Разработка предложений по построению корпоративных сетей передачи данных на основе перспективных сетевых технологий

 

МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Кафедра № 

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Слушателя (курсанта)  учебного отделения                Князева Александра Алеандровича

ТЕМА: Разработка предложений по построению корпоративных сетей передачи данных на основе перспективных сетевых технологий.

РУКОВОДИТЕЛЬ:    Доцент кафедры №

Подполковник                      

 

РЕЦЕНЗЕНТ:   преподаватель кафедры №                                                            полковник     

 

 

 

«Допустить к защите»

Начальник кафедры №

 

 

Полковник                

 

 

«____» мая 2005 г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МОСКВА

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее  время, с каждым днем все более  увеличивается количество корпоративных  сетей, существующие сети расширяются, возрастает число пользователей  этих сетей. Причем растут также и требования к передаваемому трафику, пропускной способности, масштабируемости и стоимости, которая является существенным показателем при построении корпоративной сети. Помимо задачи увеличения пропускной способности магистральной сети, актуальной является задача построения сети доступа, основными требованиями к которой являются:

широкая инфраструктура,

масштабируемость,

невысокая стоимость.

Трудности решения этих задач возникают по ряду причин:

1.Проблема  телефонизации (большое количество  удаленных населенных пунктов и промышленных сооружений, в нашей стране нетелефонизированно).

2.Проблема  преодоления препятствий при  прокладке кабеля (большое количество  природных помех, таких как  реки, овраги, леса, а также искусственно  созданных: здания, железнодорожные  рельсы).

Для решения  этих задач необходимо:

1.Обосновать  необходимость применения сетей  беспроводного доступа (рассмотреть  случай при которых применение  проводных сетей затруднительно, а следовательно, является дорогостоящим).

2. Проанализировать  сети беспроводного радиодоступа (выявить все преимущества и недостатки данной системы, а также экономически обосновать целесообразность применения данных технологий).

3. Проанализировать  существующие стандарты, поддерживающие  технологии беспроводного радиодоступа (рассмотреть существующие технологии и стандарты, выбрать наиболее перспективные и описать их характеристики).

4.  Проанализировать  оборудование представленное на  российском рынке (провести сравнительный  анализ всех типов оборудования  представленного производителями на российском рынке и сделать выводы о преимуществах использования одного из типов).

5. Разработать конкретные  предложения по созданию абонентской  части корпоративной сети ( на  основе выбора конкретного оборудования  разработать фрагмент корпоративной системы передачи данных, описать его характеристики  и обосновать выбор экономически).

Предложенный вариант  решения задачи по созданию абонентской  части корпоративной сети, с помощью  технологий беспроводного широкополосного  радиодоступа необходимо оценить по стоимости реализации проводных средств связи с подобными характеристиками. Кроме этого необходимо сопоставить стоимостные затраты по созданию аналогичных решений на базе предлагаемого производителями оборудования для широкополосного доступа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 АНАЛИЗ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ  ПОСТРОЕНИЯ АБОНЕНТСКОЙ ЧАСТИ  СЕТИ.

1.1 СИСТЕМЫ ФИКСИРОВАННОГО ШИРОКОПОЛОСНОГО  РАДИОДОСТУПА.

Анализ результатов развития технологий пользовательского доступа за последнее десятилетие показывает, что для предоставления услуг мультимедиа в настоящее время имеется широкий выбор беспроводных технологий пользовательского доступа. В настоящее время, системы  радиодоступа  строятся в соответствии со следующими стандартами:

1. HiperLAN2;
2. MMDS;
3. WLL;
4. IEEE 802.11/b/g.

HiperLAN2

HiperLAN2 базируется на недавно разработанной радиотехнологии, созданной специально для взаимодействий по локальной сети в рамках проекта Broadband Radio Access Networks (BRAN), реализуемого Европейским институтом стандартов в области электросвязи (ETSI), радиотехнология — так называемое уплотнение с ортогональным разделением частот (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM), реализация которого является весьма серьезной технической задачей. Наиболее привлекательной чертой HiperLAN2 является ее высокая скорость, в качестве каковой иногда ошибочно называется величина 54 Мбит/с. Действительно, номинальная скорость радиопередачи будет составлять 54 Мбит/с, но типичная скорость для приложений будет ближе к 20 Мбит/с. Другая характерная черта — поддержка QoS, что весьма важно для таких приложений, как видео и речь. Архитектура HiperLAN2 обеспечивает соединение со множеством типов сетей, в том числе Ethernet (она будет поддерживаться в числе первых), IP, ATM и PPP. Функции защиты включают аутентификацию и шифрование. Совершенно Построение сетей на основе технологии HiperLAN2 потребует значительных инвестиций. Во-первых, единственный стандарт по беспроводные локальные сети,  на сегодняшний день широко применяемый был предложен IEEE, а вовсе не ETSI. Во-вторых, IEEE уже имеет несколько стандартов на беспроводные локальные сети, в том числе стандарт 802.11a, обеспечивающий скорость передачи 54 Мбит/с. И в-третьих, ни одна компания из числа поддержавших проект HiperLAN2 не является признанным лидером в области локальных сетей. Работает данная технология в 5Ггц диапазоне который в настоящий момент еще не лицензирован. Чтобы разделяемые сети в стандарте HiperLAN2 действительно обеспечивали широкополосный доступ, они должны иметь множество точек доступа и множество каналов, которые обеспечивают свободу передвижений в пределах определенной территории.

MMDS

Система MMDS (Microwave Multipoint Distribution Service - Микроволновые многоточечные  распределительные системы) получили в последние годы широкое распространение  как альтернатива классическим кабельным сетям, в которых распределительная сеть строится за счет прокладки коаксиальных или оптических кабелей. Возможность интеграции систем MMDS c высокоскоростным беспроводным обменом цифровыми данными, позволяет легко решить проблему «последней» мили, обеспечивая радиус вещания, ограниченный линией горизонта (около 60 км).

Запрашиваемые пользователем данные транслируются  нисходящими потоками в цифровых каналах, использующих модуляцию QPSK, 16-, 32-, 64-, 128- или 256-QAM. При этом, в зависимости от ширины канала и выбранной схемы модуляции сигнала, в одном канале шириной до 8 МГц обеспечивается скорость передачи данных до 56 Мбит/сек. времени, что в 1000-1500 раз быстрее, чем позволяет аналоговый телефонный модем (33,6 Кбит/с), в 200-400 раз быстрее, чем по линии ISDN (64 и 128 Кбит/с). Радиус зоны обслуживания системы ММDS определяется высотой подвеса передающей антенны, мощностью передатчика, количеством передаваемых каналов, потерями в антенно-фидерном тракте и коэффициентом усиления передающей и приёмной антенн. В процессе строительства и эксплуатации выявлен ряд преимуществ системы MMDS. Главным недостатком технологии является высокая стоимость оборудования, большое число обслуживающего персонала.

WLL

Первые  системы фиксированного беспроводного доступа (WLL -Wireless Local Loop) были разработаны в конце 1980-х - начале 1990-х годов для решения весьма актуальной задачи - расширения зоны обслуживания АТС. Название этого класса систем определяет и их назначение -предоставление услуг традиционной телефонии абонентам, расположенным за пределами зоны обслуживания.

Системы WLL являются системами типа "точка - многоточка", работают в диапазонах частот от 1,5 до 3,5 ГГц, а сети на базе систем WLL строятся по сотовому принципу. В состав систем WLL входят:

1. центральная станция (ЦС), обеспечивающая подключение и управление всей сетью в целом;
2. ретрансляционные станции (PC), позволяющие обеспечить сплошное покрытие обслуживаемой территории и расширить зону обслуживания  до нескольких сотен километров (в зависимости от количества последовательно включенных ретрансляторов);
3. терминальные станции (ТС), устанавливаемые в зонах обслуживания;
4. система технического обслуживания, реализованная в виде программного обеспечения на уровне управления сетевыми элементами и устанавливаемая на персональном компьютере.

Системы WLL предоставляют услуги ТфОП (телефония, факс и передача данных с использованием dial-up-модемов) абонентам, удаленным на десятки километров. Основной недостаток данных систем является высокая стоимость, сложность установки и эксплуатации оборудования.

Развитие  систем класса FBWA в конце 1990-х годов обусловлено несколькими факторами:

1. практически всеобщей информатизация;
2. появлением широкого набора высокоскоростных транспортных технологий.
3. разработкой концепции построения сетей следующего поколения, обеспечивающих единое управление всеми видами трафика в современных мультисервисных сетях связи.

Таким образом, системы  FBWA, предназначенные для предоставления индивидуальным и корпоративным пользователям современных услуг.

Представленные  в настоящее время на рынке решения класса FBWA практически не имеют PC, что ограничивает радиус их зоны обслуживания пределами одной ячейки.

В системах FBWA используется секторный принцип построения ЦС, в состав которой входят несколько приемопередатчиков, обслуживающих каждый свой сектор, причем в каждом секторе могут быть организованы несколько радиоканалов.

Терминальные  станции современных систем FBWA обеспечивают подключение к различным услугам широкого круга как индивидуальных, так и корпоративных пользователей, включая ЛВС, УАТС, сети Frame Relay и др.

И наконец, кроме предоставления услуг пользовательского доступа, системы FBWA широко используются в качестве беспроводных городских сетей для предоставления транспортных услуг (например, для подключения базовых станций к коммутаторам мобильных сетей связи).

1.2 ОРГАНИЗАЦИЯ РАДИОИНТЕРФЕЙСА

 Полосы частот для систем FBWA определены международным Регламентом радиосвязи, а в России - "Таблицей распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерации в диапазонах частот от 3 кГц до 400 ГГц", определяющей также условия использования полос частот в России. Под последними следует понимать три категории полос частот, предназначенных для использования:

1. преимущественно РЭС правительственного назначения (категория ПР);
2. преимущественно РЭС гражданского назначения (категория ГР);
3. совместно РЭС правительственного и гражданского назначения (категория  СИ).

Выделением  полос частот для эксплуатации различных систем FBWA занимается   Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ), а назначение  номиналов частот для эксплуатации каждой конкретной системы производится Главным радиочастотным центром (ГРЧЦ) или его подразделениями.

Современные системы FBWA работают в диапазонах частот 2,4; 3,5; 5; 10,5; 26/28 ГГц, вплоть до 40 ГГц, которые в России относятся к категориям ПР или СИ.. Кроме того, частотный ресурс в каждом конкретном регионе весьма ограничен. Поэтому оператору, решившему предоставлять услуги с использованием систем FBWA, следует перед выбором оборудования выяснить ситуацию с наличием частотного ресурса в регионе развертывания системы в соответствующем подразделении ГРЧЦ.

Перевод систем FBWA в область более высоких частот связан, с одной стороны, с занятостью низкочастотных диапазонов, особенно в крупных городах, а с другой - с необходимостью обеспечения достаточного частотного ресурса для широкого развития систем данного класса. Так, например, если для систем стандартов IEEE 802.1 lb/g выделен частотный ресурс 83,5 МГц в диапазоне 2,4 ГГц, то для развертывания систем FBWA регулирующие органы ЕС в области телекоммуникаций выделили полосу частот 300 МГц в диапазоне 10,5 ГГц и по 2 ГГц - в диапазонах 26/28 ГГц. Для развития особого класса систем фиксированного широкополосного беспроводного доступа, получивших название MWS (Multimedia Wireless System), в диапазоне 40 ГГц выделен частотный ресурс 3 ГГц.

Следует отметить, что при проектировании сетей FBWA, работающих в диапазонах выше 15-20 ГГц, необходимо учитывать влияние атмосферных явлений на качество радиосвязи, а радиус зоны обслуживания одной ЦС при этом не будет превышать нескольких километров.

Более узкополосные системы могут устанавливаться в регионах с ограниченным частотным ресурсом, развертывание же широкополосных систем хотя и требует наличия большего частотного ресурса, однако обеспечивает высокую масштабируемость создаваемой сети доступа.

1.3 ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ FBWA

Радиус зоны обслуживания ЦС в большой степени зависит от диапазона частот, в котором работает данное оборудование, и от вида используемой в системе модуляции. Для систем FBWA, работающих в диапазонах 2,4 и 3,5 ГГц, радиус зоны обслуживания составляет 15-20 км, а в диапазоне 26/28 ГГц он уменьшается до 3-5 км. Таким образом, если для предоставления услуг доступа на достаточно обширной территории оператор планирует использовать оборудование, работающее в более высокочастотном диапазоне, то затраты на организацию сети увеличатся в связи с необходимостью установки нескольких ЦС. В то же время такая есть будет обладать высокой масштабируемостью и оператору будет проще получить разрешение на частоты для эксплуатации оборудования.

Потенциальная емкость современных систем FBWA (то есть максимальное количество ТС, которые может обслужить одна ЦС) достигает 1000 ТС и более. Однако реальная емкость сети оператора на базе систем FBWA будет зависеть от целого ряда факторов: метода доступа; используемой в радиотракте сетевой технологии; способов предоставления каналов и т.д., а в первую очередь - от вида предоставляемых услуг. При предоставлении только транспортных услуг на базе выделенных линий количество ТС будет полностью определяться пропускной способностью системы и предоставляемых в аренду выделенных линий. В случае предоставления оператором преимущественно услуг телефонии емкость системы зависит от пропускной способности системы, типа применяемого кодека, средней телефонной нагрузки и процента отказов в обслуживании вызовов. Если же абонентами сети доступа будут преимущественно пользователи услуг передачи данных, то при определении емкости сети необходимо ориентироваться на согласованную скорость передачи (CIR), которая указывается в соглашении об уровне обслуживания (SLA), заключаемом между оператором и пользователями сети доступа.