Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Általános Informatikai Tanszék Távközlési rendszerelemek fejlődése egy teljes hálózat modernizációs tervezésének folyamatában Szakdolgozat Tinics Roland OA4TBM 3881 Abaújszántó, Bárczai sor 5.
1. Tartalomjegyzék Bevezetés... 1 1. PSTN hálózat rövid bemutatása... 2 2. Meglévő hálózat ismertetése... 4 2.1. Előfizetői adatok... 4 2.2 Optikai hálózat bemutatása... 5 2.3. PDH SDH hálózat [1]... 7 2.3.1. DSMX 2/34 C multiplexer:... 7 2.3.2. DSMX 34/140 C multiplexer:... 7 2.3.4. LA 140 LWLOH optikai betét... 8 2.3.5 ALCATEL 1650 SDH berendezés: [2]... 8 2.4. Hangszolgáltatás... 11 2.5. MLLN (Maneged Leased Line Network)... 12 2.6. IP hálózat és ADSL... 13 2.6.1. ECI 960:... 15 2.6.2. ECI M-82:... 16 2.6.3. Ericsson EDA (Ethernet DSL Access):... 16 3. Új modernizált hálózat tervezése... 20 3.1. 1. fázis Csillagpontos Ethernet hálózat kialakítása... 21 3.2. 2. fázis Access eszközök kiváltása... 31 3.3. Az új hálózat vezérlése IMS (IP Multimedia Subsystem) [10]... 39 3.4. MLLN eszközök modernizációja... 42 4. Az előfizetői hálózat modernizációja... 45 4.1. GPON hálózat kialakítás... 45 4.2. A GPON hálózat alapján mintahálózat tervezése... 47 I
Összegzés... 49 Summary... 50 Irodalomjegyzék... 51 II
Bevezetés A távközlési hálózatokban jelenleg párhuzamosan működnek több generációt átfogó technológiák. A 90-es évek közepén kezdtek épülni az optikai hálózatok, ezzel párhuzamosan települtek a PDH átviteli berendezések és az elektronikus központok. A 2000-es évek elején a DSL technológia terjedésével DSLAM-ok kerültek a hálózatba. A későbbiekben az IP alapú rendszerek térnyerésével elindult egy olyan folyamat, amely azt célozta meg, hogy minden rendszer ezen a közös alapon működjön. Ennek eredménye lett, hogy a hagyományos Access berendezéseket felváltják az MSAN-ok, az átviteltechnikában az IP Routerek SWITCH-ek és CWDM eszközök átveszik a PDH/SDH szerepét, az egész rendszer felé pedig egy közös vezérlő platform az IMS (IP Multimedia Subsystem) kerül. A feladat egy meglévő távközlési hálózat teljes modernizációja. Felhasználva a korábban használt Legacy eszközöket, ill. az ezek kiváltására szolgáló új berendezéseket. A távközlő hálózatokban jelenleg alkalmazott berendezések átlagéletkora elérte a 15 évet. Az üzemeltetésük körülményes és ezen kívül a technológia fejlődésével a hangszolgáltatásról a nagy sebességű adatkommunikációra tevődött át a hangsúly, így a modernizáció elkerülhetetlen. A távközlési vállatok ezt a folyamatot nagyobb lépésekben teszik meg mivel a szakaszos kis darabszámú kiváltással szemben a nagy projekteknél sokkal kedvezőbb árat tudnak elérni a szállítóknál, így ez hosszú távon mindenképpen kifizetődő. A kitűzött cél egy meglévő hálózat bemutatása, a felhasznált hagyományos távközlési eszközökön, és rendszereken át egészen az előfizetői darabszámok ismertetéséig. A következő fázisban fel kell tárni ezen rendszer hátrányait, ami miatt a korszerűsítést meg kell valósítani. Végül pedig meghatározni ezen elemek, hálózat modernizációjához szükséges eszközöket, ezek kapacitását, figyelembe véve a modern IP alapú hálózatok követelményeit. 1
1. PSTN hálózat rövid bemutatása A PSTN a "Public Switched Telephone Network", azaz a nyilvánosan kapcsolt telefonhálózat mozaikszava. Ez az egyik legrégebbi távközlési rendszer, de még ma is ez a legszélesebb körben alkalmazott hálózat világszerte. A hálózati topológia elemeit a kapcsolóközpontok, az ezeket összekötő úgynevezett trönkök (átviteli utak), a hozzáférési hálózatok, a végberendezések, és a készülékek teszik ki. A PSTN technológia az áramköri kapcsoláson alapszik. Hogy egy végberendezés (pl. telefonkészülék) egy másikhoz kapcsolódjon, a kezdeményezett hívást számos átkapcsoláson keresztül irányítják a hívott félhez. (1. ábra) 1. ábra - PSTN hálózat szerkezete 2
A kapcsolóközpont rendszertechnikailag lehet: helyi tranzit kombinált A helyi központból a telefonhívások elindulnak és végződnek. Abban az esetben, ha a PSTN hálózatban átmenő hívásokat is irányít, akkor kombinált központról van szó. Nagyobb forgalmi csomópontokban pedig olyan központok vannak, amelyek csak irányítják, tranzitálják a hívásokat, előfizetői fokozatok nem kapcsolódnak hozzá. Ezek a tranzit központok hierarchiailag egy magasabb szinten helyezkednek el, szekunder központoknak nevezik őket. Ezen kívül van egy olyan dedikált tranzit központ is a hálózatban, amely csak a nemzetközi hívásokat kezeli. A hálózat kialakítása olyan, hogy az alsóbb szintű helyi (primer) központok két irányba egy-egy szekunder központhoz kapcsolódnak. Ez azért fontos, mert ha megszakad a kapcsolat ez egyik szekunder központtal, akkor a hívások automatikusan átirányítódnak a másik szekunder központ felé. A szekunder tranzit központok pedig egymással szövevényes hálózatban vannak kapcsolva. Ez azt jelenti, hogy minden központ mindegyikkel össze van kötve. Így biztosított, hogy ha bármely irányú kapcsolat megszakad, akkor a megfelelően beállított irányítási táblázatok szerint a hívások másik irányban végződni tudnak. Ez a fajta kialakítás rendkívüli biztonságot ad a PSTN hálózatoknak. 3
2. Meglévő hálózat ismertetése A jelenleg használatban lévő távközlési rendszerek a 90-es évek közepén, végén települtek. A következőkben bemutatok egy hálózatot, amely az akkori hálózati struktúrákat tartalmazza. Ezen a hagyományos hálózaton a legfontosabb dolog a jó minőségű, gyors kapcsolású telefonellátás volt. A hálózat egy Magyarországon tipikusan jellemző primer körzetet mutat be. A primer körzet központja a HOST, amely egy nagyobb város, ezen kívül a körzetben található még 3 város valamint 24 kisebb település. Ezeket Város1,2,3 és Falu 1-24-el jelöltem (2. ábra). 2.1. Előfizetői adatok A terület jellemzése távközlési szempontból a következő előfizetői adatokkal a legkifejezőbb (1. táblázat). - lakásszám kb. ez a szám határozza meg előfizetői hálózat nagyságát, következtetni lehet belőle az ellátottság %-os értékére, valamint a jövőbeni tervezéshez is támpontot nyújt - POTS/ISDN portok száma egy településen belül hagyományos telefonszolgáltatást igénybe vevő aktív hálózati pontok. - ISDN 30 rendszerek száma egy településen belül nagyobb beválasztós alközpontok számára igénybe vett rendszerek. - ADSL portok száma egy településen nagy sebességű internet kapcsolattal rendelkező előfizetők száma (sebességtől függően ADSL és ADSL2+ vegyesen). Host Város 1 Város 2 Város 3 Falu 1 Falu 2 Falu 3 Falu 4 Falu 5 Falu 6 Falu 7 Falu 8 Falu 9 Falu 10 Lakásszám 3870 2796 3280 5196 216 966 578 976 650 778 738 138 100 554 POTS 1742 1315 1536 2360 105 464 285 461 314 375 337 65 49 264 ISDN2 193 83 104 238 3 19 4 27 11 14 32 4 1 13 ADSL 816 681 583 856 75 323 182 342 232 246 138 33 28 144 ISDN30 5 4 7 12 4
Falu 11 Falu 12 Falu 13 Falu 14 Falu 15 Falu 16 Falu 17 Falu 18 Falu 19 Falu 20 Falu 21 Falu 22 Falu 23 Falu 24 Lakásszám 362 626 800 776 716 370 432 648 780 930 384 450 650 384 POTS 178 295 388 360 348 173 210 317 369 442 186 223 321 189 ISDN2 3 18 12 28 10 12 6 7 21 23 6 2 4 3 ADSL 82 136 157 208 68 113 115 211 278 126 75 109 178 85 ISDN30 1. táblázat - Előfizetői adatok 2.2 Optikai hálózat bemutatása A hálózatban minden település optikán érhető el, a gerinchálózat 20 szálas, a leágazások 10, ill. 40 szálas optikai kábelek. A hálózat földkábellel van kialakítva, ez által nem kell tartani a természet, ill. a rongálók által okozott kártól, így jelentősen csökkentették az esetleges üzemkiesés idejét. Az ábrán láthatóak leágazások, zárt gyűrűk, és felfűzött hálózati részek, amelyek jellemzőek egy ilyen hálózatra. A települések közötti távolság 3-15km. Ilyen szakaszon a multimódusú optikai szálak csillapítása 0,4 db/km. Ez az érték az optikai összeköttetést használó berendezések működési tartományába esik. A meglévő optikai hálózat a következő ábrán látható: 5
2. ábra - Optikai hálózat 6
2.3. PDH SDH hálózat [1] Az optikai hálózaton kialakított átviteltechnika felfűzős rendszerű. Nagyobb részben PDH eszközökkel találkozunk, hiszen a kezdeti hálózatkialakításnál ezek a rendszerek kerültek telepítésre, később a nagyobb csomópontokban nagyobb kapacitású jobban menedzselhető SDH eszközökre váltották ki ezeket. Felhasznált eszközök: Siemens gyártmányú PDH-rendszer: 2.3.1. DSMX 2/34 C multiplexer: A Siemens gyártmányú multiplexerbetét 16 db, egyenként 2 048 kbps névleges sebességű CCITT G.703. ajánlásának megfelelő jelsorozatot multiplexál egy 34 368 kbps sebességű jelfolyammá, illetve vételirányban demultiplexálja a magasabb sebességű jelfolyamot. 3. ábra - DSMX 2/34C multiplexer 2.3.2. DSMX 34/140 C multiplexer: 4 db, egyenként 34 368 kbps névleges sebességű, jelsorozatot multiplexál egy 139 264 kbps jelfolyammá, illetve vételirányban demultiplexálja a magasabb sebességű jelfolyamot alacsonyabb sebességű jelfolyammá. 4. ábra - DSMX 34/140C multiplexer 7
2.3.4. LA 140 LWLOH optikai betét Az optikai betét segítségével felépíthető egy 139 264 Mbps sebességű, digitális jelsorozat átvitelére alkalmas optikai összeköttetés. Ezen túlmenően a betét lehetőséget biztosít egy 3 072 bit/s sebességű felügyeleti csatorna (OH) szerepét betöltő jelsorozat átvitelére is. 5. ábra - LA 140 LWLOH optikai betét 2.3.5 ALCATEL 1650 SDH berendezés: [2] 6. ábra - ALCATEL 1650 SDH Acces Card: Kliens oldali fizikai hozzáférést biztosít 2M, 34M STM1/4 sebességekkel. Congi: o biztosítja a tápcsatlakozást o Housekeeping bemenet, Ethernet interfészek Port card: Biztosítja a becsatlakozást a nagyobb sebességű SDH jelfolyamba. Ezek a típusú kártyák párban vannak az Access kártyákkal. 8
Sergi: A következők csatlakoztatását biztosítja: óra ki-bemenetek, Aux csatornák, szolgálati telefon + táp. Synth kártya funkciói: biztosítja az STM1-es vagy STM4es uplinket a megfelelő optikai SFP-vel. Ez látja el a betétvezérlő funkcióját. Duplikált. 2port/kártya kialakítású. A rendszertechnikai rajzon (7. ábra) látható, hogy párhuzamosan két PDH rendszer üzemel a hálózatban. Erre azért van szükség, mert egyetlen korábban ismertetett Siemens PDH rendszeren 64db E1-esösszeköttetés valósítható meg. A területen viszont 24db PDH hálózatban felfűzött telephely található, és ha csak a hangszolgáltatást nyújtó DLU előfizetői fokozatok E1-es igényét vették figyelembe (2. táblázat), akkor összesen 76 db E1-es csatlakozásra van szükség. Ezért volt szükséges a két rendszer. Ezen kívül számoltak az ISDN30-as MLLN igényekkel is. 9
7. ábra - PDH-SDH hálózat 10
2.4. Hangszolgáltatás A meglévő hálózatban a hangszolgáltatást egy Siemens gyártmányú EWSD kapcsolóközpont biztosítja. Az EWSD központok fő egységei a következők: DLU digitális vonali egység LTG vonali trönk csoport SN kapcsolómező CCNC - No7. es vezérlő CP - vezérlőegység 8. ábra - EWSD központ felépítése A vezérlők (CP, CCNC), a kapcsolómező (SN) és a trönkcsoport kezelők (LTG) a Host központban helyezkedett el, az előfizető fokozatok pedig az egyes településeken. Ezek a kihelyezett fokozatok forgalomtól függően 2 vagy 4db 2Mbit/s-al csatlakoztak a Host központhoz, a PDH/SDH hálózaton keresztül. A DLU-kban 16 portos SLMAFPE POTS kártyák, valamint 8 portos SLMD kártyák üzemelnek. A DLU-k shelfekből (polcos betétekből) épülnek fel. Van egy betét, amely a vezérlőkártyák mellet még 16db előfizetői kártya fogadására alkalmas, ezt A shelf-nek nevezzük, valamint bővítő shelfek, B, amelyek 32db csak előfizetői kártya tehető. Egy DLU maximális kapacitása 48 db kártya AB kiépítés esetén. Siemens gyári előírás szerint a teljes kiépítésű DLU-t 4db, a fél 11
kiépítésűnél kisebb DLU-t 2db E1-el kell a Host központhoz csatlakoztatni. Ennek megfelelően az EWSD rendszer kihelyezett fokozatai a következő képen alakulnak. Host Város 1 Város 2 Város 3 Falu 1 Falu 2 Falu 3 Falu 4 Falu 5 Falu 6 Falu 7 Falu 8 Falu 9 Előfizetői szám 1935 1398 1640 2598 108 483 289 488 325 389 369 69 50 277 Falu 10 E1 csatlakozás [db] 8 6 8 12 2 4 2 4 4 4 4 2 2 2 Falu 11 Falu 12 Falu 13 Falu 14 Falu 15 Falu 16 Előfizetői szám 181 313 400 388 358 185 216 324 390 465 192 225 325 192 E1 csatlakozás [db] Falu 17 2 4 4 4 4 2 2 4 4 4 2 2 4 2 2. táblázat - DLU csatlakozás E1 darabszámai a Host központhoz Falu 18 Falu 19 Falu 20 Falu 21 Falu 22 Falu 23 Falu 24 A nagyobb településeken gyárak, közintézmények alközpontot üzemeltetnek, amelyek a PSTN hálózatra ISDN30-as interface-en kapcsolódtak. Ezek az EWSD központ LTG-jére csatlakoznak. 2.5. MLLN (Maneged Leased Line Network) Az MLLN szolgáltatás a TDM hálózatain(sdh,pdh) keresztül biztosított bérelt vonali szolgáltatás az ügyfelek végpontjai között. A hálózat az adatátviteli berendezések sebességére jellemző n*64kbps-os csatornákon keresztül valósítja meg a pont-pont és pontmultipont (E1 interfész esetében) típusú kapcsolatokat. A leggyakrabban használt berendezés az Alcatel gyártmányú MainStreet3600-as node. 9. ábra - Alcatel MainStreet3600 12
Az MLLN hálózat E1-es rendszerekkel kapcsolódik össze. A berendezésbe többféle kártya rakható, attól függően, hogy az előfizető számára milyen jellegű szolgáltatást igényel (jellemzően nx64 kbit/s és nxe1). A 3600 az adatszolgáltatáson kívül menedzselt hangszolgáltatást is képes nyújtani, amely teljesen független a PSTN hálózattól. Az előfizetőkhöz DTU-kat (Data Termination Unit) kell telepíteni, amelyek távolról szintén felügyelhetőek. Ezek jellemző kapcsolódási interface felülete V24, V35 és X21. A DTU-k és node között jó minőségű rézhálózatot kell biztosítani. 10. ábra - MLLN hálózat felépítése, középen crossconnect funkciót megvalósító node-al Az ilyen jellegű igények a nagyvárosokban mindenképpen várhatók, kisebb településeken csak véletlenszerűen. 2.6. IP hálózat és ADSL A hagyományos telefonok mellet ADSL szolgáltatás is működik. Ezt különböző típusú DSLAM berendezésekkel lehet nyújtani. A DSLAM-ok megjelenésekor úgy tűnt, hogy az elkövetkezendő időszak távközlési aggregációs hálózata az ATM lesz. Hamarosan azonban kiderült, hogy a jövő nem ez, hanem az olcsóbb elterjedtebb Ethernet alapú IP hálózat. Ilyen hálózat található a meglévő körzetben is. A Host-ban egy nagy teljesítményű Router (Cisco 6506) kapcsolódik az országos IP gerinc hálózatra. Ez az eszköz végzi az irányításokat, itt történik a DSLAM-okra kapcsolt előfizetők authentikációja. A csomópontokba pedig SWITCH-ek találhatók, amelyek fő funkciója, hogy rá lehessen kapcsolni a DSLAM-okat, és ki tudja elégíteni az IP alapú igényeket. Az alkalmazott 13
SWITCH-ekkel szemben az elvárás az volt, hogy rendelkezzen 1G Uplink porttal, ill. elegendő számú FE porttal a más típusú Ethernet alapú eszközök számára. Alkalmazott SWITCH típusok: Cisco Catalyst 3750G: [3] - 24db Fast Ethernet port + 4db 1G 11. ábra - Cisco Catalyst 3750G Cisco Catalyst 4503: [4] - 20 db GBit-es portja van, 12 UTP és 8db optikai. (1. kártya) 12. ábra - Cisco Catalyst 4503 Ilyen berendezés legnagyobb (Város 3) csomópontban található, mivel ott várható nagyobb számú, nagyobb sebességigényű alkalmazás, és kártya szinten igény szerint tovább bővíthető az eszköz. 14
Alkalmazott DLSAM típusok: [5] 2.6.1. ECI 960: Az eszköz, ahogy a neve is mutatja 960 port kapacitású. Ez azt jelenti, hogy 15db 64 portos előfizetői kártyát lehet a betétbe elhelyezni. Ezek a kártyák lehetnek sima ADSL kártyák, valamint nagyobb vonali sebességre képes ADSL2+ kártyák. A távközlési szolgáltatók manapság már csak ADSL+os kártyákat használnak. A 13. ábra - ECI 960 DSLAM shelf jobb oldali utolsó két pozíciójába kerülnek a vezérlő kártyák. Biztonsági okokból kettő. Ez a vezérlő kártya biztosítja az Ethernetes uplink csatlakozást az IP hálózat felé. A keret tején 37 tűs D-típusú csatlakozók vannak, ide kapcsolódnak azok a kábelek, amelyek az előfizetői rendező splitter moduljai felé mennek. A csatlakozók mellett a jobb felső sarokban található a tápegység, amelyek kettős betáplálási lehetőséget biztosítanak. Két táp normál üzemben megosztja egymás közt a terhelést, de ha az egyik kiesne, akkor a másik átveszi a teljes tápellátás szerepét. A kártyák alján egy hűtő ventilátor egység található, ez alatt a baloldalon a hűtőventillátor vezérlő, jobb oldalon pedig tápegységhez kapcsolódó szűrő kártyák, amelyek az áramellátás vezérlés funkciót is ellátják. Beépíthető modulok: ATUC64 64 portos ADSL2+ előfizetői kártya IPNI80E vezérlő és uplink kártya egyben FAN4 hűtésvezérlő CFU áramellátó modul -48VDC 15
2.6.2. ECI M-82: Ez az eszköz tulajdonképpen a 960-as kistestvére. Ezt olyan területeken alkalmazzák, ahol 500, illetve attól kevesebb előfizetőt kell kiszolgálni. Az eszközbe 8db 64 portos előfizetői kártya rakható, így a maximális kapacitás 512db ADSL port. A felhasznált kártyák ugyanazok, amelyeket a 960 esetében is alkalmaznak kivéve a HIF tápegységet. 14. ábra - ECI M-82 DSLAM 2.6.3. Ericsson EDA (Ethernet DSL Access): Az EDA DSLAM koncepciója teljesen más, mint az ECI-é. A tervezésnél az volt a szempont, hogy minél modulárisabb könnyen bővíthető rendszert alakítsanak ki. A rendszer alapja egy 12 ADSL portos DSLAM modul. Ezek önálló egységek, amelyek már tartalmazzák a splittert is, tehát nem kell az előfizetői rendezőn splitter modulokat telepíteni. 15. ábra - Ericsson EDA A hálózatban jelenleg kétféle EDA modult használnak a szolgáltatók. EDN 312 és EDN312xi. Az első sima ADSL a második pedig ADSL2+ szolgáltatás nyújtására képes eszköz. A modulokat egy közös tartókeretben lehet összerendezni, de akár darabonként is bárhol elhelyezhető. 16
16. ábra - Ericsson EDA modulok Az EDN modulokat egy CAT kábellel egy ECN 320 típusú SWITCH-re kell kötni. A SWITCH egy 1G uplink-el kapcsolódik az IP hálózat felé. Az ECN modulok tápellátását a SWITCH biztosítja PoEth technológiával. Egy SWITCH-re összesen 24db EDN modul csatlakozatható, így egy teljes kiépítésű egység 24x12, azaz 288 ADSL port. A SWITCH hálózat kialakítása felfűzős rendszerű. (17. ábra) Topológiailag kívánatosabb lett volna csillagpontos hálózat kialakítása, de akkor a rendelkezésre álló optikai szálmennyiség nem lett volna elegendő. A telepített DLSAM típusa az egyes települések ADSL előfizetői számainak függvénye. Kis helyszínek EDA max. 288 ef. Közepes helyszínek M82 max. 512 ef. Nagy helyszínek ECI 960 max. 960 ef. 17
DSLAM típusok SWITCH típusok ED EC EM [EDA] [ECI 960] [M82] 3400 3750 4503 Host x Város 1 x Város 2 x x Város 3 x x Falu 1 x Falu 2 x x Falu 3 x x Falu 4 x Falu 5 x x Falu 6 x x Falu 7 x x Falu 8 x x Falu 9 x x Falu 10 x x Falu 11 x x Falu 12 x x Falu 13 x x Falu 14 x Falu 15 x x Falu 16 x Falu 17 x Falu 18 x x Falu 19 x Falu 20 x Falu 21 x x Falu 22 x x Falu 23 x x Falu 24 x R C6506 x 3. táblázat- DSLAM és SWITCH típusok a hálózatban Azokon a településeken ahonnan már nem ment tovább a hálózat, a DSLAM optikán direktbe a szomszéd település SWITCH-ére csatlakozik. Ilyen helyszínek a Város1, Falu4, Falu14, Falu16, Falu17, Falu 19, Falu20 és Falu 24. Így azokra a helyszínekre ahová nem szükséges megspórolható volt a SWITCH telepítés. 18
17. ábra - Felfűzős SWITCH-es ADSL hálózat 19
3. Új modernizált hálózat tervezése Az előző fejezetben bemutatott hálózat, mind felépítésében, mind az alkalmazott berendezéseivel nem alkalmas a mai kor igényeinek kielégítésére. A legfőbb problémák a következők: 1. A berendezések életkora magas (átlagosan 15 év), a szállítók leálltak a gyártással, nem vásárolhatók hozzájuk új elemek, a bővítés nem megoldható. A javítás is problémás, mivel ezekre a berendezésekre az üzembe helyezés idején hosszú távú rendszertámogatási szerződést kötöttek, amelyek mostanra lejártak, így a gyártók sem javítást sem software frissítést nem végeznek. Ezen támogatások meghosszabbítása nem is áll érdekükben, hiszen új korszerű berendezéseket szeretnének értékesíteni, ezzel kiváltva ezeket a régi hálózati eszközöket. Amikor viszont ezek a szerződések lejárnak, onnantól kezdve szabadonfutóvá válik egy hálózat, a távközlési vállalat kiszolgáltatottá válik annak, hogy ha valami meghibásodik, akkor nincs kihez fordulnia, és leáll a rendszer. Ez nem elfogadható, mert akkor szünetelnek a szolgáltatások, kötbért kel fizetni, elpártol az előfizető, romlik a külső megítélés. 2. A másik fontos dolog, hogy a régi berendezéseknek magas az energiafogyasztásuk. Az újabban fejlesztett eszközöknél már odafigyeltek arra, hogy minél kevesebb energiát fogyasszon. Az energia legnagyobb része hővé alakul, eldisszipálódik, így a távközlési helyiségeket hűteni kell, ami pedig még plusz energiát igényel. Több évre kivetítve hatalmas a különbség a régi és az új eszközök disszipációja, teljesítményfelvétele között. Ez is egy nagyon fontos költségtényező egy modernizációs folyamatban. Ezen kívül az újabb eszközöknek a portsűrűsége jóval nagyobb, mivel időközben fejlődött az elektronikai ipar is, jobban integrálódtak az alkatrészek. Sokkal kisebb helyre be lehet zsúfolni az integrált áramköröket. Pl: Régen egy nagy szekrény méretű helyre fért be 1000 előfizető egy EWSD DLUban, most gyakorlatilag egy 60*60*30 cm-es dobozba el lehet helyezni ugyanennyi előfizetőt, ráadásul kisebb teljesítményfelvétel mellett. 3. A társadalom és az alkalmazott technológia fejlődés során áttevődött a hangsúly a hagyományos PSTN rendszerekről, az analóg ISDN vonalakról az internet felé. A mobiltelefonok előretörésének köszönhetően az emberek nagy része a hangszolgáltatást mobilon oldja meg. A hagyományos telefon vesztett az értékéből. Ha valaki mégis ragaszkodik a vezetékes vonalhoz, megkapja 20
csomagban VoIP szolgáltatásként az internettel együtt. Tehát a vezetékes technológiában nagy sebességű, különböző szolgáltatásokat magába integráló internet szolgáltatás került az előtérbe. Jelenleg az ún. Triple Play szolgáltatás a legelterjedtebb, ami azt jelenti, hogy az előfizető 3 szolgáltatást kap együtt, a telefont, az internet és a tv-t. 4. A megváltozott igényeket, és megnövekedett sebességet új berendezésekkel lehet csak kielégíteni, erre a max. 8Mbit/s-ot tudó hagyományos DSLAM-ok nem alkalmasak, amikor már VDSL technológiával 30Mbit/s is szolgáltatható. 5. Az új Access berendezéseknek megfelelő sebességű és minőségű Ethernet IP hálózatra van szükségük, a felfűzős rendszerkialakítás erre nem megfelelő. 6. A távközlési berendezések mellett az előfizetői hálózatoknak megújulásra van szükségük. Mivel ezek az eszközök magas frekvenciájú vonali jeleket használnak a hálózatnak jó minőségű, megfelelő keresztmetszetű, zavar és túlfeszültségvédettnek kell lennie. Azzal viszont szembe kell nézni, hogy a hagyományos rézérpáron fizikai korlátok miatt a sebesség nagyságrendekkel már nem növelhető tovább, így el kell kezdeni az előfizetői optikai hálózatok kiépítését. Egyenlőre az ilyen optikai hálózatok építése, csak sűrűn lakott ingatlanos környezetben kifizetődő, de a jövőben szinte minden területen felváltja majd a hagyományos réz alapú technológiát. Ezen problémák miatt a hálózatot modernizálni kell, át kell alakítani, a mai kor elvárásainak, technológiájának megfelelően. 3.1. 1. fázis Csillagpontos Ethernet hálózat kialakítása Ahogy korábban említettem, az IP-s rendszereken fejlődtek, a szolgáltatások és az egyszerű sima internet már nem volt elegendő. Elterjedt az IP TV és egyre népszerűbb termékké vált. A felfűzött SWITCH-es hálózat miatt azonban ez a szolgáltatás nem működik megfelelően, mert a topológia miatt a sok SWITCH-en áthaladó nagy mennyiségű adat késletetést szenved. A tapasztalatok és az elvégzett mérések (Magyar Telekom referenciaadat) azt mutatják, hogy a minőség akkor lesz megfelelő, ha az előfizető DSLAM-ja egy, maximum 2 ugrásra (hop-ra) van az OSR Routertől. Az első generációs hálózaton például a Falu 23 már 13hop-ra volt az OSR-től, így IPTV szolgáltatás szóba sem jöhet a településen. Ezen kívül meg kell oldani, hogy a DSLAM-ok uplink sebessége 100Mbit/s-ról 1Gbit/s-ra növekedjen. Hogy ezeket a feltételeket megvalósítsuk, csillagpontosítani kell rendszert. Az 21
lenne a legjobb, ha az összes SWITCH közvetlenül a Routerre kapcsolódna, vagy maximum 1-2 hoppra legyen. A meglévő optikai hálózat közvetlenül erre nem alkalmas. Új hálózatot építeni rettenetesen költséges a földmunkák miatt, párhuzamos léges optikai hálózat kialakítása rendszerbiztonsági okok miatt nem ajánlott, ezért több csomópontba CWDM rendszereket helyeztem el. (lásd 18. ábra) 22
18. ábra - CWDM rendszertechnika 23
A hullámhosszosztásos CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) rendszerek lehetőséget biztosítanak a meglévő optikai szálak jobb kihasználására, úgy, hogy a 1310 nm-es és 1550 nm-es optikai ablakban 8db csatornát használnak ki. Ezzel a technológiával a vonali sebesség 10Gbit/s-ig növelhető. Az új fejlesztésű DWDM rendszerek pedig már 800Gbit/s-os sebességre képesek. 19. ábra - Hullámhosszak csillapítása A fenti ábrán a hullámhosszak csillapítása látható. Ezek a használatosak, mivel itt a legkisebb csillapítás. A rendszer kialakításánál a Transmode cég TM-3001 CWDM eszközét használtam fel. 24
20. ábra - TM-3001 felépítése [6] [1. slot] CU központi vezérlő egység és csatlakozás a felügyeleti rendszerhez [1-6. half slot] MDU C 4ch (6db rakható be) Mux/DeMux Unit 4 csatornás multiplexer és 4 csatornás demultiplexer egy kártyán 8 WDM hullámhossz használata [2-13.slot] TP QMR (12 db rakható be) Quad Multirate Transponder Unit 4 különálló transzponder egymástól független konfigurálással DC-301 tápegység FAN ventilátor egység A bemenet Az MDU kártyán található. Az MDU kártya végzi a különböző hullámsávú fények multi ill. demultiplexálását. Itt az egyes hullámhosszak külön-külön válogatva saját optikai szálon kapcsolódnak a transzponder egységhez. A transzponderbe 1490, 1530, 1570 és 1610nm-es SFP modulok kerülnek, ezekre csatlakoznak az összetartozó hullámsávú adás és vétel irányú szálak. A másik oldalra viszont már olyan SFP-t tehetünk, amilyen a kapcsolódó alkalmazáshoz, eszközhöz szükséges. A legelterjedtebb az 1310nm sáv használata. A modernizált hálózatban a CWDM rendszeren 1Gbit/s mellett 10Gbit/s-os összeköttetést is biztosítani kell, a Város2 és Város3-ba telepítendő nagyobb SWITCH-ek részére. 25
A CWDM betétbe 2db MDU 4 csatornás kártyát és egy vagy 2db 10G interface kártyát helyezve kialakítható a szükséges konfiguráció. A berendezés így dedikáltan a rendszer 1530 és 1550nm hullámhosszait használja a 10Gbit/s-os összeköttetésre. A Falu9-be tervezett CWDM betétbe elegendő 1db MDU és 1db TPQMR kártya, mert ott csak 4db 1Gbit/s-os interface-t alakítottam ki. A CWDM rendszerek telepítésével javult az optikai szálkihasználtság és alkalmassá vált a hálózat a csillagpontos struktúra kialakítására. (lásd 21. ábra) 26
21. ábra - CWDM rendszertechnika 27
Új SWITCH-ek a hálózatban: A minta körzet IP hálózatban a SWITCH-ek legnagyobb része 3750-es típus. Mivel csak 4db GE porttal rendelkezik, és a megnövekedett sávszélesség igény valamint a jelentős IP forgalom miatt már minden berendezés 1G Uplinket igényel, így azokon a helyeken ahol nagyobb számú berendezés, ill. más jellegű Ethernet alapú igények várhatók ott a 3750-es SWITCH-et 3400-ásra cseréltem. Cisco ME 3400G: [7] - 4db 1G uplink port + 12db 1G user port 22. ábra - Cisco ME 3400G A kiválasztás során döntő szempont volt az 1G portok száma, és hogy mind UTP, mind pedig SFP használatával az optikai csatlakozás is megvalósítható legyen. A gyártó is az alábbi konfigurációval ajánlja: 23. ábra - Cisco gyári ajánlás A legnagyobb csomópontokba (Város1, Város2, város3) egy-egy 3800-ás SWITCH-et terveztem 10G Uplink-el. Cisco ME 3800x Series: - 24db 1G SFP port - 2db 10G port 28
24. ábra - Cisco ME 3800x Series Ez az eszköz már sokkal fejlettebb, mint a korábban használt 4503-as, mivel Router funkcióval is rendelkezik (Layer 3 eszközként használható). A 3800-nak meg lehet adni egy külön IP cím tartományt, így az MSAN-okat és más eszközöket már nem szükséges OSR szinten kezelni. Ezen kívül az energiafelhasználása is jóval kedvezőbb. (4. táblázat) SWITCH típusok 3400 3750 3800 Város 1 x Város 2 x Város 3 x Falu 1 x Falu 2 x Falu 3 x Falu 4 x Falu 5 x Falu 6 x Falu 7 x Falu 8 x Falu 9 Falu 10 x Falu 11 x Falu 12 x Falu 13 x Falu 14 x Falu 15 x Falu 16 Falu 17 x Falu 18 x Falu 19 x Falu 20 Falu 21 x Falu 22 x Falu 23 x Falu 24 x 4. táblázat - A modernizált hálózatban használt SWITCH típusok 29
Optika szálkihasználtság A mintahálózat gerinckábele egy 20 szálas optika kábel. Alaphelyzetben 2 szálat használ a PDH1-es, 2 szálat a PDH2-es 2 szálat az SDH és még 2 szálat a felfűzött SWITCH hálózat. Így összességében szabadon marad 12 szál. A csillagpontos hálózat kialakításánál ez azt jelenti, hogy teljes körzetből a gerinckábel nyomvonalán 6db SWITCH-et tudnánk közvetlenül a Routerre kapcsolni. Ez nem elegendő ezért terveztem az új hálózatba a CWDM eszközöket. Arról sem szabad megfeledkezni, hogy az új (MSAN) és régi (DLU, PDH, SDH) rendszereknek a teljes kiváltásig együtt, párhuzamosan kell működni. Utána viszont ezek a szálak felszabadulnak, így lesz tartalék a későbbi fejlesztésekhez. Mindezeket figyelembe véve Falu1 SWITCH-et Falu2 SWITCH-re, Falu14 SWITCH-et Falu 13 SWITCH-re, Falu24 SWITCH-et pedig Falu 23 SWITCH-re kötöttem. (Az egy hop távolság még megfelelő az új hálózatban). Ezen kívül, hogy a kábel terheltségét ne növeljem, ezért a Falu7 SWITCH-et a Router-re nem a gerinckábelen viszem, hanem a kevésbé telített optikai gyűrűn Város1 irányában. Az átrendezés után a szálkihasználás a következő képen alakul. [Host - Falu9 viszonylat] [Falu9 Város2 viszonylat] 1. szál PDH1 PDH1 2. szál PDH1 PDH1 3. szál PDH2 PDH2 4. szál PDH2 PDH2 5. szál SDH SDH 6. szál SDH SDH 7. szál CWDM1 CWDM1 8. szál CWDM2 CWDM2 9. szál CWDM2 CWDM2 10. szál CWDM3 CWDM3 11. szál CWDM3 CWDM3 12. szál tartalék tartalék 13. szál tartalék Switch Falu 11 --> CWDM1 14. szál tartalék Switch Falu 11 --> CWDM1 15. szál Switch Falu3 --> router Switch Falu 12 --> CWDM1 16. szál Switch Falu3 --> router Switch Falu 12 --> CWDM1 17. szál Switch Falu4 --> router Switch Falu 13 --> CWDM1 30
18. szál Switch Falu4 --> router Switch Falu 13 --> CWDM1 19. szál Switch Falu8 --> router Switch Falu 15 --> CWDM2 20. szál Switch Falu 8 --> router Switch Falu 15 --> CWDM2 3.2. 2. fázis Access eszközök kiváltása Az első generációs hálózatban az előfizetői hozzáférési eszközök legnagyobb részét az EWSD DLU-k, a különböző típusú DSLAM-ok alkották. Ezen eszközök az idők folyamán elöregedtek, csökkent a kihasználtságuk. ill. jelentős az energiafogyasztásuk. Ezeket a hálózati elemeket is ki kell cserélni. Az elmúlt néhány évben rájöttek a távközlési gyártók, hogy energiatakarékos IP alapú integrált eszközöket kell fejleszteni, erre van piaci igény. Ezeket MSAN-oknak nevezzük (Multi Services Access Node), ez azt jelenti, hogy gyakorlatilag egyetlen egy eszközben minden fajta Access távközlési szolgáltatást meg lehet valósítani. Jelenleg a távközlési piacot egyértelműen a két nagy kínai vállat uralja a Huawei és a ZTE. Ezen kívül talán csak az Alcatel, amelyik még fel tudja venni a versenyt, de a hagyományos európai gyártók a Siemens és az Ericsson teljesen visszaszorultak. A hálózat modernizációjának tervezésénél két fajta Huawei MSAN-t használtam fel. MA5600T: [8] 25. ábra - MA5600T felépítése 31
A bal szélső nyílás három részből áll: a két felső nyílás a 21 és 22es slots áramellátó rész. Kölcsönösen kisegítik egymást. a legalsó rész egy multifunkciós csatlakozó hely Az 1-8 & 11-18 slots kiszolgálói kártya helyek. A 9-10es slotok vezérlő kártya helyek, ahová SCUL típusú kártyákat lehet elhelyezni aktív vagy készenléti állapotban. A jobb széle két részből áll: 19es és 20as slotok, amik általános csatlakozó felületűek, többféle típusú uplink kártya (GICF/GICG/X1CA/X2CA) is csatlakoztató hozzá. Minden kártya működés közben kicserélhető. Kártya típusok: SCUL: Vezérlőkártya, vezérlőegység. A rendszer irányításáért felelős. Támogat különböző portokat: hálózati, soros GICF: Upstream csatlakozó kártya. 1 gigabites optikai csatlakozó kártya. Gigabit Ethernet Upstream kártyát szolgál ki. 2db GE optikai csatlakozót tartalmaz. X1CA: 10 gigabites csatlakozó kártya. 1db 10Gigabites átviteli port található rajta. PRTG: Áramellátó kártya. Ellátja a kártyákat. 1db csatlakozó található rajta. MA5603T: [9] Közepes kapacitással rendelkező berendezés. Részei: 6db kiszolgálói kártya 2db vezérlő kártya Uplink kártya Áramellátó kártya Univerzális bővítő kártya 32
26. ábra - MA5603T felépítése Kártyatípusok: SCUB: Vezérlőkártya, vezérlőegység. Összeköttetéseket és folyamatszabályozást végez. A biztonság érdekében 2 ilyen kártyát helyeztek el. ADPD: 64 csatornás ADSL2+ szervizkártya. Elválasztja a külső, illetve belső munkafolyamatokat. Támogatja a vonal összeköttetést. VDMF: 64 csatornás VDSL2 szerviz kártya. A külső elosztásért felelős. GPBC: 4 portos GPON kiszolgálói kártya. Együtt működik az optika hálózattal. ASPB: 64 csatornás POTS szerviz kártya. GICD: 4 csatornás GE (Gigabit Ethernet) optikai csatlakozó kártya. GICE: 4 csatornás GE elektronikus csatlakozó kártya. PRTE: Áramellátó kártya. A hálózatban eddig POTS, ISDN2, ISDN30, ADSL, ADSL2+ típusú Access szolgáltatások éltek. (ezen kívül még MLLN szolgáltatás is, de ez a következő fejezet témája) Az EWSD POTS előfizetők kiváltásának két módja lehetséges. Az MSAN-ba 64 portos ASPB POTS kártyát teszek és átterhelem az előfizetőket. Ennek az az előnye, hogy az ügyfél nem érzékel semmit a technológiai váltásból. Amennyiben már úgyis van valamilyen xdsl szolgáltatása, akkor egy Home Gateway cserével áttérhet VoIP szolgáltatásra. Mivel azok az előfizetők, akik a mai napig megtartották hagyományos telefonvonalukat valószínűleg ragaszkodnak hozzá, ezért úgy számoltam, hogy az összes POTS-os előfizetőt ASPB kártyára terhelem át. 33
Az ISDN2 és ISDN30 szolgáltatás visszaszorulóban van. Az ISDN30 alapvetően TDM alapú, a kiváltást úgy oldanám meg, hogy egy E1/IP konverteren keresztül az ISDN30-as jelfolyamot eljuttatom az IMS-hez, amely képes kezelni ezt a szolgáltatást. Az ISDN2 kiváltásához azokon a helyeken ahol az érintett előfizetői darabszám tíz felett van, ott az MSAN-ba egy DSRD 32 portos ISDN kártyát terveztem, ahol ez a szám kevesebb ott egy egyedi xdsl szolgáltatáson működő S0 buszt biztosító intelligens CPE eszközzel váltanám ki a régi BRA hozzáférést. Ilyen típusú eszközből több is van a piacon, a fejlesztésekben az One Access Networks a legélenjáróbb. Az ADSL előfizetők kiváltására az MSAN-ba 64 portos VDPM VDSL kártyát használok, amelynek az a legnagyobb előnye, hogy igény szerint portonként beállítható, hogy ADSL, vagy VDSL szolgáltatást kívánunk nyújtani, a megrendelt előfizetői csomag, ill. a rezes vonalszakasz hosszának függvényében. 34
Település POTS ISDN2 ADSL POTS kártya ASPB ISDN2 kártya DSRD VDSL kártya VDPM Összes kártya (db) MSAN típus Host 1742 193 816 28 7 13 48 5600 3 Város 1 1315 83 681 21 3 11 35 5600 3 Város 2 1536 104 583 24 4 10 38 5600 3 Város 3 2360 238 856 37 8 14 59 5600 4 Falu 1 105 3 75 2 2 4 5603 1 Falu 2 464 19 323 8 1 6 15 5600 1 Falu 3 285 4 182 5 3 8 5600 1 Falu 4 461 27 342 8 1 6 15 5600 1 Falu 5 314 11 232 5 1 4 10 5600 1 Falu 6 375 14 246 6 1 4 11 5600 1 Falu 7 337 32 138 6 1 3 10 5600 1 Falu 8 65 4 33 2 1 3 5603 1 Falu 9 49 1 28 1 1 2 5603 1 Falu 10 264 13 144 5 1 3 9 5600 1 Falu 11 178 3 82 3 2 5 5603 1 Falu 12 295 18 136 5 1 3 9 5600 1 Falu 13 388 12 157 7 1 3 11 5600 1 Falu 14 360 28 208 6 1 4 11 5600 1 Falu 15 348 10 68 6 1 2 9 5600 1 Falu 16 173 12 113 3 1 2 6 5603 1 Falu 17 210 6 115 4 2 6 5603 1 Falu 18 317 7 211 5 4 9 5600 1 Falu 19 369 21 278 6 1 5 12 5600 1 Falu 20 442 23 126 7 1 2 10 5600 1 Falu 21 186 6 75 3 2 5 5603 1 Falu 22 223 2 109 4 2 6 5603 1 Falu 23 321 4 178 6 3 9 5600 1 Falu 24 189 3 85 3 2 5 5603 1 5. táblázat - Access szolgáltatások MSAN db A fenti táblázatból látható, hogy mely helyszínre milyen típusú és mennyi MSAN-t kell telepíteni, hogy a teljes kiváltás megoldható legyen. Ezeket az adatokat viszont tovább kell vizsgálni, mivel gondolni kell a későbbi bővítési igényekre is. A berendezés cserékkel jelentősen javult a szélessávú szolgáltatások minősége, ezért várhatóan növekedésnek indul az előfizetők száma. A POTS előfizetők száma stagnál, ill. lassú csökkenési tendenciát mutat majd. 35
Ezeket a tendenciákat figyelembe véve a helyszíneken plusz előkábelezéssel célszerű számolni. Az előkábelezés azt jelenti, hogy a berendezés üres slotja és az előfizetői rendező közé behúzunk egy kábelt, a portokat kifejtjük a rendezőmodulokra, de az MSANba addig nem rakunk kártyát, amíg azt az előfizetői igények nem teszik szükségessé. Ezzel a módszerrel gyors és egyszerű lehetőséget kapunk a bővítésre. Az MSAN-ok uplink csatlakozás típusát is meg kell adni a tervezési folyamatnál, mivel az MSAN-ok uplink kártyáiba mind optikai, mind pedig RJ45-ös SFP-t el lehet helyezni. Azokon a helyszíneken ahol van SWITCH, ott CAT6-os UTP kábellel csatlakozunk, ahol nincs ott optikai patch kábellel. Azt az MSAN-t, amelybe a GPON OLT funkciót is ellát, 10G optikai SFP felhasználásával kell illeszteni a SWITCH-hez. 36
Település MSAN név MSAN típus PSTN kártya kapacitás VDSL kártya kapacitás MDF kábelezés kapacitás [összes] MSAN uplink optika MSAN uplink UTP Host MSH1 5600 12 4 1024 x MSH2 5600 12 4 1024 x MSH3 5600 11 5 1024 x Város 1 MSV11 5600 8 8 1024 x MSV12 5600 8 4 1024 x MSV13 5600 8 512 x Város 2 MSV21 5600 10 6 1024 x MSV22 5600 9 4 1024 x MSV23 5600 9 576 x Város 3 MSV31 5600 16 1024 x MSV32 5600 16 1024 x MSV33 5600 13 3 1024 x MSV34 5600 9 832 x Falu 1 MSF1 5603 2 2 384 x Falu 2 MSF2 5600 9 6 1024 x Falu 3 MSF3 5600 5 3 768 x Falu 4 MSF4 5600 9 6 1024 x Falu 5 MSF5 5600 6 4 704 x Falu 6 MSF6 5600 7 4 768 x Falu 7 MSF7 5600 7 3 704 x Falu 8 MSF8 5603 2 1 320 x Falu 9 MSF9 5603 1 1 256 x Falu 10 MSF10 5600 6 3 640 x Falu 11 MSF11 5603 3 2 448 x Falu 12 MSF12 5600 6 3 640 x Falu 13 MSF13 5600 8 3 768 x Falu 14 MSF14 5600 7 4 768 x Falu 15 MSF15 5600 7 2 640 x Falu 16 MSF16 5603 4 2 384 x Falu 17 MSF17 5603 4 2 448 x Falu 18 MSF18 5600 5 4 704 x Falu 19 MSF19 5600 7 5 832 x Falu 20 MSF20 5600 8 2 704 x Falu 21 MSF21 5603 3 2 384 x Falu 22 MSF22 5603 4 2 448 x Falu 23 MSF23 5600 6 3 704 x Falu 24 MSF24 5603 3 2 384 x 6. táblázat - MSAN kialakítás 37
Ezek alapján a körzet rendszertechnikája a következőképpen fog kinézni. (lásd 27. ábra) 27. ábra - Teljes csillagpontos hálózat kiépítése 38
28. ábra - MSAN hálózati struktúra 3.3. Az új hálózat vezérlése IMS (IP Multimedia Subsystem) [10] Az új generációs IP rendszerek esetén a vezérlési funkciók a helyi berendezésék helyett egy magasabb szinten központilag valósul meg. A fix és mobil eszközök is ide csatlakoznak, ez vezérli a teljes országos hálózatot. Az IMS Controll Session feladata a kommunikáció és vezérlés a hozzáférési hálózat intelligens végberendezései és a magasabb szintű szolgáltatásszerverek között, valamint kapcsolattartás más IP hálózatokkal, biztosítva a QoS-t. IMS megvalósításokat több távközlési gyártó is szállít. Az egyes hálózati elemek funkciója nemzetközi szabványban rögzített. Minden szolgáltató maga állítja össze, hogy a hálózatában milyen elmeket használ majd. Ezen funkciók a későbbiek során rugalmasan bővíthetők. A teljes rendszer nagyon összett és bonyolult. Az alábbiakban egy megvalósítási példát mutatunk be. 39
29. ábra - IMS rendszer felépítése Az IMS rendszer felépítése rétegezve a fenti ábrán látható. Hierarchikusan funkciók szerint négy önálló réteget különíthetünk el. Access: Itt találhatók a különböző platformú végberendezések és fizikai kapcsolódás IP hálózathoz, valamint maga az IP felhő. SBC Session Boarder Controller NACF Network Access Configuration Function CLF Connectivity Session Location Function Bearer Controll: A-RACF Access Resource Admission CF C-RACF PDF Policy Dicision Function Adaptálja a standard IP mechanizmusokat a szolgáltatáshoz szükséges helyi policy-nak megfelelően az IP hordozó rétegben. 40
Session Controll: Ez a réteg végzi a regisztrációt, az engedélyezést, felhasználók hitelesítést, útvonal ellenőrzés a rétegen belül, szolgáltatás indítását, topológia elrejtést, routingot, resource control-t (erőforrás ellenőrzés), interworking-et (együttműködés). Sohasem nyújt direkt szolgáltatást a felhasználónak csak továbbítja az üzeneteket a szolgáltatásszerver és felhasználói végberendezés között. S-CSCF Serving CSCF Elvégzi a szolgáltatás indítást (generálást) és szétosztást a kezdeti szűrési feltétel (ifc initial filter criteria) megvizsgálása alapján. Az ifc információt a HSS-től kapja. Hitelesíti a végberendezés regisztrációt, kontrollálja a sessiont (munkaszakasz). I-CSCF Interrogating CSCF Egyesített elérési pontja az induló hálózatnak. Ez nyújtja az IMS inter- domain topológia maszkolási funkcióját. P-CSCF Proxy CSCF Proxyzza az összes SIP jelzést és vezérli a hívások útvonalát. Tömöríti a jelzéseket, növelve ezzel a sávszélesség kihasználást. BGCF Breakout Gateway CF Az interworking szabályok és a hívott szám analízis alapján kiválasztja az MGCF-et az IMS és a PSTN/CS közötti híváshoz, és automatikus MGCF útvonalat rendel hozzá. MGCF Media Gateway CF PGCF Packet Gateway CF IM_MGW IP Multimedia Media Gateway Megvalósítja a Codec konverziót. PGF Packet Gateway Function A-RACF Access Resource Admission CF C-RACF CCF Charging Collection Function IMS számlázási adatokat gyűjt az egyes IMS vezérlőktől. 41
OCS Online Charging System Valós idejű hívások számlázási adatait gyűjti. MRF Multimedia Resourse Function Vezérli a media stream erőforrásokat, számlázási információkat generál. AGCF MGCP/H.248, SIP jelzéskonverziót valósít meg. MGCF Multimedia Gateway Control Function ISUP, SIP jelzéskonverziót valósít meg. Együttműködést biztosít a PSTN rendszerek felé. PGCF Hagyományos H.323/internet VoIP SIP, 3GPP SIP konverziót valósít meg. BGCF Analizálja a hívott számot és választ az MGCF és PGCF között, ha az IMS user PSTN/PLMN/VoIP/H.323 hálózatban lévő felhasználót hív. IM-MGW PSTN codec és media konvertálás. SBC Szolgáltatja NAT funkciót az elérési hálózat és az IP core között. NACF Kijelöli az IP címet a termináloknak a hozzáférési hálózatban. CLF Szolgáltatja az elérési hálózat konfigurációs információkat a termináloknak, információt ad az IMS számára a terminál elhelyezkedéséről a fix hozzáférési hálózatban. HSS Központi adatbázisa a hálózati szolgáltatásoknak, felhasználói adatoknak, és profiloknak. 3.4. MLLN eszközök modernizációja Az IP technológia elterjedésével egyrészt az ügyfelek részéről az igényelt adatátviteli kapacitás nőtt meg n*mbps-ra, másrészt a transzparens TDM átvitel helyett a mintahálózatban az IP/Ethernet alapú hálózatra helyeztük a hangsúlyt. A távközlési szolgáltatók az IP gerinchálózata felett két szolgáltatás típust vezetett be az MLLN hálózatot felhasználó üzleti ügyfelek számára. 1. Pont-pont és multipont-multipont Layer2-es Ethernet VPN (virtuális magánhálózati) szolgáltatást; 2. a layer3-as IP-VPN szolgáltatásokat. Ezek kifejezetten helyi hálózatok (LAN-ok) összekapcsolására szolgálnak. A layer2 Ethernet szolgáltatás hozzáférési pontokra az előfizetői helyi hálózatok layer 3 CPE (Router, PC) alkalmazásával csatlakozhatnak. A szolgáltatás az IEEE 802.3 szerinti 42
10/100BaseT előfizetői interfészen vehető igénybe. Az üzemeltető a központi hálózatmenedzselő rendszerek segítségével konfigurálja a szolgáltatást. A hálózatmenedzselő rendszerek riasztást adnak az összeköttetés megszakadása esetén, így biztosítható a teljes szakasz menedzselhetősége. A szolgáltatás keretében a szolgáltató havi rendszerességgel SLA riportokat ad az ügyfélnek, továbbá az ügyfél a VIP portálon keresztül nyomon követheti a szolgáltatása minőségi jellemzőinek alakulását. Ezen szolgáltatások meghatározó eszközei a rezes elérésű hálózatokban az EoSHDSL technológián alapuló Hatteras berendezések, amelyek akár 30 Mbps sebességű elérést is tudnak nyújtani több, összefogott érpáron keresztül. Ezt a fajta szolgáltatást egyre többen igénybe veszik, elsősorban országos hálózattal rendelkező szolgáltatók, pénzintézetek. Ezen eszközök fejlesztése mindig az adott igényeket követi. Ezért a tervezésnél azokon a helyeken, ahol korábban MLLN node üzemelt oda HN4000, néhány más helyszínre pedig a kisebb kapacitású HN408-at tervezetem. Ezekkel az eszközökkel az alábbi sebességeket valósíthatók meg réz alapú hozzáféréssel: 256 kbps, 512 kbps, 1 Mbps, 2 Mbps, 4 Mbps, 6 Mbps, 8 Mbps, 10 Mbps, 20 Mbps, 30 Mbps* * erősen korlátozott hatótávolsággal, amennyiben a kiválasztott műszaki berendezések lehetővé teszik A maximális vonali sebesség a vonali kódolástól függően 2,3 Mbps/ érpár illetve 5,7 Mbps/ érpár. A több réz érpáras technológiánál (802.3ah 1 8 db érpár) a hozzáférések esetében az elérhető maximális sebesség nagyban függ a vonal minőségétől és a hozzáférés szakasz hosszától. A Hatteras Networks gyártmányú eszközök fontosabb jellemzői a következő táblázatban szerepelnek. (7. táblázat) Típus CO/CPE Érpár Kiszolgálható végpontok száma HN4000-I CO 40 30 Uplink Ethernet interfész (CO) 10/100/1000 (elektr./opt) Előfizetői Ethernet interfész (CPE) HN404U CO/CPE 4 2 10/100 10/100 HN408U CO/CPE 8 2 10/100 10/100 7. táblázat - Hatteras Networks eszközök főbb jellemzői n.a. 43
30. ábra - HN4000-I központi berendezés [11] 31. ábra - HN408CP nyolc érpáras előfizetői eszköz [12] AZ MLLN ügyfelek egy része ragaszkodik a TDM alapú transzparens adatátvitelhez. Ez is megvalósítható az IP hálózatok felett TDMoIP technológia alkalmazásával. A TDMoIP technológiát megvalósító eszközök CPE berendezések, amelyek közvetlenül a Hatteras Access berendezések mögött telepíthetők az ügyfél telephelyén. Ezek az eszközök valósítják meg a TDM jelfolyam IP csomagokba konvertálását és biztosítják a TDM jelek átviteléhez szükséges szinkront is. 44
4. Az előfizetői hálózat modernizációja 4.1. GPON hálózat kialakítás Nem csak az aktív távközlési eszközök fejlődnek, hanem a hálózatok is. Az adatátviteli sebesség növelése a rézhálózaton erősen korlátozott, amíg az IP alapú szolgáltatások sávszélesség igénye egyre növekszik (HDTV). Ezért az előfizetői hálózatot is meg kell újítani. A Város3 elnevezésű településen egy társasházi környezetben terveztem meg a GPON (Gigabit Passive Optical Network) ellátást. A GPON gigabites átviteli sebességre képes passzív optikai hálózat, és nemcsak nagy átviteli sebességet biztosít, hanem lehetővé teszi a szolgáltatások (pl. adat, hang) megkülönböztetését is. Támogatja az Ethernet átvitelt maximálisan 60 km távolságig. Az átviteli sebesség lehet szimmetrikus vagy aszimmetrikus, jellemző átviteli sebességek: a 622 Mb/s, 1,25 Gb/s és a 2,5 Gb/s. Valamint széleskörű menedzsment funkciókkal rendelkezik. A GPON rendszer egyszálas, kétirányú, az adás irány (az OLT felől nézve) az 1490 nm-es, a vételi irány az 1310 nm-es hullámhosszon történik. A GPON hálózatra jellemző fa struktúrában a hálózatban passzív optikai teljesítményosztókat használnak a jelek szétosztására. Az előírások alapján a hálózatban max. 2 teljesítményosztó szint használható (max. két egymás után kötött teljesítményosztó építhető ki). Az egyes GPON hálózatok az OLT-ben a PON kártyákon végződnek. A jelenlegi rendszerekben egy PON kártya 4 db PON hálózat csatlakoztatására alkalmas. Az egyes PON portokra a hálózatokban, FTTH kiépítésben max. 64 előfizető, ONT csatlakoztatható. 45
1:8 1:8 1:8 1:16 1:32 1:4 1:2 1:16 1:32 Távközlési rendszerelemek fejlődése egy teljes hálózat modernizációs tervezésének folyamatában Épület Központ, kih.fokozat OLT Helyszín Emelet, bekötés CCC ODF Épület belépő doboz Akna, kötés GPON OLT Családi házak...... Akna, kötés Leágazás a lakásokhoz, ONT-hez Akna, kötés : lehetséges splitter hely : ONT 32. ábra - GPON hálózat kialakítás A GPON hálózatban a kétszintű teljesítményosztókat különböző konfigurációkban alkalmazhatjuk. Más arányú osztást kell megvalósítani egy kertházas övezetben és másat egy lakótelepi alkalmazásban. Jellemzően az alábbi osztásokat használjuk. OLT 1x 4x 1 16 1 ONU ONU OLT 1x 1 32 1 ONU ONU 16 2x 32 1 ONU 1x 8 OLT 8x 1 ONU 8 33. ábra Teljesítményosztók 46
4.2. A GPON hálózat alapján mintahálózat tervezése A lakóegység jellege: 7 épület, épületenként 9 lakás A berendezés oldalon csak annyit kell tenni, hogy kiválasztunk egy MSAN-t. Ebben elhelyezünk egy GPBC kártyát, amely 4db PON port-ot tartalmaz (PON portonként 64 előfizető köthető be). A kártya korlátozás nélkül bármelyik MSAN bármelyik szabad slotjába betehető a berendezés Multi Service jellege miatt. A későbbiekben célszerű ezt az eszközt használni, ha bővül az optikai hálózat. Azért hogy ne legyen sebesség probléma az adott MSAN Uplink portjának sebességét 1G-ről 10 G-re növeltem. A 10G uplink portot közvetlenül a WDM-ről biztosítom a korábban bemutatottak szerint. Az előfizetői hálózatba menő optikai szálak részére külön rendezőt kell kialakítani, ahonnan az MSAN PON portokat egyedi simplex patch kábelekkel érjük el, a hálózat bővülésével összhangban. Az ellátandó rész 7 db épület, épületenként 9 lakás, összesen 63 lefedhető végpont. Itt több lépcsőben történő teljesítményosztó telepítéssel sem érhető el jobb PON port kihasználtság, ezért egy lépésben el kell látni a 100%-os lakásszámot. A 2. szintű teljesítményosztó 1:8, a kimaradó lakásokat közvetlen szálon viszem el az 1. szintű teljesítményosztó helyszínre, az ide telepített teljesítményosztóhoz, ez lesz a 2. szintű teljesítményosztó (gyűjtő). 34. ábra - GPON hálózat kialakítása (1) 47