. Computernetwerken. Principes, technologieën, protocollen.

4e druk – St. Petersburg: Peter, 2010, 944 pp.

7 Goldshtein B.S., Pinchuk A.V., Sukhovitsky A.L. IP-telefonie. - M.: Radio en communicatie, 2001c

Classificatie van transportnetwerken. Herziening van technologieën voor het transportnetwerk (TN)

“De geest gaat niet alleen over kennis,

maar ook in het vermogen om kennis in de praktijk toe te passen”

Aristoteles.

Eerst was daar het woord. Het woord bevatte informatie die bedoeld was om van persoon tot persoon te worden overgedragen. En pas toen begonnen mensen geleidelijk te beseffen dat communicatie noodzakelijk is voor normale informatie-uitwisseling duiven post en kamelenkaravanen tot telefoons, computers en glasvezelsnelwegen. Wat er vandaag de dag in de wereld van de telecommunicatie is gebeurd, kan meer als een revolutie dan als een evolutie worden geclassificeerd. Zo groot is het verschil tussen wat de telefoon gisteren was en de toegenomen verspreiding van informatie en invloed van het internet vandaag de dag. Het huidige openbare telefoonnetwerk (PSTN) en daarmee de schakeltechnologie zelf staan ​​op het punt van uitsterven. In plaats daarvan is er een pakketgeschakeld netwerk dat de transmissie van spraak, video en data zal verzorgen. Het proces van informatisering wint over de hele wereld aan kracht. In moderne mondiale wereld Het niveau van informatisering zorgt voor het concurrentievermogen en de veiligheid van het land.

Nog maar tien jaar geleden had elke communicatietechnologie twintig tot dertig jaar kunnen bestaan. Nu “sterven” veel technologieën binnen 1-2 jaar, omdat communicatieapparatuur sterk onderhevig is aan veroudering (dat wil zeggen: de apparatuur kan nog steeds functioneren, maar reageert niet meer moderne trends en eisen). En voor nieuwe apparatuur die op stations wordt geïnstalleerd, zijn gekwalificeerde werknemers nodig, dus specialisten die met nieuwe technologieën werken, moeten hun kennis en vaardigheden voortdurend verbeteren.

De komende transitie van het internet naar het efficiëntere IPv6-protocol zal helpen complexere algoritmen te implementeren voor het bedienen van abonnees en zelfs het ‘internet der dingen’ te bouwen, wanneer tandenborstels, koelkasten en auto’s toegang zullen hebben tot het netwerk en veel sensoren zullen worden gebruikt. gecombineerd tot zelforganiserende netwerken. En het aantal ‘gebruikers’ langs de ‘machine-tomachine’-lijn (of M2M-lijn) zal tientallen miljarden apparaten bedragen.

Telecomoperatoren moeten afstand nemen van de consument en proberen diensten te genereren die echt heel belangrijk voor hem zijn, zelfs met zijn deelname. En we zullen allemaal gelukkig zijn. Geluk is tenslotte als een vlinder: hoe harder je hem vangt, hoe succesvoller hij ontsnapt. Maar als je je aandacht op andere dingen verlegt, komt het rustig op je schouder zitten.

Het was een lyrische uitweiding. Laten we nu eens kijken naar de omslag van deze tutorial, die een tekening bevat die de concepten ‘transportnetwerk’ en ‘toegangsnetwerk’ illustreert.

Transportnetwerk is een reeks netwerkelementen die zorgen voor verkeerstransmissie. Transport is dat deel van het communicatienetwerk dat de functies vervult van het overbrengen (transporteren) van berichtenstromen van hun bronnen vanuit het ene toegangsnetwerk naar berichtontvangers van een ander toegangsnetwerk.

Toegang tot netwerk is een reeks netwerkelementen die abonnees toegang bieden tot transportnetwerkbronnen om diensten te ontvangen. Het toegangsnetwerk verbindt de bron (ontvanger) van berichten met het toegangsknooppunt, dat de grens vormt tussen het toegangsnetwerk en het transportnetwerk.

Op de afbeelding op de omslag van de handleiding is dat duidelijk te zien voornaamst technologieën van een modern transportnetwerk zijn: WDM, NGSDH (nieuwe generatie SDH), MPLS en natuurlijk 10GE.

Een modern toegangsnetwerk maakt momenteel gebruik van een groot aantal verschillende technologieën bijvoorbeeld: verschillende soorten DSL (ADSL, HDSL, VDSL); verschillende soorten optische toegang (FTTH - optiek naar een appartement, FTTB - optiek naar een gebouw, FTTC - optiek naar een straatkast); verschillende soorten radiotoegang (Wi-Fi, WiMAX, LTE), MetroEthernet, GPON, enz.

Op basis van het type aangesloten abonneeterminals zijn BSS-netwerken onderverdeeld in:

netwerken vaste lijn , het verzorgen van aansluitingen voor vaste abonneeterminals;

mobiele netwerken, dat voorziet in de aansluiting van mobiele (verplaatsbare of draagbare) abonneeterminals.

Bovendien worden netwerken, volgens de methode van het organiseren van kanalen, traditioneel verdeeld in primair en secundair (figuur 1.1).

Primair netwerk is een reeks kanalen en transmissiepaden gevormd door de uitrusting van knooppunten en transmissielijnen (of fysieke circuits) die deze knooppunten verbinden. Het primaire netwerk biedt transmissiekanalen (fysieke circuits) voor secundaire netwerken om communicatieverbindingen te vormen.

Secundair netwerk is een reeks communicatiekanalen gevormd op basis van het primaire netwerk door het routeren en schakelen in schakelknooppunten en het organiseren van communicatie tussen gebruikersabonneeapparaten.

Figuur 1.1 – Structuur van het telecommunicatiesysteem

De constructie van een klassiek telecommunicatiesysteem is gebaseerd op een primair netwerk, dat een signaalvoortplantingsmedium en signaaloverdrachtapparatuur omvat die zorgt voor het creëren van standaardkanalen en paden van het primaire netwerk. Op basis hiervan kan het primaire netwerk worden opgebouwd analoge systemen transmissie (ASP) of gebaseerd op digitale transmissiesystemen (PDH, SDH).

Typische kanalen en paden van het primaire netwerk worden gebruikt door verschillende secundaire netwerken: telefonienetwerken, datanetwerken, radiocommunicatie, televisie, mobiele netwerken.

Het is erg belangrijk om de classificatie van communicatienetwerken te begrijpen door territoriale verdeling :

hoofdlijn is een netwerk dat de knooppunten van de centra van de samenstellende entiteiten van de Russische Federatie verbindt. Het backbone-netwerk zorgt voor de doorvoer van berichtenstromen tussen zonenetwerken;

zonaal(of regionaal) zijn communicatienetwerken gevormd op het grondgebied van een of meerdere samenstellende entiteiten van de Russische Federatie (regio's);

lokaal– dit zijn communicatienetwerken die zijn gevormd binnen een administratief of anderszins afgebakend gebied en geen verband houden met regionale communicatienetwerken. Lokale netwerken verdeeld in stedelijk en landelijk;

Internationale is een openbaar netwerk dat is verbonden met communicatienetwerken van het buitenland.

IP-telefonie

Afkorting VoIP(Voice Over Internet Protocol) betekent overdracht van spraak via het internetprotocol. Oorsprong VoIP-technologieën bevinden zich in 1876, toen de Amerikaan Alexander Bell de eerste uitvoerde telefoontje en patenteerde wat hij uitvond “ pratende telegraaf“Dit toestel had geen bel en de abonnee werd via de hoorn gebeld met een fluitje. De opkomst van VoIP gaat terug tot 1995, toen het kleine Israëlische bedrijf VocalTec het eerste programma voor internettelefonie uitbracht. Het programma heette Internet Phone en was bedoeld voor bellen vanaf een thuiscomputer.

In netwerken op basis van het IP-protocol worden alle gegevens (spraak, tekst, video) in de vorm van pakketten verzonden. Elke computer en terminal op een dergelijk netwerk heeft zijn eigen unieke IP-adres, en verzonden pakketten worden naar de ontvanger gerouteerd in overeenstemming met dit adres dat in de header wordt aangegeven. Gegevens kunnen worden overgedragen gelijktijdig tussen veel gebruikers op dezelfde lijn. Wanneer zich problemen voordoen, kunnen IP-netwerken de route wijzigen om de defecte secties te omzeilen. In dit geval vereist het IP-protocol geen speciaal kanaal voor signalering.

Figuur 2.1 – Pakketgeschakelde netwerkverbinding

Van de abonnee wordt een analoog signaal ontvangen naar de IP-telefoniegateway .

In de gateway gebeurt het volgende:: In de eerste fase wordt stemdigitalisering uitgevoerd. De gedigitaliseerde gegevens worden vervolgens geanalyseerd en verwerkt om het fysieke volume aan gegevens dat naar de ontvanger wordt verzonden, te verminderen. In de regel worden in dit stadium onnodige pauzes onderdrukt en achtergrondgeluid, evenals compressie. In de volgende fase wordt de ontvangen datareeks opgedeeld in pakketten en wordt er protocolinformatie aan toegevoegd: het adres van de ontvanger, het volgnummer van het pakket voor het geval ze niet opeenvolgend worden afgeleverd, en aanvullende gegevens voor foutcorrectie. In dit geval wordt de benodigde hoeveelheid gegevens tijdelijk verzameld om een ​​pakket te vormen voordat deze rechtstreeks naar het netwerk worden verzonden.

Verzonden steminformatie extraheren uit ontvangen pakketten gebeurt erin ontvangstpoort ook in verschillende fasen. Eerst wordt hun ordinale volgorde gecontroleerd. Omdat IP-netwerken de bezorgtijd niet garanderen, kunnen pakketten met hogere volgnummers eerder aankomen; bovendien kan het ontvangsttijdsinterval fluctueren.

Om de oorspronkelijke volgorde en synchronisatie te herstellen, worden pakketten tijdelijk geaccumuleerd. Sommige pakketten kunnen echter tijdens de bezorging volledig verloren gaan, of de vertraging bij de bezorging overschrijdt de aanvaardbare variatie. Onder normale omstandigheden vraagt ​​de ontvangende terminal om hertransmissie van foutieve of verloren gegane gegevens. Maar spraakoverdracht is te kritisch in termen van levertijd, dus in dit geval wordt óf een benaderingsalgoritme ingeschakeld, dat het mogelijk maakt om de verloren gegevens bij benadering te herstellen op basis van de ontvangen pakketten, óf deze verliezen worden eenvoudigweg genegeerd, en de hiaten worden willekeurig gevuld met gegevens.

De aldus verkregen gegevensreeks wordt gedecomprimeerd en direct omgezet in een audiosignaal dat spraakinformatie naar de ontvanger overbrengt.

Dus met een hoge mate van waarschijnlijkheid komt de ontvangen informatie niet overeen met het origineel (vervormd) en wordt vertraagd (verwerking aan de zend- en ontvangstzijde vereist tussentijdse accumulatie). Binnen bepaalde grenzen maakt de redundantie van gesproken informatie het echter mogelijk dergelijke verliezen te tolereren.

Momenteel is er in IP-telefonie sprake van twee belangrijke manieren verzending van spraakpakketten via een IP-netwerk:

1) door mondiaal netwerk Internet (internettelefonie);

Transportnetwerk– een reeks verbindingsroutes nederzettingen respectievelijk land, regio (stad). Het transportnetwerk is een van de belangrijkste elementen die het niveau van potentiële transportservicebaarheid van een bepaald gebied en de transportcapaciteit karakteriseren. Het transportnetwerk van een land of een aparte regio bestaat uit spoorwegen, wegen, zee- en binnenwegen. waterwegen, luchtroutes, hoofdpijpleidingen. Om communicatieroutes aan te duiden die de belangrijkste steden en industriële centra van een land of regio verbinden, wordt de term ‘ hoofdvervoer».

In deze zin niet-hoofdlijn is industrieel en stedelijk transport. Er worden toegangswegen tot magazijnen, industriële ondernemingen en andere afdelingsfaciliteiten genoemd toegangswegen.

Elk type grondtransport heeft pad, op het aardoppervlak gelegd. Onder het pad en de opstelling van ijzer en snelwegen, kanalen, pijpleidingen, bovenwegen en transportbanden wordt een strook terrein toegewezen ( voorrang).

Waterwegen- Dit zijn communicatieroutes tussen zee- en binnenvaartvervoer. Zeeroutes- dit zijn de routes die schepen volgen, veelal natuurlijke, waarvoor ligplaatsen, havens en soms kunstmatige vaarwegen of kanalen worden aangelegd. Binnenwateren- Dit zijn binnenwaterruimten die worden gebruikt voor navigatie en houtvlotten. Ze kunnen natuurlijk zijn (binnenzeeën, meren en rivieren) en kunstmatig (kanalen, kunstmatige reservoirs, sluisrivieren).

Luchtwegen ze zijn ontworpen voor vliegtuigvluchten, verbinden de luchtruimen van luchtvaartterreinen en zijn beperkt in hoogte en breedte; voor het opstijgen en landen van vliegtuigen en helikopters, vliegveld onderhoud vluchten, luchthavens met de nodige infrastructuur zijn uitgerust.

Vereist element transportnetwerk zijn de initiële, definitieve en tussenliggende punten, waar vracht- en passagiersstromen worden gevormd, ontbonden en hervormd, worden ze genoemd vervoersknooppunten. Op transportknooppunten wordt de vracht klaargemaakt voor verzending, worden vrachtzendingen gevormd, wordt vracht overgedragen aan de vervoerder en van de vervoerder naar de ontvanger, wordt er van de ene vervoerswijze overgegaan op de andere, wordt vracht op korte termijn opgeslagen, worden vrachtzendingen ontbonden en andere technologische operaties. Functies van transportknooppunten met dienstenontwikkeling transportdiensten zijn aan het uitbreiden. Laad- en lospunten, die de rol speelde van het ontvangen, vormen van zendingen van goederen en het verzenden ervan naar hun bestemming, veranderde geleidelijk in terminals– waarbij zendingen van kleine batches worden omgezet in zendingen van volledige batches voor transport in grote batches. Terminals zijn grote transportfaciliteiten voor vrachtafhandeling geworden met uitgebreide mechanisatie van laad-, los- en opslagactiviteiten; Onlangs zijn de functies van terminals uitgebreid met vrachtvervoer, douane, uitwisseling, informatie en andere diensten die verband houden met het goederenverkeer. Er is een nieuwe term verschenen voor dergelijke knooppunten - “ naven».

Intensieve ontwikkeling Internationale economische betrekkingen vereisten nieuwe benaderingen om de tijd voor productie en verkoop van producten te verkorten. Een speciale plaats in dit probleem wordt ingenomen door snelheid van de vrachtaflevering. Verschillen in transportmiddelen en communicatieroutes, infrastructuur, controle- en managementsystemen en wettelijke vereisten in verschillende landen leiden tot een stijging van de kosten van het internationaal transporteren van goederen, vaak tot een verlies aan kwaliteit van goederen en, als gevolg daarvan, tot een verlies aan afzetmarkt. De logistieke benadering van transportsystemen heeft de noodzaak aangetoond om zogenaamde corridors te creëren in de belangrijkste richtingen van vrachtverkeer.

Transportcorridor – het is een verzameling verschillende soorten vervoer in één richting rekening houdend met vracht- en passagiersstromen met een ontwikkelde transportinfrastructuur van internationale klasse met unificatie van vereisten voor apparatuur, technologie, informatie, juridische relaties enz. Verenigd technische eisen, introductie van geavanceerde technologieën en het creëren van een eenheid informatie ruimte voor ondersteuning en veiligheid van het transportproces zijn een voorwaarde voor efficiënt werken in transportcorridors.

De technische basis voor het bouwen van transportnetwerken zijn telecommunicatiesystemen voor het verzenden van synchrone digitale hiërarchie (SDH). Hun implementatie op communicatienetwerken begon in de jaren 80 van de 20e eeuw. Het fundamentele verschil Er wordt aangenomen dat SDH-systemen van reeds bestaande digitale transmissiesystemen geen ‘producenten’ van informatie zijn, maar alleen bedoeld zijn voor zeer efficiënte transmissie en distributie van digitale stromen die zijn gevormd zoals in traditionele structuren van standaard plesiochrone systemen. digitale hiërarchie(Plesiochrone Digitale Hiërarchie - PDH), en in nieuwe telecommunicatietechnologieën - ATM, B-ISDN, enz. Alle bovengenoemde digitale stromen worden in SDH-systemen “getransporteerd” in de vorm van informatiestructuren die virtuele containers worden genoemd (Virtual Container - VC). In VC-structuren wordt originele digitale informatie aangevuld met een bepaald bedrag ambtenaar informatie kanalen, genaamd padheaders (Path Overheard - RON). IN algemeen geval extra kanalen zijn bedoeld effectief beheer transportnetwerk en voert de functies uit van het verzenden van operationele, administratieve en onderhoudsinformatie (bediening, administratie, onderhoud, OAM). Dit zorgt voor een hoge functionaliteit en hoge betrouwbaarheid van het communicatienetwerk.

Groepen van dezelfde of verschillende soorten virtuele containers VC worden verzonden tussen elementen van het transportnetwerk (van de afzender van informatie naar de ontvanger) langs transmissielijnen in de vorm van informatiestructuren die synchrone transportmodules worden genoemd Synchrone transportmodule (STM). "Transport" van STM wordt uitgevoerd met met verschillende snelheden transmissies in de overeenkomstige verschillende volgorde STM-1, 4, 16, 64. STM-N zijn uitgerust met geschikte headers om STM-transmissie met volledige functie OAM binnen de regeneratiesectie (Regeneratiesectie OH - RSOH) en multiplexersectie (Multiplexsectie OH-MSOH). Een vereenvoudigd functioneel diagram van het SDH-transmissiesysteem, dat de belangrijkste structurele schakel van het transportnetwerk is, wordt getoond in Fig. 2.1.

Rijst. 2.1. Functioneel diagram SDH-transmissiesystemen

De afbeelding toont twee soorten secties, genaamd "Regeneratiesectie" en "Multiplexersectie".

Een "regeneratorsectie" is een segment van een transmissiesysteem tussen eindapparatuur van netwerkelementen waarin een STM-N-signaal wordt verzonden of ontvangen door een regenerator, of tussen twee aangrenzende regenerators.

"Multiplexersectie" is een manier om informatie te verzenden tussen twee netwerkelementen, in de ene waarvan het STM-N-signaal wordt gegenereerd (samengesteld) en in de andere wordt het "geparseerd" in componentstromen. Over het algemeen bestaat een SDH-transportnetwerk uit multiplexersecties, waarbij het SDH-signaalniveau kan verschillen afhankelijk van de benodigde transmissiekanaalcapaciteit voor elke sectie.

"Traktaat" – betekent de logische verbinding tussen het punt in het SDH-transmissiesysteem waarop de VC wordt “geassembleerd” (bijvoorbeeld uit PDH-componentstromen) en het punt waarop de VC wordt “gedemonteerd”. Het pad kan worden voorgesteld als een buis die door multiplexersecties wordt gelegd en die twee punten waartussen informatie wordt overgedragen rechtstreeks met elkaar verbindt. Voor het “transporteren” van diverse volumes digitale informatie Er zijn virtuele containers van verschillende typen ontwikkeld. Voor Europese PDH-streams zijn dit:

VC van lage orde (LOVC);

VC-12 voor “transport” E1 = 2048 Kbps (2 M);

VC-22 voor “transport” E2 = 8448 Kbps (8 M);

VC van hogere orde (HOVC);

VC-3 voor “transport” EZ = 34368 Kbps (34 M);

VC-4 voor “transport” E4 = 139264 Kbps (140 M).

Afhankelijk van de “capaciteit” van de virtuele container zijn er paden VC-12, VC-22 (lagere orde) en paden van virtuele containers VC-3, VC-4 (hogere orde).

Een virtuele container is een elementaire eenheid van verwerkte informatie in het SDH-transportsysteem tijdens multiplexing, kruisverbindingen (cross-connection), enz. In dit geval is het niet nodig om toegang te krijgen tot de "getransporteerde" informatie, omdat verschillende informatie in dezelfde vorm wordt gepresenteerd, die virtuele containers wordt genoemd (tegelijkertijd wordt de informatie die nodig is voor de verwerking ervan langs de route toegevoegd aan de VC).

Zoals hierboven vermeld, worden virtuele containers tussen elementen van het transportnetwerk overgedragen in de vorm van STM's van verschillende orders. De belangrijkste (primaire) structuur voor het ontvangen van STM-streams is STM-1 met een genormaliseerde transmissiesnelheid van 155,52 Mbit/s. Tegelijkertijd is het, afhankelijk van de behoeften van het netwerk, mogelijk om virtuele containers van verschillende typen en in verschillende combinaties in de STM-1 digitale stroom te verzenden:

STM's van hogere orde kunnen worden verkregen uit de digitale STM-1-stroom door eenvoudige synchrone multiplexing volgens aanbeveling G.707 van de telecommunicatiesector van de International Telecommunication Union (ITU-T):

Bovendien wordt multiplexing, te beginnen met STM-4, uitgevoerd in optisch bereik.

Informatiestructuren STM-N worden tussen elementen van het transportnetwerk verzonden via transmissielijnen die zijn georganiseerd via glasvezelcommunicatiekabels, satellietverbindingen of via digitale radiorelaislijnen (rekening houdend met de kenmerken van multiplexing, via CRRL is het mogelijk om naar te verzenden elektrische vorm Alleen STM-1 digitale stream).

Karakteristiek kenmerk transportsystemen SDH-transmissies getoond in Fig. 2.1, is een hoge mate van redundantie van zowel lineaire paden als de hoofdeenheden van multiplexerapparatuur. Transmissielijnen tussen netwerkelementen zijn dus meestal volledig redundant (Fig. 2.1), waardoor het verlies van enorme informatiestromen bij ongelukken wordt vermeden (zelfs in de primaire STM-1-stroom kan het verkeer van 1920 PM-kanalen bijvoorbeeld verloren gaan). worden verzonden in de “transportmodus” van een stroom van 140 M).

Een voorbeeld van het construeren van een fragment van een transportnetwerk met behulp van SDH-transmissiesystemen wordt getoond in Fig. 2.2. Zoals uit de figuur blijkt, is het transportnetwerk ontworpen om alles te verzenden informatieve berichten in digitale vorm. In de kern bestaat een transportnetwerk uit een verzameling schakelknooppunten, invoerpunten voor individuele digitale stromen, transmissielijnen met regeneratoren en multiplexers. In alle knooppunten van het transportnetwerk is het mogelijk om van pad te wisselen voor uitvoer en invoer van informatiestromen. Bovendien kunnen op netwerkknooppunten paden worden geschakeld in geval van schade aan de transmissielijn of apparatuur.

Rijst. 2.2. Fragment van een transportnetwerk dat gebruik maakt van SDH-transmissiesystemen

Categorie: .

Het is het belangrijkste onderdeel van de netwerkinfrastructuur van elke operator, of het nu gaat om een ​​traditionele telefonieoperator, mobiele operator, een aanbieder van bekabelde of draadloze internettoegang.

Moderne trmoeten universeel zijn, d.w.z. zijn in staat om zowel de 2G- als de 2,5G-systemen die vandaag de dag in gebruik zijn, effectief te ondersteunen, gericht op het verzenden van verkeer in TDM-modus, en netwerken van de volgende generatie - 3G en zelfs 4G. De kwaliteit van de geleverde diensten hangt volledig af van de kwaliteit van het. Dat is de reden waarom operators bij het kiezen van technologie en onderwijs voor het bouwen van dit deel van de infrastructuur bijzonder voorzichtig, attent en kieskeurig zijn. Als UMTS Release 99-systemen bijvoorbeeld gericht zijn op transport op basis van ATM-technologie, dan zijn de daaropvolgende ontwikkelingen van UMTS Revisie 5/6 gericht op IP-oplossingen die gebruik maken van Ethernet-netwerken en MPLS-technologie. Daarom moet de uitrusting van trzorgen voor de effectieve transmissie van alle soorten verkeer - TDM, ATM, IP.

De belangrijkste methoden voor het organiseren van trzijn glasvezel, satelliet en draadloze systemen communicatie. Tot deze laatste behoren onder meer radiorelaissystemen, die op grote schaal worden gebruikt in trvan exploitanten mobiele communicatie en breedbandtoegang.

Transporttelecommunicatienetwerk van de exploitant mobiele communicatie bestaat uit twee hoofdsegmenten (Fig. 1):

Distributienetwerk (backhaul), verbinden van basisstations met controllers en mobiele schakelcentra (Mobile Switching Center (MSC));
backbone-netwerk dat snel transport tussen mobiele schakelcentra biedt.

Traditioneel werd het distributienetwerk gebouwd met behulp van een “ster”-topologie: in het midden bevond zich de MSC, en radiotoegangssystemen (controller en basisstations) waren ermee verbonden via een speciaal kanaal (meestal E1 of NE1). Als basisstations zich in moeilijk bereikbare gebieden bevinden, worden vaak radiocommunicatielijnen of satellietkanalen gebruikt om ze met elkaar te verbinden.

Mobiele operators hebben dat niet altijd eigen kanalen tussen basisstations, controllers en MSC's worden ze vaak verhuurd. Daarom is hun wens om de gehuurde capaciteit maximaal te benutten begrijpelijk. Het is echter noodzakelijk om rekening te houden met mogelijke piekbelastingen. Het probleem doet zich voor bij het vinden van een compromis tussen de kosten van het huren van kanalen en de kwaliteit van de abonneeservice tijdens perioden van piekbelasting. Het is moeilijk op te lossen met behulp van traditionele circuitgeschakelde (TDM) technologieën.

Sommige mobiele communicatietechnologieën bieden inherent een efficiënt gebruik van kanaalbronnen, terwijl andere dat niet doen. Bijvoorbeeld bij het verzenden van regulier GSM-verkeer aanvullende procedures compressie kan nuttig zijn, maar verkeer van CDMA-systemen op E1 Frame Relay-interfaces tussen controllers basisstations en het MSC-centrum is al behoorlijk ‘vol’.

Transportnetwerken in aanbouw moeten universeel zijn, d.w.z. in staat om effectief zowel de 2G- als de 2,5G-systemen te ondersteunen die vandaag de dag in gebruik zijn, gericht op het verzenden van verkeer in TDM-modus, en netwerken van de volgende generatie.

Het optimale van mobiele operators moet aan een aantal criteria voldoen:
zorgen voor een pijnloze implementatie van nieuwe mobiele communicatiesystemen;
naleving van de eisen van de volgende generatie netwerkarchitecturen, in het bijzonder IMS;
behoud van investeringen;
beschikbaarheid van effectieve verkeersbeheerinstrumenten;
garandeert dat de kwaliteit van de communicatiediensten niet zal afnemen, maar juist zal toenemen;
het bieden van handige onderhouds- en bedieningsfaciliteiten.

Eén van de manieren om een ​​effectief distributienetwerk op te bouwen is het installeren van multiservice edge-apparaten bij de radionetwerkknooppunten (basisstations en controllers) en bij het MSC-centrum, die het verkeer verpakken in pakketten die het optimaliseren voor verdere transmissie over het netwerk. Deze aanpak zal het mogelijk maken om steun te verlenen op basis van één enkel geconvergeerd vervoersnetwerk diverse apparatuur radiosegmenten: GSM (TDM), GPRS (TDM), CDMA 1 x EV-DO, UMTS (ATM), enz. In plaats van veel gedeeltelijk gevulde E1-streams ontvangt de operator een relatief klein aantal kanalen die “dicht” gevuld zijn met pakketten, terwijl QoS-mechanismen garanderen spraakcommunicatie van hoge kwaliteit. Bovendien vanwege effectief gebruik kanaalbronnen kunnen operators nieuwe basisstations verbinden met behulp van bestaande communicatiekanalen.

Als er glasvezellijnen zijn in de nabijheid van de knooppunten waar basisstations, controllers en MSC's zich bevinden, kunnen E1-streams worden gemultiplext voor verzending via SDH-netwerken. De voordelen van dergelijke netwerken houden vooral verband met de hoge betrouwbaarheid die wordt geboden door ringbeveiligingscircuits en ontwikkelde middelen voor operationele ondersteuning. De grootste besparingen worden behaald wanneer mobiele netwerkapparatuur wordt aangesloten op een bestaand SDH-netwerk, dat het meeste kan vervoeren verschillende soorten belasting: verkeer mobiele telefonie, vaste netwerken, video-informatie, tv-kanalen, enz.

Het mobiele backhaulnetwerk biedt verbindingen tussen een mobiel basisstation (RBS) en een mobiele switch aan de rand van het backhaulnetwerk. Grote exploitanten mobiele communicatie verdeelt de transportkanaalarchitectuur in twee componenten (Fig. 2) - een grassroots radiotoegangsnetwerk (LRAN) en een radiotoegangsnetwerk hoog niveau(HRAN).

Bij het installeren van radioapparatuur met Ethernet-interfaces kan deze ook op het SDH-netwerk worden aangesloten. Hiervoor zijn er speciale technische oplossingen Ethernet over SDH, met name geïmplementeerd in SDH-apparatuur Metropolis van Lucent-Alcatel. Om de efficiëntie van het verzenden van Ethernet-verkeer via SDH-netwerken te verbeteren, is SDH nu ontwikkeld en gestandaardiseerd een hele serie technologieën: universeel schema framing (General Framing Concatenation, G.707), algoritmen voor het aanpassen van de communicatielijncapaciteit (Link Capactivy Adjustment Scheme, G.7024). Apparatuur die de genoemde technologieën ondersteunt, is geoptimaliseerd voor het bouwen van multiservice-netwerken en is geclassificeerd als SDH-systemen van de volgende generatie (NG-SDH).

Goedemiddag, beste gemeenschap.

In dit artikel wil ik het graag hebben over het plannen van Mobile Backhaul bij onze kleine telecomoperator. Misschien vindt iemand dit interessant en misschien nuttig.

Laat ik beginnen met het feit dat ons bedrijf 2G/3G mobiele communicatiediensten levert en van plan is het LTE-netwerk in de nabije toekomst commercieel te lanceren. Ons abonneebestand bedraagt ​​slechts ongeveer 200.000 mensen. Naar huidige maatstaven zijn we dus een vrij kleine operator.

En dus werden we nog niet zo lang geleden geconfronteerd met de taak van de modernisering kernnetwerk gegevensoverdracht.

Projectdoel

Onze operator was geen uitzondering en we zijn ook een project gestart om een ​​Mobile Backhaul te bouwen.

Wat is mobiele backhaul?

Analyse van kernnetwerkvereisten

Na analyse van onze bestaande taken bleek dat het kernnetwerk de volgende functies zou moeten vervullen:

1) Bied de mogelijkheid om verschillende soorten verkeer van het basisstation te isoleren (signalering, besturing, data, enz.)
2) Bied de mogelijkheid om zakelijke klanten te verbinden met behulp van de L2VPN/L3VPN-service
3) Zorg voor de noodzakelijke indicatoren voor de kwaliteit van de dienstverlening (QoS).
4) Bied de mogelijkheid om basisstations via IP te synchroniseren (IEEE 1588)

Daarom werd, rekening houdend met deze vereisten, besloten om in te zetten MPLS-technologie, waarmee u alle (en zelfs meer) van de genoemde functies bovenop zichzelf kunt implementeren.

Er werd gekozen voor apparatuur van Cisco Systems om Mobile Backhaul te bouwen.
De keuze is gemaakt rekening houdend met de volgende factoren:

1) Onze operator heeft een langdurige relatie met Cisco Systems. Het gehele transportnetwerk is gebouwd op het materieel van dit bedrijf.
2) Het technologische netwerk maakt gebruik van apparatuur van Nokia, een partner van Cisco Systems in het bouwen van netwerken voor telecomoperators.
3) Onlangs heeft Cisco een release uitgebracht voldoende hoeveelheid interessante hardware voor telecomoperatoren, die heel goed in ons concept past.

Netwerk ontwerp

Cisco biedt in het bijzonder de Unified MPLS Mobile Transport Design Guide aan voor het ontwerpen van een kernnetwerk (gratis beschikbaar op de Cisco Community-website). Deze Design Guide biedt verschillende opties voor het bouwen van een netwerk, waarbij het minimum uitgaat van een situatie waarin u “minder dan 1000 toegangsknooppunten” heeft. En zelfs deze optie bleek geweldig voor onze operator (aanvankelijk is het de bedoeling om ongeveer 50 basisstations over te zetten naar IP, met een verdere uitbreiding naar 300-400). In dit geval kunnen meerdere nabijgelegen basisstations op één toegangsknooppunt worden aangesloten.
In ons netwerk kunnen we dus rekenen op maximaal 100-150 toegangsknooppunten.

In verband met het bovenstaande zijn we begonnen het door Cisco voorgestelde schema te vereenvoudigen en aan te passen aan onze realiteit.
Het resultaat was het volgende:
1) Het core-netwerk zal uit drie lagen bestaan: access, aggregation en core (voor grote oplossingen gebruikt Cisco 5 lagen).
2) MPLS wordt geconfigureerd op het gehele kernnetwerk, tot en met de toegang. Hierdoor kunnen we alle functionaliteit implementeren die we nodig hebben en het vereiste serviceniveau bieden.
3) De routering zal ook worden uitgebreid naar toegangsknooppunten, waardoor verkeer rechtstreeks tussen aangrenzende basisstations kan worden verzonden, waarbij aggregatie/kern wordt omzeild.

Als toegangsknooppunten werden Cisco ASR901-routers, gepositioneerd als Cell Site Gateway, gekozen.
De voordelen van deze routers zijn: relatief lage prijs, volledige set noodzakelijke functies, DC-voeding, laag stroomverbruik en een groot aantal netwerkinterfaces.

De aggregatieknooppunten zijn gekozen Cisco-schakelaars ME3600X. Deze switches beschikken over 24 optische Gigabit Ethernet-poorten en twee 10 Gigabit-interfaces, waardoor grote hoeveelheden verkeer naar de core kunnen worden overgebracht. Bovendien ondersteunen deze switches goed MPLS en alle benodigde functies.

De kern van het backbone-netwerk is degene die beschikbaar is op op dit moment Cisco 7609. Voor hen werden er enkel 10 Gigabit-kaarten aangeschaft om de nodige doorvoer te leveren.

Als gevolg hiervan ontstaat het volgende diagram:

Alle toegangsknooppunten zijn verbonden in een semi-ring van 3-5 routers, waardoor dure poorten op aggregatieschakelaars kunnen worden bespaard en tegelijkertijd redundantie kan worden geboden in het geval van een enkel apparaat of een linkstoring. Elk van de aggregatieknooppunten is verbonden met elk van de kernknooppunten, wat ook het noodzakelijke niveau van redundantie biedt.

Basisstations verbinden

In het geval van LTE ziet alles er vrij eenvoudig uit. IP/MPLS strekt zich uit tot aan ASR901. Het OSPF-routeringsprotocol en de benodigde L3VPN (VRF) zijn geconfigureerd op de ASR 901 - in ons geval zijn dit ControlPlane, UserPlane, O&M en SyncroPlane:

ControlPlane - Alarm
UserPlane - Gegevens
O&M - Beheer
SyncroPlane - Synchronisatie

Basisstations worden door verschillende subinterfaces opgenomen in de L3VPN die ze nodig hebben.
Deze zelfde L3VPN's zijn aanwezig op de knooppunten waarmee de MSS/RNC enz. zijn verbonden. De communicatie tussen het basisstation en de gespecificeerde netwerkelementen wordt dus geïsoleerd uitgevoerd binnen de L3VPN met behulp van het MP-BGP-protocol.

Bij 2G/3G worden basisstations verbonden via TDM/ATM, waardoor data- en serviceverkeer wordt verzonden. In dit opzicht is het noodzakelijk om de transmissie van TDM/ATM-verkeer tussen het basisstation en de controller via het IP-netwerk te garanderen. Dit wordt bereikt door L2VPN (Pseudowire) in te stellen tussen de ASR901 en de siteswitches waarop de RNC is aangesloten. Alle gegevens worden dus via een tunnel over het IP-netwerk verzonden.

Als gevolg hiervan krijgen we een uniforme architectuur die het mogelijk maakt om verschillende soorten basisstations en zakelijke klanten met elkaar te verbinden, en die gemakkelijk schaalbaar is.
Dit schema heeft zich zeer goed bewezen in testgebruik en wordt voorbereid voor commercieel gebruik.

Om het artikel niet te overbelasten, zijn kwesties als QoS, synchronisatie, etc. hier niet diep besproken.
Misschien zullen deze kwesties in de toekomst worden beschreven als ze iemand interesseren.