oldi

Мультисервисные сети

Алексей Шереметьев

 

Концепция мультисервисности сетей

   Требования к мультисервисным сетям

Архитектура мультисервисной сети

   Оборудование и решения, предлагаемые Cisco Systems

   Решения для интеграции голоса, видео и данных от 3Com

Заключение

 

Мультисервисная сеть — это единая сеть, способная передавать голос, видеоизображения и данные. Основным стимулом появления и развития мультисервисных сетей является стремление уменьшить стоимость владения, поддержать сложные, насыщенные мультимедиа прикладные программы и расширить функциональные возможности сетевого оборудования. Цель данной статьи состоит в представлении возможностей технологий мультисервисных сетей, концепции построения, примеров использования и оборудования, предлагаемого ведущими производителями, — Cisco Systems и 3Com.

Концепция мультисервисности сетей

Концепция мультисервисности содержит несколько аспектов, относящихся к различным сторонам построения сети.

Во-первых, конвергенция загрузки сети, определяющая передачу различных типов трафика в рамках единого формата представления данных. Например, в настоящее время передача аудио- и видеотрафика происходит в основном через сети, ориентированные на коммутацию каналов, а передача данных — по сетям с коммутацией пакетов. Конвергенция загрузки сети определяет тенденцию использования сетей с коммутацией пакетов для передачи и аудио- и видеопотоков, и собственно данных сетей. Однако это не отрицает требования дифференцирования трафика в соответствии с предоставляемым качеством услуг.

Во-вторых, конвергенция протоколов, определяющая переход от множества существующих сетевых протоколов к общему (как правило, IP). В то время как существующие сети предназначены для управления множеством протоколов, таких как IP, IPX, AppleTalk, и одного типа данных, мультисервисные сети ориентируются на единый протокол и различные сервисы, требующиеся для поддержки различных типов трафика.

В-третьих, физическая конвергенция, определяющая передачу различных типов трафика в рамках единой сетевой инфраструктуры. И мультимедийный, и голосовой трафики могут быть переданы с использованием одного и того же оборудования с учетом различных требований к полосе пропускания, задержкам и «дрожанию» частоты. Протоколы резервирования ресурса, формирования приоритетных очередей и качества обслуживания (QоS) позволяют дифференцировать услуги, предоставляемые для различных видов трафика.

В-четвертых, конвергенция устройств, определяющая тенденцию построения архитектуры сетевых устройств, способной в рамках единой системы поддерживать разнотипный трафик. Так, коммутатор поддерживает коммутацию Ethernet-пакетов, IP-маршрутизацию и соединения АТМ. Устройства сети могут обрабатывать данные, передаваемые в соответствии с общим протоколом сети (например, IP) и имеющие различные сервисные требования (например, гарантии ширины полосы пропускания, задержку и др.). Кроме того, устройства могут поддерживать как Web-ориентированные приложения, так и пакетную телефонию.

В-пятых, конвергенция приложений, определяющая интеграцию различных функций в рамках единого программного средства. Например, Web-браузер позволяет объединить в рамках одной страницы мультимедиа-данные типа звукового, видеосигнала, графики высокого разрешения и др.

В-шестых, конвергенция технологий выражает стремление к созданию единой общей технологической базы для построения сетей связи, способной удовлетворить требованиям и региональных сетей связи, и локальных вычислительных сетей. Такая база уже существует: например, асинхронная система передачи (АТМ) может использоваться для построения как региональных, так и локальных вычислительных сетей.

В-седьмых, организационная конвергенция, предполагающая централизацию служб сетевых, телекоммуникационных, информационных под управлением менеджеров высшего звена, например, в лице вице-президента. Это обеспечивает необходимые организаторские предпосылки для интегрирования голоса, видеосигнала и данных в единой сети.

Все перечисленные аспекты определяют различные стороны проблемы построения мультисервисных сетей, способных передавать трафик различного типа как в периферийной части сети, так и в ее ядре.

 

В начало

В начало

Требования к мультисервисным сетям

Мультисервисные сети позволяют операторам расширить свои сетевые магистрали в направлении предоставления новых сервисов, предлагая дополнительные услуги для широкого круга корпоративных клиентов. Под мультисервисными сетями мы понимаем предоставление разнородных телекоммуникационных услуг по единой инфраструктуре передачи данных.

Когда речь заходит о реализации мультисервисных сетей, обычно подлежат рассмотрению четыре технических вопроса: пропускная способность, задержка, рассинхронизация, управление.

Растущий спрос на новые виды широкополосных передач данных, потребность в доступе к Интернету в условиях жесткой конкуренции вынуждает провайдеров расширять диапазон услуг, снижать расходы на инфраструктуру и прочее. Таким образом, нужна платформа, способная предложить комплексное решение, позволяющее предоставлять широкий спектр услуг: АТМ, Frame Relay, Internet, IP, передачи голоса и видеосигнала с гарантированным качеством обслуживания (QoS) и максимальной готовностью. При этом клиент становится абонентом недорогих и надежных служб от одного поставщика, получает высокоскоростной доступ к Интернету, имеет возможность вносить изменения в набор услуг и служб и оплачивает только один счет.

Что касается проектирования сети, то мультисервисные сети требуют совершенно иного подхода. Доставка видео и голоса должна осуществляться в реальном времени — с необходимостью приоритетности в случае перегрузок транспортной сети. Однако сетевая индустрия никогда не ориентировалась на сети реального времени, данные доставлялись в соответствии с возможностями сети в конкретный промежуток времени.

 

В начало

В начало

Архитектура мультисервисной сети

Существует множество вариантов построения мультисервисной сети. Один из них предусматривает построение гомогенной инфраструктуры — это или полностью пакетная, не ориентированная на соединения сеть (типа разделяемых и коммутируемых ЛВС, пакетных региональных сетей связи), или ориентируемые на соединения сети (типа АТМ). Ни одна из перечисленных архитектур в отдельности практически не способна удовлетворить пользователей при построении мультисервисной сети из-за различий в экономических и функциональных требованиях для локальных вычислительных сетей и региональных сетей связи. Мультисервисная сеть, простирающаяся на большие расстояния, должна иметь ядро — региональную сеть связи, — окруженное периферийными локальными вычислительными сетями.

В общем случае, периферийные локальные сети используют различные технологии. Одна сеть может быть основана на коммутируемой Ethernet-технологии (без устройств маршрутизации), другая — на маршрутизируемых сегментах Ethernet-сети, и третья — на технологии АТМ ЛВС.

Ядро сети может быть построено на основе технологий frame relay, асинхронной системы передачи или Internet.

В то время как проблемы с QoS в локальной вычислительной сети можно решить радикальным расширением полосы пропускания, с экономической точки зрения в региональной сети связи это невыполнимо. Поэтому региональные сети связи проектируются с учетом оптимизации использования ресурса для определенного типа трафика.

Сети, основанные на передаче пакетов, типа большей части Internet, обеспечивают хорошее качество потокового, не чувствительного к задержкам трафика обслуживания, но не подходят для трафика с высокими требованиями к полосе пропускания, задержке и «дрожанию» частоты. Ориентированные на соединения сети типа асинхронной системы передачи, наоборот, обеспечивают хорошее качество сервиса для трафика с высокими требованиями к полосе пропускания, задержке и «дрожанию» частоты.

Для магистралей сети наилучшим решением, обеспечивающим масштабируемую пропускную способность и гарантированное качество услуг QoS, в настоящее время является технология ATM. Многофункциональные коммутаторы АТМ, предоставляя различные интерфейсы для подключения оконечного оборудования, обеспечивают взаимодействие через единую инфраструктуру. С их помощью крупные предприятия также могут объединить трафик различных сетей в единой магистрали, наделив при этом свою сетевую инфраструктуру новыми качествами, которые, скорее всего, потребуются уже в ближайшем будущем.

Большое внимание привлекает сегодня еще одна новая технология — телефония на базе IP (известная также как «голос по IP» — Voice over IP, VOIP). Для коммерческих предприятий самым значимым преимуществом передачи голоса по IP является сокращение расходов: имеющаяся сеть передачи данных может передавать голосовой трафик вместо платной общедоступной телефонной сети. Многие крупные корпорации уже имеют обширные сети на базе IP.

ITU разработал общие рекомендации относительно «передачи нетелефонных сигналов», включающих и другие рекомендации с целью объединения спецификаций для аудио, видео и данных, управления вызовами и других функций.

QoS ни в коем случае нельзя считать единственным условием эффективной поддержки межпользовательской связи в реальном времени. Наличие QoS в сети обеспечивает доставку аудио-, видеоинформации и данных. Необходимо, однако, обеспечить также совместимость с существующими инфраструктурами для передачи голоса и видеоинформации — с коммутируемыми сетями общего доступа учрежденческими АТС (PBX).

В будущем сети для передачи данных сольются с телефонными сетями и различия между ними исчезнут. Это слияние произойдет, когда ATM действительно станет повсеместным. При этом АТС ничем не будет отличаться от сетевого коммутатора ATM. Подавляющее большинство коммутаторов сможет обрабатывать все типы данных и коммутировать любой трафик. Сегодня поставщики и пользователи готовятся к этому будущему, и очертания сети нового типа со временем будут становиться все более четкими.

 

В начало

В начало

Оборудование и решения, предлагаемые Cisco Systems

В конце марта 1998 года компания Cisco Systems объявила о начале третьей стадии пятиэтапной стратегии построения сетей с интеграцией различного типа трафика data/voice/video, в конечном счете направленной на охват всех типов оборудования предприятия. Устройства для построения мультисервисных территориально-распределенных сетей позволяют предоставлять комплексные услуги, объединяющие голосовой трафик, потоки данных и Internet на одной управляемой платформе, и по достоинству оценены поставщиками услуг связи и корпоративными клиентами как в России, так и за рубежом.

В итоге программа должна охватывать все вопросы, связанные с построением интегрированных корпоративных сетей и сетей сервис-провайдеров для передачи разнородного трафика — от небольших точек доступа до магистральных сетей, с подключением по выделенным линиям и посредством сетей общего пользования. Первая фаза этой стратегии была представлена в октябре 1997 года на выставке Interop в Париже. Первыми результатами ее реализации стали возможность уменьшения расходов на междугородные телефонные переговоры за счет их переноса на инфраструктуру корпоративной сети и начало интеграции телефонных и вычислительных сетей. Дальнейшие планы Cisco предусматривают внедрение таких решений, как телефония в Интернете и интрасетях, создание центров технической поддержки на основе Web-технологий, использование видеоприложений на рабочем месте. В рамках этой стратегии ведутся работы по передаче голоса по сетям Frame Relay, ATM и IP.

На второй стадии программы Cisco предложила ряд продуктов для доступа к глобальным сетям с интегрированными услугами.

На третьей стадии программы интеграции разнотипных данных компания Cisco представила мультисервисные устройства: современные коммутаторы, предназначенные для связывания воедино различных служб предприятия, обеспечивающие снижение затрат и развертывание новых бизнес-приложений, демонстрирующие хорошую управляемость всей системой. Компания сосредоточилась на создании «шлюзов» между различными устройствами гетерогенной среды, включая устройства локальных сетей, учрежденческие АТС и ISDN; от IP до АТМ (асинхронной системы передачи); от систем с низкоскоростным доступом до широкополосных коммутируемых систем; от систем с коммутацией каналов до систем с коммутацией пакетов и ячеек. Сеть, поддерживающая перечисленные разнообразные качества, способна стать основой современной информационной инфраструктуры предприятия или оператора услуг электросвязи.

В настоящее время в качестве единой транзитной АТС могут работать сети, построенные на базе ATM-коммутаторов Stratacom (устройства BPX, TGX, MGX, IGX) фирмы Cisco, использующих централизованную модель маршрутизации.

Оборудование Cisco Systems линии Stratacom основано на отраслевых стандартах и является масштабируемым. Наличие модификаций шасси различной плотности портов дает возможность выбора наиболее подходящего оборудования для удовлетворения ваших потребностей. Stratacom — это модульная масштабируемая платформа, ориентированная на развитие, обеспечивающая производительность, необходимую для больших сетевых центров.

При развертывании АТМ-сетей неизбежно возникают сложности с сетевым администрированием из-за большого числа соединений, каждое из которых имеет свой определенный уровень сервиса (QoS), а также с оптимальным распределением полосы пропускания для пользователей, планированием ресурсов и т.д. Для решения этих проблем в данном проекте применяется система управления StrataSphere — масштабируемая среда управления для АТМ-систем, позволяющая начать с нескольких узлов и довести их число до нескольких тысяч. Программное обеспечение StrataSphere разработано для управления сложными, территориально распределенными магистральными сетями, построенными на оборудовании StrataCom.

Интегрированный концентратор доступа Cisco MC3810, включенный в семейство MC3800, как и другие продукты этой компании, работает под управлением программного продукта Cisco IOS. Он сочетает в себе возможности многопротокольного маршрутизатора с функциями сжатия, коммутации и высококачественной передачи голоса и видео в сетях Frame Relay и ATM. Это устройство может подключаться к любой стандартной учрежденческой АТС, системе видеоконференций, а также взаимодействовать с другой аппаратурой Cisco. Концентратор MC3810 способен работать со скоростями от 56 Кбит/с до 2,048 Мбит/с, что обеспечивает гибкое развитие сети по мере роста требований заказчика. Поставщики сетевых услуг могут использовать его для предоставления недорогого интегрированного доступа к сетям Frame Relay, постепенно осуществляя миграцию к ATM-соединениям по каналам T1/E1. При этом MC3810 обеспечивает дифференцированные услуги для трафика различных типов, что допускается далеко не всеми устройствами доступа в сети АТМ.

Эффективные алгоритмы сжатия голоса позволяют при его передаче по корпоративным сетям обходиться значительно меньшей полосой пропускания, чем при работе обычных мультиплексоров или коммутируемых телефонных сетей общего пользования. Cisco MC3810 может обслуживать до 24 голосовых каналов со сжатием до 8 Кбит/с при помощи алгоритма G.729 CS-ACELP, обеспечивает подавление эхо-сигнала и поддерживает механизмы повышения эффективности использования полосы пропускания. Благодаря развитым средствам обработки голосовых вызовов его можно применять в качестве местной АТС для небольших офисов. Гибкая программная конфигурация каналов связи позволяет предоставлять услуги Frame Relay, ATM без замены оборудования и значительных перерывов в работе.

Одновременно Cisco модернизировала АТМ-коммутатор StrataCom IGX, обеспечив его совместимость с MC3810 для обмена голосовым трафиком и данными. Этот коммутатор, предназначенный для глобальных сетей, объединяет все виды трафика на одной магистрали. Сочетание IGX/MC3810 позволяет заказчикам реализовать такие возможности, как гарантированное качество обслуживания (QoS) и средства управления трафиком не только на сетевой магистрали, но и в сетях удаленных филиалов компании. Новое ПО коммутатора IGX осуществляет сжатие голосового сигнала в два-восемь раз, обеспечивая устойчивую работу с обычными АТС и значительную экономию полосы пропускания.

Модернизации подвергся и другой АТМ-коммутатор — LightStream 1010, возможности которого в области обслуживания мультимедийных приложений и передачи разнородного трафика теперь расширились. Предусмотренные в нем средства эмуляции каналов также соответствуют возможностям концентраторов доступа серии MC3800. Дополнительные средства управления трафиком включают поддержку раздельных очередей для каждого потока данных и ряд программных усовершенствований. Благодаря им этот коммутатор может поддерживать отдельные контракты на обслуживание для десятков тысяч потоков, обеспечивает функционирование виртуальных частных сетей и позволяет сервис-провайдерам создавать изолированные виртуальные сети. Развитые средства управления трафиком виртуальных частных сетей позволяют выбирать различную степень их интеграции с услугами сетей общего пользования.

Новые и модернизированные продукты, представленные Cisco, расширяют ассортимент ее периферийного оборудования, предназначенного для объединения с телефонными сетями и переноса голосового трафика на инфраструктуру сетевой магистрали. Теперь список этих устройств включает интегрированные концентраторы доступа MC3810, коммутаторы для ЛС серии Catalyst 5500, АТМ-коммутаторы LightStream 1010 и IGX, маршрутизаторы серий 7xx, 3600 и 7200. Для передачи мультимедийного трафика по сетевой магистрали предназначены АТМ-коммутатор StrataCom BPX, маршрутизаторы серии 7500 и гигабитные коммутаторы третьего уровня серии 12 000. Новые возможности, предусмотренные в ПО Cisco IOS, позволяют определить различные классы обслуживания для IP-трафика и организовать управление им на основе приоритетов. Они соответствуют аналогичным механизмам в сетях АТМ и дополняют эти механизмы на уровне традиционных сетей.

Для построения периферийной части сети компания Cisco Systems предлагает универсальные коммутаторы для глобальных сетей BPX 8680 и MGX 8800, способные обеспечить отличную масштабируемость и поддержку разнообразных служб. Что касается служб, то и BPX 8680, и MGX 8800 могут быть добавлены к существующим сетям ATM/Frame Relay. MGX 8800 и, конечно, BPX 8680 поддерживают программное обеспечение Cisco IOS, что гарантирует широкую поддержку IP, наличие функций защиты данных, администрирования и взаимодействия с сетями, уже использующими ПО Cisco IOS. Что касается масштабируемости, обе платформы готовы к применению интерфейсов OC-48C/STM16, позволяя развернуть сети высокой производительности, как необходимо для передачи трафика различных служб.

Коммутатор BPX 8650, основанный на технологии MPLS, обеспечивает динамическую коммутацию IP-пакетов в среде ATM. Cisco также предлагает своим заказчикам upgrade-пакет, с помощью которого они могут модернизировать установленные коммутаторы серии BPX 8600, дополнив их возможностями MPLS для смешанной среды IP+ATM.

Граничный коммутатор глобальной сети MGX 8800 ориентирован на применение в узлах доступа (PoP) и центральных офисах, обслуживающих максимум 1400 интерфейсов DS1. Для крупных коммуникационных центров, в которых необходимо поддерживать до 16 тыс. интерфейсов DS1, предназначен универсальный сервисный узел BPX 8680.

Коммутатор MGX 8800 поддерживает широкий набор узкополосных и широкополосных интерфейсов, обеспечивая диапазон скоростей от DS0 до OC-48c/STM-16 при пропускной способности коммутационной матрицы 45 Гбит/с.

Используя коммутатор MGX 8800, провайдеры смогут предложить своим клиентам практически полный ассортимент сервисов глобальной сети.

В качестве магистральной платформы, поддерживающей как IP, так и АТМ-трафик, Cisco Systems предлагает оптический коммутатор TGX 8750, способный обслуживать разнообразные периферийные устройства, включая ATM/Frame Relay, IP-маршрутизацию или xDSL-сети. Устройство поддерживает иерархический интерфейс Private Network-to-Network Interface (IPNNI), средства автоматической коммутации с защитой данных (Automatic Protection Switching) в среде SONET/SDH и стандарт взаимодействия оптических сетей OC-48c (наряду с OC-48).

Ядро сети ATM с коммутаторами TGX 8750, построенное на базе интерфейса IPNNI, можно расширить до нескольких тысяч узлов, поддерживающих коммутируемые (SVC) и программируемые постоянные (PVC) виртуальные каналы, а также виртуальные каналы, связывающие один узел с несколькими. Для управления приоритетами при передаче голосового трафика и данных коммутатор применяет алгоритм организации очередей по виртуальным каналам. Cредства контроля доступной скорости передачи (ABR), основанные на ее явном указании, позволяют в полном объеме использовать сетевые ресурсы при минимальном ухудшении характеристик сервиса.

Коммутатор TGX 8750 помимо поддержки надежных масштабируемых протоколов маршрутизации (PNNI, OSPF, IS-IS) для повышения отказоустойчивости позволяет продублировать коммутационные матрицы, процессорные платы, источники питания, интерфейсные карты, допуская горячую замену. Поддержка резервных интерфейсных карт для портов OC-3c, OC-12c, OC-48 и OC-48c обеспечивается средствами автоматической коммутации с защитой данных (SONET 1+1 Automatic Protection Switching), гарантирующими быстрое восстановление работоспособности сетевых служб.

 

В начало

В начало

Следующая страница