Управление оптической транспортной сетью на примере оборудование ONS 15454 фирмы Cisco

РЕФЕРАТ

Объем текстовой части дипломной работы 70 страниц. Количество иллюстраций 21. Количество таблиц 4. Количество приложений 2. Количество

библиографических ссылок 23.

Целью дипломной работы есть анализ технологий постройки OTN, составляющих такой сети, построение и управление ею на примере оборудования ONS 15454 фирмы Cisco. Методы, что были использованы в работе: наблюдение; сравнение; анализ.

В результате написания работы были рассмотрены особенности оптической транспортной сети и технологии синхронной цифровой иерархии, транспортные сети на основе технологий Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet. Приведенные структурные схемы да принципы работы компонентов мультисервисных транспортных платформ на базе серии ONS 15 454 фирмы Cisco. Были приведены особенности оптических компонентов для постройки оптических сетей. Было рассмотрено процесс управление сетью на базе оборудование ONS 15454 фирмы Cisco. Рассмотрено интерфейс системы Cisco Transport Controller, а также особенности ее работы во время возникновение аварийных ситуаций.

OSCM, CTC, TCC2 CISCO, ОПТИЧЕСКИЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ, ONS

15454

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 7

ВВЕДЕНИЕ 10

ВЫВОДЫ 63

ПЕРЕЧЕНЬ Ссылок 66

ПРИЛОЖЕНИЕ А 68

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 69

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Еще в 1999 году благодаря Кевину Эштону появилось понятие «Интернет- вещей» - концепции сети, которая благодаря определенному программному обеспечению да передатчикам позволяет создать связь между разными объектами, которые человек использует течение жизни и компьютерными системами. Данная концепция развивается с целью улучшения уровня жизни человека путем облегчения исполнение поставленных задач за помощью специально оборудованных объектов (вещ).

на сегодняшний день количество подключенных к сети Интернет

«вещей» и девайсов растет. Компания Cisco опубликовала «Годовой Интернет- отчет»[1], в котором отмечается, что к 2023 года количество подключенных девайсов достигнет 5,3 млрд (51% населения в мире). Для поддержки и последующего развития концепции «Интернет-вещей» необходимо новое поколение беспроводных сетей. Нынешнее поколение 4G хоть и отвечает критериям постройки сети

«Интернет вещей», однако с развитием данной концепции станет не актуальным. Новое поколение беспроводных сетей 5G, на отличие от 4G, будет способствовать развития «Интернет-вещей» поскольку с его появлением расположение устройств состоянии более плотным, скорость передачи данных большей, а потребление электрической энергии меньшим.

Однако построение сети на основе 5G является сложной задачей, поскольку данное поколение выдвигает более жесткие требования к оптическим сетям. Оптические сети должны иметь массовые оптические кросс-соединение, большую пропускную способность оптических каналов, проводить более качественный мониторинг состояния элементов сети, и их обслуживание.

Компания Cisco, какая на сегодняшний день есть передовой в сфере телекоммуникаций, разработала мультисервисную платформу ONS 15454, какая удовлетворяет данные требования. Благодаря технологии ROADM дана платформа обеспечивает массовые кросс-соединение, а система мониторинга Cisco Transport

Controller обеспечивает качественную проверку состояния оборудование, предупреждает возникновение аварий в системе, и помогает в их решении.

Дана тема есть актуальной, поскольку управление системой и своевременно реагирование на возникновение аварий сделает развитие новейших технологий в сфере телекоммуникаций более быстрым, да менее затратным.

В первом разделе приведены свойства оптических сетей, да проанализированные технологии для их постройки.

Во втором разделе рассмотрено назначение мультисервисных платформ, их строение, свойства основных компонентов, отвечающих за управление сетью.

В третьей главе рассмотрен процесс управления оптическими сетями на базе оборудование ONS 15454 компании Cisco.

Объектом работы есть: оптические транспортные сети.

Предметом работы являются: управление оптическими транспортными сетями на базе оборудование ONS 15454 компании Cisco.

Постоянный развитие телекоммуникационных систем заставляет операторов связи решать проблему резкого увеличение цифрового трафика, связанного с развитием IP-телефонии, облачных, мультимедийных да мобильных приложений, требующих большей скорости передачи данных Еще в 90-х были изобретены стандарты SDH и SONET, позволившие передавать голосовой трафик да данные более качественно, надежно и на большие расстояния.

Однако этот метод стал менее эффективным, поскольку трафик голоса и данных формируется на разных скоростях передачи, нет говоря уже о постоянно обновляемые приложения и становятся более зависимыми от сети. А технология SDH/SONET может обеспечить пропускную способность каналов только к 40 Гбит/с, и на сегодня этого слишком мало. Учитывая все это, самые лучшие специалисты в сфере телекоммуникационных систем разработали оптическую транспортную сеть (OTN).

С помощью OTN можно создать сетевую инфраструктуру, способную передавать разные виды трафика на большой скорости, оптимизировать работу операторов и их заказчиков, и при этом иметь большую емкость каналов. на сегодняшний день OTN есть единственным протоколом, способным поддерживать скорость более 40 Гбит/с.

Одной с преимуществ оптической транспортной сети , есть обеспечение повышение эффективности передачи, надежность на уровни 99,999 процентов и возможность предоставление частных услуг на базе спектральных каналов при использовании магистральных да городских сетей на ее основе. Кроме этого, благодаря возможности передачи нескольких клиентов на одной длине волны, OTN предоставляет экономический механизм для заполнения спектральных оптических каналов. сетей.[2]

OTN обеспечивает эффективное использование мощности каналов DWDM, поддерживая высокую скорость заполнение в масштабе сети, что

использует коммутаторы OTN. Также OTN выделяет определенную скорость передачи для каждой услуги, группы услуг или сегмента сети. Это означает, что для каждого клиента гарантируется определенная пропускная способность и производительность сети (скорость передачи, задержка), а также отсутствие конфликтов между услугами или пользователями, что работают одновременно.

Благодаря разбивке сети с OTN-коммутацией на частные сетевые сегменты, которые также именуются «Оптические виртуальные частные сети» (Optical Virtual Private Networks – O-VPN), клиент получает выделенный набор сетевых ресурсов, что нет зависит от остальных сети. Каждый арендатор сети видит только те ресурсы, которые связаны с его частным сегментом Он не видит ресурсов, связанных с другими арендаторами. Сети O-VPN также упрощают процесс модернизации сети, поскольку ее обновление можно тестировать или внедрять в защищенном сегменте сети (или

«песочницы»), нет рискуя нарушить ежедневные сетевые операции в производственных сегментах.[2]

Сети OTN предоставляют оператором возможность использовать технологии, необходимые для удовлетворения требований к передаче, и разрешают им адаптировать новые технологии в соответствии с требованиями бизнеса. Также сети OTN обеспечивают высокий уровень конфиденциальности и безопасности путем жесткой разбивки трафика по выделенным цепям Такое разделение сетевого трафика усложняет перехват данных, передаваемых между узлами по каналам из OTN- структурированием. И поскольку сети с OTN-коммутацией разделяют все приложения и всех арендаторов, то организации могут эффективно бороться с атаками хакеров, что получили доступ к одного сегмента сети, предотвращая их доступа к других сегментов сети.[2]

Административные данные сети OTN передаются по отдельному каналу, который полностью изолирован от пользовательских приложений. Это означает, что через интерфейсный порт клиента намного сложнее получить доступ к настроек сети OTN.[2]

Несмотря на то что OTN и SDH/SONET имеют много общего, их модели значительно отличаются (см. таблицу 1). Возможно, самой большой отличием является то, что SONET является стандартом с фиксированной частотой кадров, а OTN - с фиксированным размером кадров.

Таблица 1.1 - Сравнение сетей SONET и OTN

Суммируя все вышесказанное, можно дойти выводу , что основными преимуществами OTN есть:

Как и сети SDH/SONET, OTN также предлагает комплексную функцию OAM и стандартизированная процедура FEC. Функция OAM используется для эффективного управления сетевыми ресурсами и услугами функция FEC разрешает поставщикам услуг увеличивать расстояние между оптическими регенераторами, сокращать расходы и упрощать сетевые операции. [2]

OTN обеспечивает детерминированное и простое предоставление услуг. Предоставление и мониторинг услуг класса премиум может осуществляться с использованием простои операционной модели в отказоустойчивый сети с OTN-коммутацией.[2]

На сегодняшний день оптические транспортные сети – единственное технологическое. решение, позволяющее операторам избежать опасности неопределенных расходов для будущих сочетаний разных типов трафика, и при этом более эффективно и быстро предлагать новые услуги. OTN является значимой для сетей нового поколение, поскольку через появление миллиардов новых подключенных к сети устройств и благодаря усовершенствованию способа передачи данных пользователям в всему мире, спрос на данную технологию только будет расти.[2]

«Технология SDH, разработана в 1988 р как оптическая технология, - наследница цифровой технологии PDH и есть синхронной технологией с коммутацией трактов и временным разделением каналов» [3].

«Она поддерживает традиционные PDH интерфейсы: E1, E3, E4 (2, 34, 140 Мбит/с), упаковывая указанные потоки в виртуальные контейнеры VC-1, 2, 3 и 4, соответственно, которые затем загружаются в синхронный транспортный модуль STM-1 (155) Мбит/с) и передаются оптоволоконной сетью SDH. Эта технология предложила новую иерархию скоростей и модулей STM-N, которые соответствовали базовой скорости STM-1, умноженной на коэффициент из ряда: 1, 4, 16, 64, 256. Максимальная достигнута скорость отвечает последнему

коэффициента и равно 40 Гбит/с.» [4].

«При передачи данных в сетях SDH есть следующие недостатки [5]:

«Синхронные сети имеют ряд преимуществ перед используемыми ранее плезиохронные, по существу асинхронные. Основные из этих преимуществ следующие:

одного центра, включая динамическую реконфигурацию каналов и сбор статистики о функционирование сети;

NGSDH является улучшенной версией SDH и передает большее количество данных на большей скорости.

Таблица 1.2 - Сравнение технологий SDH и NGSDH.[4]

NGSDH есть только адаптацией технологии SDH к новых требований транспортных сетей NGN «То есть NGSDH только заменяет фиксированные каналы иерархии PDH сцепками виртуальных контейнеров для получение разной пропускной способности». [6, с. 231]

«Пути решение проблем передачи данных в сетях NGSDH:

«Таким образом, системы SDH следующего поколение представляют собой многофункциональные мультисервисные платформы». [5]

1996 стал знаковым для развития скорости передачи данных, ведь Комитет IEEE 802.3 утвердил новый стандарт Gigabit Ethernet. Технология Gigabit Ethernet благодаря высокой скорости передачи данных и низкой стоимости, приобрела широкого распространение как магистрально технология передачи данных. Основные характеристики современного оборудования Gigabit Ethernet[9]:

Таблица 1.3 – Стандарты Gigabit Ethernet.

Развитие стандартов сетей Ethernet, снятие ограничений на расстояния, связанных с диаметром коллизионного домена, появление дуплексного коммутируемого

Ethernet и приоритетности трафика сделали возможным, и нередко, экономически целесообразным применение данной технологии[9].

Однако Gigabit Ethernet есть меньше универсальным в сравнить с его предшественниками , поскольку предъявляет намного большие требования к качества проводки да ставить несравненно более сложные технические задачи

на сегодняшний день также существует стандарт 10 Gigabit Ethernet , описан стандартом 802.3ae. Особенностью данной технологии есть увеличение скорости передачи данных в 10 раз по сравнению с Gigabit Ethernet и в 100 раз сравнительно с Fast Ethernet. [11].

Таблица 1.4 – Стандарты 10 Gigabit Ethernet для оптоволокна[11].

Теперь технология Ethernet вышла на уровень транспортной и стол использоваться в областных и городских транспортных сетях, с появлением высокоскоростных интерфейсов Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, 40 Gigabit Ethernet да 100 Gigabit Ethernet, что работают по оптическом волокна.

Благодаря оптической транспортный сети (Optical Transport Network - OTN) можно выполнять следующие функции:

«Самая оптическая транспортная сеть реализуется на аппаратном уровне помощью информационных структур, которые используются в соответствующих функциональных слоях».

«Набор цифровых информационных структур, стандартизированных для транспортировка оптическими транспортными сетями соответствующим образом адаптированной нагрузки, называется оптической транспортной иерархией (OTH)».

«Основными информационными структурами OTH есть:

ошибок, подготовки отчетов на уровне услуг и коммуникаций в плоскости управления. Физический уровень согласовывает OTU с длиной волны и оптическим каналом (OCh), какой проходит вдоль оптической линии. на Рисунка 1.1 показана иерархия OTM для служебного связи между узлами сети.» [2]

Блок OTM-nm поддерживает оптическую секцию передачи OTS-n в оптической транспортный сети OTN. Модуль OTM-nm создается в OTS-n и состоит из оптических частот нагрузки OMS-n и отдельного заголовка OTS-n OH. «Неассоциированный заголовок naOH включает в себя заголовки оптических каналов OCh OH, заглавие оптической мультиплексной секции OMS OH и заголовок оптической секции передачи OTS OH».[9]

«Оптическая мультиплексная секция (OMS) - располагается между двумя устройствами и может мультиплексировать оптические каналы по длинам волн в оптическом волокна (ОВ)». [12]

«Секция оптической передачи (OTS) - складывается с волокна между элементами, которые выполняют оптическую обработку сигнала.»

«Оптоволоконный усилитель, легированный эрбием, (EDFA) - выполняет функцию усиления сигнала в линии. OTN предлагает шесть уровней мониторинга транзитных соединений, позволяющих оператору отслеживать прохождение сигналов по сетях других операторов.» [12]

В данном разделе рассмотрено оптическую транспортную систему, ее особенности, технологии Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet. Проведено сравнение OTN с синхронной цифровой иерархией SDH, определен ряд преимуществ, одной с которых есть поддержка оптической транспортной сетью скорости передачи данных более чем в 40 Гбит/с. Также развитию OTN способствует низкая эффективность использование пропускной способности в SDH, да ее несовместимость с Ethernet. Рассмотрено строение оптической транспортной сети, что

в свою очередь, помогает понять принцип работы самой сети, а также ее составляющих.

Поэтому оптическая транспортная сеть отвечает требованиям современного информационного общества лучше, чем другие технологии, поскольку обеспечивает простоту да надежность выполняемых операций, есть гибкой, разрешает более эффективно использовать пропускную способность оптического волокна да проводить мониторинг и дистанционно им управлять. Является значимой, поскольку за С помощью данной технологии, операторы могут предоставлять пользователям более качественные услуги.

на отличие от сетей традиционной архитектуры, мультисервисным сетям присущи такие характеристики как гибкость, простота управления. и скорость передачи данных и обработки данных. Самое главное, что мультисервисные сети можно устанавливать на базе уже существующей инфраструктуры. Благодаря статическому мультиплексированию данные сети могут использовать единую транспортную инфраструктуру для передачи всех типов трафика.

«На сегодняшний день существует несколько разновидностей платформ[13]:

«Мультисервисные сети обеспечивают интеграцию на аппаратном уровне нескольких сетевых технологий, например, SDH, DWDM, ATM, IP, Ethernet, и позволяют реализовать их преимущества:

«Оптические транспортные платформы DWDM позволяют выполнять такие основные функции:

Аппаратура мультисервисной транспортной платформы имеет модульный принцип построения, поэтому добавление или удаление определенных плат и модулей позволяет создавать разные конфигурации сетевых элементов и узлов сети. [15]

«К состав транспортной платформы входят следующие подсистемы [12]:

На сегодняшний день Украина использует мультисервисную аппаратуру серии ONS 15454 компании Cisco, в качестве оптических транспортных платформ DWDM. С ее помощью операторы и провайдеры могут увеличить пропускная способность сеть, а следовательно увеличить скорость передачи данных, а также сделать спектр услуг в своей сети DWDM больше. Аппаратура ONS 15454 имеет следующие особенности:

Рассмотрим оптические компоненты мультисервисной платформы ONS 15454.

Устройство Cisco ONS 15454 MSTP имеет гибкую архитектуру и в зависимости от комплектации может выполнять разные функции. Другими словами, добавление или извлечение определенных плат, модулей и блоков позволяет создавать необходимую конфигурацию оборудование. Упрощенная структурно схема платформы ONS показана на Рисунке 2.2.

«В зависимости от выполняемых функций компоненты аппаратуры можно разделить на несколько групп:

Для управление функциями DWDM, транспортеров да мукспондеров нужны общие управляющие платы. Это следующие платы:

Электрические соединение на фронтальной панели (Front Mount Electrical Connections (FMEC)), представляющие собой основание, кассету и каркас, необходимые для поддержки функций DWDM, транспортеров да мукспондеров. В ней устанавливаются модули:

До плат DWDM относятся:

Платы транспондеров (TXP) да мукспондеров (MXP).

Назначение этих плат - конвертация сигналов «серых» оптических интерфейсов клиентов в «цветные» линейные многоволновые сигналы, что передаются соответственно к частотному плана DWDM.

Транспондирование - это процесс конвертации сигналов между клиентским и линейной (trunk) длинами волн.

Мукспондер обычно манипулирует несколькими клиентскими сигналами. Он агрегирует или мультиплексирует низкие скорости клиентских сигналов вместе и посылает их на высокоскоростной линейный порт. Также он демультиплексирует оптические сигналы, действующие на линейный порт и передает их на индивидуальные клиентские порты.

Транспондер конвертирует один клиентский сигнал в один линейный сигнал и конвертирует один поступающий линейный сигнал в один клиентский сигнал. Все платы TXP и MXP выполняют преобразование оптического сигнала в электрический а затем в оптический (OEO).

Монтажная полка состоит из 17 слотов (учредительных позиций). Все платы (карты) доступны из передней стороны полки.

В полка, что выполняет функции системы DWDM, устанавливаются следующие группы плат (карт): общие системные карты, компоненты для постройки системы DWDM

Рассмотрим примеры каждого с компонентов мультисервисной платформы.

Платформа Cisco ONS 15454 MSTP включает в себя оптические платы контрольного канала (OSC) для обеспечение двунаправленного канала

передачи данных системы контроля да управление, что соединяет все узлы в кольцах DWDM. Это необходимо для взаимодействия сетевых элементов да поддержки функций интеллектуального DWDM

Оптический контрольный канал обеспечивает выполнение следующих функций:

Платы OSC обеспечивают канал STM-1, что предается за оптическим волокном на длине волны 1510 нм в используемом диапазоне передачи основного многоволнового сигнала (1530-1560) нм).

В зависимости от конфигурации узла сети на платформе ONS 15454 может быть установлена одна с двух разновидностей платы оптического контрольного канала:

Для передачи канала OSC по транспортной сети STM-1 на несущей длине волны 1510 нм объединяется с основным передаваемым сигналом. Для обеспечение требований относительно расстояния между узлами в городских да региональных оптических сетях, платы OSC использовать оптический интерфейс с повышенной мощностью сигнала. Повышение мощности OSC и транзитных оптических каналов программно управляется за помощью регулируемого усилителя.

Платы поддерживают встроенную систему управление Cisco Transport Controller, какая обеспечивает контроль, конигурирование да настройка системы.

Помимо общих плат в конструкцию полки ONS 15454 ETSI входит фронтальная панель (кассета) электрических соединений (Front Mount Electrical Connections – FMEC), в которую устанавливаются общие модули, необходимые для работы сетевых элементов любой конфигурации Это модули MIC-A/P и MIC-C / T / P FMEC, которые обеспечивают питание, соединение синхронизации для полки ONS 15454 ETSI.

Модуль MIC-A / P FMEC

MIC-A/P FMEC обеспечивает соединение для входа батареи В, один из двух возможных избыточных (с резервированием) входов электропитания. Модуль также обеспечивает соединение для 8 выходов аварий (что приходят с платы TCC2/TCC2P), 16 входов аварий и 4 аварии входа /выхода.

MIC-A / P FMEC имеет следующие возможности:

Модуль MIC-C/T/P FMEC

MIC-C/T/P FMEC обеспечивает соединение для входа батареи А, один из двух возможных избыточных (с резервированием) входов электропитание. Модуль также обеспечивает соединение для последовательного порта (RS232) системного управление, порта локальной сети (LAN) системного

управление, модемного порта (для будущего использование) и входы / выходы синхронизации системы.

MIC-C/T/P FMEC имеет следующие возможности (особенно):

Для должного функционирование системы оба модуля MIC-A/P и MIC-C/T/P FMEC должны быть установлены (установлены) в полка ONS 15454 ETSI.

Платформа Cisco ONS 15454 MSTP использует оптические усилители для увеличения расстояния между узлами городской и региональной сети. Платы оптических усилителей есть частью интеллектуальной архитектуры DWDM, спроектированной для распространение DWDM да увеличение скорости введение новых решений.

В устройстве ONS 15454 могут быть установлены два типа оптических усилителей - предварительный усилитель (Optical Preamplifier - 15454E-OPT- PRE) да выходной усилитель мощности - (Optical Booster Amplifier – 15454E-OPT-BST).

Рассмотрим характеристики оптических усилителей на примере 15454E-OPT-BST. На рисунке 2.3 в качестве примера представлена структурная схема платы OPT-BST[12].

Выходной усилитель назначен для усиление выходного многоканального (композитного) сигнала DWDM и обеспечения достаточной оптической мощности для предотвращение потерь в оптическом волокна между узлами. Эта плата включает в себя модуль мультитиплексора/ демультиплексора оптического канала OSC (сплиттер и комбинат) чтобы обеспечить постоянную связь с OSCM. Плата может быть установлена в любом котором узле, где требуется усиление исходного сигнала.

Оптические усилители платформ Cisco ONS 15454 MSTP используют новейшие разработки в технологиях производства оптических усилителей, регулируемых оптических аттенюаторов, фотодиодов да программного обеспечение для реализации высокого уровня автоматизации да упрощение систем.

Для гибкости использование, усилители поддерживают два режимы работы – постоянную мощность сигналов на выходе или постоянный коэффициент усиление сигналов Оптические усилители обеспечивают быстрое

«подавление» переходных процессов для быстрой адаптации к работы в сетях без ущерба и деградации качества предоставляемых услуг. Для обеспечения автоматического контроля да управление мощностью оптических сигналов в сетях кадровой платы используются фотодиоды и программно управляемые регулируемые оптические контроллеры (VOA).

Платы оптических транспондеров рассмотрим на примере транспондера. ТХР_MR_10Е_С(элемент, что проводит обработку одного клиентского сигнала) и мукспондера МХР_MR_10DME_С («сначала о объединяет несколько клиентских сигналов, а затем вводит их в оптический канал DWDM на частоте в соответствии с частотного плана G.694.1.»).

«Плата многоскоростного транспондера ТХР_MR_10Е_С обеспечивает на передаче ввода клиентских сигналов STM-64 или 10G6E (10 GbE WAN PHY или LAN (PHY) непосредственно в оптические каналы DWDM, а на приеме - вывод компонентных клиентских сигналов». Рисунок 2.4. приведена структурно схема платы TXP_MR_10E_C

В состав платы входят следующие структурные элементы:

Плата TXP_MR_10E, помимо основных функций, поддерживает следующие вспомогательные функции:

Плата мультиплексирующего транспондера – мукспондера – МХР_MR_10DME_С обеспечивает на передачи объединение и введение к восьми

клиентских сигналов GbE непосредственно в оптический канал DWDM, а на приеме – вывод и распределение канальных оптических сигналов на компонентные клиентские сигналы.» на рисунка 2.5. приведена структурно схема платы MXP_MR_10DME_C.

В состав платы входят следующие структурные элементы[12]:

«Плата MXP_MR_10MDE_C поддерживает такие функции[12]:

Оптические демультиплексоры да мультиплексоры ввод/вывод рассмотрим на примере плат 32DMX да 32WSS

32-канальный демультиплексор (15454E-32DMX) – эта плата обеспечивает доступ ко всем каналам в оптическом кабеле. Плата включает демультиплексор, который обеспечивает прием многоканального оптического сигнала и разделяет его на 32 отдельных оптических каналы. Плата использует специальные разъемы MPO, которые обеспечивают подключение высокой плотности сигналов Для клиентских подключений используется специальная коммутационная панель[18].

32DMX содержит следующие особенности (возможности) высокого уровня[18]:

32-канальный мультиплексор ввода/вывода (15454E-32WSS) - эта плата занимает два слота и выполняет следующие функции[18]:

ГГц,

(composite input)

Платы оптических фильтров используют частотный план ITU с расстоянию между соседними оптическими каналами 100 ГГц (0,8 нм по длине) волны). Для обеспечение автоматического контроля мощности оптических сигналов в сети каждая плата использует программно управляемые регулируемые оптические аттенюаторы.

32-х канальный селективный по длине волны коммутатор (32WSS-32- Channel Wavelength Selective Switch) выполняет процесс ввода/вывода каналов внутри узла ONS 15454 DWDM. 32WSS работает в связке (соединении) с 32DMX, чтобы обеспечить функционирование узла ROADM. Оборудована с функциональностью ROADM, платформа ONS 15454 DWDM может быть настроена для введение или вывод индивидуальных оптических каналов, используя CTC, Cisco MetroPlanner и CTM.

«Плата 32-WSS обеспечивает в узле ROADM ввод и выделение до 32 оптических каналов Обработка оптических сигналов в плате 32-WSS осуществляется следующим образом. на передачи многоволновый оптический сигнал поступает в порт EXP RX с другой платы 32WSS и в секции демультиплексирование разделяется на уровень сигналов 32-х оптических каналов. С выходов оптического демультиплексора сигналы каждого канала поступают на оптические переключатели, которые обеспечивают введение или транзитную передачу оптических сигналов». [12]

«Управление состоянием переключателей осуществляется программно. Если выбирается сигнал порта введение ADD RX, то оптический сигнал, что поступает от демультиплексора, блокируется».

«Таким образом, плата 32WSS обеспечивает транзитную передачу сигналов оптических каналов порта EXP RX и введение местных оптических каналов портов ADD RX.

До состав платы входят следующие компоненты:

Рассмотрим платы управления и контроля, на примере платы TCC2 и модуля оптического канала контроля да управление (OSCM).

на плате TCC2 реализованы подсистемы управление, связи да синхронизации.

Подсистема управление да связи поддерживает функции контроля, управление да аварийной сигнализации аппаратуры платформы, а также обеспечивает связь по каналах управления.

До состава платы TCC2P входят следующие компоненты: центральный процессор, энергонезависимое запоминающее устройство, модуль связи и модуль тактовой синхронизации.

Центральный процессор с помощью шины управления связан с процессорами плат модулей да блоков и через них осуществляет контроль да управление аппаратурой транспортной платформы.

В энергонезависимом запоминающему устройства (ЗП) сохраняется программное обеспечение да резервная база данных конфигурации сетевого элемент.

Центральный процессор и энергонезависимый ЗУ, образующий контроллер сетевого элемента, обеспечивают инициализацию системы, управление, индикации аварий в сети, техническое обслуживание и диагностику системы, связь по каналам управление, контроль электропитание.

Помимо функций контроля и управления плата TCC2P обеспечивает связь по каналам управление[13]:

Подсистема тактовой синхронизации обеспечивает тактовую синхронизацию аппаратуры платформы. Основным элементом подсистемы тактовой синхронизации является модуль тактовой синхронизации, который генерирует синхросигналы и распределяет их между интерфейсными платами и модулями оптического канала контроля и управление.

Модули OSCM назначены для организации двунаправленного канала контроля и управления OSC между элементами оптической сети и обеспечивают передачу трафика системы управления сетью

Модули используются в активных узлах, в которых применяются выходные дни оптические усилители OPT-BST. В состав плат OPT-BST

входят оптические мультиплексоры/демультиплексоры канала OSC. Сигнал канала контроля и управление OSC представлен в формате

STM-1 и передается вне основной полосы на выделенной несущей с длиной волны 1510 нм.

Канал контроля и управление OSC поддерживает следующие функции:

До состав модуля входят такие компоненты:

При передаче в модуле осуществляются следующие преобразования сигналов. Кадры Fast Ethernet пользовательского канала UDC поступают на вход интерфейса FE, и после восстановление в нем, передаются в процессор EoS, где они размещаются в циклах виртуальных контейнеров VC-4. В процессоре STM-1 виртуальные контейнеры VC-4 вводятся в циклы STM-1. Кроме того, в процессоры STM-1 формируется и вводится секционный заголовок STM-1. В результате сигнал заголовка оптического транспортного модуля OOS, что поступает с платы TCC2P вводится в соответствующие байты секционного заголовка STM-1. Сформированный в процессоре STM-1 электрический сигнал STM-1 во внутреннем формате поступает на оптический передатчик и превращается в оптический линейный сигнал канала OSC.

Таким образом, оптический приемник STM-1 выполняет функции интерфейса. канала OSC. Для обеспечение большой длины регенерационных секций модули OSCM оборудуются передатчиками с повышенной мощностью выходного сигнала Уровень мощности в оптическом канале OSC программно регулируется с помощью управляемого оптического аттенюатора VOA. Диапазон регулировка аттенюатора составляет 30 дБ.

Бюджет участки регенерации составляет 40 дБ и обеспечивает длину регенерационной секции около 150 км. оптического волокна 0,25 дБ / км.

В данным разделе дипломной работы определено назначение мультисервисных транспортных платформ, какое состоит в обеспечении интеграции нескольких сетевых технологий, да помогает реализовать их потенциал.

В ходе детального рассмотрения основных компонентов мультисервисной платформы, было определено, что она самое лучшее отходит для постройки оптической транспортной сети, поскольку есть гибкой, есть разрешает создавать любую конфигурацию оборудование, путем замены или удаление некоторых элементов. Мультисервисная платформа есть более универсальной, поскольку ее можно установить на базе уже существующей инфраструктуры, а также экономической с точки зрения длины линейного тракта.

Обзор плат контроля да управление системой разрешает более расширен изучить процесс управление системой на аппаратном уровни, и лучше ориентироваться в системе Cisco Transport Controller, которую более подробно рассмотрено в следующем разделе.

Срок «Сеть управление электросвязью» (Telecommunication Management Network, TMN) введен МСЭ-Т с 1992г. Общие положения концепции TMN определены в Рек. МСЭ-Т M.3010. Концепция TMN основана на базовых принципах управления открытыми системами Согласно Рек. МСЭ Т M.3010, TMN есть самостоятельной сетью, «надстройкой» над традиционной сетью электросвязи. Сеть TMN обеспечивает управление, оперативный контроль (мониторинг) и автоматизированную эксплуатацию телекоммуникационного оборудование (рисунок 3.1). Сеть TMN используется для управления услугами сетей связи, для администрирование сетевыми устройствами с целью обеспечения нормативного качества предоставления услуг связи и безопасности связи [20].

Объектом управления сети TMN являются телекоммуникационные или сетевые ресурсы Телекоммуникационные ресурсы управление физически представляют собой оборудование связи: штативы, функциональные блоки, модули, программное обеспечение управления определенные свойства и характеристики которых можно осуществлять целенаправленное управляющее воздействие. Например, можно с помощью изменения станционных данных запрещать организацию обходных направлений связи через определенный узел, повышать уровень допустимых потерь в направлении административно блокировать доступ абонента к услугам связи. При управлении по стандартам TMN оборудование связи обычно называется элементом сети (network element, NE) или сетевым элементом.[21]

Сеть TMN предоставляет оператору связи услуги управления сетями. электросвязи (management service). Услуги управление определяются как решения, предлагаемые TMN для удовлетворения потребностей оператора в сетевом управлении. Услуга управления в TMN состоит из многих компонентов, причем сама элементарная с этих компонентов, например генерация сообщение о неисправности (отказ), определяется как функция управление (management функция). Сеть TMN предоставляет оператору связи множество функций управление телекоммуникационными сетями и услугами, обеспечивая обмен информацией в процессе управления. Обмен информацией управление (management information) предусматривает прежде всего выдачу команды управление, исполнение команды, передачу в систему управления результатов исполнение команды.[21]

Обмен командами управление да другой информацией между TMN и оборудованием связи осуществляется через опорные точки, которые реализуются в виде стандартизированных или нестандартизированных МСЭ-Т интерфейсов TMN. Для передачи сигналов и команд управление, TMN подключается к оборудование электросвязи по сети передачи данных (data communication network, DCN). Сеть DCN реализует транспортные уровни сети TMN согласно семиуровневой эталонной модели взаимосвязи открытых систем. Функции прикладного уровня TMN реализуются за помощью одной или нескольких операционных или управляющих систем (operations systems, OS).

Функциональные возможности TMN[21]:

Сеть TMN обеспечивает возможности по управлению в 5 функциональных областях, которые рассматриваются Дальше:

Управление конфигурацией (configuration management), включает следующие функции управление[21]:

Управление неисправностями или последствиями отказов (fault management) включает следующие функции управление[21]:

Управление расчетами за услуги связи (account management), включает следующие функции управление:

Управление надежностью и безопасностью (security management) включает следующие функции управление:

Управление возможностями (рабочими характеристиками) сети связи (performance management) включает следующие функции управление

TMN соответствует описанию архитектуры сети TMN. Под архитектурой TMN понимается совокупное обозначение состав и структуры сети TMN, описание взаимного расположение компонентов сети TMN, определение способов взаимодействия компонентов TMN между собой и из внешним средой.

Рекомендация МСЭ Т M.3010 определяет общие понятие концепции управление TMN и представляет несколько видов архитектуры управление[21]:

По такому же принципу осуществляется управление телекоммуникационными сетями за помощью мультисервисной платформы ONS 15454.

Когда Cisco Systems в 1999 году представила на рынке городских сетей мультисервисную платформу Cisco ONS 15454 MSPP, это создало четкую границу между традиционным оптическим транспортным оборудованием да оборудованием нового поколения Основным технологическим скачком тогда была возможность обеспечение традиционных услуг на скоростях от DS1/E1 до OC-192/STM- 64, использующих технологии мультиплексирования с разделением по времени (TDM) и синхронной цифровой иерархии (SDH) одновременно с услугами передачи данных трафика Ethernet и IP.[19]

Сегодня, продолжая развивать городские оптические сети, Cisco представляет мультисервисную транспортную платформу Cisco ONS 15454 MSTP (Multiservice Transport Platform), какая позволяет перейти от сетей SDH к сетей с использованием технологии плотного спектрального мультиплексирование. Платформа Cisco ONS 15454 MSTP разрешает перейти к интеллектуальных и успешных городских да региональных сетей DWDM, что обеспечивают широкий набор сервисных интерфейсов, прозрачность услуг предоставляются, гибкие топологии и простое функционирование.[19]

Рисунок 3.2 - Компоновка полки ONS 15454

Используя протокол IP в сервисном оптическом канале и

соответствующее программное обеспечение Cisco MSTP поддерживает[22]:

Для упрощения управления оптической сетью платформа Cisco ONS 15454 MSTP предлагает:

Для обнаружения повреждений и отказов платформа ONS 15454 содержит встроенную систему диагностики, которая позволяет выявлять неисправности плат / модулей и нарушение трафика, а также отображать информацию о них за помощью светодиодов, расположенных на лицевых панелях плат и панели аварийной сигнализации стойки. Кроме того, аварийные сообщение могут передаваться в рабочий терминал Cisco Transport Controller (CTC) (рисунок 3.3) и в центр управления сетью.

Рисунок 3.3 - Окно терминала управление Cisco Transport Controller (CTC)

Используя окно полки CTC, можно получить информацию о состояние любой из конфигурированных плат, модулей или блоков. В окне полки CTC (Рисунок 3.4) отображается схема размещения плат и модулей в полке, а также соответствующая информация о наличии аварийных сообщений и уровнях их серьезности для каждой платы. В нижний части окна показана подробная

информация о объекты аварийных сообщений. В режиме одной полки можно просматривать информацию по сети, узла и карты.

Рисунок 3.4 - Режим одной полки в окне Cisco Transport Controller

В режиме нескольких полок - сети, многоуровневые полки да карты (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 – Режим многих полок в окне Cisco Transport Controller В окне полки принятое следующее цветное маркировка[19]:

Соответственно к Telcordia GR-474 определено степени серьезности аварийных сообщений, указывающих, как аварийная ситуация влияет на рабочие характеристики управляемого объекта Различают следующие ступени серьезности аварийных сообщений[19]:

Система контроля и аварийной сигнализации Cisco есть распределенной и включает средства контроля отдельных функциональных блоков сетевого элемент. До состав функциональных блоков входят разные датчики, что формируют сигналы индикации аварии на основании установленных критериев

В качества таких критериев может использоваться сечение некоторыми параметрами порогового значение (оптической мощностью, током смещение

лазерного диода, коэффициентом ошибок и др.), при котором формируется сигнал индикации аварии. Сигнал на выходе датчика может принимать одно с двух значений: сигнал индикации аварии присутствует или сигнал индикации аварии отсутствует. Центральный контроллер платформы ONS 15454 через процессоры плат и модулей производит циклическое опрос датчиков и формирует сообщение о смену состояния аварийных сигналов

Сообщение о смену состояния аварийных сигналов передаются в интерфейс местной аварийной сигнализации, а также в CTC и центр управления сетью. В целях ограничения интенсивности потока аварийных сообщений (исключение сообщений о кратковременные сбои аппаратных и программных средств) в контроллеры платформы проводится проверка устойчивости состояния аварийных сигналов.

В оборудовании Cisco поддерживается весь набор аварийных сообщений в соответствии с рекомендацией ITU X.783. При этом сетевые элементы на базе платформы ONS 15454 формируют такие типы аварийных сообщений[19]:

Уровни серьезности аварий отображаются в окне аварий Cisco Transport Controller (CTC Alarms window severity) в колонке SEV. Профайл аварий СТС за по умолчанию может содержать два уровни серьезности для одной аварии: первый установлен в платформе за по умолчанию, но может быть снижен к второго при наличии аварии высшего ранга соответственно к Telcordia GR-474. Профайл аварий СТС формируется в соответствии с логическими объектов. Такой логические объекты представляют физические объекты: платы, контуры

(трассы) сети, транспорт, организацию мониторинга сигналов SDH. Одна авария может появиться на многих входах, поэтому наоборот может быть установлено множество логических объектов. Полный список логических объектов приведено в Приложения Б Рассмотрим примеры аварий на разных логических объектам[19]:

BAT-FAIL

Уровень серьезности по умолчанию: значительный Major (MJ), влияющий на сервисы Service-Affecting (SA)

Логический объект: PWR

Авария: отказ (неисправность) батареи Battery Fail происходит, если один из двух источников питания (A или B) не обнаруживается. Это может быть, поэтому что источник питания удален или нет работает.

Рисунок 3.7 - Авария BAT-FAIL

Данная проблема имеет значительный характер, поскольку много компонентов платформы ONS 15454 зависят от состояния батарей.

LOS (OTS)

Уровень серьезности за по умолчанию: критический Critical (CR), что влияет на сервисы Service-Affecting (SA)

Логические объекты: OTS

Авария потеря сигнала Loss of Signal для OTS применяется к порта приема LINE-3-RX оптического усилителя OPT-BST и к порта приема

LINE-2-RX платы OSCM или OSC-CSM. Авария отображает обрыв кабеля и потерю мощности сигнала на участке (секции).

Рисунок 3.9 Аварийный сигнал LOS на усилительном узле

Как видно на рисунке, плата OPT-BST подсвечена красным цветом, следовательно процессор платы нет есть готовым к работы, или же имеющееся внутреннее повреждение. Плату необходимо заменить , если красный индикатор нет угасает со временем. Также можем увидеть, что проблема возникла в пятом порта платы, а именно OSC-RX – порта ввод канала OSC.

IMPROPRMVL

Уровень серьезности за по умолчанию: критический Critical (CR), что влияет на сервисы Service-Affecting (SA)

Логические объекты: EQPT, PPM

Авария: неправильное удаление (перемещение) оборудование Improper Removal equipment происходит, когда плата физически удаляется со слота к

того, как она удалена из CTC. Плата может вызвать аварию IMPROPRMVL, не находясь в эксплуатации (in service); нужно только, чтобы она (плата) была определена CTC. Авария не появляется, если удалить плату из CTC до нее физического удаления из узла.

Авария может также произойти, если плата установлена в слот, но нет полностью вставлена в заднюю панель. Для модулей PPMs (SFPs) авария происходит, если используется PPM (SFP), но физический модуль не вставлен в порт. Нельзя двигать плату при ее перезагрузке. Если CTC начинает перезагружать плату к ее перемещение (замены), дайте возможность плате закончить перезагрузку.

После перезагрузки платы удалите плату в СТС снова и физически замените плату, прежде чем она начнет перезагружаться. Если удалить плату, СТС потеряет соединение с видом (окном) узла (модификация одиночной полки) или видом полки (модификация нескольких полок) и перейдет к виду (обзора) сети.

В данном разделе рассмотрены способы управления телекоммуникационными сетями по принципу TMN. Это позволяет понять, что для более качественного функционирование оптической транспортной сети нужно проводить мониторинг состояния элементов системы, быстро реагировать на возникновение аварий, быть осведомленным в методах их решения.

Была приведена информация о функциональные возможности мультисервисной платформы ONS 15454, с точки зрения управления оптическими транспортными системами. Более подробно рассмотрен процесс мониторинга сети с помощью системы Cisco Transport Controller, приведенные в изображении графического интерфейса данной системы. Также отдельным важным пунктом описано процесс работы системы Cisco Transport Controller, на примере вышеописанных аварийных ситуаций. Дана система достаточно просто в использовании , а ее интерфейс есть интуитивно понятным.

В ходе исследования данной системы было обнаружено, что большое количество аварийных ситуаций решаются нет слишком сложно, их решение занимает минимум времени, а платы и модули легко и быстро заменяются, что делает мультисервисную платформу ONS 15454 надежной, более устойчивой к авариям и рациональной с точки зрения экономии времени и финансов

ВЫВОДЫ

Тема управления оптической транспортной сетью на базе оборудования ONS 15454 фирмы Cisco достаточно актуальна на данный момент, и не потеряет актуальности в течение долгих лет. Ведь с развитием оптических сетей будет увеличиваться количество требований к оборудование, а также количество самого оборудование, которое требует постоянного наблюдения. Качественное управление сетью, что включает в себя мониторинг состояния элементов, быстрое реагирование на возникновение аварий и своевременное их решение позволяет операторам предоставлять услуги высокого уровня качества, при этом не нести убытки с точки зрения финансов и времени.

В первом разделе рассмотрено оптическую транспортную систему , ее особенности, технологии Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet. Проведено сравнение OTN с синхронной цифровой иерархией SDH, определен ряд преимуществ, одной с которых есть поддержка оптической транспортной сетью скорости передачи данных более чем в 40 Гбит/с. Также развитию OTN способствует низкая эффективность использование пропускной способности в SDH, да ее несовместимость с Ethernet. Рассмотрено устройство оптической транспортной сети в свою очередь, помогает понять принцип работы самой сети, а также ее составляющих.

Поэтому оптическая транспортная сеть отвечает требованиям современного информационного общества лучше, чем другие технологии, поскольку обеспечивает простоту да надежность выполняемых операций, есть гибкой, разрешает более эффективно использовать пропускную способность оптического волокна да проводить мониторинг и дистанционно им управлять. Является значимой, поскольку за С помощью данной технологии, операторы могут предоставлять пользователям более качественные услуги.

В другому разделе дипломной работы определено назначение мультисервисных транспортных платформ, какое состоит в обеспечении

интеграции нескольких сетевых технологий, да помогает реализовать их потенциал.

В ходе детального рассмотрения основных компонентов мультисервисной платформы, было определено, что она самое лучшее отходит для постройки оптической транспортной сети, поскольку есть гибкой, есть разрешает создавать любую конфигурацию оборудование, путем замены или удаление некоторых элементов. Мультисервисная платформа есть более универсальной, поскольку ее можно установить на базе уже существующей инфраструктуры, а также экономической с точки зрения длины линейного тракта.

Обзор плат контроля да управление системой разрешает более расширен изучить процесс управление системой на аппаратном уровни, и лучше ориентироваться в системе Cisco Transport Controller.

В третьем разделе рассмотрено способы управление телекоммуникационными сетями по принципу ТМН. Это позволяет понять, что для более качественного функционирование оптической транспортной сети нужно проводить мониторинг состояния элементов системы, быстро реагировать на возникновение аварий, быть осведомленным в методах их решения.

Была приведена информация о функциональные возможности мультисервисной платформы ONS 15454, с точки зрения управления оптическими транспортными системами. Более подробно рассмотрен процесс мониторинга сети с помощью системы Cisco Transport Controller, приведенные в изображении графического интерфейса данной системы. Также отдельным важным пунктом описано процесс работы системы Cisco Transport Controller, на примере вышеописанных аварийных ситуаций. Дана система достаточно просто в использовании , а ее интерфейс есть интуитивно понятным.

В ходе исследования данной системы было обнаружено, что большое количество аварийных ситуаций решаются нет слишком сложно, их решение занимает минимум времени, а платы да модули легко да быстро заменяются, что делает

мультисервисная платформа ONS 15454 надежной, более стойкой к аварий, да рациональной с точки зрения экономии времени и финансов

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ

– №. 4. – С. 60-63 .

«Укртелеком», 2014.

https://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/optical/15000r9_2_1/dwdm/reference/guide

/454d921_referenceguide/454d921_txpmxpcard.html

TMN

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Рисунок 1 иллюстрирует лицевые платы OSCM

Рисунок 1 – Лицевое изображение да электронная схема платы OSCM

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Таблица 1 - Определение типов логических объектов в профайлы аварий.