Характеристика района проектирования.

Прежде чем приступить к разработке структурой схемы сети студент должен дать характеристику района проектирования. В этом разделе необходимо представить полную характеристику району проектирования. Например, существующая инженерная инфраструктура в Северном районе города Хабаровска представлена автодорогами, наземными и подземными коммуникациями (газопроводы, водопроводы, теплотрассы, кабельные и воздушные линии связи, силовые кабели). Далее указать расположение домов в районе проектирования, дать характеристику самим домам в плане этажности, количеству квартир на площадке, (например, дома в районе проектирования в основном 5-ти этажные, 4-х подъездные, на площадке по 4 квартиры) таблица 2.1, дома относятся к жилому, корпоративному или другому сектору рис.2.1.

Рисунок 2.1 – Базовая модель Ethernet-сервисов

Таблица 2.1 Характеристика домов в районе проектирования

Распределить источники нагрузки в процентном и числовом значениях, согласно выданного задания. Данные по источникам нагрузки свести в таблицу 2.2.

Таблица 2.2– Количественный состав абонентов по типам услуг

Далее необходимо дать характеристику предоставляемых услуг в районе проектирования.

Телефония (VoIP).

Для предоставления услуги VoIP в сетях доступа Metro Ethernet характерны два варианта реализации. Первый подразумевает подключение к оборудованию узла доступа телефонного шлюза, который обслуживает всех абонентов телефонии данного узла. Суть второго заключается в использовании в качестве оконечного оборудования пользователя устройства типа IAD (устройство интегрированного обслуживания) или Router (маршрутизатор) с наличием функции шлюза VoIP, которое подключается к узлу доступа. Для обеспечения телефонной связи с ТфОП на границе сети Metro Ethernet присутствует шлюз VoIP/ТфОП. Речевое сообщение необходимо преобразовать. Преобразование речевого сигнала в сети осуществляется несколько раз. Сначала речевой сигнал поступает на кодек, где преобразуется в цифровой поток. В сетях VoIP используются стандартные кодеки G.7xx. Кодеки отличаются скоростью передачи цифрового потока, размером кадра и допустимым временем задержки, которое вносит процедура преобразования речевого сигнала в цифровой сигнал. В системах кодирования речевого сигнала присутствует паритет между скоростью передачи циф­рового потока и временем задержки на кодеке. Чем меньше скорость передачи данных, тем большую задержку вносит кодек в передачу VoIP.

Для передачи аудиоинформации по сети используется протокол передачи данных в режиме реально­го времени RTP (Real Time Protocol). Протокол RTP обеспечивает только компен­сацию джиттера за счет использования механизма временных меток. Протокол RTP дополнен протоколом RTCP, принцип работы которого состоит в постоянном обмене данными о со­стоянии канала, передатчика и приемника в процессе сессии VoIP. Как следствие, в RTCP можно осуществлять управление параметрами ка­чества в процессе разговора.

Для управления VoIP трафиком в сети Metro Ethernet необходимо задействовать оборудования типа Softswitch (гибкий коммутатор).

Доступ в интернет.

В основе услуги доступа в интернет лежат связи типа клиент-сервер.

В наиболее простой схеме услуги доступа в интернет должны быть клиент, сервер и определенный протокол обмена данными между ними. В настоящее время услуги доступа в интернет получили наибольшее распространение:

- всемирная паутина (WWW – World Wide Web) – распределенная система, предоставляющая доступ к связанным между собой документам, расположенным на различных устройствах, подключённых к интернету;

- Web 2.0 – интернет проекты и сервисы, активно развиваемые и улучшаемые самими пользователями (блоги, вики-проекты, социальные сети);

- веб-форум – класс веб-приложений для организации общения посетителей веб-сайта;

- файлообменная сеть – эмуляция одноранговой компьютерной сети для совместного использования файлов, основанная на равноправии участвующих в обмене файлами (каждый участник одновременно является и клиентом и сервером);

- платежные системы – системы расчетов между финансовыми организациями, бизнес организациями и интернет пользователями при покупке-продаже товаров и за различные услуги через интернет (электронная версия традиционных платежных систем);

- интернет-радио (веб-радио) – услуга передачи потоковой аудиоданных через интернет;

- интернет-телевидение (on-line TV) – услуга потоковой передачи видеоданных через интернет;

- IMS (Instant Messaging Service) и IRC (Internal Relay Chat) – служба и протокол передачи мгновенных сообщений;

- FTP (File Transfer Protocol) – протокол и услуга по передаче файлов через интернет;

- поисковые системы – программно-аппаратный комплекс с веб-интерфейсом, предоставляющий возможность поиска информации в интернете;

- удаленное управление – услуга передачи постоянных видов деятельности менеджмента за пределы организаций.

Как показывает практика, большая часть подоб­ных услуг используются в процессе работы пользователя с интернетом. Наиболее часто используемые реализации услуги доступа в интернет WWW и FTP – рисунок 2.2.

В силу специфики услуги доступа в интернет, трафик, исходящий от пользователя в виде запроса значительно меньше, чем трафик в виде загружаемой информации исходящей от сервера. Также, существует большое количество других услуг передачи данных с соответствующими протоколами обмена данными, на прикладном уровне. Однако при инкапсуляции все они последовательно упаковываются в TCP/IP/Ethernet кадр. В отличие от стека RTP/UDP, который может сразу же начать передачу пакетов, TCP устанавливает соединения, которые должны быть созданы перед передачей данных. То есть в отличие от UDP, TCP гарантирует целостность передаваемых данных и уведомляет отправителя о результатах передачи.

Рис.2.2 Схема предоставления услуг доступа в Интернет.

Вследствие исторического развития сети Metro Ethernet, наибольшую долю в общем потоке передаваемой информации занимает именно услуга передачи данных, а точнее доступа в интернет и обращения к файловым серверам, подключенным к уровням ядра и агрегации.

Услуга IPTV.

Услуга IPTV на данный момент является приоритетной услугой в сетях Metro Ethernet по причинам:

- услуга IPTV требует широкой полосы, что должно увеличить за­грузку сетей и принести операторам дополнительные дивиденды;

- загружая трафиком IPTV транспортные магистрали, которые до внедрения услуг IPTV были явно недогружены, операторы Metro Ethernet мо­гут оправдать вложения в транспортную сеть;

- для пользователей передача и прием видео тоже интересны, хотя бы потому, что среднестатистический человек получает 70...90 % всей информации об окружающем мире посредством зрения.

Таким образом, приоритетность услуг IPTV выгодна и пользо­вателям, и операторам. А это значит, что те и другие пойдут навстре­чу друг другу. В общем виде схема предоставления услуг IPTV и VoD (Video on Demand) отображена на рисунке 2.3. Модель предоставления услуги можно разбить на три части: серверную (оборудование станции IPTV), транспортную (оборудование Metro Ethernet), абонентскую (оборудование пользователя) [1].

Рис.2.3 Схема предоставления услуги IPTV и VoD

Основные функции серверной части:

- прием видеосигналов и их трансляция в формат Video over IP;

- биллинг;

- мониторинг;

- администрирование;

- согласование форматов данных.

Основные функции транспортной части – транспортировка видеоданных с поддержкой режимов Multicast и Unicast.

Основной функцией абонентской части является преобразование получаемых видео данных в вид, пригодный для просмотра на TV устройстве.

В части обмена данными технология IPTV строится на основе прин­ципа «клиент-сервер», тем самым объединяясь с технологией интернета и услугами передачи данных. Однако в отличие от услуги доступа в интернет в связи «клиент-сервер» используется режим Multicast-рассылки («сервер-несколько клиентов», «point-to-multipoint»).

Видео-контент размещается на видеосерве­рах, к которым имеют доступ пользователи сети Metro Ethernet. На стороне пользова­телей между традиционным телевизором и конечным оборудование пользователя размещается контроллеры STB (Set-Top Box), которые управляют режимом работы IPTV. Данные от видеосерверов передаются к группам STB с использо­ванием протокола IGMP и режима Multicast. Также в контексте IPTV предоставляется услуга VoD, механизм реализации которой схож с механизмом просмотра видео в web-станице в режиме Unicast.

Процесс преобразования сиг­налов в сети IPTV. В настоящее время существуют три стандарта передачи цифрового видеосигнала, которые используются в сетях IPTV: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4. В современных сетях используются два последних формата, причем перспективным считается MPEG-4, тогда как большая часть работаю­щих в настоящее время сетей пока использует MPEG-2.

Принцип инкапсуляции трафика IPTV аналогичен инкапсуляции трафика VoIP (используется такой же набор протоколов), меняется только содержимое поля данных с отсчета G.7xx на отсчеты MPEG-X, длиной 188 байта и количеством отсчетов от одного до семи на один пакет Ethernet [8].

Для организации IPTV в сети Metro Ethernet оборудование уровней доступа и агрегации помимо протокола IGMP, должно поддерживать метод селективной рассылки - IGMP snooping. IGMP snooping позволяет исключить ситуа­цию, когда информация дублируется для всех пользователей узла доступа. Для этого режима создается специальный реестр (лист распределения ин­формации) клиентских устройств, для которых нужно передавать видео­информацию.

Услуги VPN.

VPN (Virtual Private Network - виртуальная частная сеть) - услуга организации виртуальной частной сети [2], заключается в объединении двух или более удаленных офисов клиента в единую высокоскоростную и защищенную сеть обмена информацией поверх другой сети – рисунок 2.4. VPN включает в себя набор сервисов, отличающихся друг от друга принципом реализации на базе порта или VLAN’а, а также типом сети поверх которой прокладывается VPN. Наиболее перспективная технология, используемая в Metro Ethernet - это VPN на базе MPLS или VPLS (Virtual Private LAN Services).

Используя соединения (сервисы) Metro Ethernet в качестве основы для услуг оператора, можно обеспечить поддержку значительного набора существующих приложений более легко, эффективно и выгодно с точки зрения затрат, чем с помощью других сетевых возможностей и стандартов.

Услуги VPLS позволяют расширить пространственные границы бизнеса, корпоративный клиент получает высокоэффективную мультисервисную транспортную сеть для передачи информации любого типа (данные, голос, видео) с хорошим качеством услуг.

Услуги виртуальных частных локальных сетей (Virtual Private LAN Services, VPLS) или VPN уровня 2 дают возможность объединить распределенные локальные сети в единую сеть. При этом сеть оператора связи абсолютно «прозрачна» и не видна для сети заказчика, что позволяет строить ее так, как будто операторской сети не существует. В результате заказчик получает полный контроль над собственной сетью и ее функционированием.
Для реализации таких сервисов, как VPLS, необходимо использовать ряд технологий, в частности Ethernet 802.1q VLAN, MPLS, технологии резервирования и отказоустойчивости (с поддержкой Spanning Tree), поддержки качества услуг (QoS), реализуемой с помощью механизма классификации трафика компании.

Рис. 2.4 Схема предоставления услуги VPN