Технические решения построения городской операторской сети на базе технологии Optical Ethernet

Купинский Г.

Введение

На сегодняшний день существует возможность использования технологии Ethernet не только в локальной сети, но и сетях операторов связи — для организации соединений между локальными сетями клиентов. В качестве транспорта используются волоконно-оптические линии связи, отсюда и название — оптический Ethernet. Основными преимуществами использования Ethernet для построения распределенной сети являются экономическая эффективность и простота подключения клиентов, эффективность использования канальных ресурсов и производительность, а также распространенность, скорость и относительно низкая стоимость оборудования и эксплуатации.

Технология Ethernet позволяет строить межузловые соединения протяженностью до 100 км без промежуточного усиления и регенерации при потенциально неограниченной пропускной способности. А интерфейс Ethernet 10/100Base-T уже стал стандартом де-факто при подключении пользователей.

Область применения Ethernet расширяется, что обусловлено главным образом его простотой и низкой стоимостью. Интерфейсы Ethernet, Fast Ethernet и 1/10-гигабитный Ethernet за несколько первых лет с начала их появления дешевели в среднем на 30% в год. Fast Ethernet практически вытеснил технологию ATM в области подключения рабочих мест. По тем же самым причинам (простота и низкая стоимость) гигабитный Ethernet и 10-гигабитный Ethernet в настоящее время становятся более привлекательными для построения опорных сетей, чем ATM.

Гигабитный и десятигигабитный Ethernet привлекательны с точки зрения соотношения цена/производительность и будут удачным выбором для магистральных приложений не только в выделенных корпоративных сетях, но и для построения городских операторских сетей.

Немаловажным фактором является наличие индустриальных стандартов и поддержка Ethernet практически всеми производителями оборудования передачи данных. Относительная простота развертывания и администрирования сетей Ethernet, как и наличие множества специалистов, имеющих опыт работы с этими сетями, позволяют говорить о сравнительно низкой стоимости владения и эксплуатации таких сетей.

Экономическая эффективность и простота подключения клиентов

При использовании оптического Ethernet со стороны клиента для подключения к распределенной сети нужен только свободный порт Ethernet на коммутаторе или концентраторе, входящем в состав локальной сети. Нет необходимости в установке дополнительного устройства доступа (обычно в качестве такого устройства используется маршрутизатор). Затраты на подключение со стороны клиента включают стоимость порта Ethernet на существующем оборудовании локальной сети и единовременный платеж оператору связи за выделение порта распределенной сети. Порт Ethernet на типичном коммутаторе локальной сети поддерживает пропускную способность до 100Мбит/с, для сравнения, стоимость порта АТМ, поддерживающего подобную пропускную способность на два порядка выше.

За счет уменьшения количества используемого оборудования и технологий уменьшаются затраты клиента на содержание собственной технической службы сопровождения.

Эффективность использования канальных ресурсов и производительность

Уже сейчас на телекоммуникационном рынке широко представлено оборудование с оптическими интерфейсами Ethernet с пропускной способностью до 1 Гбит/с. Ведущие производители телекоммуникационного оборудования уже предлагают оборудование с оптическими интерфейсами Ethernet 10 Гбит/с.

При подключении клиентов к распределенной сети оператора с использованием технологии "оптический Ethernet" на каждое виртуальное соединение может быть выделена пропускная способность, в зависимости от необходимости, от 1 до 100Мбит/с без замены оборудования и до 1 Гбит/с при наличии соответствующего порта со стороны локальной сети.

Решение L3

Городская сеть оператора должна предоставлять услуги по передаче данных между клиентами на базе протоколов TCP/IP. Объединение различных подсетей корпоративных клиентов также происходит с помощью передачи IP-пакетов через сеть оператора.

Услуги IP-сети оператора обеспечивают следующие возможности: передачу трафика между одиночными абонентами, а также между территориально-распределенными элементами сетей корпоративных клиентов на третьем уровне модели OSI (на уровне IP-пакетов); возможность управления качеством обслуживания (QoS) на уровне IP-пакетов и предоставление разных уровней сервиса в зависимости от потребностей клиента; маршрутизацию трафика клиентов средствами сети оператора; предоставление клиентам некого пространства IP-адресов.

Рис. 1 – Схема решения L3

В структуре городской распределенной сети при ее создании должны быть учтены три уровня: уровень доступа, уровень концентрации и уровень сервисов. Уровень доступа включает коммутаторы доступа (КД), которые являются узлами доступа городской операторской сети. КД могут располагаться в жилых домах, в зданиях бизнес-центров, в офисах корпоративных клиентов. Уровень концентрации включает узловые коммутаторы (УК) - концентрирующие узлы городской операторской сети. УК агрегируют трафик КД и передают агрегированные потоки к другим УК сети оператора. При необходимости функциональность КД и УК может быть реализована в одном устройстве. УК может располагаться на территории офиса клиента, на узле связи оператора или в жилом доме.

Функциональность операторской сети - предоставление услуг, управление услугами, управление стыками с внешними сетями и информационными системами – зависит от функциональности КД, УК и рабочих станций системы управления сети оператора. Управление активным сетевым оборудованием и сервисами осуществляется средствами специализированного программного обеспечения, устанавливаемого на рабочие станции системы управления сети оператора.

Решение L2

Виртуальные локальные сети (L2 VPN) позволяют объединить несколько географически удаленных офисов в единую высокоскоростную, многопротокольную безопасную сеть в масштабе города. Уникальная особенность L2 VPN заключается в организации виртуальной сети на канальном уровне, что дает возможность интегрировать в рамках общей сетевой среды сервисы, использующие различные сетевые протоколы (IP, IPX, Appletalk). Таким образом, сохраняется возможность использования существующей сетевой инфраструктуры, любых приложений, адресации и маршрутизации систем, являющихся пользователями сети. Подключение оборудования клиента осуществляется по стандартному интерфейсу Ethernet 10/100BaseТx или Gigabit Ethernet, при этом возможна прозрачная передача информации о виртуальных сетях второго уровня (VLAN), использующихся в сетях корпоративных клиентов, без смешивания трафика различных VLAN в операторской сети.

Кроме того виртуальная частная сеть второго уровня обеспечивает: масштабируемость — скорости передачи данных (1 Мбит/с — 1000 Мбит/с); возможность управления качеством обслуживания (QoS) и предоставление разных уровней сервиса в зависимости от потребностей клиента; возможность быстрого изменения параметров и конфигурации сети; высокую надежность за счет канальных систем защиты от аварий и резервирования полосы пропускания; высокую защищенность клиентов за счет обеспечения передачи трафика независимо от трафика других клиентов.

Рис. 2 – Схема решения L2

В структуре городской операторской сети доступа можно выделить три уровня: уровень доступа, уровень концентрации и уровень сервисов. Уровень доступа (так же как и в решении L3) включает коммутаторы доступа (КД) и узловые коммутаторы (УК).

При построении городской сети оператора с использованием решения L2, в составе сети оператора выделяется сервисный узел, в задачу которого входит управление сервисами и активным сетевым оборудованием. В состав сети оператора может входить несколько сервисных узлов, разделенных по территориальному признаку. Построение нескольких сервисных узлов может быть обосновано с точки зрения увеличения надежности управления сетью и с точки зрения распределения нагрузки сервисного уровня. Количество сервисных узлов выбирается на стадии технического проектирования.

Управление активным сетевым оборудованием и сервисами происходит с помощью специализированного ПО, устанавливаемого на рабочие станции системы управления операторской сети.

Экономические аспекты

Экономическая сторона выбора технического решения немаловажна. Решение L2 (по сравнению с решением L3) имеет более низкую стоимость эксплуатации за счет упрощения процедур конфигурации оборудования и упрощения взаимодействия с магистральной сетью и другими внешними сетями и информационными системами. Решение L2 имеет и другие экономические преимущества, например, более низкая стоимость оборудования по сравнению с вариантом, когда в решении L3 используются коммутаторы третьего уровня в качестве КД.