13.1. Međusobna komunikaciona mreža Ruske Federacije - nacionalna transportna okosnica
Za organizaciju razmjena informacija između pojedinačnih lokalnih i globalnih mreža raspoređena je transportna mreža (TS) koja realizuje usluge za transport tokova informacija između pojedinačnih pretplatnika, kao i pružanje informacione usluge(kao što su: radio, TV, faks, itd.) potrošačima.
Transportna komunikaciona mreža (backhaul)je skup resursa koji obavljaju transportne funkcije u telekomunikacionim mrežama. Ne uključuje samo sisteme prenosa, već i srodna sredstva upravljanja, operativne komutacije, redundantnost, kontrolu.
Slika 13.1 - Telekomunikaciona mreža koja se sastoji od okosne transportne mreže i pretplatnika povezanih na nju putem pristupnih mreža
Obično su transportne mreže raspoređene širom zemlje. U Ruskoj Federaciji takav transportni sistem je međusobno povezana komunikaciona mreža RF (VSS).
Međusobno povezana komunikaciona mreža Rusije danas je skup mreža (slika 13.2):
Mreže zajednička upotreba,
Mreže odjeljenja i komunikacione mreže za dobrobit menadžmenta, odbrane, sigurnosti i provođenja zakona.
Istovremeno, glavna komponenta ARIA su javne komunikacione mreže, otvorene za sve fizičke i pravne osobe na teritoriji Rusije.
Slika 13.2 – Struktura RF ARIA
Organizaciono, WSS je skup međusobno povezanih telekomunikacionih mreža kojima upravljaju različiti telekom operateri kao pravna lica koja imaju pravo da pružaju telekomunikacione usluge. Arhitektura RF VSS-a prikazana je na Sl. 13.3.
Međusobno povezana komunikaciona mreža, kao komunikacioni sistem, je hijerarhijski sistem na tri nivoa:
Prvi nivo je primarna mreža za prenos, koja predstavlja tipične kanale i puteve multicast prenosa za sekundarne mreže;
Drugi nivo su sekundarne mreže, odnosno komutirane i nekomutirane komunikacione mreže (telefonske, dokumentarne telekomunikacije itd.),
Pouzdanost poruka (podudarnost primljene poruke sa odaslanom);
Pouzdanost i stabilnost komunikacije, tj. sposobnost mreže da obavlja transportnu funkciju sa datim karakteristike performansi u svakodnevnim uslovima,
Kada su izloženi vanjskim destabilizirajućim faktorima.
Komunikacijski sistemi mogu zaštititi informacije od brojnih prijetnji njihovoj sigurnosti (blokiranje, neovlašćeni pristup na pojedinim elementima mreže itd.). Odgovornost za opšte rešavanje pitanja bezbednosti informacija (obezbeđivanje svojstava poverljivosti, integriteta i dostupnosti) je na korisniku (vlasniku informacija).
Stabilnost komunikacijske mreže - to je njegova sposobnost da održi performanse pod uticajem različitih destabilizujućih faktora. Određuje se pouzdanošću, preživljavanjem i otpornošću mreže na buku.
Za povećanje otpornosti WSS mreža koriste se različite mjere:
Optimizacija topologije komunikacionih mreža radi pojednostavljenja njihove adaptacije na uslove koji proizilaze iz uticaja različitih destabilizujućih faktora, uključujući geopolitičke;
Racionalno postavljanje komunikacijskih objekata na terenu, uzimajući u obzir zone mogućih uništenja, poplava, požara;
Primjena posebnih mjera za zaštitu mreža i njihovih elemenata od uticaja izvora smetnji različite prirode;
Razvoj rezervacijskih sistema;
Implementacija automatizovani sistemi menadžmenta koji organizuje radove na restrukturiranju i obnavljanju mreža, održavajući njihov učinak u različitim uslovima i sl.
13.6. Faze razvoja tehnologija za transportne i telekomunikacione mreže
Telekomunikacioni sistemi su prošli kroz nekoliko faza u svom razvoju (Slika 13.9). Na sl. 13.9, što je niži sloj koji odgovara tehnologiji, to je veća brzina, te stoga može obezbijediti prijenos tipova informacija viših tehnologija. Prijenos informacija između sekundarnih mreža, izgrađenih na bazi različitih telekomunikacijskih tehnologija, vrši se korištenjem prijelaznih elemenata, nazvanih gateway, koji se nalaze na njihovim granicama.
U prvoj fazi, primarna mreža je izgrađena na osnovu tipičnih ASP kanala i puteva.
Drugu fazu karakterisalo je stvaranje digitalni sistemi prijenosi zasnovani na hijerarhiji plesiohronih digitalnih sistema koji su formirali primarnu digitalnu mrežu. Istovremeno, u obje faze razvoja, odgovarajući resurs primarne mreže bio je kruto fiksiran u obliku standardnih kanala i puteva za odgovarajuće sekundarne mreže. Ovaj pristup, zasnovan na rigidnom dodeljivanju resursa primarne mreže sekundarnim komunikacionim mrežama, nije omogućio dinamičku preraspodelu resursa primarne mreže u uslovima nestacionarnog opterećenja različitim vrstama informacija. korištenjem različitih tipova opreme za formiranje i preklopku kanala i nije bio ekonomski efikasan. Prisustvo zajedničkog postojanja ASP-a i DSP-a učinilo je neophodnim rješavanje problema međusobnog povezivanja analogni kanali i staze sa digitalnim, što je takođe dovelo do dodatnih komplikacija i povećanja troškova komunikacije (modemi, ADC-DAC, TMUX - transmultiplekseri).
Slika 13.9 - Faze razvoja telekomunikacijskih tehnologija
Sekundarne komunikacione mreže su u ovim fazama koristile, po pravilu, unakrsnu komutaciju, tradicionalno prebacivanje analognih i digitalnih kanala, u telegrafskim komunikacionim mrežama korišćeno je i prebacivanje kanala i komutacija poruka, prenos podataka se odvijao preko nekomutiranih i komutiranih komunikacijskih kanala. , kao i korištenje metode komutacije paketa. Video i televizijske informacije su se prenosile preko namjenskih širokopojasnih analognih ili digitalnih prijenosnih puteva velike brzine, AAS i DSP, respektivno.
Treća faza u razvoju telekomunikacionih sistema povezana je sa pojavom novih tehnologija za prenos informacija, kako u izgradnji primarne mreže, tako i pri upotrebi novih tehnologija integralnog tipa za izgradnju sekundarnih mreža.
U ovoj fazi, sekundarne mreže pružaju u jednom digitalnom obliku zajednički prijenos različitih vrsta informacija, vršeći dinamičku preraspodjelu raspoloživog resursa između poruka različitih vrsta informacija. Istovremeno, u okviru svake tehnologije sekundarne mreže koristi se ista vrsta komutacijske opreme.
Osnovu primarne mreže treće faze čine digitalni prenosni sistemi plesiohrone i sinhrone hijerarhije, koji osiguravaju funkcionisanje svih sekundarnih mreža koristeći različite metode operativno prebacivanje: brzo prebacivanje kanala, brzo prebacivanje paketa, komutacija okvira, paketa i ćelija.
Nedavno, sa razvojem telekomunikacionih sistema, koncept komunikacione mreže sljedeće / nove generacije NGN (Next / New Generation Network). NGN koncept predviđa stvaranje nove multiservisne mreže, uz integraciju postojećih servisa sa njom koristeći distribuiranu softversku komutaciju (soft-switch).
Evolucija korporativnih mreža od analogno-digitalne do NGN arhitekture je ilustrovana na Sl. 13.10.
Slika 13.10 - Evolucija arhitekture telekomunikacijske mreže
Mreže sljedeće generacije (NGN) su novi koncept mreže koji kombinuje glas, kvalitet usluge (QoS) i komutirane mreže sa prednostima i efikasnošću mreže zasnovane na paketima. NGN-ovi znače evoluciju postojećih telekomunikacionih mreža, koja se ogleda u konvergenciji mreža i tehnologija. Zahvaljujući tome pruža se širok spektar usluga, od usluga klasične telefonije do razne usluge prijenos podataka ili njihova kombinacija.
NGN koncept - koncept izgradnje komunikacionih mreža sljedeće/nove generacije(Next / NewGeneration Network)pružanje neograničenog skupa usluga sa fleksibilnim postavkama za:
- menadžment,
- personalizacija,
- stvaranje novih usluga objedinjavanjem mrežnih rješenja,
Multiservisna mreža - komunikaciona mreža koja je izgrađena u skladu sa NGN konceptom i pruža neograničen set infokomunikacijskih usluga(VoIP, Internet, VPN, IPTV, VoD, itd.).
NGN mreža - mreža s komutacijom paketa pogodna za pružanje telekomunikacijskih usluga i za korištenje višestrukih širokopojasnih transportnih tehnologija s omogućenim QoS-om, u kojoj su funkcije vezane za usluge neovisne o primijenjenim tehnologijama transporta.
Mogućnosti NGN mreže:
- implementacija univerzalne transportne mreže sa distribuiranom komutacijom,
- prenošenje funkcija pružanja usluga na čvorove mreže terminala,
- integracija sa tradicionalnim komunikacionim mrežama.
NGN mora imati širok raspon sposobnosti - da se obezbede mogućnosti (infrastruktura, protokoli) u svrhu kreiranja, implementacije i upravljanja svim mogućim vrstama usluga (poznatih ili još nepoznatih). Ovaj koncept uključuje usluge koje koriste podatke različitih tipova (na primjer, glasovni, video, tekstualni podaci, itd. razne kombinacije i kombinacije s drugim tipovima podataka).
Prijenos se može izvesti sa svim vrstama šema kodiranja i tehnologijama prijenosa podataka, na primjer, dijaloškim prijenosom, sa adresiranjem određeni uređaj, multicast i broadcast, usluge razmjene poruka, jednostavan prijenos podataka u realnom vremenu i offline, prigušivanje kašnjenja i usluge otporne na kašnjenje. Usluge s različitim zahtjevima za propusnost, sa ili bez zajamčenog propusnog opsega, treba podržati uzimajući u obzir tehničke mogućnosti korišćena tehnologija prenosa podataka.
U NGN mrežama posebna pažnja se poklanja fleksibilnosti implementacije usluga u nastojanju da se u potpunosti zadovolje svi zahtjevi korisnika. U nekim slučajevima je moguće i omogućiti korisniku mogućnost prilagođavanja usluga koje koristi. NGN mora podržavati otvorene aplikacijske programske interfejse kako bi podržao kreiranje, pružanje i upravljanje uslugama.
Sumirajući gore navedeno, možemo reći da savremeni razvoj telekomunikacijske komunikacione mreže nastaju kroz integraciju svih funkcionalnosti ugrađenih u model transportnih mreža. Integracija je dovela do stvaranja univerzalnih multiservisnih transportnih platformi sa električnim i optičkim interfejsima, sa električnom i optičkom komutacijom kanala i paketa (ramova i ćelija), uz pružanje svih vrsta transportnih usluga, uključujući usluge automatski komutiranih optičkih mreža sa signalizacijski protokoli zasnovani na generaliziranom protokolu komutacije pomoću GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching) oznaka.
Na sl. 13.11 predstavlja generalizovanu arhitekturu transportne platforme, koja specificira mogući izvori informaciono opterećenje, protokoli koordinacije i transportne tehnologije za informacije sa posla.
Slika 13.11 - Generalizirana arhitektura optičke multiservisne transportne platforme
Fig. 13.11:
PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy - plesiohrona digitalna hijerarhija (brzine 2, 8, 34 i 140 Mbit/s);
N-ISDN, Digitalna mreža za uskopojasne integrisane usluge - uskopojasna digitalna mreža sa integrisanim uslugama (U-ISDN);
IP, Internet Protocol - Internet protokol;
IPX, Internet Packet eXchange - mrežna razmjena paketa;
MPLS, Multi-Protocol Label Switching - višeprotokolno prebacivanje oznaka;
GMPLS, Generalized MPLS - generalizovani protokol za prebacivanje oznaka;
SAN-ovi, Storage Area Networks - mreže za skladištenje podataka (servisni serveri, baze podataka);
ISCSI, Internet Small Computer System Interface - protokol za uspostavljanje interakcije i upravljanja skladišnim sistemima, serverima i klijentima;
HDTV, High-Definition Television - televizija visoke definicije;
ESCON, Enterprise Systems Connection - povezivanje kancelarijskih sistema (sa bazama podataka, serverima);
FICON, Fiber Connection - optička veza za prijenos podataka;
PPP, Point-to-Point Protocol - point-to-point protokol;
RPR, Resilient Packet Ring - protokol paketnog prstena koji se samoiscjeljuje;
HDLC, High-level Data Link Control - protokol za kontrolu kanala visokog nivoa;
GFP, Generic Framing Procedure - opći postupak formiranja okvira.
PPP, RPR, HDLC, GFP protokoli u transportnim mrežama obavljaju funkcije koordinacije informacijskih podataka iz izvora opterećenja sa transportnim strukturama kako bi se povećala efikasnost korištenja resursa ovih struktura, na primjer, virtuelni kontejneri visokog i nižeg reda u SDH. mreže ili optičkih kanala u OTN mreži, ili fizičkih resursa Ethernet okvira za prijenos.
Transportne mreže koje formiraju žičane komunikacione kanale između udaljenih bežičnih mreža su kombinacija (slika 1.5):
- žičane komunikacione linije (linkovi) preko kojih se prenose digitalni električni ili optički signali;
- mrežni čvorovi koji prenose signale (uključujući njihovo multipleksiranje/demultipleksiranje) s jedne žičane linije na drugu pomoću prekidača (Slika 1.5 prikazuje strukturu transportne mreže koja sadrži 9 prekidača međusobno povezanih sa 15 komunikacionih linija).
Savremene transportne mreže su povezani tehnički sistemi, detaljne informacije o kojima se sastoji posebna oblast znanja. Kratke informacije o karakteristikama ovih mreža, koje se odnose na naknadno predstavljanje informacija o BWN, su sljedeće (slika 1.6).
1. Hijerarhijski nivo implementacije mreže služi kao osnova za njihovu podjelu na dva tipa – primarne i superponirane mreže.
Primarne mreže (prenosni sistem) obezbjeđuju fizički prijenos električni signali od izvornog do krajnjeg čvora transportne mreže. Jedna od važnih funkcija primarnih mreža je multipleksiranje/demultipleksiranje signala raznih izvora... Digitalni oblik signala, koji se koristi u savremenim transportnim mrežama, odgovara multipleksiranju s vremenskim podjelom (Time Division Multiplexing -
TDM). Načinom sinhronizacije multipleksiranih signala razlikovati sljedeće vrste primarnih mreža:
- mreže sa plesiohronom digitalnom hijerarhijom (PDH), u kojima su multipleksirani signali bliski sinhroni, ali ne i striktno sinhroni; takve mreže pružaju brzine prijenosa digitalni signali do 150 Mbit/s;
- mreže sa sinhronom digitalnom hijerarhijom (SDH) u kojima je osigurana sinhronizacija multipleksiranih signala - takve mreže pružaju brzinu prijenosa digitalnog signala do 10 Gbit/s.
Rice. 1.5. Struktura transportne mreže
Očigledno, brzine prijenosa tokova informacija u oba tipa mreža omogućavaju stvaranje na njihovoj osnovi transportne infrastrukture koja zadovoljava potrebe postavljanja modernih BWN-ova.
Overlay Mreže zasnovane na primarnim mrežama omogućavaju oblikovanje kanala žičana komunikacija i prijenos poruka između ulaznih i izlaznih čvorova. Mreže sa preklapanjem dopunjuju primarne mreže sa svim resursima potrebnim za obezbjeđivanje žičanog prijenosa signala. Najčešći tipovi superponiranih mreža: - javna komutirana telefonska mreža (PSTN), dizajnirana da obezbijedi kanale sa bitskom brzinom digitalnih tokova do 64 kbit/s; takvi kanali se nazivaju osnovnim digitalni kanali(Digitalni signal 0 - DS0 ili kanal nosioca - kanal);
- digitalna mreža sa integrisanim uslugama (Integrated Services Digital Network), dizajnirana da obezbedi 23 osnovna digitalna kanala u Sjedinjenim Državama i 30 - v Evropa (zbirne stope podataka respektivno jednako 1,544 Mbps i 2,048 Mbps);
komutirana mreža za prijenos podataka (Public Switched Data Network - PSDN) namijenjena za implementaciju paketnog prijenosa podataka; primjer takve mreže je Internet.
Rice. 1.6. Kriteriji klasifikacije transportne mreže
2. Način prenosa poruka. Prema načinu prenosa poruka, sve transportne mreže su klasifikovane prema dva kriterijuma: obliku prezentacije poruka u vremenskom domenu i načinu međusobnog povezivanja pretplatnika u procesu razmene informacija.
U smislu vremenskog prikaza, poruka može biti kontinuirana (režim kola) ili paketna (paketna moda). Kontinuirani oblik karakterizira nedjeljivost poruke tokom komunikacijske sesije, paket, naprotiv, dijeljenjem na dijelove, od kojih se svaki prenosi zasebno (sa naknadnim obnavljanjem integriteta poruke kombinovanjem svih dijelova u ispravan redosled po čvoru primaoca). Kontinuitet poruke je ekvivalentan uspostavljanju zatvorene linije između izvornog i odredišnog čvora transportne mreže električna komunikacija(krug),
što objašnjava porijeklo engleskog izraza za oznake nepp breakout transmisija. Pakovanje poruke je kombinovano sa dva načine paketni prijenos - bilo preko jednog električna linija,nepromijenjen za sve pakete poruke, ili putem nezavisnog prenosa svakog paketa preko transportne mreže, koji se u ovom slučaju nazivaju datagrami.
Oblik odnosa pretplatnika tokom transporta poruka određen je prisustvom/odsustvom preliminarnog dogovora strana u kontaktu o razmjeni poruka. Postoje dvije vrste pretplatničke komunikacije:
- komunikacija orijentisana na vezu, koja odgovara transportu poruka duž putanje nepromenjene tokom komunikacijske sesije - uspostavljanje putanje prethodi prenosu poruke (na primer, preko čvorova povezivanja linija 1 - 4 - 5 - 9 na Sl. 1.5);
- komunikacija bez veze (orijentisana bez konekcije), u kojoj se transport poruka mrežom vrši bez prethodnog utvrđivanja rute njihovog prenosa; podrazumijeva mogućnost prosljeđivanja različitih paketa/dijelova poruke na različite načine (na primjer, u mreži prikazanoj na slici 1.5, kada se prenosi poruka između čvorova 1-9, jedan paket se može prenijeti kroz čvorove 4-5, drugi - kroz čvorove 7-8, treći - kroz čvorove 2-3).
Prijenos bez veze može se izvršiti samo u obliku paketa (datagrama); kontinuirani prijenos poruka - samo kada se uspostavi veza u transportnoj mreži; skupne poruke mogu implicirati povezanost, ali ne i povezivanje. Primjer prijenosa paketa usmjerenog na vezu je prijenos IP paketa preko PSTN i ISDN mreža.
3. Komunikacioni kanali transportne mreže obično se klasifikuju na osnovu oblika realizacije veze između krajnjih čvorova linije i propusnog opsega kanala.
Implementacija veze između čvorova može biti i "fizička" i virtualna.
Fizička veza se ostvaruje formiranjem spojene linije koja uključuje niz međučvornih linija od tačke do tačke i prekidača koji ih povezuju sa fiksnim smjerom prebacivanja sa dolazne na odlaznu međučvornu liniju. Na primjer, fizička veza čvorova 3 i 7 na Sl. 1.5 se formira stvaranjem složene linije koja uključuje čvorove 3, 5, 6, 7 i tri međučvorna segmenta. Tipičan primjer transportne mreže sa fizičkim načinom kola mogu biti PSTN i ISDN.
Virtuelna implementacija veze sastoji se u paketnom prenosu poruka sa istom rutom u transportnoj mreži (tj. sa istom listom čvorova i linija povezivanja). Postojanost rute je osigurana pohranjivanjem smjera prijenosa paketa (paketna komutacija) u komutatorima mreže. Memoriranje se vrši ili samo za vrijeme prijenosa poruke, što odgovara konceptu komutiranog virtuelnog kola, ili za dugo vremena, što odgovara konceptu trajnog virtuelnog kanala.
Kreiranje dial-up kanala vrši se na zahtjev izvora poruke automatski, kreiranjem stalnih kanala- mrežni administrator. Primjeri virtuelne mreže su PSDN mreže.
Kapacitet kanala, koji se shvata kao sposobnost potonjeg da prenosi informacije u određenom vremenskom periodu, određen je tipom kablovskih linija koje se koriste i karakteristikama multipleksiranja signala u prekidačima. U savremenim transportnim mrežama kablovi se koriste sa dva tipa medija za vođenje (žičana bakarna i optička vlakna) i dva gore pomenuta metoda multipleksiranja - plesiohron (PDH) i sinhroni (SDH). Tipična (ali nije obavezna) je kombinacija ožičenih bakrenih linija koje koriste PDH i optičkih linija koje koriste SDH. Prva kombinacija odgovara propusnosti do 150 Mbit / s, druga - do 10 Gbit / s. Tehnologija sinkronog multipleksiranja omogućava da se potonji „superstrukturira“ nad plesiohronim: tako se sporije linije sa plesiohronim digitalnim tokovima mogu povezati sa bržim linijama sa sinhronim tokovima.
Digitalni tokovi plesiohrone mrežne tehnologije su standardizovani u tri standardne opcije: evropski (Ex), američki (Tx) i japanski (Jx). Unatoč općim principima, svaki od njih koristi razni omjeri multipleksiranje na različitim nivoima hijerarhije. Svaki od standarda pokriva nekoliko nivoa digitalne hijerarhije i ima nekoliko simbola koji opisuju specifikacije interfejs i odgovarajuća brzina prenosa:
- Ex standardi, u skladu sa vrijednostima predviđenih brzina prijenosa podataka, označene simbolima E0, El, E2, EZ, E4, E5;
- Tx standardi, označeni kao Tl, T2, TK, T4 i T5 (usvojeni u SAD, Japanu i Koreji);
- Jx standardi, označeni sa Jl, J2, J3, J4, J5, iako je druga oznaka češća: DS1, DS2, DS3, DS4, DS5, koja se pojavila kao rezultat harmonizacije japanske i američke verzije standarda zbog na sličnost njihovih karakteristika (stvarna sličnost se dešava za prva dva hijerarhijska nivoa).
Osnovni digitalni tokovi oba standarda - E0 i DS0 - odgovaraju iste vrijednosti brzine prenosa podataka - 64 kbps. Hijerarhija stopa digitalnih tokova E- i T-verzija data je u tabeli. 1.1. U praksi digitalne linije El, T1 i EZ, TZ,
SDH sistemi usklađeni sa međunarodnim standardima za sinhrone primarne transportne mreže i SONET (Synchronous Opti< Network), отвечающие стандартам США, обеспечивают мультиплексирован цифровых потоков со скоростями порядка сотен и тысяч Мбит/с, что на jedan-j red premašuje vrijednosti brzina u plesiohronim sistemima. Djelomično preklapanje vrijednosti standardizirane brzine digitalnog toka dvije varijante odgovara gornjim hijerarhijskim PDH nivoima i nižim hijerarhijskim SDH nivoima. Osnovna STM-0 vrijednost brzine sinhronog transporta (STM) odgovara brzini prijenosa od 48,96 Mbit/s. Informacije o brzinama prijenosa podataka viših nivoa (STM-x) prikazane su u tabeli. 1.2.
Optički kablovi omogućavaju prenos informacija noroi brzinom do 10 Gbit/s, što je u skladu sa standardom STM-64 (5. nivo hijerarhije brzina). Razlike u brzinama prijenosa korisnog tereta (paylo; i ukupna brzina linije)
