Универсальная телекоммуникационная платформа с широкополосным доступом, использующая технологию пассивной оптической сети

Предлагаемая полезная модель относится к телекоммуникационным технологиям, на базе которых предлагается реализовать эффективные системно-сетевые решения обеспечивающие поэтапный переход от TDM-технологий коммутации каналов к мультисервисным NGN-технологиям, предусматривающим применение высокоскоростной пакетной передачи и коммутации всех видов сетевого трафика. На базе предлагаемой универсальной телекоммуникационной платформы с широкополосным доступом, использующей технологию пассивной оптической сети может осуществляться цифровая реконструкция существующих сетей, использующих электромеханические коммутационные станции, а также строительство новых цифровых сетей. Реализуемые на основе предлагаемой полезной модели сети позволят организовать доступ абонентов к широкому спектру самых современных широкополосных инфокоммуникационных услуг, сохраняя при этом преимущество TDM-телефонной связи и защищая предшествующие и текущие инвестиции. При этом, при оснащении операторских инфраструктур, на базе которых предполагается развертывание предлагаемой полезной модели средствами, обеспечивающими реализацию NGN технологий (имеются в виду коммутаторы Softswich, пакетная мультисервисная сетевая инфраструктура, серверы приложений, контентохранилища и другие), TDM-составляющая может не использоваться. В случае отсутствия у Оператора таких средств, телефонная связь может быть организована средствами TDM-коммутатора, входящего в состав предлагаемой полезной модели, а подключение выносных абонентских цифровых концентраторов (АЦК), а также доведение до абонентов высокоскоростного трафика сети Интернет должно осуществляться средствами высокоскоростной высоконадежной пассивной оптической сети, что обеспечит минимальный расход оптического кабеля на развертывание такой сети.

Предлагаемая полезная модель относится к телекоммуникационным технологиям. С ее помощью предлагается реализовать эффективные сетевые решения, позволяющие осуществить поэтапный переход от систем коммутации с временным разделением каналов (TDM) к широкополосным пакетным сетям. Это дает возможность совмещать в одном системно-сетевом решении преимущества систем коммутации каналов и широкополосных пакетных сетей, позволяющих реализовать самые современные телекоммуникационные услуги, такие как IPTV (IP-телевидение) VoD (видео по запросу), качественная IP-телефония, широкополосный доступ в «Интернет» и другие.

Причем, в зависимости от степени оснащенности операторской инфраструктуры, на базе которой предполагается разворачивать предлагаемые решения, телекоммуникационными средствами, реализующими технологии сети следующего поколения (NGN), такими как коммутаторы Softswich, разнообразные серверы приложений, контентохранилища, широкополосная пакетная сетевая инфраструктура и другими, открывается возможность варьировать способами подключения абонентов и соотношением TDM/NGN функционально-технологической реализации, вплоть до полного исключения TDM-составляющей.

В качестве прототипа выбрана коммутационная система АТСЦ-90, построенная на традиционных принципах коммутации каналов. Она описана в книге: Системы коммутации. Гольдштейн Б.С., С.Пб.: BHV - Санкт-Петербург, 2003.

Прототип содержит устройство TDM-коммутации с распределенной структурой, причем, узлы этой распределенной системы связаны посредством общей высокоскоростной шины DMC86, а их количество зависит от емкости АТС конкретного проекта. Эта коммутационная система имеет дублированную абонентскую ступень SSW. Ее модуль управления, который может быть вынесен в специальном выносном устройстве - абонентском цифровом концентраторе (АЦК), подключается к ступени SSW с помощью дублированных трактов Е1 через блоки ЕТ (см. рис.6.6 на стр.145).

Выбор данного вида коммутационной системы в качестве прототипа обусловлен тем, что до настоящего времени подобные цифровые АТС являются оборудованием, на основе которого производится модернизация и реконструкция телефонных сетей в различных регионах Российской Федерации.

В АТСЦ-90 реализована возможность подключения ISDN терминалов и предоставления соответствующих услуг. Также абоненты АТСЦ-90, помимо базового вызова, могут получить доступ к следующим дополнительным видам обслуживания (ДВО):

- сокращенный набор абонентских номеров;

- прямая связь;

- переадресация;

- конференц-связь трех абонентов;

- уведомление о поступлении нового вызова;

- ограничение различных входящих типов связи;

- временный запрет исходящей междугородной и международной связи. Существенным недостатком, снижающим эффективность вложений от внедрения цифровых АТС (АТСЦ), является то, что при наличии цифровых АТС с коммутацией каналов практически невозможно без строительства дополнительных

наложенных сетей передачи данных, а значит, и без значительных дополнительных капитальных затрат, реализовать широкополосный доступ абонентов к услугам современных инфокоммуникационных сетей. Кроме этого, подключение выносных АЦК к АТС с TDM-коммутацией до настоящего времени производилось с помощью дополнительных систем передачи или устройств сетевого стыка АТС и АЦК не обеспечивающих широкополосного доступа абонентов к ресурсам современных инфокоммуникационных сетей. Чаще всего подключение выносных АЦК к удаленной АТС производилось либо непосредственно, либо с применением оптических и других сетей доступа звездообразной, кольцевой и иных топологических структур, что требовало больших затрат на линейные сооружения и их прокладку.

Целью данной полезной модели является создание такого телекоммуникационного оборудования, которое при наименьших затратах на строительство оптических линейных сооружений обеспечит возможность реализации широкополосной сети доступа абонентов к ресурсам современной мультисервисной NGN-сети, сохраняя при этом возможность дублированного подключения АЦК к АТС, использующей принцип коммутации каналов (TDM), и предоставления абонентам высоконадежной традиционной телефонной связи. Предлагаемое решение позволит варьировать способами подключения абонентов и соотношением TDM/NGN функционально-технологической реализации.

Для достижения поставленной цели предлагается совместно использовать оборудование цифровой АТС с коммутацией каналов и оборудование пакетной высокоскоростной пассивной оптической сети (ПОС), связанное как с АТС и АЦК, так и с пакетной сетевой инфраструктурой.

Предлагается универсальную телекоммуникационную платформу с широкополосным доступом, включающую коммутатор TDM и выносные абонентские цифровые концентраторы (АЦК), выполнить следующим образом:

- ввести первый и второй конвертеры El-Ethernet, первый, второй и третий коммутаторы Ethernet, первое и второе центральное устройство доступа (ЦУД), первую и вторую пассивные распределительные сети (ПРС), первое и второе периферийные устройства доступа (ПУД), устройство объединения графика и устройство разделения трафика, причем первый конвертер E1-Ethernet с одной стороны связан с коммутатором TDM, с другой стороны он связан с первым и вторым коммутаторами Ethernet, имеющими интерфейс в сторону IP-сети, а эти коммутаторы также связаны с первым и вторым центральными устройствами доступа (ЦУД) соответственно, а ЦУД связаны через оптические интерфейсы с первой и второй оптическими пассивными распределительными сетями (ПРС), к линиям которых подключены первое и второе периферийные устройства доступа, включенные в третий коммутатор Ethernet, связанный также с третьим конвертером El-Ethernet, к которому по стыку Е1 подключен АЦК, кроме этого третий коммутатор Ethernet связан с устройством объединения трафика, которое включено в АЦК по аналоговым абонентским линиям и имеет интерфейс интегральных абонентских линий в сторону абонентов, а на стороне абонентов к интегральным абонентским линиям подключены устройства разделения трафика, имеющие интерфейс аналоговой абонентской линии и интерфейс локальной сети в сторону оборудования абонентов.

На базе предлагаемой универсальной платформы могут быть реализованы системно-сетевые решения, обеспечивающие подключение двух типов абонентов - традиционных аналоговых абонентов TDM-телефонии, не нуждающихся в современных широкополосных услугах, и включаемых непосредственно в АЦК по аналоговым абонентским линиям, а также абонентов, испытывающих потребность в современных широкополосных услугах, таких как высокоскоростной доступ в Интернет на основе постоянного подключения, высококачественная IP-телефония операторского класса, IP TV, VoD. Последние могут предоставляться только при

наличии оснащения операторской инфраструктуры средствами, реализующими NGN-технологии.

При наличии у оператора полного комплекта таких средств, необходимого для реализации всего комплекса указанных современных услуг, реализуемых средствами IP-сети, средства реализующие TDM-телефонную связь быть исключены из состава предлагаемой универсальной платформы. В этом случае не понадобится TDM-коммутатор, первый и второй конвертеры El-Ethernet, АЦК, устройства объединения и разделения трафика, а весь IP-трафик будет передаваться от третьего коммутатора Ethernet к абонентам по цифровым абонентским линиям, поддерживающим передачу Ethernet-трафика. При этом оборудование абонента подключается к линии через интерфейс локальной сети (ИЛС).

В случае отсутствия у местного оператора средств IP-инфраструктуры (коммутатора Softswich и других), предлагаемая универсальная платформа может применяться в полном составе. В этом случае телефонная связь предоставляется посредством TDM-коммутатора и АЦК, а широкополосное подключение абонентов через интегральные абонентские линии (ИАЛ) и через ИЛС применяется для организации высокоскоростного доступа в Интернет с постоянным подключением.

При этом для доставки TV-вещания применяются традиционные средства (не входящие в состав предлагаемой универсальной платформы).

На фиг.1 приведен один из примеров построения универсальной телекоммуникационной платформы с широкополосным доступом, использующей технологию пассивной оптической сети, где:

1 - коммутатор TDM;

2 - первый конвертер El-Ethernet;

3 - первый коммутатор Ethernet;

4 - второй коммутатор Ethernet;

5 - первое центральное устройство доступа;

6 - второе центральное устройство доступа;

7 - первая пассивная распределительная сеть;

8 - вторая пассивная распределительная сеть;

9 - периферийное устройство доступа первой группы;

10 - периферийное устройство доступа второй группы;

11 - третий коммутатор Ethernet;

12 - второй конвертер El-Ethernet;

13 - абонентский цифровой концентратор;

14 - устройство объединения трафика;

15, 16 - устройство разделения трафика.

Назначение этих компонентов следующее:

Коммутатор 1 TDM (Коммутатор каналов с временным разделением и объединением - Time Division Multiplexing) предназначен для синхронной коммутации цифровых каналов, соединяющих по дублированным (первой и второй группы) соединительным линиям сети доступа (СЛСД) АТС с АЦК (оконечная коммутация) и АТС с другими станциями по соединительным линиям телефонной сети общего пользования (СЛ ТФОП), (оконечная и транзитная коммутация). При этом СЛ ТФОП поддерживают различные типы телефонной сигнализации, действующие в сети ТФОП.

Первый конвертер 2 El-Ethernet предназначен для преобразования (инкапсуляции) дублированных цифровых потоков Е1 первой и второй группы, поступающих от коммутатора 1 по СЛСД в потоки кадров Ethernet и обратного преобразования; первый и второй коммутаторы Ethernet 3, 4 предназначены для пакетной коммутации Ethernet-трафика образованного соответственно первой и второй группами СЛСД (дублированными) от коммутатора 1, графика от устройств

высшей иерархии IP-сети, порт которых, имеющий режим Link aggregation соединен с портами этих коммутаторов, а также для коммутации трафика пассивной оптической сети.

Первое и второе центральные устройства доступа 5, 6 предназначены для создания первого и второго сегментов дублированной высоконадежной пассивной оптической сети, обеспечивающей доставку IP-трафика к местам скопления (концентрации) абонентов (например, к зданиям), а также для реализации процедур доступа, ранжирования, управления, диагностики и других, необходимых для функционирования пассивных оптических сетей (ПОС). Первая и вторая пассивные распределительные сети 7, 8 предназначены для создания экономической пассивной среды распространения оптических сигналов, для организации связи между центральными и периферийными устройствами доступа в сегментах пассивной оптической сети.

Периферийные устройства доступа первой и второй группы 9, 10 предназначены для обеспечения высоконадежного доступа групп абонентов, включенных в третий коммутатор Ethernet и в АЦК к сети ТФОП и к ресурсам высокоскоростной инфокоммуникационной IP-сети, а также для реализации всего комплекса процессов и процедур, необходимых для функционирования первого и второго сегмента ПОС - доступа, ранжирования, регистрации, идентификации, аутентификации, контроля аварийных состояний и других. Третий коммутатор Ethernet предназначен для объединения трафика дублированных сегментов ПОС, включенных в порт с функцией Link aggregation, поддерживающей дублирование линков, коммутации IP-трафика абонентов, в том числе, передаваемого через ПОС и IP-трафика создаваемого инкапсулированными потоками Е1, необходимыми для подключения АЦК.

Второй конвертер E1-Ethernet предназначен для преобразования инкапсулированного IP-трафика во фреймированные потоки Е1, необходимые для подключения АПК к коммутатору 1 и для обратного преобразования.

АЦК 13 предназначен для поддерживания всего комплекса функций интерфейсов аналоговых абонентских линий, концентрации нагрузки абонентов ТФОП, для поддержания всех функций интерфейсов Е1 дублированных соединительных линий в сторону АТС.

Устройство объединения трафика 14 предназначено для объединения Ethernet-трафика сети передачи данных, трафика аналоговых абонентских линий и преобразования этих видов трафика к форме, пригодной для передачи по интегральной абонентской линии (ИАЛ) (имеется в виду абонентская линия, обеспечивающая объединенную передачу, как цифрового трафика передачи данных, так и аналогового трафика ТФОП).

Устройства разделения трафика 15, 16 предназначены для разделения трафика, передаваемого по ИАЛ и поддержания интерфейса аналоговых абонентских линий в сторону оконечных установок абонентов (телефонных аппаратов), а также ИЛС в сторону локальных сетей передачи данных в помещениях абонентов.

Основные преимущества предлагаемой универсальной телекоммуникационной платформы сводятся к следующему

1. Важным преимуществом предлагаемой телекоммуникационной платформы является возможность предоставления абонентам высокоскоростного доступа к ресурсам мультисервисной инфокоммуникационной сети, что позволяет реализовать весь набор современных широкополосных инфокоммуникационных услуг.

2. Предлагаемая телекоммуникационная платформа позволяет варьировать способами подключения абонентов, способами и технологиями реализации основных услуг, соотношением TDM/NGN

функционально-технологической реализации, что также является существенным преимуществом.

Выбор указанных способов и технологий может производится в зависимости от оснащенности операторских структур, на основе которых предполагается развертывание предлагаемых структурно-сетевых решений, средствами, реализующими NGN-технологии, и прежде всего, коммутаторами softswich, а также в зависимости от потребности абонентов в современных широкополосных услугах.

3. Предлагаемая телекоммуникационная платформа обладает повышенной надежностью. Данное преимущество достигается за счет дублирования сегментов ПОС, введения инкапсулированных потолков первой и второй группы СЛСД в разные сегменты ПОС и их передачи через разные ПРС. При таком способе дублирования обрыв любого из волокон в одной из ПРС и отказ одного из ЦУД или ПУД, а также первого или второго коммутаторов Enhernet не приведет к одновременному пропаданию на интерфейсах АЦК и коммутатора 1 потоков СЛСД первой и второй групп, а приведет лишь к отказу одной из групп (первой или второй) этих потоков. Последнее, учитывая логику управления переходом на резервные тракты в коммутаторе 1 и в АЦК не приведет к прекращению ТФОП-связи абонентов. Кроме этого, указанные выше обрывы волокон и отказы оборудования не приведут и к пропаданию связи абонентов по сети передачи данных, т.к. логика протокола Link Agregation переведет весь трафик на исправный линк.

4. В предлагаемой телекоммуникационной платформе используется самая экономичная с точки зрения расхода оптического кабеля технология ПОС. Передача сигналов в обоих направлениях ведется при этом по одному волокну (например, стандарт ЕЕЕ 802.13аh), с разделением направлений передачи по длинам волн. В этом случае ПРС организуется чаще всего на основе древовидной структуры, в узлах которой используются пассивные разветвители (сплитгеры). При строительстве ПОС используются схемы с одним или двумя каскадами сплиттования, а сплиттеры размещаются вблизи скоплений абонентов, что обеспечивает наименьший расход оптического кабеля на строительство сегментов ПРС и наименьшее число оптических интерфейсов, коннекторов и другого волоконно-оптического оборудования в отличии, например, от кольцевых или звездообразных оптических сетей.

Предлагаемая универсальная телекоммуникационная платформа представляет собой аппаратно-программный комплекс, который реализован на основе следующих компонентов:

Коммутатор 1 TDM разработан в ФГУП ЛОНИИС и представляет собой распределенный многопроцессорный комплекс, реализованный на основе микропроцессорных устройств, цифровых сигнальных процессоров, программируемых логических интегральных схем.

Объем его оборудования составляет от одного до трех стативов 19-дюймового Евроконструктива, в зависимости от абонентской емкости и функционального назначения.

Первый и второй конверторы El-Ethernet разработаны в ФГУП ЛОНИИС и реализованы на основе СБИС DS34T104GN производства фирмы MAXIM Dallas Semiconductor. Конверторы имеют секционированную структуру. В каждой секции ведется обработка до 4-х потоков Е1.

В качестве первого, второго и третьего коммутаторов Ethernet используются готовые, стандартные коммутаторы 2-го или 3-его уровня, например, DES 3526 фирмы D-Link или другие, подобные.

Первое и второе центральные устройства доступа 5, 6 разработаны в ФГУП ЛОНИИС на основе СБИС CS8021 производства фирмы Cortina-Systems.co.

Первая и вторая пассивные распределительные сети строятся на основе стандартных одномодовых оптических кабелей и пассивных разветвителей (сплиттеров) на две длины волны 1300 и 1490 нм, например, на основе разветвителей типа WIC или AW 1×32 производства фирмы Оптиктелеком (Россия). Периферийные устройства доступа 9, 10 разработаны в ФГУП ЛОНИИС и строятся на основе СБИС CS8016 производства фирмы Cortina-Systems.co.

Концентратор АЦК13 разработан в ФГУП ЛОНИИС и при емкости до 2000 абонентов размещается в одном стативе 19-дюймового Евроконструктива.

Устройство объединения графика 14 может быть реализовано по разному, в зависимости от максимальной длины интегральной абонентской линии. Например, при размещении статива АЦК дополненного функциональными узлами 9, 10, 11, 12, 14 в подъезде жилого дома, и включении в него абонентов данного подъезда, при условии, что максимальная длина ИАЛ не превышает 150 м, а также, при условии, что аналоговые телефонные аппараты подключаются по свободным парам кабелей 5 категории, по которым передается абонентский трафик передачи данных, и на базе которых строится ИАЛ, устройство 14, как и устройства разделения графика 15, 16 представляют собой монтажную плату небольшого размера, в которую впаиваются розетки ИАЛ, аналоговой абонентской линии ААЛ и интерфейса локальной сети.

В этом случае устройства 14, 15, 16 осуществляют лишь постоянное соединение цепей между указанными розетками, как на станционной стороне, так и на стороне абонента.

Если же ИАЛ имеет длину до нескольких километров, и для ее организации используется ADSL-технология, то в этом случае устройство 14 представляет собой групповой ADSL-модем (DSLAM), например DAS-4672 производства фирмы D-Link, а устройства 15, 16 - абонентские ADSL-модемы, например, DSL-360T производства фирмы D-Link. В этом случае указанные модемы должны быть снабжены сплиттерными устройствами (пассивными фильтрами) для объединения аналоговых и цифровых сигналов, передаваемых по ИАЛ, а также для их разделения.

Универсальная телекоммуникационная платформа с широкополосным доступом, использующая технологию пассивной оптической сети, включающая коммутатор TDM и выносные абонентские цифровые концентраторы (АЦК), отличающаяся тем, что она содержит первый и второй конвертеры E1-Ethernet, первый, второй и третий коммутаторы Ethernet, первое и второе центральные устройства доступа (ЦУД), первую и вторую пассивные распределительные сети (ПРС), первое и второе периферийные устройства доступа (ПУД), устройство объединения графика и устройство разделения графика, причем первый конвертер E1-Ethernet с одной стороны связан с коммутатором TDM, с другой стороны он связан с первым и вторым коммутаторами Ethernet, имеющими интерфейс в сторону IP-сети, а эти коммутаторы также связаны с первым и вторым центральными устройствами доступа (ЦУД) соответственно, которые связаны через оптический интерфейс с первой и второй оптическими пассивными распределительными сетями (ПРС), к линиям которых подключены первое и второе периферийные устройства доступа, включенные в третий коммутатор Ethernet, связанный также с третьим конвертером E1-Ethernet, а к этому конвертеру по стыку Е1 подключен АЦК, кроме этого, третий коммутатор Ethernet связан с устройством объединения графика, которое включено в АЦК по аналоговым абонентским линиям и имеет интерфейс интегральных абонентских линий в сторону абонентов, а на стороне абонентов к интегральным абонентским линиям подключены устройства разделения графика, имеющие интерфейс аналоговой абонентской линии и интерфейс локальной сети в сторону оборудования абонентов.