Технологии построения опорных сетей

Сергей Демидов

Введение

На какой технологии остановиться?

   Технология SDH

   Технология АТМ

   Технология DPT

   Технология GigabitEthernet

Типовые задачи для разных технологий

   Корпоративная вычислительная сеть (КВС) крупного предприятия

   Решение для «градообразующего» предприятия

   Решение для провайдера связи, предоставляющего сервисы IP

   Решение для крупного провайдера связи, предоставляющего максимально широкий спектр услуг

А сколько стоит?

Заключение

Введение

Сегодняшний день развития сетевых технологий характеризуется в первую очередь бурным развитием технологий построения опорных сетей, при этом основной упор делается на технологии, позволяющие в значительной мере повысить полосу пропускания каналов связи.

В последнее время наиболее стремительно развивается технология «плотного волнового мультиплексирования» — DWDM (Dense Wave Division Multiplexing), обещающая терабитные скорости на оптических каналах. Многие производители сетевого оборудования провозглашают лозунг: «Полоса пропускания решает всё! Любые проблемы с обеспечением разного типа сервиса для разных типов трафика отпадают, если у вас «неограниченная» полоса пропускания!»

Однако многообещающие цифры пропускной способности каналов связи еще не могут служить стопроцентной гарантией успеха сети провайдера или корпоративной сети. Здесь на первый план выступает пригодность проектируемой сети для решения конкретных бизнес-задач предприятия, будь то провайдер связи или крупная корпорация. Ведь на самом деле задача построения опорной части сети имеет место практически в каждом серьезном проекте, причем к такому проекту обычно предъявляются серьезные требования по надежности, производительности и масштабируемости.

Одна из наиболее важных задач, необходимость решения которой осознает все большее число компаний, — не только обслуживать разнородные типы трафика (голос, видео, данные, телеметрия и т.п.), но и обеспечивать полноценное управление предоставлением различных услуг пользователям. В связи с этим многие производители сетевого и телекоммуникационного оборудования все чаще заявляют о своих решениях, обеспечивающих управление SLA (Service Level Agreement). Такая поддержка наиболее актуальна в сетях сервис-провайдеров. И здесь простое увеличение пропускной способности каналов на отдельных участках сети не решает поставленных задач, связанных с предоставлением этих сервисов, их учетом и оперативным перераспределением.

Фактически именно решение этого круга проблем, возникающих на стыке технических и экономических аспектов проекта, требует привлечения опытного интегратора, способного не только технически грамотно спроектировать сеть, но и прежде всего предусмотреть решение бизнес-задач предприятия, учесть экономические аспекты проекта и не просто обеспечить передачу информации, но способствовать коммерческому успеху предприятия. Ведь уже не секрет, что в настоящее время многие коммерческие проекты, особенно в сфере информационных услуг, фактически создаются под новые технологии. И в связи с этим влияние правильного выбора технологий просто трудно переоценить.

Кроме того, в любом проекте, особенно большого масштаба, необходимо учитывать ценовые характеристики, сроки окупаемости и другие факторы, теснейшим образом связанные с бизнес-задачами предприятия. Здесь на первый план выходит выбор той или иной сетевой технологии, способной решить все указанные задачи.

В настоящей статье делается попытка обобщить опыт по проектированию и внедрению решений, связанных с построением опорных сетей, и дать некоторые общие рекомендации по выбору тех или иных технологий. При этом все технологии рассматриваются в первую очередь с точки зрения потенциальных задач, которые могут быть решены с их применением.

На какой технологии остановиться?

 В любом крупном проекте (сеть масштаба города, сеть крупного завода, сеть провайдера, корпоративная сеть) одним из основных вопросов является выбор технологии построения ядра сети.

Выбор технологии определит развитие сети на многие годы, во многом диктуя и выбор применяемого оборудования. Кроме того, здесь важен выбор и технологий передачи информации, и технологий «физического» уровня, на которые наложена сеть. Именно этот «базовый комплект» в значительной мере обусловит и уровень предоставляемого потенциальным пользователям сервиса.

Заметим, что современный уровень развития технологий построения опорных сетей, предназначенных для передачи больших объемов трафика, примечателен тем, что многие технологии, которые еще недавно считались безнадежно устаревшими, получают второе рождение, а те, которым пророчили широкие преспективы, отходят на второй план. Это еще больше затрудняет выбор.

Важной мировой тенденцией сегодня является доминирующее развитие приложений и сервисов, ориентированных на использование протокола IP. Если еще год назад крупная корпоративная сеть на базе технологии VoIP представлялась сплошной экзотикой, то сегодня это почти рядовое явление. Эту тенденцию признают все ведущие мировые производители оборудования, ориентируя на нее предлагаемые решения. Вследствие этого происходит любопытное явление «ренессанса» традиционных технологий, на которые накладывается IP-сервис.

Технологии построения опорных сетей, переживающие теперь второе рождение, — это технологии SONET/SDH, с которыми порой безуспешно конкурирует относительно новая технология АТМ. При этом предпринимаются попытки совершенствования технологий SDH, примером чего служит технология DPT, разработанная компанией Cisco Systems, Inc.

Другим примером «неумирающей» технологии является сетевая технология Ethernet, выросшая до Gigabit Ethernet (уже сейчас многие производители заявляют о скорых поставках 10 GIGABIT ETHERNET), что также позволяет рассматривать ее в качестве реальной альтернативы вышеуказанным технологиям в опорной части сети.

Для такого развития событий есть несколько основных причин:

1. Большинство крупных провайдеров, предоставляющих каналы связи, уже сделали значительные вложения средств в оборудование SONET/SDH, а переход на другие технологии потребует новых значительных инвестиций, не всегда оправданных с точки зрения потенциальных коммерческих преимуществ, которые могут дать новые технологии.
2. Сохранение существующих технологий связано также и с тем, что в значительной мере растет пропускная способность оптических каналов связи, используемых при построении опорных сетей. Такие возможности дают технологии оптического мультиплексирования (DWDM).
3. Оборудование АТМ дороже оборудования SDH, сложнее в настройке и обслуживании, причем существует ряд задач, в которых предпочтительнее использовать именно технологии временного мультиплексирования (TDM), которые и применяются в сетях SDH.
4. Протокол IP де-факто является протоколом конечного пользователя практически в любой сети передачи данных, поэтому во многих случаях более выгодно использовать относительно простые решения IP, наложенные на традиционную среду передачи.

Приведенные общие тенденции вовсе не свидетельствуют об однозначном преимуществе той или иной технологии — все должно быть подчинено конкретным требованиям конкретной компании.

Нами подготовлен краткий обзор технологий, наиболее часто используемых при проектировании современных опорных сетей SDH, ATM, DPT, GIGABIT ETHERNET. При этом сделана попытка рассмотреть самые характерные особенности этих технологий применительно к решаемым бизнес-задачам.

Технология SDH

 Технология SDH (Synchronous Digital Hierarchy) обозначает стандарт для транспорта трафика. Стандарт определяет уровни скорости прохождения сигнала синхронного транспортного модуля (Synchronous Transport Module, STM).

Стандарт также определяет физический (оптический) уровень, необходимый для совместимости оборудования от различных производителей.

Основная скорость передачи — 155,250 Мбит/с (STM-1). Более высокие скорости определяются как кратные STM-1: STM-4 — 622 Мбит/с, STM-16 — 2488,32 Мбит/с, STM-64 — 9953,28 Мбит/с.

 Технология предполагает использование метода временного мультиплексирования (TDM) и кросс-коммутации тайм-слотов. При этом оконечное оборудование SDH оперирует потоками E1 (2,048 Мбит/с), к которым подключается клиентское оборудование. Основными устройствами сети являются SDH-мультиплексоры.

Важной особенностью сетей SDH является необходимость синхронизации временных интервалов трафика между всеми элементами сети. Обычно мультиплексор может синхронизироваться с любым внешним сигналом, с опорным тактовым сигналом (PRC) или с собственным внутренним генератором синхронизирующих импульсов. Синхронизация на основе опорного тактового сигнала может распространяться по цепи, в которой находится не более 20 сетевых элементов (G.803).

Выбор источника синхронизации может осуществляться либо автоматически под управлением программы, либо задаваться оператором.

При построении сетей SDH обычно используется топология сети типа «кольцо» с двумя контурами. По одному из контуров передается синхронизирующая и сигнальная информация, по другому — основной трафик. Имеются специальные механизмы резервирования сети на случай выхода из строя одного из контуров. Возможно также подключение устройств по топологии «точка-точка», однако в таком случае отказоустойчивочть решения будет ниже.

Централизованное управление сетью обеспечивает полный мониторинг состояния каналов и узлов (мультиплексоров). Использование кольцевых топологий создает возможность автоматического переключения каналов при любых аварийных ситуациях на резервный путь. Оборудование SDH предусматривает возможность резервирования линии и основных аппаратных блоков по схеме 1+1, при аварии автоматически переключая трафик на резервное направление. Данное свойство значительно повышает «живучесть» сети и позволяет проводить различного типа технологические работы без перерыва трафика.

Управление конфигурацией сети, отслеживание и регистрация аварийных ситуаций осуществляются программными средствами с единой консоли управления. В функции центральной управляющей системы входят также средства поддержки тестирования каналов и контроля за качеством работы основных блоков мультиплексоров.

Сеть на базе SDH может служить в качестве транспортной сети для большинства существующих технологий высокоскоростной передачи информации по оптическим сетям (в том числе ATM и POS).

Существующее сегодня оборудование SDH способно передавать информацию со следующими линейными скоростями: 155 Мбит/c (STM-1), 622 Мбит/c (STM-4), 2,5 Гбит/c (STM-16). При этом для подключения пользователям предлагаются интерфейсы E1-E3.

Функционально мультиплексор SDH имеет два набора интерфейсов: пользовательский и агрегатный. Пользовательский набор отвечает за подключение пользователей, а агрегатный — за создание линейных межузловых соединений.

Данные интерфейсы позволяют создавать следующие базовые топологии: «кольцо», «цепочка», «точка-точка».

Из указанных базовых элементов складывается топология всей сети мультиплексоров. Сложные сети обычно имеют многоуровневую структуру. Первый уровень — оборудование доступа пользователей. Этот уровень состоит из оборудования «последней мили» и, как правило, из мультиплексоров STM-1. Оборудование «последней мили» отвечает за доведение сигнала пользователей (чаще — сигнала E1, E3) до мультиплексоров первого уровня. В роли оборудования «последней мили» обычно выступают так называемые оптические модемы, по сути являющиеся конверторами электрического сигнала в оптический и обратно. Мультиплексоры первого уровня собирают каналы пользователей для дальнейшей транспортировки. Следующий уровень могут составлять мультиплексоры уровня STM-4 и STM-16.

Основные преимущества технологии SDH:

• простая технология мультиплексирования/демультиплексирования;
• доступ к низкоскоростным сигналам без необходимости мультиплексирования/ демультиплексирования всего высокоскоростного канала. Это позволяет достаточно просто осуществлять подключение клиентского оборудования и производить кросс-коммутацию потоков;
• наличие механизмов резервирования на случай отказов каналов связи или оборудования;
• возможность создания «прозрачных» каналов связи, необходимых для решения определенных задач, например для передачи голосового трафика между выносами АТС или передачи телеметрии;
• возможность наращивания решения;
• совместимость оборудования от различных производителей;
• относительно низкие цены оборудования;
• быстрота настройки и конфигурирования устройств.

 Недостатки технологии SDH:

• использование одного из каналов полностью под служебный трафик;
• неэффективное использование пропускной способности каналов связи. Сюда относятся как необходимость резервирования полосы на случай отказов, так и особенности технологии TDM, не способной динамически выделять полосу пропускания под различные приложения, а также отсутствие механизмов приоритезации трафика;
• необходимость использовать дополнительное оборудование (зачастую от других производителей), чтобы обеспечить передачу различных типов трафика (данные, голос) по опорной сети.

 Технологию SDH можно рекомендовать для использования в задачах построения опорных сетей при следующих условиях:

• загрузка каналов далека от предельной;
• имеется необходимость предоставлять «прозрачные» каналы связи, например для передачи голосового трафика между АТС;
• в коммерческом плане более выгодно и удобно предоставлять клиентам каналы с фиксированной пропускной способностью, а не определять стоимость услуг по количеству переданного трафика и по качеству предоставляемого сервиса.

Технология АТМ

 Относительно молодая технология АТМ, в отличие от традиционных сетевых технологий, ориентирована на соединение. Поэтому перед тем, как передать информацию между пользователями, организуется виртуальный канал, который действует до момента окончания передачи. Это несколько напоминает телефонную сеть, то есть для каждой взаимодействующей пары пользователей организуется выделенная полоса пропускания с заранее заказанными характеристиками (ширина полосы пропускания, максимальные задержки при передаче и т.д. — такая опция называется QoS (Quality of Service) и описана ниже). При этом весь разнородный трафик «перемалывается» в 48-байтовые ячейки, к которым добавляются 5-байтовые заголовки.

В настоящий момент поддерживаются скорости передачи в опорной сети 155 Мбит/с и 622 Мбит/с, но существует и оборудование, рассчитанное на передачу 2,4 Гбит/с. Появление более высокоскоростных устройств затрудняется сложностью технологии; кроме того, стоимость такого порта на порядки выше порта DWDM мультиплексора, что делает подобную систему нерентабельной.

В отличие от технологий, где применяется временное мультиплексирование (TDM), технология АТМ позволяет динамически изменять полосу пропускания, используемую под определенный поток, что дает возможность эффективно использовать имеющиеся каналы связи. К тому же предусмотрен развитый механизм предоставления качественного обслуживания.

Обеспечение режима QoS на 2-3-м уровне модели OSI является коренным отличием технологии АТМ от таких сетевых технологий, которые, независимо от ширины полосы пропускания, в принципе не могут предоставлять столь развитые возможности QoS. Это означает, что сегодня АТМ является единственной технологией, позволяющей полноценно передавать интегральный трафик (голос, видео, данные), одновременно удовлетворяя совершенно несовместимым требованиям к условиям передачи и жестким условиям в плане загрузки канала связи. Так, например, при передаче голоса или видео в реальном режиме времени очень актуальным становится обеспечение гарантированной полосы пропускания и минимальных временных задержек и потерь ячеек при передаче.

Основными устройствами сети АТМ являются АТМ-коммутаторы, отвечающие за установление соединения между пользователями и за предоставление им при этом QoS .

Как уже отмечалось выше, организация полноценного АТМ-соединения, кроме организации физического канала (например, в 155 Мбит/с), предусматривает еще и выполнение некоторых крайне важных функций, в частности обеспечение QoS.

А теперь перечислим типы QoS, принятые сегодня.

CBR (Constant Bit Rate) — выделение канала с фиксированной пропускной способностью и другими параметрами (предельно допустимая задержка при передаче данных, и т.д.), заказанными пользователем. Такой вид QoS лучше всего подходит для передачи голоса.

RT-VBR (Real Time Variable Bit Rate) — выделение канала с пропускной способностью в пределах коридора (минимум-максимум) и другими параметрами (максимальная задержка при передаче, и т.д.), запрошенными пользователем. RT-VBR идеально подходит для передачи видео и голоса. Имеет жесткие требования к задержке при передаче (поскольку предназначается для передачи трафика в режиме реального времени).

NRT-VBR (Non Real Time Variable Bit Rate) — VBR с ослабленными требованиями к задержке передачи. NRT-VBR может применяться для передачи видео и голоса, не требующих режима реального времени.

ABR (Available Bit Rate) — предоставление пользователю части физического канала, оставшейся невостребованной; причем при установлении соединения пользователь задает максимальную и минимальную скорости передачи. Поскольку ABR не контролирует величину задержек передачи, этот режим рекомендуется применять при передаче данных (то есть для трафика, не чувствительного к задержке передачи).

UBR (Unspecified Bit Rate) — самый низкоприоритетный тип трафика. Не предусматривает гарантированного предоставления пользователю какой-либо полосы пропускания — все зависит от того, имеется ли возможность предоставления пользователю какого-либо канала. UBR можно описать так: «Послал и молись, чтобы дошло».

UBR+ — модифицированный UBR, дополненный функцией Intelligent Packet Discard. Это очень существенное дополнение позволяет при потере ячейки (например, при перегрузке) не передавать оставашиеся ячейки из этого же пакета (кроме последней ячейки пакета), так как пакет уже не подлежит восстановлению. Данная операция особенно важна при использовании такого низкопроиритетного режима, как UBR. Следовательно, применение UBR+ позволяет разгрузить физические каналы АТМ.

Основные преимущества технологии АТМ:

• динамическое управление полосой пропускания каналов связи;
• предоставление QoS для различных типов трафика;
• возможности резервирования каналов связи и оборудования;
• возможность интегрирования самых различных типов трафика, включая голос, данные, видео;
• возможность экономии полосы пропускания за счет специальных технологий обработки голосового трафика;
• возможность эмуляции «прозрачных» каналов связи;
• совместимость с технологией FR и предоставление сервисов пользователям FR.
• используя технологию MPLS (Tag Switching), сервис-провайдер, имеющий опорную сеть АТМ, может динамически коммутировать трафик IP по опорной сети АТМ в реальном масштабе времени. При этом появляется возможность предоставлять необходимый QoS, соотнося уровни приоритезации IP И АТМ.

Недостатки технологии АТМ:

• сложность технологии;
• относительно высокие цены оборудования;
• недостаточная совместимость оборудования от различных производителей;
• в специфических задачах (например, при частой передаче небольших объемов трафика) применение технологии АТМ может привести к неоправданно большим задержкам при установлении соединений и к довольно высокому проценту служебной информации, загружающей канал связи.

 Использование технологии АТМ при построении опорной сети можно рекомендовать в следующих случаях:

• загрузка каналов близка к предельной;
• требуется передавать разнородный трафик с предоставлением различных классов обслуживания (голос, данные, видео);
• доля голосового трафика в общей загрузке канала является существенной;
• возможны требования по предоставлению «прозрачных» каналов связи, например для соединения выносов АТС.

Технология DPT

 Данная технология в первую очередь ориентирована на провайдеров услуг по передаче IP-трафика, особенно на тех, кто имеет действующую сеть SDH и задумывается о более эффективном использовании каналов.

Рассматриваемая технология является собственной разработкой компании Cisco Systems, Inc. и находится на стадии принятия в качестве международного стандарта. Кроме того, значительное число мировых производителей сетевого оборудования заявили о своей поддержке новой технологии. Сегодня многие провайдеры услуг по передаче данных как в России, так и за рубежом уже перешли с технологии SDH на технологию DPT.

Технология DPT (высокоскоростная технология динамической передачи IP-пакетов) изначально была предназначена для решения задач построения нового поколения сетей масштаба города, оптимизированных под передачу пакетов. Технология DPT вобрала в себя основные достоинства современных сетей передачи данных, построенных на базе технологий SDH и Gigabit Ethernet. Одновременно с этим данная технология позволяет создавать новое поколение волоконно-оптических IP-сетей. В таких сетях благодаря снижению протокольной избыточности IP-пакеты передаются наиболее эффективно.

Данная технология ориентирована в первую очередь на провайдеров услуг по передаче данных и позволяет отказаться от промежуточных уровней при передаче IP-трафика по сетям SDH. Основная идея состоит в создании нового стандарта 2-го уровня модели OSI, позволяющего напрямую инкапсулировать пакеты IP в кадры формата SDH. Таким новым МАС-уровнем в технологии DPT является протокол SRP (Spatial Reuse Protocol), использующий стандартную MAC-адресацию. При этом внедрение новой технологии облегчается из-за того, что она позволяет использовать оптическую кабельную инфраструктуру, аналогичную SDH.

В качестве устройств опорной сети, поддерживающих технологию DPT, компания Cisco предлагает сегодня линейку старших маршрутизаторов (7200, 7500, 12000), которые могут оснащаться соответствующими интерфейсными модулями.

При работе устройств используются два основных механизма. Механизм равномерной загрузки каналов (fairness algorithm) позволяет независимым образом использовать пропускную способность каналов связи на различных участках кольца. А механизм замыкания каналов необходим в случае отказов каналов или устройств (Intelligent Protection Switching, IPS).

Предполагается, что сети, построенные на базе технологии DPT, имеют кольцевую топологию, хотя технология допускает и использование подключения типа «точка-точка». Узлы в кольце объединяются высокоскоростными волоконно-оптическими каналами связи на скоростях 155/622/2400 Мбит/с. Специализированный протокол IPS (Intelligent Protection Switching) обеспечивает отказоустойчивую работу сети при выходе из строя одного из узлов в кольце или при обрыве магистральной линии связи. Технология DPT обеспечивает такой уровень защиты от сбоя в сети, который аналогичен традиционным системам SDH, — при обрыве магистрального канала связи переход на альтернативный маршрут происходит менее чем за 50 мс. При этом не происходит перестройка таблиц маршрутизации в пограничных маршрутизаторах опорной сети.

В то же время технология DPT позволяет использовать всю пропускную способность опорной сети (в отличие от технологии SDH, реализующей резервирование пропускной способности в сети на случай сбоя). Кроме того, специальные механизмы, реализованные в данной технологии, обеспечивают необходимый уровень приоритезации и статистического мультиплексирования пакетов.

Основные преимущества технологии DPT:

• более полное (по сравнению с TDM–технологиями) использование полосы пропускания — за счет применения пакетной технологии;
• выделение меньшей части полосы пропускания под резервирование по сравнению с SDH;
• возможность построения высокоскоростой сети передачи пакетов (IP-сеть) без наложения дополнительных промежуточных протоколов 2-го уровня модели OSI, что также повышает эффективность использования каналов и позволяет отказаться от дополнительного оборудования, обеспечивающего интеграцию данных и голоса при передаче в опорную часть сети;
• возможность напрямую организовать сервис VoIP;
• использование технологии MPLS позволяет осуществлять высокоскоростную доставку пакетов с требуемым качеством обслуживания и высокой степенью защиты информации;
• наличие протокола SRP (Spatial Reuse Protocol) позволяет вести одновременный обмен данными между любыми узлами в сети, то есть имеется возможность загрузки различных участков одновременно;
• вся обработка транзитного трафика осуществляется прямо на интерфейсном модуле; при этом только трафик, предназначенный для конкретного узла, обрабатывается центральным процессором узлового маршрутизатора, что снижает загрузку маршрутизатора;
• возможность приоритезации трафика (по две очереди в буферной памяти на интерфейсных модулях) и возможность задавать соответствие с очередями в буферной памяти маршрутизатора;
• резервирование каналов связи и оборудования (включая блоки питания, управляющие модули).

 Недостатки технологии DPT:

• невозможность организации «прозрачных» каналов;
• менее развитые возможности приоритезации трафика по сравнению с ATM;
• несовместимость с оборудованием других производителей.

 Применение технологии DPT для построения опорной части сети можно рекомендовать в первую очередь для сервис-провайдера, предоставляющего услуги по передаче трафика в IP-сетях; при этом передача голосового трафика в данной сети будет возможна только в виде VoIP.

Технология GigabitEthernet

Более всего данная технология востребована при построении опорной части крупной корпоративной сети.

Стремительное увеличение использования Web-технологий в сочетании с наличием большого числа пользователей, которые работают с традиционными приложениями типа передачи файлов, электронной почты и т.п., приводит не только к росту потоков данных, но и к иному перераспределению этих потоков между ЛВС и опорными сетями.

Большая часть потоков данных пересылается теперь не между сервером и рабочей станцией, как это было раньше, а идет по опорной сети до централизованно установленных серверов. Кроме того, необходимость увеличения полосы пропускания связана еще и с такими факторами, как рост мощности процессоров ПК у конечных пользователей, необходимость работы с мощными и сложными прикладными программами, увеличение размеров пересылаемых файлов, передача видео и голоса.

До сих пор из всех сетевых протоколов Ethernet остается самым распространенным, а с появлением технологии Fast Ethernet, которая позволила повысить полосу пропускания с 10 Мбит/с до 100 Мбит/c, область применения Ethernet расширилась еще больше. Поэтому естественной выглядит попытка увеличить производительность, обеспечивая при этом преемственность с широко распространенной технологией Ethernet.

Gigabit Ethernet предлагает дальнейшее увеличение полосы пропускания на основе самой распространенной на сегодняшний день сетевой технологии. Уже очень скоро на рынке можно будет ожидать появления устройств, поддерживающих 10 GIGABIT ETHERNET.

В связи с этим вполне естественно выглядят проекты, где технология GIGABIT ETHERNET используется для построения опорной части сети. Такое решение является наиболее экономичным, поскольку позволяет отказаться от специального каналообразующего оборудования и использовать в качестве опорных устройств корпоративной сети центральные маршрутизирующие коммутаторы, используемые в ЛВС узлов.

Это позволяет достичь приемлемой степени отказоустойчивости и обеспечить пропускную способность оптических каналов связи на уровне 2 Гбит/с (с учетом полного дуплекса).

Восстановление сети в случае отказов отдельных устройств будет осуществляться за счет соответствующих алгоритмов и протоколов маршрутизирующих коммутаторов. Однако такое решение имеет следующие функциональные особенности, которые необходимо учитывать:

• Для подключения сторонних организаций с целью предоставления услуг по транспорту трафика необходимы специальные меры по защите информационных ресурсов ЛВС узлов; при этом потребуется установка соответствующего дополнительного оборудования;
• достаточно сложно проводить дифференцированную политику безопасности для различных участков сети; возможным решением здесь является использование технологии MPLS;
• возникнут сложности в отношении учета трафика при предоставлении услуг сторонним организациям;
• масштабируемость опорного участка сети будет иметь значительные ограничения, связанные с работой маршрутизирующих протоколов на коммутаторах опорных узлов и с количеством узлов в опорной части сети. Кроме того, в значительной мере возрастет время восстановления сети при отказах.
• передача мультисервисного трафика может осуществляться за счет соответствующих технологий по IP.

 Исходя из вышеперечисленных особенностей следует, что такое решение наиболее оправданно для построения опорной части крупной корпоративной сети.

Типовые задачи для разных технологий

 В заключение приведем несколько примеров, иллюстрирующих наиболее целесообразное применение той или иной технологии. Заметим сразу, что приведенные ниже примеры нельзя рассматривать как однозначные рекомендации по проектированию сетей.

Корпоративная вычислительная сеть (КВС) крупного предприятия

 Построение КВС крупного предприятия или завода (несколько объектов с крупными ЛВС, территориальная удаленность на расстояние до нескольких километров, собственная территория). Решаемые бизнес-задачи: система интегрированного управления предприятием, офисные приложения, базы данных, бухгалтерия, АСУТП.

Обычным условием для предприятия является наличие раздельной инфраструктуры для «классической» телефонии и для системы передачи данных, поэтому интеграция голоса и данных в подобной задаче может рассматриваться только как потенциальная возможность создания резервных систем пакетной телефонии. Здесь также не предъявляются жесткие требования по созданию высококачественных систем передачи видео по СПД. Кроме того, к системе не предъявляются и повышенные требования к резервированию (то есть не нормируются ни время восстановления при отказах, ни наработка устройств на отказ и т.п.) — в системе лишь должно быть предусмотрено резервирование основных каналов и устройств, отказ которых критичен для работы сети в целом.

Для построения опорной части сети используются собственные вновь прокладываемые оптические каналы связи.

Коммерческое использование сети не предусматривается.

Наиболее подходящим решением этой типовой задачи является использование технологии GIGABIT ETHERNET с распределенной схемой маршрутизации; примерная топология такой сети отображена на схеме (рис. 1).

Такое решение будет наиболее экономичным, поскольку не потребует специальных устройств для сопряжения ЛВС разных объектов и опорной части сети, позволит обеспечить приемлемый уровень отказоустойчивости и решить все указанные выше бизнес-задачи.

В качестве дальнейших функций можно рекомендовать внедрение IP-телефонии (в качестве резервной или на тех объектах, где трудно проложить дополнительную кабельную инфраструктуру) и IP-видеовещания и/или видеоконференций.

Решение для «градообразующего» предприятия

 В дополнение к тому, что решаются все вышеперечисленные задачи, в построении такой системы есть и свои особенности:

• обычно помимо объектов предприятия на территории города (расстояние до нескольких десятков километров) необходимо предусмотреть подключение достаточно большого количества удаленных дочерних предприятий по всему району;
• оптическое кольцо прокладывается по городу с целью обязательной интеграции системы передачи данных и организации системы «классической» телефонии для своих объектов;
• как правило, решаются задачи сопряжения с существующими системами связи, использующими TDM-технологии (например, РРЛ (радиорелейные линии);
• собственные объемы трафика невелики, а планируемая загрузка опорной сети далека от предельной;
• в дополнение к решению собственных бизнес-задач, предприятие планирует заниматься предоставлением каналов связи в аренду;
• к опорной части сети такого предприятия предъявляются повышенные требования по надежности.

Для построения опорной сети с учетом задач указанного предприятия и приведенных выше особенностей технологии целесообразно применить технологию SDH.

Решение для провайдера связи, предоставляющего сервисы IP

Общие требования к решению можно изложить следующим образом:

• строится новое оптическое кольцо либо используется существующее кольцо SDH;
• в качестве основных предоставляемых сервисов выбирается предоставление сервисов по передаче IP-трафика (передача IP-трафика, доступ в Интернет, предоставление услуг IP-телефонии и т.п.);
• предоставление «прозрачных» каналов связи или услуг по передаче «классического» телефонного трафика не планируется;
• к опорной части сети предъявляются достаточно жесткие требования по отказоустойчивости;
• имеются требования по разграничению уровней сервиса (SLA) для разных типов пользователей и разных типов трафика.

Описанным бизнес-задачам наиболее полно соответствует технология DPT, которая обладает возможностью использовать существующие оптические кольца, решает все указанные задачи (рекомендуется также дополнительно использовать MPLS для гибкого предоставления сервисов). При этом вся доступная полоса пропускания будет использоваться максимально эффективно; имеются специальные механизмы обеспечения отказоустойчивости на уровне традиционных SDH–систем. Типичная технология сети DPT приведена на рис. 2.

Решение для крупного провайдера связи, предоставляющего максимально широкий спектр услуг

 Кроме перечисленных в предыдущем решении задач и требований к системе, для такого провайдера важны следующие дополнительные требования:

• обеспечение возможности подключения клиентов по Frame Relay и ATM;
• возможность предоставления клиентам «прозрачных» каналов связи и использования «классических» телефонных систем, например возможность подключения выносов АТС;
• возможность предоставлению широкого спектра классов обслуживания трафика, например использования высококачественных видеоконференций и т.п.;
• оптимизация использования имеющейся полосы пропускания опорной части сети.

 Для решения такой задачи наиболее полно подойдет технология АТМ, типичная топология сети которой приведена на рис. 3.

А сколько стоит?

Если сравнивать стоимость реализации каналообразующей, то есть опорной части сети для внедрения того или иного типа мультисервисной сети, то корректно будет сравнить вышеописанные технологии:

• АТМ (сюда же можно включить и технологию FR как технологию доступа), SDH, DPT, GIGABIT ETHERNET.

Сравнительная стоимость внедрения приведена на рис. 4.

Заключение

Предложенный вашему вниманию обзор не преследовал цель дать четкие рекомендации по выбору той или иной технологии для построения опорной сети, которую можно было бы применять для определенного круга потенциальных решений. Мы просто очертили круг проблем, возникающих при внедрении серьезных проектов мультисервисных сетей. Это касается как построения корпоративных сетей, так и построения сетей провайдеров связи и услуг.

Внедрение подобных решений требует оценки целого ряда стоимостных и функциональных параметров будущего решения. Необходимо крайне взвешенно подходить к установлению текущих и перспективных задач, которые требуется решить.

Здесь немаловажное значение может иметь опыт крупного системного интегратора, способного произвести обследование существующей инфраструктуры, выявить реальные задачи и потребности, разработать и внедрить именно то решение, которое будет не только соответствовать основным задачам предприятия, но и позволит с максимальной экономической эффективностью использовать все преимущества мультисервисных технологий.

КомпьютерПресс 4'2001