Методика оценки сквозной задержки на оптической магистральной сети со сложной архитектурой

• Автор: Салифов, Ильнур Илдарович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 253 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ СКВОЗНОЙ ЗАДЕРЖКИ СЕТЕЙ СВЯЗИ
1 Л. Терминология
1.2. Актуальность и систематизация сведений по проблеме
1.3. Анализ существующей инфраструктуры магистральных сетей связи
1.4. Анализ норм на сквозную задержку магистральных сетей связи
1.5. Анализ тенденций развития магистральных сетей связи
1.6. Выводы по первой главе
2. РАЗРАБОТКА КЛАССИФИКАЦИИ СКВОЗНОЙ ЗАДЕРЖКИ В МАГИСТРАЛЬНЫХ СЕТЯХ СВЯЗИ
2.1. Декомпозиция суммарной сквозной задержки на сетях связи
2.2. Классификация задержки распространения в средах передачи
2.3. Классификация слагаемых узловой задержки в различных технологиях передачи информации
2.3.1. Выделение и классификация слагаемых узловой задержки оборудования WDM
2.3.2. Выделение и классификация слагаемых узловой задержки оборудования SDH
2.3.3. Выделение и классификация слагаемых узловой задержки оборудования 10GEWAN
2.4. Выводы по второй главе
3. РАСЧЕТ СЛАГАЕМЫХ СКВОЗНОЙ ЗАДЕРЖКИ МАГИСТРАЛЬНЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
3.1. Составление моделей для задержки распространения сигнала в физических средах передачи магистральных сетей связи
3.2. Составление моделей для слагаемых узловой задержки на физическом уровне WDM оборудования
3.3. Составление моделей для слагаемых узловой задержки SDH оборудования
3.4. Проведение расчета слагаемых сквозной задержки сети
3.5. Обобщенный анализ результатов численного моделирования слагаемых сквозной задержки
3.6. Выводы по третьей главе
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Экспериментальная проверка результатов
4.2. Разработка рекомендаций по управлению величиной сквозной задержки магистральных сетей связи со сложной архитектурой
4.3. Методика планирования сквозной задержки на магистральной сети со сложной архитектурой
4.4. Выработка требований к объему измерений величины сквозной задержки
4.5. Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Современные бизнес модели операторов связи в первую очередь опираются на показатели качества предоставляемых услуг. Без этого невозможно получить добавленную стоимость услуг, а значит не получить необходимых экономических показателей деятельности оператора. Улучшение качества телекоммуникационных услуг невозможно без действующих на сетях операторов связи механизмов учета, анализа и управления показателем сквозной задержки.
Учитывая, что региональные и магистральные телекоммуникационные сети концентрируют громадные потоки информации, к ним всегда предъявлялись самые жесткие требования к параметрам качества обслуживания, нежели для других сетей. Поскольку региональные и магистральные телекоммуникационные сети имеют территориально-распределенную структуру с большим количеством сетевых объектов, контроль показателя сквозной задержки сигнала в такой системе обостряется необходимостью его прогнозирования на стадии проектирования сети. При этом не исчезает важность анализа и управления этим параметром на этапах эксплуатации и развития сети.
В этих условиях для операторов связи вопрос создания системы учета показателя сквозной задержки приобретает исключительную важность на этапах проектирования, эксплуатации и развития региональных и магистральных сегментов телекоммуникационных сетей.
В настоящее время при проектировании сети этому параметру уделяется недостаточное внимание. В большинстве случаев, чтобы определить величину сквозной задержки на участках сети, за основу берут результаты тестов при приемо-сдаточных испытаниях, проводимых уже после строительства сети. То есть операторы связи лишены возможности прогнозирования качественных характеристик своих сетей, возникают проблемы анализа этой величины и отсутствуют методы ее уменьшения при необходимости.
Возможность прогнозирования и оценки сквозных задержек требует создания моделей для трактов телекоммуникационных сетей, учитывающих данный показатель. С научной точки зрения данная задача довольно не тривиальна. Современные сетевые тракты региональных и магистральных сегментов телекоммуникационных сетей представляют собой разнородную структуру с разными методами исследования. Согласно тенденциям последних лет на региональных и магистральных сегментах начинает активно применяться оборудование с коммутацией каналов. Однако на физическом и канальном уровнях все равно остается оборудование коммутации каналов. Поэтому их влияние на показатель сквозной задержки сигнала невозможно исключить. Несмотря на существование большого количества работ, изучающих вопросы оценки сквозных задержек на отдельных элементах телекоммуникационных сетей, проблема моделирования этого показателя в сложных сетевых трактах с коммутацией каналов не решена.
Таким образом, актуальность работы заключается в доработке существующих моделей элементов оборудования, составляющих современный сетевой тракт в региональных и магистральных телекоммуникационных сетях.

Задержка существенно влияет на приложения, критичные ко времени (интерактивный трафик и трафик реального времени). Если задержка распространения превышает 200 мс, то такая задержка уже становится чувствительной для качества голосовых приложений, если задержка превышает 400 мс, то качество голоса ухудшается очень сильно, а в видеоприложениях реального времени появляются артефакты. Кроме того, существенное влияние оказывает джиттер задержки (колебания величины задержки во времени), более присущий технологиям с пакетной коммутацией, и в меньшей степени технологиям канальной коммутации, где задержка является почти постоянной величиной.
В процессе проектирования необходимо знать методики, которые помогут при строительстве сети рассчитать величины задержек и выполнить требования заказчика к сети, спрогнозировать и обосновать заданные качественные параметры. Автору не удалось найти упоминаний ни об одной такой методике.
В процессе внедрения новых услуг на существующей сети, необходимо грамотно оценить ресурсы и возможности сети, выбрать оптимальный маршрут и задействовать только те устройства, которые обеспечат заданное качество услуги, а также узнать общую готовность сети к необходимой услуге. Операторы связи вынуждены опираться на SLA, т. е. самостоятельно определяться с показателями качества обслуживания как при выполнении договоренностей, так и при планировании предоставления на своих сетях новых услуг.
Кроме того, на практике оператор связи не в состоянии отследить проблему у клиента, а клиент не в состоянии ничего доказать оператору. Наиболее вероятное, что может сделать оператор — это проконтролировать качество на участках своей сети, без учета последних миль и внутренней инфраструктуры корпоративной сети.
Особый интерес представляет изучение сквозной задержки на физическом и канальном уровнях. Связано это с тем, что начиная с сетевого уровня появляется множество механизмов по минимизации задержки и джиттера задержки. Но большая доля задержки приходится на физический и канальный уровень транспортных технологий. На эту долю после строительства телекоммуникационной сети уже трудно активно влиять, и она до сих пор остается мало изучена теоретически. А единственным способом ее узнать остаются реальные измерения, которые не могут дать комплексной картины по слагаемым измеренной величины.
Объектом исследования является система учета показателей качества работы сети на этапах проектирования, эксплуатации и развития региональных и магистральных телекоммуникационных сетей.
Предметом исследования является временная задержка и латентность сигналов, возникающие в процессе передачи и обработки цифровой информации на физическом и канальном уровнях систем передачи SDH и DWDM.
Цель и задачи работы. Цель диссертационной работы - повышение показателей качества работы телекоммуникационной сети за счет улучшения значений показателя сквозной задержки. Поставленная цель достигается путем разработки методик анализа и управления показателем сквозной задержки сигналов на этапах проектирования, эксплуатации и развития региональных и

Клиентский сигнал
Задержки
согласования
Задержка физического уровня модели WDM
Задержки электрической регенерации
Задержки преобразования сигнала
Задержки
мультиплексирования
Задержки оптического восстановления характеристик
Задержки интерфейса (коннектора)
Приемопередатчик с преобразованием сигнала в форму клиентского сигнала, средозависимые интерфейсы
Электрический регенератор
Оптические приемопередатчики, фильтры, модуляторы и т.п.
Оптические мультиплексоры и демультиплексоры
Оптические усилители, компенсаторы дисперсии, аттенюаторы и т.п.
Оптические средозависимые интерфейсы РС, 1С, вС и многие другие
Среда передачи
Рис. 2.9. Декомпозиция задержек физического уровня для оборудования WDM
Клиентский сигнал (выход системы WDM)
: Латентность канального уровня модели WDM
Латентность
физического
кодирования
Виды FEC-кодирования (алгоритм Реда-Соломона [255,239] и т.п.)
Физический уровень
Рис. 2.10. Декомпозиция латентности канального уровня для оборудования WDM Составим временную модель оборудования WDM описывающую выделенные слагаемые суммарной узловой задержки (рис. 2.11).
Тракт приема информации
Транспондер у

tинтерф
Тракт передачи информации
Рис. 2.11. Временная модель для терминального оборудования WDM Как из этого видно, узловая задержка в оборудовании WDM состоит из множества слагаемых. При расчете необходимо учитывать все ее составляющие. Возможны ситуации, когда любое слагаемое не представляет значительной величины, но в совокупности они могут сформировать значительную величину суммарной сквозной задержки. По результатам проведенного автором исследования представлены подробные описания и характеристики каждого слагаемого данной узловой задержки:
1. Задержки основных оптических элементов оборудования WDM:
Задержки интерфейсов (tUHmep(p). К данным задержкам относятся задержки, возникающие в любых стыках двух оптических сред. Данные стыки являются стандартизированными [154, 165, 166] и средозависимыми и вносят постоянную задержку, величиной которой можно пренебречь (Раздел 3.5).