МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОВРЕМЕННОЙ ГЕТЕРОГЕННОЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ

Постановка задачи

Перед разработчиками была поставлена задача: разработать топологию и реализовать на практике гетерогенную сеть, которая бы включала:

— ребра сети: одномодовые оптические кабели (λ = 1,31 мкм, μ= 0,22 дБ/км), медные коаксиальные (волновое сопротивление 70 Ом) кабели и витые пары (волновое сопротивление 120 Ом);

— узлы сети: электрические и оптические мультиплексоры (SIEMENS SURPASS hiT7020), коммутаторы (AloeSystem MVTS Softswitch и DigiumAsteriskSoftswitch)

-терминальное оборудование сети: цифровые телефонные аппараты и VOIP телефоны (Cisco ATA -186 SIP, Zoiper и CounterPath X-Lite), компьютеры мониторинга и контроля сети (программное обеспечение TNMS-M SURPASShiT7 020 3.2.2 LCT), цифровые анализаторы (AdvancedNetworkTester «SDH Version» ANT-20 производитель WavetekWandelGoltermann) и тестер (Opticalpowermeter);

— интерфейсы сети: для оптического соединения STM использованы SC-коннекторы, для оптического подключения к анализатору и тестеру использовались FC-коннекторы. Для медных кабельных подключений использовались BNC-коннекторы — для коаксиала и RJ45/RJ12 — для витой пары.

Реализация топологии и принцип действия гетерогенной сети.

На рис 1 показана разработанная гетерогенная сеть:

Рис.1

Сеть включает четыре оптических мультиплексора (SIEMENS SURPASS hiT7020) соединённых в оптическое кольцо и образующих первичную оптическую STM-1 сеть. К данным мультиплексорам через электрические интерфейсы подключены терминальные устройства: персональный компьютеры, VoIP-телефоны, коммутаторы (softswitch) и маршрутизаторы для выхода в глобальную сеть.

Принцип действия

1. Передача речевых сигналов в сети.

Вызов и передача речевых сигналов осуществляются от VoIP телефонов через STM-1 сеть к Asterisk Softswitch коммутатору для обработки и маршрутизации. Asterisk Softswitch осуществляет основные функции телефонной станции (PBX) и через сеть STM-1реализует вызов к AloeSystem MVTS Softswitch для маршрутизации и выхода в ТфОП сеть.

2. Передача данных в сети.

Передача данных происходит от персональных компьютеров из локальной сети LAN1 через STM-1сеть на граничный маршрутизатор глобальной сети интернет (BGP Router). Компьютеры стыкованы в локальные сети с подключением к SDH модулям через Ethernet интерфейсы.

 

Методы мониторинга и измерений.

1. Методы мониторинга и измерений при передаче речевых сигналов

Для проведения измерений спектров аналоговых речевых сигналов было использованы два компьютера с программным обеспечением AdobeAudition2.0.Для приема аудио сигнала использовался программный VoIP SIP телефон Zoiper — ТА1 связанный с аудио входом персонального компьютера в LAN1. На этом же компьютере установлено программное обеспечение для спектрального анализа речевого сигнала AdobeAudition 2.0. Аналоговый сигнал от микрофона подавался на аудио вход РС1, при этом реализовывались два процесса – спектральный анализ данного аналогового сигнала и (при передаче в сеть) его дискретизация, кодирование и компрессия (использовались кодеки G.711, ilbc, GSM, G.729). Далее сигнал передавался на PBX Asteris для обработки через STM-1. После коммутации на PBX вызов направлялся к вызываемому абоненту через сеть STM-1, на программный VoIP SIP телефон Zoiper, который связан с персональным компьютером РС2 в LAN2. После цифро-аналогового преобразования выходной аналоговый речевой сигнал поступал в телефонную трубку и на аудио вход РС2, при этом реализовывался спектральный анализ выходного речевого сигнала. На рис.2 показана схема полного прохождения тракта ТА1-LAN1-STM1-LAN2-ТА2.

Рис.2.

2. Методы мониторинга и измерений при передаче данных

Для экспериментов при передачи данных через STM-1 сеть использовали несколько персональных компьютеров, подключенных к различным STM модулям (SIEMENS SURPASS hiT7020). Данные проходили через Ethernet интерфейсы из локальных сетей (LAN1), мультиплексировались и отправлялись в STM-1 сеть в виде структурированных виртуальных контейнеров VC-4 и после прохождения через STM-1кольца демультиплексировались на необходимом узловом модуле и выходили в локальную сеть назначения (LAN2). Компьютер в LAN1 с установленным программным обеспечением NMS-M SURPASS hiT7020 3.2.2 LCT обеспечивал мониторинг прохождения трафика в сети STM-1. На рис.3, показан пример отображения в анализаторе процесса мультиплексирования в STM-1(использовалось программное обеспечениеTNMS-M SURPASS hiT7020 3.2.2 LCT).

Рис.3.

Выводы

Разработанная современная гетерогенная сеть внедрена в учебный процесс в институте железнодорожного транспорта (DzTI) РТУ и позволяет студентам приобрести практические навыки в разработке, формировании, мониторинге, контроле, в измерениях и в обслуживании современных гетерогенных сетей, в которых используются перспективные технологии.

К основным достоинствам данной сети можно отнести:

1. Простые процессы мультиплексирования.
2. Легкий доступ к различным сигналам в мультиплексации с высокой скоростью передачи данных.
3. Гибкий и эффективный доступ в сеть.
4. Система поддержки и контроля NetworkManagementSystem (OAM&P) — служебные биты для определения неисправностей, удаленное конфигурирование, мониторинг производительности, безопасности и управленческий учет.
5. Стандартный интерфейс может поддерживать несколько межсетевых поставщиков, международных соединений и множество различных услуг:

5.1. пропуск потоков с коммутацией каналов (Е1/E3) для обеспечения телефонной связи между PBX и ТфОП по различным телефонным протоколам (DSS1, BRI, PRI), а также с использование общеканальной системы сигнализации №7 (CSS7);

5.2. пропуск потоков семейства технологий пакетной передачи данных для компьютерных сетей (FastEthernet) и использование протоколов маршрутизации TCP/UDP/IP для соединения локальных и магистральных компьютерных сетей, а также для выхода в глобальную сеть (Internet).

5.3. возможность объединения или подключения имеющейся STM-1 сети к другим SDH сетямс использованием стандартного оптического STM1/STM4SC-подключения для географического расширенияточек доступа и увеличения портов для клиентского соединения.

6. При подключении к сетевому узлу AloeSystem MVTS SoftswitchGSM/UMTS/LTE-радиомодема, открывается возможность стыковки сети с сетями мобильной связи (LMT/Tele2/Bite).
7. При подключении E1 потока с общеканальной системой сигнализации №7 (CSS7) открывается выход в фиксированные телефонные сети публичных операторов (LDz, Lattlecom).
8. Использование протоколов VoIP (протоколы сигнализации H.323/SIP) при помощи AloeSystem MVTS Softswitch позволяет обеспечить телефонное соединение с любыми телефонными операторами в мире, посредством глобальной сети Internet.
9. Из возможных услуг доступны следующие: голосовая связь 3.1kHz с использованием кодеков речи с высоким уплотнением GSM/G.729/G.723, факсимильная связь с кодированием по протоколу T.38, видеотелефонная связь с видео-кодированием по протоколам H.261/H.263.

Заключение

Все современные телекоммуникационные сети являются гетерогенными. Поэтому возникает потребность в упрощении алгоритмов проектирования, инсталляции и мониторинга такого рода сетей. В данной работе предложен достаточно простой алгоритм создания имитационной модели неоднородной телекоммуникационной сети, включающей различные среды передачи, элементы и интерфейсы системы передачи речевых сигналов и цифровых данных.

Литература

1. Popovs V. Šķiedru optisko sakaru līnijas transportā. Rīga: RTU DzTI, 2010, 63.lpp.
2. Popovs V. Sinhronas ciparu hierarhija. Rīga: RTU DzTI, 2006/2008, 53. lpp.
3. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. М.: Эко-Трендз, 2000, 267 с.
4. Шмалько А.В. Цифровые сети связи: основы планирования и построения. Москва: Эко-Трендз, 2001, 282 с.
5. Гринфилд Д. Оптические сети. К.: ООО «ТИД ДС», 2002, 256 с.
6. Скуднов В. Гетерогенная телекоммуникационная сеть фирмы Riga-Kaliningrad-Frankfurt-am-Main, 2014.
7. Popovs V., Skudnovs V., Vasiļjevs A. Modeling of modern heterogeneous data networks. RTU starptautīskā zinatniskā konference, Transporta sekcija, g. 14. līdz 17. Oktobrī[schema type=»book» name=»МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОВРЕМЕННОЙ ГЕТЕРОГЕННОЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ» description=»В работе рассматривается имитационное моделирование и экспериментальные исследования гетерогенной сети передачи речевой информации и цифровых данных, которая включает цифровые и VOIP телефоны, IPEthernet соединения с локальными компьютерными сетями, SDH/PDH коммутационное оборудование, сеть SDH (на уровне STM-1). Разработанная сеть, обобщает современные технологии, используемые в телекоммуникационных системах.» author=»Скуднов Владимир Алексеевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-03″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_27.06.2015_06(15)» ebook=»yes» ]