В России федеральные операторы практически монополизировали рынок магистральных сетей Интернет. Они прокладывают самые толстые линии связи, а потом продают местным провайдерам право пользоваться ими. Но жизнь самих федеральных игроков – тоже не малина. В 2014 г. они должны зайти в каждый город с населением от 100 тыс. человек, а к 2018 г. их присутствие обязательно в городах с населением 8 тыс. человек. А это огромные инвестиции, которые неизвестно, когда окупятся и окупятся ли вообще.

Магистральный Интернет в России

Глобальная магистральная сеть Интернет опоясывает всю планету, соединяя континенты, страны и отдельные города. По большому счету магистральная сеть – это те же волоконно-оптические линии связи, которые приносят Интернет в наши квартиры и дома, только с большей пропускной способностью (от 100 Гбит/с до 10 Тбит/с при использовании современного оборудования). Строительством и обслуживанием таких сетей занимаются либо провайдеры, предоставляющие связь напрямую абонентам, либо компании, работающие только с провайдерами и не имеющие дел с конечными потребителями. Первых, конечно же, больше.

В России строить трансграничные магистральные сети и передавать трафик за границу могут только крупные федеральные провайдеры, многие из которых не ограничиваются магистралями внутри страны. Например, оператор RetnNet имеет Интернет узлы и линии не только на западе РФ, но практически по всей Европе. А провайдер «Синтерра», который сегодня принадлежит «МегаФону», связывает Россию только с некоторыми странами восточной Европы, которые находятся недалеко от наших границ. Региональные (охватывающие некую область в РФ) и локальные (охватывающие только один или несколько населенных пунктов) провайдеры не могут строить свои магистрали за границу и вынуждены пользоваться чужими, а плата за трафик «капает» в карман федеральных игроков рынка.

Нажмите, чтобы увеличить

Но при этом если вы думаете, что быть федеральным провайдером легко и выгодно, то вы ошибаетесь. К таким операторам имеются очень высокие требования. В частности, они обязаны присутствовать по всей стране, во всех регионах РФ. В 2014 г. они должны зайти в каждый город с населением от 100 тыс. человек, а к 2018 г. их присутствие обязательно в городах с населением 8 тыс. человек. Во всяком случае, так гласит сегодня закон. Насколько это реально? Даже самым «толстым» провайдерам это крайне трудно сделать. Но зато они монополисты на рынке иностранного трафика.

В целом тенденции развития рынка магистрального Интернета в России следующие: до 2011 г. включительно провайдеры занимались расширением сетей и строительством новых линий, в 2012 г.они приостановили расширение и начали модернизировать сети, увеличивать пропускную способность, расширять каналы, в 2013 г. провайдеры опять переключились на строительство новых магистральных узлов и линий. Та же тенденция сохранится и в текущем 2014 г.

Топ-10 крупнейших магистральных провайдеров России

В России существует два сегмента магистральных сетей связи: внутрироссийские каналы и международные каналы направления «Москва – Санкт-Петербург – Хельсинки – Стокгольм».

В основном, магистральные провайдеры активнее занимаются одним из направлений, затрачивая больше средств и усилий для его развития, чем другого. Это более эффективный путь, поскольку не приходится гнаться сразу за двумя зайцами. Так, например, операторы RetnNet, «Раском», ТТК и TeliaSonera International Carrier Russia направлены на строительство магистралей за границей, а в России имеют лишь несколько линий связи. А вот такие операторы, как «Синтерра», «ВымпелКом», больше внимания уделяют внутрироссийским магистральным каналам.

Представляем вам 10 самых крупных магистральных провайдеров России:

1. «Ростелеком» – 500 тыс. км магистралей;
2. «МегаФон» (включая сети «Синтерра») – 118 тыс. км магистралей;
3. МТС – 117 тыс. км магистралей;
4. «ВымпелКом» – 137 тыс. км магистралей;
5. «ТрансТелеКом» (ТТК) – 76 тыс. км магистралей;
6. «Старт Телеком» – 16 тыс. км магистралей;
7. «Раском» – 8,6 тыс. км магистралей;
8. Orange Business Services – 8,5 тыс. км магистралей;
9. RetnNet – 5,7 тыс. км магистралей;
10. TeliaSonera International Carrier Russia – 2 тыс. км магистралей.

Первая пятерка лидеров – это федеральные российские провайдеры, которые вкладывают огромные средства в развитие своих сетей и являются практически монополистами во многих сегментах рынка высокоскоростного Интернета в РФ. Большинство операторов из второй пятерки не предоставляют услуги частным российским пользователям, а работают больше с другими провайдерами, предоставляя в аренду свои магистрали.

Топ-3 крупнейших магистральных провайдеров Москвы

Естественно, самые «толстые» магистральные каналы тянутся из-за границы в Москву, а уже из столицы по регионам расходятся линии зачастую с меньшей пропускной способностью. Москва – это очень важный узел, через который проходит огромная часть российского трафика, да и уровень проникновения Интернета в столице намного выше, чем в регионах. Вот почему московским провайдерам нужен более широкий канал.

Тройка крупнейших магистральных провайдеров Москвы выглядит так:

1. «Ростелеком» – 80 тыс. км оптоволокна в Москве и Московской обл.;
2. МГТС – 25 тыс. км оптических линий в Москве и Подмосковье;
3. «АКАДО Телеком» – 18,5 тыс. км линий связи по Москве и Подмосковью.

Как прокладывают магистральные линии в РФ. Взгляд обывателя

Как работают магистральные каналы? Какая аппаратура выдерживает те нагрузки, которые нужны для высокоскоростной передачи огромных объемов информации? Как выглядят и где проложены кабеля магистральных сетей? Давайте попробуем во всем разобраться.

Для того чтобы высокоскоростной Интернет появился в Архангельске, Нижневартовске, Нягани или любом другом городе, нужно протянуть в этот населенный пункт кабель. Причем кабель этот должен быть достаточно толстым и надежным, чтобы выдерживать те нагрузки, которые ему придется пережить. А что уж говорить о кабелях, соединяющих континенты... Но как раз этих самых толстых кабелей никто никогда не видел. Ну, во всяком случае, рядовой обыватель не отличит Интернет-кабель от любого другого, да и не особо интересуется этим.

Как работают магистральные каналы

Магистральные каналы, в основном, прокладываются под землей, тем более, что оптоволокно – это достаточно хрупкий материал, который боится сильных ветров, обледенения и падения веток деревьев. То есть непогода крайне негативно влияет на ВОЛС. Как раз поэтому магистральные волоконно-оптические линии закапывают. В отличие от локальных линий оптоволокна, ведущих к многоэтажкам и частным домам. Последние прокладываются по воздуху, по электрическим столбам.

Оптоволоконные магистральные сети состоят из линий (кабелей) и узлов (крупные маршрутизаторы). Большинство магистральных операторов используют сегодня технологию DWDM – спектральное уплотнение канала, мультиплексирование с разделением по длине волны. Информация в одном городе направляется в аппаратуру спектрального уплотнения, где сжимается до пакетов минимальных размеров и в виде сигнала направляется в другой город, где происходит обратный процесс – распаковка и дешифровка данных. Из необходимого для такого процесса оборудования – мультиплексор, демультиплексор, транспондеры (основные производители Cisco, Huawei, Ciena). Данная технология позволяет передавать большие объемы данных практически одним «броском», значительно ускоряя передачу и расширяя канал.

Обрывы кабеля

Магистральные кабели часто страдают от нерадивых строителей и незаконных застройщиков, которые копают котлованы и траншеи, не удосужившись узнать, не проходит ли какая-нибудь линия связи или коммуникаций в этом месте. Поэтому провайдеры подстраховываются, создавая резервные каналы, чтобы пользователи не страдали в случае обрыва кабеля в одном месте.

Поскольку, как уже было сказано, обрывы кабеля – явление частое, то и ремонт обрывов является обычным делом. Бригада приезжает на примерное место поломки и ищет точку обрыва. Обычно ее видно сразу, поскольку само по себе оптоволокно не рвется, всегда есть внешний фактор – экскаватор, стройка, свежая глубокая траншея (ведь кабель закапывают на глубину порядка 2-4 метров). Но если невозможно точно увидеть, где авария, то существует специальный приборчик – рефлектометр, который подает оптический импульс и по времени возврата определяет довольно точно место обрыва. Мастера-ремонтники вырезают поврежденный кусок кабеля и делают вставку нового. При строительстве линии связи закладывается запас мощности сигнала, ведь врезка несколько ухудшает скорость передачи. Кстати, на оптике, проложенной по воздуху, можно увидеть на столбах бухты с запасом кабеля. Они как раз для ремонта обрывов. Чтобы не делать врезки, которые ухудшат качество связи.

Проблемы магистральных сетей в России

Основной проблемой магистральных провайдеров в нашей стране являются, собственно, размеры России. Дело в том, что мало проложить магистраль, нужно еще и поддерживать ее нормальную работу, регулярно модернизировать и ремонтировать. А на такой обширной территории это бывает крайне трудно и дорого. Ведь одно дело – заменить оборудование на сети, протяженностью 100 км, а совсем другое – 100 000 км.

Поэтому провайдеры часто тянут до последнего с модернизацией, пытаясь сэкономить или хоть как-то повысить окупаемость сети. И ремонтируют сеть на некоторых участках десятки раз, до тех пор, пока мощности хватает еле-еле. И только когда уже совсем падает скорость и пропускная способность, заменяют весь участок магистрали.

В России вложения провайдеров в развитие и обслуживание магистральной сети зачастую огромные. Поэтому не судите операторов строго, они стараются сделать максимум, затратив как можно меньше денег. Кроме того, на них давят не только экономические условия, но еще и законодательство, обязывающее каждый год прокладывать все больше новых магистральных линий.

Магистральная сеть компании ОАО «Ростелеком»

Нажмите, чтобы увеличить

Магистральная сеть компании «МегаФон»

Нажмите, чтобы увеличить

Магистральная сеть компании «Синтерра», принадлежащей «МегаФону»

Лекция 8 08.03.2017 4:50:00

Магистральные каналы передачи данных

Аналоговые магистральные каналы

Первые дальние линии передачи данных появились ещё в эпоху телеграфа. С развитием телефонии потребности в передаче данных на большие расстояния резко увеличились. Появилась необходимость в линиях связи, способных обеспечивать одновременное обслуживание нескольких телефонных разговоров. Такие линии связи получили название «магистральных». Первые магистральные линии телефонной связи представляли просто несколько обычных телефонных линий, проложенных параллельно. Это было не самое экономичное решение и в 30-х годах прошлого века появились первые системы уплотнения телефонных сигналов с частотным разделением каналов.

Принцип работы систем с частотным уплотнением следующий: стандартный телефонный канал обеспечивает передачу аналогового сигнала в диапазоне частот от 300 до 3400 Гц, т.е. имеет полосу пропускания в 3100 Гц. С учетом особенностей человеческого голосового аппарата и возможностей распознания речи такая полоса пропускания обеспечивает понимание не менее 90% слов и 99% фраз. Для уплотнения (или мультиплексирования) несколько низкочастотных голосовых сигналов с помощью модулирования и фильтрации переносятся в более высокочастотный диапазон, причем каждому выделяется своя собственная полоса. Для исключения интерференции каждому сигналу шириной 3100 Гц выделяется полоса в 4000 Гц и они оказываются отделены друг от друга защитной полосой в 900 Гц.

Так первичный групповой тракт К-12 позволяет объединить 12 голосовых каналов и поместить их в диапазоне от 60 до 108 КГц. Вторичный тракт К-60 объединяет 5 первичных в диапазоне от 312 до 552 КГц. Его ширина 240 КГц что соответствует 60 полосам по 4 КГц для голосовых каналов.

Аналоговые магистральные линии разрабатывались задолго до цифровой эры и предназначались только для передачи голосового трафика. Конечно, с помощью модема в каждый голосовой канал можно нагрузить цифровым потоком мощностью в несколько килобит в секунду, но реализовывать столь экзотические схемы не потребовалось по причине прихода на магистральные линии цифровых технологий.

Технология плезиохронной цифровой иерархии (PDH)

Развитие полупроводниковых технологий позволило в начале 60-х годов перейти к цифровым методам передачи, которые имели значительные преимущества по сравнению с аналоговой передачей сигнала (достаточно сказать о возможности практически без потерь восстанавливать цифровой сигнал на регенерационном участке). Для оцифровки речевого сигнала стал применяться метод, названный импульсно-кодовой модуляцией (PCM - Pulse Code Modulation), согласно которому дискретные отсчеты сигнала, взятые с частотой 8 КГц, кодировались 8-ми битной последовательностью (квантовались), что давало цифровой поток 8КГц х 8бит = 64 Кбит/сек. Этот цифровой сигнал получил название DS0 (Digital Signal level zero), и, именно, он является тем строительным "кирпичиком", на базе которого создаются более мощные цифровые системы передач, емкость которых измеряется числом DS0, содержащихся в них.

Цифровая аппаратура мультиплексирования и коммутации была разработана в конце 60-х годов компанией AT&T для решения проблемы связи крупных коммутаторов телефонных сетей между собой. Каналы с частотным уплотнением, применяемые до этого на участках АТС-АТС, исчерпали свои возможности по организации высокоскоростной многоканальной связи по одному кабелю. .

Для решения этой задачи была разработана аппаратура Т1, которая позволяла в цифровом виде мультиплексировать, передавать и коммутировать данные 24 абонентов. Для соединения магистральных АТС каналы Т1 представляли собой слишком слабые средства мультиплексирования, поэтому в технологии была реализована идея образования каналов с иерархией скоростей . Четыре канала типа Т1 объединяются в канал следующего уровня цифровой иерархии - Т2, передающий данные со скоростью 6,312 Мбит/с, а семь каналов Т2 дают при объединении канал ТЗ, передающий данные со скоростью 44,736 Мбит/с. Аппаратура T1, T2 и ТЗ может взаимодействовать между собой, образуя иерархическую сеть с магистральными и периферийными каналами трех уровней скоростей.

С середины 70-х годов выделенные каналы, построенные на аппаратуре T1, стали сдаваться телефонными компаниями в аренду на коммерческих условиях, перестав быть внутренней технологией этих компаний. Сети T1, а также более скоростные сети T2 и ТЗ позволяют передавать не только голос, но и любые данные, представленные в цифровой форме, - компьютерные данные, телевизионное изображение, факсы и т. п.

Технология цифровой иерархии была позже стандартизована для международного применения. При этом в нее были внесены некоторые изменения, что привело к несовместимости американской и международной версий цифровых сетей. Американская версия распространена сегодня кроме США также в Канаде и Японии (с некоторыми различиями), а в Европе применяется международный стандарт. Аналогом каналов Т в международном стандарте являются каналы типа El, E2 и ЕЗ с другими скоростями - соответственно 2,048 Мбит/с, 8,488 Мбит/с и 34,368 Мбит/с. Американский вариант технологии также был стандартизован ANSI.

Несмотря на различия американской и международных версий технологии цифровой иерархии, для обозначения иерархии скоростей принято использовать одни и те же обозначения - DSn (Digital Signal n). В таблице приводятся значения для всех введенных стандартами уровней скоростей обеих технологий.

Иерархия цифровых скоростей

Или в графической форме:

На практике в основном используются каналы Т1/Е1 и ТЗ/ЕЗ.

При передаче компьютерных данных канал Т1 предоставляет для пользовательских данных только 23 канала, а 24-й канал отводится для служебных целей.

Пользователь может арендовать несколько каналов 64 Кбит/с (56 Кбит/с) в канале Т1/Е1. Такой канал называется «дробным» (fractional) каналом Т1/Е1. В этом случае пользователю отводится несколько тайм - слотов работы мультиплексора.

Физический уровень технологии PDH поддерживает различные виды кабелей: витую пару, коаксиальный кабель и волоконно-оптический кабель.

Коаксиальный кабель благодаря своей широкой полосе пропускания поддерживает канал Т2/Е2 или 4 канала Т1/Е1. Для работы каналов ТЗ/ЕЗ обычно используется либо коаксиальный кабель, либо волоконно-оптический кабель, либо каналы СВЧ.

Физический уровень международного варианта технологии определяется стандартом G.703.

Как американский, так и международный варианты технологии PDH обладают несколькими недостатками.

Одним из основных недостатков является сложность операций мультиплексирования и демультиплексирования пользовательских данных. Сам термин «плезиохронный», используемый для этой технологии, говорит о причине такого явления - отсутствии полной синхронности потоков данных при объединении низкоскоростных каналов в более высокоскоростные. Поскольку мультиплексируемые потоки не были синхронными, их скорости могли различаться в пределах допустимой нестабильности тактовых генераторов, формирующих битовые последовательности, каждого из них. Поэтому при мультиплексировании таких потоков, необходимо производить вставку либо исключение бит для согласования скоростей.

Наличие в PDH потоках выравнивающих битов, делает невозможным прямое извлечение из потока, составляющих его компонентов. Так, чтобы извлечь из потока 140 Мбит/сек (Е4) поток 2 Мбит/сек (Е1) необходимо демультиплексировать Е4 на четыре потока 34Мбит/сек (Е3), затем один из Е3 на четыре потока 8 Мбит/сек (Е2), и только после этого можно вывести требуемый Е1. А для организации ввода/вывода требуется трехуровневое демультиплексирование, а затем трехуровневое мультиплексирование (Рис.2). Такой подход был самоочевидным для обслуживания телефонного трафика с его иерархической системой узлов коммутации каналов. Но использование системы PDH в сетях передачи данных требует большого количества мультиплексоров, что значительно удорожает сеть и усложняет ее эксплуатацию.

Другим существенным недостатком технологии PDH является отсутствие развитых встроенных процедур контроля и управления сетью. Служебные биты дают мало информации о состоянии канала, не позволяют его конфигурировать и т. п. Нет в технологии и процедур поддержки отказоустойчивости, которые очень полезны для первичных сетей, на основе которых строятся ответственные междугородные и международные сети. В современных сетях управлению уделяется большое внимание, причем считается, что управляющие процедуры желательно встраивать в основной протокол передачи данных сети.

Третий недостаток состоит в слишком низких по современным понятиям скоростях иерархии PDH.

Целесообразно делить территориальные сети, используемые для построения корпоративной сети, на две большие категории:

магистральные сети;

сети доступа.

Магистральные территориальные сети (backbone wide-area networks) используются для образования одноранговых связей между крупными локальными сетями, принадлежащими большим подразделениям предприятия. Магистральные территориальные сети должны обеспечивать высокую пропускную способность, так как на магистрали объединяются потоки большого количества подсетей. Кроме того, магистральные сети должны быть постоянно доступны, то есть обеспечивать очень высокий коэффициентом готовности, так как по ним передается трафик многих критически важных для успешной работы предприятия приложений (business-critical applications). Ввиду особой важности магистральных средств им может «прощаться» высокая стоимость. Так как у предприятия обычно имеется не так уж много крупных сетей, то к магистральным сетям не предъявляются требования поддержания разветвленной инфраструктуры доступа.

Обычно в качестве магистральных сетей используются цифровые выделенные каналы со скоростями от 2 до 622 Мбит/с, по которым передается трафик IP, IPX или протоколов архитектуры SNA компании IBM, сети с коммутацией пакетов frame relay, ATM, X.25 или TCP/IP. При наличии выделенных каналов для обеспечения высокой готовности магистрали используется смешанная избыточная топология связей, как это показано на рис. 6.5.

Рис. 6.5. Структура глобальной сети предприятия

Под сетями доступа понимаются территориальные сети, необходимые для связи небольших локальных сетей и отдельных удаленных компьютеров с центральной локальной сетью предприятия. Если организации магистральных связей при создании корпоративной сети всегда уделялось большое внимание, то организация удаленного доступа сотрудников предприятия перешла в разряд стратегически важных вопросов только в последнее время. Быстрый доступ к корпоративной информации из любой географической точки определяет для многих видов деятельности предприятия качество принятия решений его сотрудниками. Важность этого фактора растет с увеличением числа сотрудников, работающих на дому (telecommuters - телекоммьютеров), часто находящихся в командировках, и с ростом количества небольших филиалов предприятий, находящихся в различных городах и, может быть, разных странах.

В качестве отдельных удаленных узлов могут также выступать банкоматы или кассовые аппараты, требующие доступа к центральной базе данных для получения информации о легальных клиентах банка, пластиковые карточки которых необходимо авторизовать на месте. Банкоматы или кассовые аппараты обычно рассчитаны на взаимодействие с центральным компьютером по сети Х.25, которая в свое время специально разрабатывалась как сеть для удаленного доступа неинтеллектуального терминального оборудования к центральному компьютеру.

К сетям доступа предъявляются требования, существенно отличающиеся от требований к магистральным сетям. Так как точек удаленного доступа у предприятия может быть очень много, одним из основных требований является наличие разветвленной инфраструктуры доступа, которая может использоваться сотрудниками предприятия как при работе дома, так и в командировках. Кроме того, стоимость удаленного доступа должна быть умеренной, чтобы экономически оправдать затраты на подключение десятков или сотен удаленных абонентов. При этом требования к пропускной способности у отдельного компьютера или локальной сети, состоящей из двух-трех клиентов, обычно укладываются в диапазон нескольких десятков килобит в секунду (если такая скорость и не вполне удовлетворяет удаленного клиента, то обычно удобствами его работы жертвуют ради экономии средств предприятия).

В качестве сетей доступа обычно применяются телефонные аналоговые сети, сети ISDN и реже - сети frame relay. При подключении локальных сетей филиалов также используются выделенные каналы со скоростями от 19,2 до 64 Кбит/с. Качественный скачок в расширении возможностей удаленного доступа произошел в связи со стремительным ростом популярности и распространенности Internet. Транспортные услуги Internet дешевле, чем услуги междугородных и международных телефонных сетей, а их качество быстро улучшается.

Программные и аппаратные средства, которые обеспечивают подключение компьютеров или локальных сетей удаленных пользователей к корпоративной сети, называются средствами удаленного доступа . Обычно на клиентской стороне эти средства представлены модемом и соответствующим программным обеспечением.

Организацию массового удаленного доступа со стороны центральной локальной сети обеспечивает сервер удаленного доступа (Remote Access Server, RAS) . Сервер удаленного доступа представляет собой программно-аппаратный комплекс, который совмещает функции маршрутизатора, моста и шлюза. Сервер выполняет ту или иную функцию в зависимости от типа протокола, по которому работает удаленный пользователь или удаленная сеть. Серверы удаленного доступа обычно имеют достаточно много низкоскоростных портов для подключения пользователей через аналоговые телефонные сети или ISDN.

Показанная на рис. 6.5. структура глобальной сети, используемой для объединения в корпоративную сеть отдельных локальных сетей и удаленных пользователей, достаточно типична. Она имеет ярко выраженную иерархию территориальных транспортных средств, включающую высокоскоростную магистраль (например, каналы SDH 155-622 Мбит/с), более медленные территориальные сети доступа для подключения локальных сетей средних размеров (например, frame relay) и телефонную сеть общего назначения для удаленного доступа сотрудников.

Глобальные компьютерные сети (WAN) используются для объединения абонентов разных типов: отдельных компьютеров разных классов - от мэйнфреймов до персональных компьютеров, локальных компьютерных сетей, удаленных терминалов.

Ввиду большой стоимости инфраструктуры глобальной сети существует острая потребность передачи по одной сети всех типов трафика, которые возникают на предприятии, а не только компьютерного: голосового трафика внутренней телефонной сети, работающей на офисных АТС (РВХ), трафика факс-аппаратов, видеокамер, кассовых аппаратов, банкоматов и другого производственного оборудования.

Для поддержки мультимедийных видов трафика создаются специальные технологии: ISDN, B-ISDN. Кроме того, технологии глобальных сетей, которые разрабатывались для передачи исключительно компьютерного трафика, в последнее время адаптируются для передачи голоса и изображения. Для этого пакеты, переносящие замеры голоса или данные изображения, приоритезируются, а в тех технологиях, которые это допускают, для их переноса создается соединение с заранее резервируемой пропускной способностью. Имеются специальные устройства доступа - мультиплексоры «голос - данные» или «видео - данные», которые упаковывают мультимедийную информацию в пакеты и отправляют ее по сети, а на приемном конце распаковывают и преобразуют в исходную форму - голос или видеоизображение.

Глобальные сети предоставляют в основном транспортные услуги, транзитом перенося данные между локальными сетями или компьютерами. Существует нарастающая тенденция поддержки служб прикладного уровня для абонентов глобальной сети: распространение публично-доступной аудио-, видео- и текстовой информации, а также организация интерактивного взаимодействия абонентов сети в реальном масштабе времени. Эти службы появились в Internet и успешно переносятся в корпоративные сети, что называется технологией intranet.

Все устройства, используемые для подключения абонентов к глобальной сети, делятся на два класса: DTE, собственно вырабатывающие данные, и DCE, служащие для передачи данных в соответствии с требованиями интерфейса глобального канала и завершающие канал.

Технологии глобальных сетей определяют два типа интерфейса: «пользователь-сеть» (UNI) и «сеть-сеть» (NNI). Интерфейс UNI всегда глубоко детализирован для обеспечения подключения к сети оборудования доступа от разных производителей. Интерфейс NNI может быть детализирован не так подробно, так как взаимодействие крупных сетей может обеспечиваться на индивидуальной основе.

Глобальные компьютерные сети работают на основе технологии коммутации пакетов, кадров и ячеек. Чаще всего глобальная компьютерная сеть принадлежит телекоммуникационной компании, которая предоставляет службы своей сети в аренду. При отсутствии такой сети в нужном регионе предприятия самостоятельно создают глобальные сети, арендуя выделенные или коммутируемые каналы у телекоммуникационных или телефонных компаний.

На арендованных каналах можно построить сеть с промежуточной коммутацией на основе какой-либо технологии глобальной сети (Х.25, frame relay, АТМ) или же соединять арендованными каналами непосредственно маршрутизаторы или мосты локальных сетей. Выбор способа использования арендованных каналов зависит от количества и топологии связей между локальными сетями.

Глобальные сети делятся на магистральные сети и сети доступа.

Сеть связи страны (рис. 2.3) состоит из магистральной (уровень транзитных станций - ТС) и зоновых сетей (уровень местных станций – МС) (рис. 2.4). Зоновая сеть организуется в пределах одной-двух областей (или республик, краев). Она подразделяется на внутризоновую и местную (уровень МС). Внутризоновая связь соединяет областной (республиканский, краевой) центр с районами. Местная связь включает сельскую связь (райцентр с колхозами, совхозами и рабочими поселками) и городскую связь. Абоненты зоны охватываются единой семизначной нумерацией, и, следовательно, в зоне может быть до 10 7 телефонов и находятся на уровне доступа.

Магистральная сеть соединяет главный узел (сетевой узел - СУ0) с центрами зон (сетевыми узлами – СУ2, СУ10, СУ12 и т.д.), а также зоны между собой (рис. 2.4). Внутриобластная (внутризоновая) сеть является сетью областного значения.

Эта сеть обеспечивает связью областной центр со своими городами и районными центрами и последние между собой, а также выход их на магистральную сеть (рис. 2.4).

Сеть строится на основе территориально-сетевых (ТСУ) и сетевых (СУ) узлов. Кроме того, сеть связи страны подразделяется на первичную и вторичную.

Рис. 2.3. Структура сети связи страны.

Рис. 2.4. Построение магистральной и зоновой сети.

Первичная сеть - это совокупность всех каналов без подразделения их по назначению и видам связи. В состав ее входят линии и каналообразующая аппаратура. Первичная сеть является единой для всех потребителей каналов и представляет собой базу для вторичных.

Вторичная сеть состоит из каналов одного назначения (телефонных, телеграфных, передачи газет, вещания, видеотелефонных, передачи данных, телевидения и др.), образуемых на базе первичной сети. Вторичная сеть включает коммутационные узлы, оконечные пункты и каналы, выделенные на первичной сети. Вторичные междугородные сети подключаются к первичной сети с помощью соединительных линий между оконечными станциями первичной и вторичных сетей.

2.3. Городские телефонные сети

В общем случае линейные сооружения городской телефонной сети (ГТС) состоят из абонентских (АЛ) и соединительных (СЛ) линий. Для сокращения расходов на строительство линейных сооружений и повышения эффективности их использования в крупных городах (обычно при емкости сети свыше 10 тыс. номеров) строят несколько районных автоматических телефонных станций (РАТС). Такая сеть называется районированной. При этом линии, соединяющие телефонные аппараты с районной телефонной станцией, называются абонентскими, а линии, соединяющие районные станции между собой, - соединительными.

Связь между районными станциями осуществляется одним из следующих способов: по принципу «каждая с каждой», радиальному, с узлами входящего сообщения, с узлами исходящего и входящего сообщений (рис. 2.5). Первый способ обычно применяется на районированных сетях общей емкостью до 80 тыс. номеров. Второй способ используется для связи РАТС с подстанциями или учрежденческими станциями. На крупных сетях образуются узловые телефонные станции с применением третьего или четвертого способа. Кроме того, для выхода на междугородную сеть РАТС связываются с междугородной телефонной станцией непосредственно или через узловые станции.

Построение сетей АЛ осуществляется различными способами, однако все они могут быть сведены к двум основным системам: шкафной и бесшкафной; в Республике Беларусь, как правило, применяется шкафная система.

Рис. 2.5. Построение межстанционных сетей ГТС

Схема устройства линейных сооружений по шкафной системе изображена на рис. 2.6. Здесь показана часть города с распределенными по отдельным кварталам телефонными абонентами. Кроме районной автоматической станции (МС), учережденческих автоматических станций (УАТС1 - УАТС3) и концентраторов (К1 – К5), располагаются места для базовых станций (БС) сотовых систем связи и узлов ввода сигналов кабельного телевидения (КТВ), для которых оператор телефонной сети будет предоставлять информационные транспротные ресурсы. Число пар проводников проложенных кабелей как правило больше числа телефонных абонентов. Это обеспечивает необходимый эксплуатационный запас. Концентраторы К4 и К5 предназначены для обслуживания новых строящихся районов городской застройки. Таким образом сформирована структура транспортной сети абоненского доступа, в которой образованы три кольца.

Включение абонентов в телефонную станцию осуществляется через распределительные коробки (РК) и распределительные шкафы (ШР) (рис. 2.6, б). При этом от телефонной станции в различных направлениях отходят крупные по емкости кабели, которые, разветвляясь на более мелкие, заходят в ШР. Эти кабели вместе с относящимся к ним линейным оборудованием составляют так называемую магистральную сеть. От ШР отходят меньшие по емкости кабели (100-50 пар), которые, разветвляясь, подходят к РК емкостью 10х2. Данные кабели и относящееся к ним линейное оборудование составляют распределительную сеть. От РК к телефонным аппаратам (ТА) абонентов прокладываются однопарные кабели, составляющие абонентскую проводку (рис. 2.6, б).

Рис. 2.6. Построение сети абонентских линий ГТС: а - распределение кабелей по заданиям; б - шкафная система.

Наличие ШР облегчает производство испытания кабелей и дает возможность путем соответствующих переключений в нем соединять любые пары магистрального и распределительного кабелей, что важно при эксплуатации сети, так как на последней обычно имеют место перегруппировки абонентов, появляется необходимость включения новых абонентов, замены цепей в кабелях и т. п.

Кроме того, применение РШ позволяет экономить магистральные кабели. Дело в том, что в РК соответственно их емкости включаются десятипарные распределительные кабели, в то время как число АЛ, включенных в отдельные РК, обычно меньше. Если подвести непосредственно к телефонной станции полную емкость кабелей, включенных в РК, то на значительном расстоянии до телефонной станции образовался бы большой запас кабельных пар, который более или менее продолжительное время оставался бы в значительной мере неиспользованным, что невыгодно. Наличие РШ позволяет иметь эксплуатационный запас кабельных пар магистральной сети значительно меньше запаса в распределительной сети, обеспечивая таким образом экономию емкости магистрального кабеля.

При построении телефонной сети по бесшкафной системе для обеспечения требуемой гибкости сети используется система параллельного включения кабельных жил, сущность которой заключается в том, что одна и та же кабельная пара, идущая от телефонной станции, включается параллельно в несколько РК. Благодаря такому включению достигается уменьшение запасных пар в магистральных кабелях (аналогично распределительным шкафам). Так, например, у кабелей емкостью 20х2 в направлениях А и Б могут идти по семь пар (7х2), причем шесть пар (6х2) могут быть запараллелены и по желанию использованы частично или полностью в направлении А или Б.

При построении телефонных сетей применяется также смешанная система с использованием того или иного способа на тех участках сети, где он является наиболее целесообразным.

Прокладка кабеля в грунт.

DWDM с подключенными клиентами

Привет!
Я планирую магистральные сети «ВымпелКома» - куда идти, что строить и так далее. Сразу предупрежу – города для нас это как «материальные точки», внутри работают другие люди. В них мы заглядываем только для того, чтобы добраться до своих магистральных узлов.

Протяженность магистральной сети - 137 тысяч километров, пропускная способность уже более 8 Тб/с. Сейчас мы уже перешли Урал, находимся в Сибири, переходим Красноярск и планируем добраться до Читы.

Ниже - ещё фото, рассказ про оборудование и действия при обрывах.

Сеть растёт за счёт прокладки магистральных междугородных кабелей непосредственно «ВымпелКомом», покупки уже готовых каналов связи и аренды сетей там, где нет нашего присутствия. За последние годы строительство сети достаточно сильно активизировалось, так как аренда сетей основных магистральных провайдеров стала достаточно дорогой: требования по ширине канала постоянно растут. Ещё несколько лет назад необходимые ресурсы исчислялись сотнями мегабайт, а сейчас на многих участках уже нужны десятки гигабайт. Это в некоторой степени связано с увеличением количества абонентов, но в большей – с ростом популярности интернет-сервисов. В будущем эксперты предсказывают рост трафика и из-за доступности потокового видео, и из-за роста M2M-устройств типа различных датчиков с SIM-картой внутри.

Конечно необходимость любой стройки определяется экономикой, и, чем больше информационные потоки, тем лучше экономика строительства. К примеру, в сторону Урала из Москвы - сечение 440 Гигабит. Для связи междугородных узлов очень редко используем радиорелейное оборудование (оно осталось ещё кое-где на арендованных участках), в труднодоступных местах используем спутниковые каналы (например, на севере). Чаще всего прокладываем обычный кабель. В основном используется кабель с волокнами производства Corning или Fujikura рекомендации G.652, потом к нему подключаем магистральное DWDM оборудование.

Стойки с магистральным оборудованием DWDM

Ещё стойки с магистральным оборудование DWDM

Уплотнённая передача

Если абонент совершает звонок по телефону, то “голос” идет через контроллер (RNC) на коммутатор. Если он выходит во всемирную сеть, то пакетный трафик (дата) через SGSN и GGSN идет в интернет. Магистральная сеть используется для передачи как голоса, так и пакетного трафика между городами России, причем, независимо от расстояния.

DWDM с подключенными высокоскоростными client

Между узловыми точками (крупными маршрутизаторами) мы используем DWDM - спектральное уплотнение канала, мультиплексирование с разделением по длине волны. Работает это так: данные падают в аппаратуру спектрального уплотнения, через неё пробрасываем IP, выделенные каналы и так далее. Нагрузки соединяются в групповой сигнал и одним «чихом» передаются в другой город. Ключевые элементы этой системы – мультиплексор, объединяющий сигналы, и демультиплексор, осуществляющий «распаковку», самые дорогостоящие элементы – транспондеры. К ним непосредственно и подключаются потребители. Основные производители - Ciena и Huawei.

DWDM Ciena - все работает исправно (о чем свидетельствуют синие лампочки)

Раньше мы использовали SDH, сейчас перешли к гибкой и хорошо масштабируемой DWDM. Переход потребовал глубокой модернизации сети с установкой нового оборудования в точках концентрации трафика, а также на всей протяженности линии.

SDH с ограниченными возможностями и DWDM с «безграничными» возможностями

Кольца

Понятно, что обрыв магистральной сеть означает проблемы для тех, кто остался на изолированном участке. Соответственно, многие соединения закольцованы, то есть имеют как минимум по одному резервному каналу.

Правда, пару лет назад случилось практически невероятное – в двух местах кольца почти одномоментно порвали два канала. Теперь мы строим рассечки, чтобы увеличить надёжность и защититься от двойной или тройной аварии на сети.

Магистральные кабели рвут чаще, чем кажется, в основном - в городской черте. Типичные причины – застройка без разрешений, без проверки того, что закопано на участке, внезапный ремонт без согласований. Обычно вы такие аварии даже не замечаете, потому что практически везде - кольца, и для сети в целом это некритично. Мы выезжаем, ремонтируем.

Лет десять назад много обрывов было в сельской местности: деревенские жители с интересом наблюдали за прокладкой кабеля, для того чтобы выкопать, перерубить его лопатой в поисках меди. Сейчас люди уже догадались, что меди внутри оптических кабелей как-то нет. На моей памяти, за последние 10 лет только дважды обрывы кабеля были вызваны действиями охотников за медью. Ещё вспоминается, как магистраль рвало селевым потоком, как её перебивал экскаватор (вообще экскаватор - враг телекоммуникаций №1). Однажды прямо в кабель забили сваю.

Борьба людей и природы (cель)

Обрывы

В случае обрыва кабеля мы фиксируем аварию, сообщаем обслуживающей организации на месте, с которой заключен договор (режим работы 24/7). Есть сложные случаи, особенно они часты зимой, когда на системе управления сложно определить координаты обрыва кабеля. Тогда на месте инженеры берут рефлектометр и начинают искать обрыв. Рефлектометр - это такая штука, которая подаёт оптический импульс, и измеряет время возврата отраженного сигнала от места излома. Прибор, зная скорость сигнала, рассчитывает расстояние до места аварии. «Стрельнули» с одной стороны, потом с другой – стало понятно, где обрыв. Как правило, место видно – например, как я говорил выше, свая торчит или стоит экскаватор со свежей землёй на ковше. Иногда приходится искать подольше, но найти – не проблема. Под землёй оптоволокно само не рвётся, всегда что-то видно на поверхности.

Бригада делает ремонтную вставку - вырезается испорченный кабель, как правило, 20-120 метров. Понятно, что вставка ухудшает соотношение сигнал/шум, но линии строятся с запасом 3 децибелла (этот запас позволит построить около 15 километров вставок). Есть такие места (например на Кавказе), где на линии произошло уже по 20 аварий, резерва хватает. Скорость передачи данных от вставок не падает, ухудшаются характеристики линии. На практике, такого, чтобы из-за вставок пришлось перекладывать кабель, пока не было.

Укладка муфты в кабельную канализацию

Новый участок

Когда нужен новый участок сети, мы готовим бизнес-кейс, считаем затраты. Плюс добавляем данные по тому, что сэкономим при отказе от аренды, коммерческие специалисты прикидывают, сколько будет дополнительных продаж из-за возможности предоставления более широкого спектра услуг. Отдаём план финансистам, они дают заключение, строим или нет. Дальше делается детальное техническое решение, позволяющее нанять подрядчика и построить.

Ввод оптического кабеля в контейнер связи

Сейчас кабель стараемся по возможности закапывать в защитной полиэтиленовой трубе - это самый благоприятный метод. Не везде получается. Где нет возможности, тянем подвесом, используя опоры энергосетей или городских служб… Между городами – оптический кабель может быть размещен в грозотросе ЛЭП, или же используем самонесущий кабель по столбам освещения. Хорошо защищены кабели связи в метро, но там магистрали как таковой нет, обычные – местные сети, а это уже не моя стихия.

Информационные аншлаги через пару лет после прокладки

Спуск кабеля с опоры ЛЭП

НРП

Запас оптического кабеля на опоре

Укладка оптического кабеля (в ЗПТ) в грунт

Средние сроки реализации магистральных междугородных проектов в зависимости от сложности грунтов, характера землевладельцев составляют от года до двух, трех лет. Финалом строительства Мг магистрали являются: проверка участка сертифицированной измерительной аппаратурой, сдача линии в эксплуатацию. Собирается авторитетная комиссия, оформляется куча актов, документов и разрешений. Все это называется красивым словом – легализация. После этого - ура. Линия заработала.