Проектирование мультисервисной сети передачи данных

Поэтому для обеспечения повышенной надежности и резервирования для проекта выбираем топологическую модель кольца. Кольца обычно создаются на уровнях опорной сети и доступа. Для соединения сети используются оптоволоконные линии связи, как самые надежные и стабильные технологии для подключения абонента к узлу провайдера на любых дистанциях, тем самым для сети будет обеспечена скорость передачи до 10 Гбит/с и выше.

В современных оптических сетях доступа могут использоваться различные топологии. Выбор оптимальной топологии зависит от целого ряда факторов, связанных с конкретными условиями проектирования (плотность абонентов, их расположение, виды услуг и т.д.), а также базовой оптической технологии. В таблице 2.1 приведено сравнение основных сетевых технологий.

Исходя, из сравнения основных сетевых топологий решено выбрать топологию «кольцо», ведь топология звезда неэффективно использует оптические волокна в кабеле. Линейная топология будет использоваться только в отдельных случаях, когда расположение между зданиями и узлом агрегации будет слишком большим. Однако, для обеспечения большей надежности в линейной топологии, последний коммутатор будет соединен с коммутатором агрегации через тот же оптический кабель, тем самым замыкая кольцо.

 

Таблица 2.1 Сравнение сетевых топологий

Особенности	Звезда	Линейная	Кольцо
Возможность использования недорогого активного оборудования без поддержки STP	Да	Да	Нет
Сохранение работоспособности всех пользователей сети в случае повреждения кабеля	Нет	Нет	Да
Возможность организации дополнительного (резервного) канала без перестройки топологии сети.	Нет	Да	Да
Сохранение связи между узлами в случае отказа центрального оборудования. Есть Чем ближе к главному узлу тем более скажет узлов.	Да	Да	Да
Малая зависимость от особенностей места строительства.	Да	Да	Нет

 

Такое соединение не защитит от обрыва кабеля, но сможет защитить при выходе из строя одного из коммутаторов в цепи. На рисунке 2.1 показаны выбранные варианты топологии для сети доступа застройки микрорайона.

 

Рисунок 2.1- Выбранные варианты топологий для сети доступа

 

2.1.2 Описание типовых архитектурных решений выбранных технологий

Технологии FTTx не накладывают практически никаких ограничений с точки зрения пропускной способности и поэтому обладают отличным запасом на будущее. Помимо возможности совместного использования оптоволокна и витой пары, поддержки услуг голосовой связи/передачи данных и передачи видео, эти решения позволяют предоставлять опытным пользователям современные услуги.

Исходя из описания магистральных сетей и требований ТЗ, выбираем технологию 10 Gigabit Ethernet. Все коммутаторы магистральной сети соединении в «линейное кольцо, которое соединится через сеть ООО «Телеос-1» (рисунок 2.2).

 

Рисунок 2.2 - Архитектура магистрального уровня проектируемой сети

 

Магистральный уровень состоит из 8 коммутаторов расположенных в двух секторах. Подключение к сети передачи данных ООО «Телеос-1» происходит в двух точках (на Площадке_1 и Площадке_8), тем самым замыкая «кольцо» через сеть передачи данных ООО «Телеос-1», и одновременно создавая одно резервное подключение. Для передачи данных магистральный уровень использует технологию 10 Gigabit Ethernet 10GBASE-LX4.

К каждому магистральному коммутатору подключается сеть доступа каждого сектора (рисунок 2.3). Для соединения магистрального коммутатора с коммутаторами доступа используется технология 10 Gigabit Ethernet 1000BASE-X. От коммутаторов доступа оптоволокном подключены абоненты. Абоненты подключены с использованием технологии FTTH , а именно за счет технологии GePON, так как использование технологии FTTB является дорогой и нерациональной в сравнении с FTTС в частном секторе.

 

Рисунок 2.3 - Типовая архитектура проектируемой сети

 

2.1.3 Синтез структурной схемы сети

Структурная схема сети сформирована на основе анализа типовых архитектурно-топологических решений выбранных технологий и приведена в Приложении 2. 27 микрорайон г.Братска был разделен на 8 секторов. В двух секторах находятся узлы агрегации, к которым подключается сеть доступа. Вместе узлы образуют магистральную сеть. Узлы агрегации соединении с топологией "кольцо" с применением технологии 10 Gigabit Ethernet.

«Кольцо» образуется так: узлы агрегации соединении по топологии «линейное кольцо» и т.д. магистральная сеть подключается к сети передачи данных ООО «Телеос-1» в двух точках подключения: на площадку_1 и площадку_8. Далее весь трафик с магистральной сети идет по каналам сети передачи данных «Телеос-1» и замыкает «кольцо», ведь в сети «Телеос-1» также существуют резервные каналы. За счет такого подключения существенно увеличивается отказоустойчивость, ведь при отказе одной из сторон весь трафик пойдет через другую сторону «кольца». Отказ двух участков сразу маловероятен, поэтому надежность магистральной сети очень велика.

С магистральной сети, через сеть передачи данных «Телеос-1» весь трафик поступает к ядру. В ядре обеспечивается подключение к провайдерам высшего уровня (Ростелеком) и расположены серверы с видеоконтеном, файловые, почтовые, игровые серверы. Также в ядре находятся soft-switch и опорно-транзитная станция, благодаря которым обеспечивается обработка трафика IP телефонии (выход к телефонной сети общего пользования на междугородние и международные направления).

Сеть доступа организована по технологии FTTH, и состоит из технологии GePON. На площадках вместе с коммутатором агрегации расположен коммутатор GePON. От узла агрегации сектора оптические каналы поступают к оптическому сплиттеру. К одному оптическому каналу подключается от 4 до 64 ONT устройств. После с помощью оптического сплиттера, оптические каналы распространяются до ONT устройств. Таким образом идет прямое подключение абонентов к сети по оптическому кабелю на скорости до 100 Мбит/с через ONT устройство.

 

2.1.4 Описание работы функциональной схемы

Функциональная схема отражает принцип работы сети и приведена в Приложении 3. На этой схеме отражены типовые узлы сети.

На функциональной схеме подробно показано включение абонентов по технологии FTTx и предоставления услуг IP-телефонии, IPTV и доступа к сети Internet.

Магистральная сеть обеспечивает подключение сети доступа к предоставляемым услугам. Для этого используются высокоскоростные коммутаторы магистральной сети L3, подключенных по технологии 10GBASE-LX4 между собой, и сети передачи данных «Телеос-1». Магистральная сеть обеспечивает быструю передачу трафика и его приоритезацию с помощью технологий QoS. Также на каждом узле агрегации магистральной сети расположены серверы BRAS (Broadband Remote Access Server), которые агрегируют абонентские подключения по сети уровня доступа, и проводят биллинг доступа к сети Интернет.

Сеть доступа реализована на коммутаторах GePON. Коммутаторы GePON расположены в узлах агрегации вместе с магистральными коммутаторами. К каждому порту коммутатора GePON подключаются 4-64 ONT GePON uplinki через оптические кабели. От каждого порта коммутатора GePON по оптическому кабелю, сигнал поступает в оптический сплиттер. Который разделяет его на 4-64 оптических кабелея, к которым присоединяются ONT устройства. Абонентские ONT устройства, через оптоволокно подключаются к оптическому сплиттеру на скорости до 100 Мбит/с. Далее абонентский трафик через ONT устройство поступает к магистральной сети и к BRAS и далее к сети Internet.

Для обеспечения абонентов услугой IP телефонии, у абонента располагается голосовой шлюз для преобразования IP телефонии в аналоговую телефонию. Трафик IP телефонии поступает через ONT устройство, через отдельный виртуальный канал который имеет высший приоритет. Коммутаторы GePON, как и коммутаторы доступа и агрегации также имеют поддержку QoS.

Для обеспечения абонентов услугой IPTV, коммутатор GePON имеет поддержку технологий IGMP и IGMP Snooping. Видеоконтент поступает к абоненту отдельным виртуальным каналом с приоритетом.

 

2.2 Аппаратный синтез сети

 

2.2.1 Выбор сетевого оборудования

Сетевое оборудование подразделяется на оборудование магистральной сети и оборудование уровня доступа.

К оборудованию магистральной сети относят коммутаторы агрегации. 
К оборудованию сети доступа относятся: коммутаторы доступа, коммутаторы GePON, ONT устройства и VoIP-шлюзы.

На основе требований ТЗ выберем соответствующую элементную базу оборудования.

1. Коммутаторы агрегации:

• Количество портов SFP Gigabit Ethernet 10/100/1000 – 64.
• Количество портов 10 Gigabit Ethernet – 2.
• Тип транков VLAN: 802.1x;
• Пропускная способность: 48 Гбит / с;
• Поддержка технологий QoS, IGMP Snooping, IGMP Proxy, STP/RSTP/MSTP, MPLS.

Уровень агрегации очень важен, поэтому в качестве коммутатора агрегации соответственно выберем коммутатор Cisco WS-C4928-10GE. 
Агрегирующий Ethernet-коммутатор Cisco WS-C4928-10GE, представляет собой коммутатор уровня 2-4, для агрегации на границе между пользовательским и провайдерским сегментами сети, предназначенный для высокопроизводительных операторских сетей Ethernet. В таблице 2.2 приведены основные характеристики коммутатора Cisco WS-C4928-10GE

Особенности:

• Высокая производительность - 48 Гбит/с и 71 млн пакетов в секунду;
• Низкая задержка при коммутаци<span class="dash0410_0431_0437_0430_0446_0020_0