Эволюция и построение транспортных сетей

ЭВОЛЮЦИЯ И ПОСТРОЕНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЕЙ

Введение

Спор о том, нуждаются ли операторы связи в транспортных сетях следующего поколения, переходит в плоскость, "какая транспортная сеть лучше всего подходит для нового пакетного мира?". Вопрос всё больше звучит не "почему необходим новый транспорт?", а иначе – "какой именно транспорт необходим?". Известный протокол MPLS, разработанный IETF, в настоящее время активно адаптируется под требования, предъявляемые МСЭ к традиционным транспортным сетям. В результате этого сотрудничества появился новый протокол MPLS-TP (Транспортный Профиль MPLS), который может удовлетворить потребности операторов в удешевлении пакетной сети и способен задать направление будущего развития сетей.

Многие эксперты утверждают, что в традиционной сетевой парадигме давно назрела потребность в каком-то сдвиге (см. рис. 1). Считается, что капитальные затраты (CapEx) в расчёте на единицу передаваемой информации для сетей с синхронным режимом передачи (таких как PDH, SDH, NG-SDH) во много раз больше альтернативных вариантов. При этом многие считают, что операционные затраты (OpEx) сетей на основе IP-маршрутизации значительно выше сетей предыдущего поколения. Так же существует мнение, что наибольшее количество трафика с высокой прибыльностью до сих пор находится вне области IP и вряд ли тут что-то изменится в обозримом будущем. Другими словами, в транспортных сетях пакетного трафика становится всё больше, а его доходность продолжает неуклонно сокращаться. С продолжающимся устойчивым ростом широкополосного трафика примерно по 50% в год (рост мобильного пакетного трафика ещё выше), расходы на пакетные сети должны сократиться на порядок, если экономика имеет какой-то смысл для операторов.

Протокол MPLS широко используется для построения сетей по всему миру, однако он до сих пор имеет определённые проблемы с масштабированием и междоменным (inter-domain) взаимодействием. Сквозное(end-to-end) управление производительностью и качеством обслуживания QoS также остаются проблемными, особенно в средах разных производителей. Хотя протокол MPLS значительно изменился в течение последнего десятилетия, но ему всё ещё необходима дальнейшая эволюция для решения этих проблем.

Новый стандарт MPLS-TP является результатом совместной разработки МСЭ-Т (ITU-T) и IETF. Уже сейчас некоторые операторы рассматривают эту технологию не просто как коммутацию Ethernet, а как технологию наибольшего благоприятствования в вопросах взаимодействия опорных маршрутизаторов, где интеграция MPLS-TP в архитектуру P-OTN (Packet Optical Transport Network) выглядит логичным решением.

Рис. 1. Тенденция – снижение стоимости с ростом скорости передачи

Идя навстречу пожеланиям пользователей (низкая стоимость и высокая надёжность услуг), операторы сталкиваются с необходимостью снижения своих эксплуатационных расходов при сохранении высокого уровня обслуживания. Технология MPLS-TP обещает предоставить им такую возможность.

Производители оборудования всё больше фокусируются на предоставлении таких новых решений, которые позволят передавать данные в протоколе Ethernet по телекоммуникационным сетям с уровнем качества операторского класса. Методы передачи Ethernet через SDH/SONET и поверх MPLS доказали свою популярность и остаются таковыми на сегодняшний день. Многие производители пытаются выступать в авангарде отрасли, развивая более гибкие и современные решения, начиная от NG-SDH и OTN, и заканчивая T-MPLS, PBT/PBB-TE и MPLS-TP.

Ниже описана эволюция технологии P-OTN (Packet Optical Transport Network). Понятие пакетной транспортной сети (Packet Transport Network) основывается на утверждённом МСЭ-T подмножестве стандартов OTN (Optical Transport Network), таких как рекомендации G.709. Сеть P-OTN может быть построена с использованием множества разных сетевых элементов: оптических, Ethernet и/или MPLS, а может быть и полностью конвергентной системой. В последнем случае иногда используют термин P-OTP (Packet Optical Transport Platform).

Рост пакетного трафика требует дальнейшего увеличения ёмкости и эффективности сетей Carrier-Ethernet. Для этого необходима более плотная интеграция пакетного транспорта с оптической сетью, совместно с их более интеллектуальным и динамическим управлением. Это и является основным направлением разработки P-OTN и соответствующих этому платформ.

Следующая фаза эволюции P-OTN – это разработка технологии MPLS-TP, которая должна сократить удельную стоимость полосы пропускания и упростить сложные пакетные сети, одновременно улучшив их масштабируемость и гибкость при сохранении совместимости с установленными ранее маршрутизаторами IP/MPLS. Операторы связи ещё никогда не имели более широкого выбора в возможностях интеграции технологий, а так как оптимальные решения становятся всё более очевидными, то этот динамичный рынок открыт для дальнейшего развития.

Тем временем производители должны строить свой бизнес на инновациях, это позволит им продвигать свои решения, не дожидаясь пока появятся подходы к неизбежным будущим изменениям. Такие производители могут получить преимущества и остаться на плаву, в том время как на рынке наблюдается суматоха в связи с переходом на новые, полностью пакетные сети.

Стандарт MPLS-TP

Изначально стандарт MPLS был разработан IETF главным образом для решения проблем производительности IP маршрутизации, но по прошествии 10 лет он получил широкое распространение у операторов для построения сетевых ядер IP/MPLS и как основная платформа для обеспечения сервисов передачи данных, таких как IP-VPN и дистанционные Ethernet услуги.

В связи с возрастающим значением пакетных сетей, в какой-то момент МСЭ-T заинтересовался адаптацией технологии MPLS к применению в сетях с уровнем качества операторского класса, функционирующих в соответствии с установленными МСЭ-T архитектурными принципами. Считалось, что MPLS не хватает главных транспортных атрибутов, таких как жесткое SLA (Service Level Agreement – соглашение об уровне качества услуг), детерминированное поведение сети и сквозной OAM.

Рис. 4. Многопротокольный транспорт P-OTN и архитектура коммутации

Начиная, с 2008 года над стандартом MPLS-TP трудится объединённая рабочая группа, состоящая из представителей МСЭ-T и IETF. В результате этой работы MPLS станет удовлетворять требованиям, предъявляемым МСЭ-T к уровню транспортной сети. Разработка MPLS-TP вытекает из более раннего протокола T-MPLS, работа над которым была начата МСЭ-T в 2005 году, но теперь прекращена. В течение 2011 года – появление протокола MPLS-TP в виде Рекомендаций МСЭ-T (ITU-T). Уточнить

Стандарт MPLS-TP основан на том же архитектурном принципе сетевых уровней, что используется сегодня в крупномасштабных сетях OTN и SDH/SONET. Операторы связи уже имеют разработанные процессы управления и высокоуровневые рабочие процедуры, основанные на этих принципах. Стандарт MPLS-TP обещает стать тем решением, которое обеспечит трансформацию знакомых и надёжных пакетных технологий (таких как IP/MPLS) в форму, принятую в организационных процессах традиционных транспортных сетей с коммутацией каналов, добавив к этому возможность обслуживания Ethernet и других клиентно-ориентированных сервисов.

Технология MPLS-TP – это ориентированная на соединения пакетная сеть на основе MPLS, которая обеспечивает управляемые сквозные соединения к сетям клиентского уровня, таким как Ethernet. Это специально выделенная реализация MPLS, где удалены все лишние функции, не имеющие отношения к коммутации пакетных соединений, и добавлены ключевые функциональные возможности, такие как QoS, сквозной OAM и зарезервированная коммутация, обеспечив тем самым полную детерминированность сети.

Таким образом, технология MPLS-TP это новая разновидность MPLS, специально предназначенная для применения в транспортных сетях. Она опирается на хорошо известные и широко использующиеся технологии и стандарты сетей IP/MPLS, но без всей его избыточности, не имеющей отношения к приложениям на основе соединений, и без пробелов в транспортной функциональности. Технология MPLS-TP может рассматриваться как основа сетей Ethernet и транспортных сетей OTN.

В отличие от классического MPLS, MPLS-TP не поддерживает режим без установления соединения, у него более простые возможности, он менее сложен и более управляем. Он открывает путь к транспортной технологии с низкой стоимостью коммутации на втором уровне, где устранена вся избыточность маршрутизации третьего уровня. Это должно привести к появлению на рынке оборудования и решений, удовлетворяющих пожеланиям операторов к архитектуре и стоимости сетей следующего поколения NGN.

Заключение

У пакетных транспортных сетей ещё остаются некоторые проблемы, в частности, в области поддержки нескольких протоколов, OAM операторского уровня, быстрое восстановление аварий и чётко детерминированный и дифференцированный показатель QoS.

Основные функциональные проблемы, с которыми сегодня сталкиваются разработчики и которые являются основными движущими целями, включают в себя:

· Нагромождение множества быстро меняющихся стандартов (MPLS-TP, T-MPLS, VPLS, PBT, PBB-TE);

· Сквозной OAM, ассоциированный с тысячами транспортных потоков;

· Новые взаимосвязанные протоколы (IETF/ITU-T MPLS-TP и IEEE 1588v2);

· Защитное переключение < 50 мс для различных топологий резервирования (линейные и кольцевые, полносвязные и ячеистые структуры);

· Детерминированный и дифференцированный показатель QoS для больших агрегированных потоков трафика (большой объём памяти для буферов, низкая задержка обработки, множество классов, иерархическое управление);

· Специфические функции и интерфейсы у операторов и у поставщиков;

· Однородные решения от малых до больших систем;

· Минимизация занимаемой площади и потребления питания.

► В заключение ещё отметим, что оптические волокна обладают уникальной особенностью – передавать сигнал на большие расстояния с высокой скоростью. В сентябре 2012 года японская компания NTT продемонстрировала передачу данных со скоростью 1 Пбит/с (1 000 000 Гбит/с !) на расстояние 52,4 км по одному оптоволокну без использования промежуточного оборудования, доказав, что ресурсы оптоволокна ещё долго будут неисчерпанными.

Необходимо отметить также, что созданием коммерческого решения в области транспортных сетей пока не может похвастаться никто [7].

САМОСТОЯТЕЛЬНО ПОДГОТОВИТЬ:

1. Контрольные вопросы по теме занятия.

2. Краткий отчёт о современном состоянии транспортных сетей.

3.Рассмотреть основные характеристики транспортных сетей стандарта MPLS-TP, изучить структуры рис. 5 и рис. 6. Представить в виде отчёта.

Литература

1. Бакланов И.Г. SDH ® NGSDH: практический взгляд на развитие транспортных сетей. - М.: Метротек, 2006. - 736 с.

2. Бакланов И.Г.NGN: принципы построения и организации / Под ред. Ю.Н. Чернышова. − М.: Эко-Трендз, 2008. – 400 с.

3. Гольдштейн А.Б., Гольдштейн Б.С. Технология и протоколы MPLS. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2005. – 304 с.

4. Фокин В.Г. Оптические системы передачи и транспортные сети. Учебное пособие. – М.: Эко-Трендз, 2008. – 288 с.

5. Зиновьев Д.Ю. Эволюция транспортной сети операторов мобильной связи. // Вестник связи, 2008, № 8, с.13 – 16.

6. Славгородский Е. MetroEthernet vs PON – технология последней мили сегодняшнего дня // Соnnесt, 2012, № 12.

7. Атцик А., Бакин С., Феноменов М. Управление транспортными сетями. Единое и программно-конфигурируемое? // Мобильные телекоммуникации, 2014, № 3, с. 2 – 5.

ЭВОЛЮЦИЯ И ПОСТРОЕНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЕЙ

Введение

Спор о том, нуждаются ли операторы связи в транспортных сетях следующего поколения, переходит в плоскость, "какая транспортная сеть лучше всего подходит для нового пакетного мира?". Вопрос всё больше звучит не "почему необходим новый транспорт?", а иначе – "какой именно транспорт необходим?". Известный протокол MPLS, разработанный IETF, в настоящее время активно адаптируется под требования, предъявляемые МСЭ к традиционным транспортным сетям. В результате этого сотрудничества появился новый протокол MPLS-TP (Транспортный Профиль MPLS), который может удовлетворить потребности операторов в удешевлении пакетной сети и способен задать направление будущего развития сетей.

Многие эксперты утверждают, что в традиционной сетевой парадигме давно назрела потребность в каком-то сдвиге (см. рис. 1). Считается, что капитальные затраты (CapEx) в расчёте на единицу передаваемой информации для сетей с синхронным режимом передачи (таких как PDH, SDH, NG-SDH) во много раз больше альтернативных вариантов. При этом многие считают, что операционные затраты (OpEx) сетей на основе IP-маршрутизации значительно выше сетей предыдущего поколения. Так же существует мнение, что наибольшее количество трафика с высокой прибыльностью до сих пор находится вне области IP и вряд ли тут что-то изменится в обозримом будущем. Другими словами, в транспортных сетях пакетного трафика становится всё больше, а его доходность продолжает неуклонно сокращаться. С продолжающимся устойчивым ростом широкополосного трафика примерно по 50% в год (рост мобильного пакетного трафика ещё выше), расходы на пакетные сети должны сократиться на порядок, если экономика имеет какой-то смысл для операторов.

Протокол MPLS широко используется для построения сетей по всему миру, однако он до сих пор имеет определённые проблемы с масштабированием и междоменным (inter-domain) взаимодействием. Сквозное(end-to-end) управление производительностью и качеством обслуживания QoS также остаются проблемными, особенно в средах разных производителей. Хотя протокол MPLS значительно изменился в течение последнего десятилетия, но ему всё ещё необходима дальнейшая эволюция для решения этих проблем.

Новый стандарт MPLS-TP является результатом совместной разработки МСЭ-Т (ITU-T) и IETF. Уже сейчас некоторые операторы рассматривают эту технологию не просто как коммутацию Ethernet, а как технологию наибольшего благоприятствования в вопросах взаимодействия опорных маршрутизаторов, где интеграция MPLS-TP в архитектуру P-OTN (Packet Optical Transport Network) выглядит логичным решением.

Рис. 1. Тенденция – снижение стоимости с ростом скорости передачи

Идя навстречу пожеланиям пользователей (низкая стоимость и высокая надёжность услуг), операторы сталкиваются с необходимостью снижения своих эксплуатационных расходов при сохранении высокого уровня обслуживания. Технология MPLS-TP обещает предоставить им такую возможность.

Производители оборудования всё больше фокусируются на предоставлении таких новых решений, которые позволят передавать данные в протоколе Ethernet по телекоммуникационным сетям с уровнем качества операторского класса. Методы передачи Ethernet через SDH/SONET и поверх MPLS доказали свою популярность и остаются таковыми на сегодняшний день. Многие производители пытаются выступать в авангарде отрасли, развивая более гибкие и современные решения, начиная от NG-SDH и OTN, и заканчивая T-MPLS, PBT/PBB-TE и MPLS-TP.

Ниже описана эволюция технологии P-OTN (Packet Optical Transport Network). Понятие пакетной транспортной сети (Packet Transport Network) основывается на утверждённом МСЭ-T подмножестве стандартов OTN (Optical Transport Network), таких как рекомендации G.709. Сеть P-OTN может быть построена с использованием множества разных сетевых элементов: оптических, Ethernet и/или MPLS, а может быть и полностью конвергентной системой. В последнем случае иногда используют термин P-OTP (Packet Optical Transport Platform).

Рост пакетного трафика требует дальнейшего увеличения ёмкости и эффективности сетей Carrier-Ethernet. Для этого необходима более плотная интеграция пакетного транспорта с оптической сетью, совместно с их более интеллектуальным и динамическим управлением. Это и является основным направлением разработки P-OTN и соответствующих этому платформ.

Следующая фаза эволюции P-OTN – это разработка технологии MPLS-TP, которая должна сократить удельную стоимость полосы пропускания и упростить сложные пакетные сети, одновременно улучшив их масштабируемость и гибкость при сохранении совместимости с установленными ранее маршрутизаторами IP/MPLS. Операторы связи ещё никогда не имели более широкого выбора в возможностях интеграции технологий, а так как оптимальные решения становятся всё более очевидными, то этот динамичный рынок открыт для дальнейшего развития.

Тем временем производители должны строить свой бизнес на инновациях, это позволит им продвигать свои решения, не дожидаясь пока появятся подходы к неизбежным будущим изменениям. Такие производители могут получить преимущества и остаться на плаву, в том время как на рынке наблюдается суматоха в связи с переходом на новые, полностью пакетные сети.