Распечатать

CIO № 10, 2005

Технологии мультисервисных сетей

21 октября 2005

CIO № 10, 2005

Технологии мультисервисных сетей

Сегодня происходит серьезное изменение структуры и характера информации, передаваемой в телекоммуникационных сетях как корпоративного уровня, так и уровня операторов связи. Главным поставщиком данных становится Интернет, сервисы которого пользуются все возрастающим спросом. Меняются подходы к построению сетей, и на первый план выходят сети нового поколения, так называемые мультисервисные сети. Главными характеристиками таких сетей являются возможность с одинаковым качеством передавать любые виды трафика, широкая полоса пропускания, пакетная коммутация и управляемость.

Сейчас практически все крупнейшие операторы связи России приступили к строительству мультисервисных сетей, что предоставляет предприятиям широкие возможности пользоваться этой инфраструктурой с целью создания мультисервисных сетей на корпоративном уровне. В настоящее время мультисервисные сети построены почти во всех административных центрах российских регионов. В некоторых субъектах федерации они охватывают и территории за пределами региональных центров.

Мультисервисная сеть представляет собой универсальную многоцелевую среду, предназначенную для передачи речи, изображения и данных с использованием технологии коммутации пакетов (IP). Мультисервисная сеть отличается степенью надежности, характерной для телефонных сетей (в противоположность негарантированному качеству связи через Интернет) и обеспечивает низкую стоимость передачи в расчете на единицу объема информации (приближенную к стоимости передачи данных по Интернету).

Основная задача мультисервисных сетей заключается в обеспечении работы разнородных информационных и телекоммуникационных систем и приложений в единой транспортной среде, когда для передачи обычного трафика (данных) и трафика другой информации (речи, видео и др.) используется единая инфраструктура.

«Доступность любых сервисов, всегда и везде» — так можно кратко выразить основную идею и цель мультисервисных сетей. При этом такая сеть открывает массу возможностей построения многообразных наложенных сервисов поверх универсальной транспортной среды — от пакетной телефонии до интерактивного телевидения и веб-служб. Сеть нового поколения отличается новыми возможностями:

  • универсальный характер обслуживания разных приложений;
  • независимость от технологий услуг связи и гибкость получения набора, объема и качества услуг;
  • полная прозрачность взаимоотношений между поставщиком услуг и пользователями.

Интеграция трафика разнородных данных и речи позволяет добиться качественного повышения эффективности информационной поддержки управления предприятием, при этом использование интегрированной транспортной среды позволяет снизить издержки на создание и эксплуатацию сети. Мультисервисная сеть использует единый канал для передачи данных разных типов, позволяет уменьшить разнообразие типов оборудования, применять единые стандарты, технологии и централизованно управлять коммуникационной средой.

Надо отметить, что мультисервисные сети — это не совсем технология или техническая концепция, это скорее технологическая доктрина или новый подход к пониманию сегодняшней роли телекоммуникаций, основанный на знании того, что компьютер и данные сегодня выходят на первое место по сравнению с речевой связью.

Базовыми понятиями мультисервисных сетей являются QoS (Quality Of Service) и SLA (Service Level Agreement), то есть качество обслуживания и соглашение об уровне (качестве) предоставления услуг сети. Переход к новым мультисервисным технологиям изменяет саму концепцию предоставления услуг, когда качество гарантируется не только на уровне договорных соглашений с поставщиком услуг и требований соблюдения стандартов, но и на уровне технологий и операторских сетей.

Архитектурно структуру мультисервисной сети можно представить в виде нескольких основных уровней: магистральный уровень, уровень распределения и агрегирования и уровень доступа.

Магистральный уровень является универсальной высокоскоростной и, по возможности, однородной платформой передачи информации, реализованной на базе цифровых телекоммуникационных каналов.

Уровень распределения включает узловое оборудование сети оператора, а уровень агрегирования выполняет задачи агрегации трафика с уровня доступа и подключения к магистральной (транспортной) сети.

Уровень доступа включает корпоративные или внутридомовые сети, а также каналы связи, обеспечивающие их подключение к узлу (узлам) распределения сети.

Построение мультисервисных сетей осуществляется на базе самых различных технологий, как на платформе IP (IP VPN), так и на базе выделенных каналов связи. На магистральном уровне наиболее популярны сегодня технологии IP/MPLS, Packet over SONET/SDH, POS, ATM, xGE, DWDM, CWDM, RPR.

Реально большая часть магистральных мультисервисных сетей сегодня строится на основе технологий POS, DWDM, которые получили значительное распространение в России, а также IP/MPLS, которые считаются особенно перспективными при значительной широте охвата и большом количестве потребителей. Агрегация на уровне города выполняется на базе Gigabit Ethernet, ATM, CWDM, IP/MPLS.Упрощенная структура мультисервисной сети предприятия

Сети доступа обеспечивают доступ пользователей корпоративного уровня (или частных лиц) к услугам оператора связи. Это наиболее сложная часть телекоммуникационной сети, характеризующаяся большим набором интерфейсов и оконечного оборудования, различной топологией и средой передачи, разнообразными требованиями к надежности и производительности.

В качестве технологий агрегирования доступа и услуг могут также использоваться совершенно различные подходы, которые определяются, в первую очередь, стоимостью подключения, необходимой пропускной способностью каналов и обеспечением требуемого качества обслуживания, а также уже существующей инфраструктурой, поверх которой создается мультисервисная сеть. Это, например, Fast/Gigabit Ethernet, ISDN, xDSL (HDSL, ADSL, VDSL и др.), сети кабельного телевидения, оптические абонентские сети, беспроводные сети Wi-Fi и WiMAX. На сегодня оптимальной, как с точки зрения качества, так и стоимости, принято считать технологию xDSL. Главное ее преимущество заключается в том, что для организации высокоскоростного доступа в сети передачи данных эта технология позволяет использовать уже имеющуюся телефонную сеть.

При большом числе пользователей в мультисервисной сети требуется сложная и интеллектуальная система управления. В сети одновременно передается множество разных видов трафика, причем для каждого из них требуется безусловное соблюдение одних параметров и допускаются более или менее серьезные уступки по другим, требуется использование специализированных средств, не допускающих перегрузки сети и нарушения требуемого качества. Сеть должна самостоятельно устранять перегрузки, автоматически решая, чем можно пожертвовать в разных случаях — полосой пропускания, временем доставки или, для отдельных потоков, целостностью информации.

При игнорировании требований управляемости и мониторинга состояния владельцы сети столкнутся с серьезными трудностями, сопровождающимися критичными для бизнеса сбоями и серьезными финансовыми потерями. Чтобы предоставлять новые услуги, обеспечивать их необходимое качество, правильно их распределять и маршрутизировать, очень важно, чтобы правильно могли приниматься все необходимые данные, вне зависимости от используемой технологии и типа оборудования. В качестве систем мониторинга и управления сети используются средства диагностики, представляющие собой мощные инструменты (функции анализа протоколов, контроля плана маршрутизации и пр. в современных коммутаторах), а также программные системы OSS/BSS (Operation Support Systems/Business Support Systems).

Структура системы управления может быть различной, но обычно ее разделяют на четыре уровня:

  • управление элементами;
  • управление сетью/системой;
  • управление сервисами;
  • управление бизнесом.

На уровне управления элементами осуществляется контроль отдельных частей инфраструктуры: серверов, сетевых устройств, приложений и т. п.

На сетевом/системном уровне осуществляется контроль уже группы элементов.

Следующим уровнем является управление сервисами, где контролируются конкретные сервисы, предоставляемые пользователям информационных систем.

На верхнем уровне осуществляется представление информационной инфраструктуры с точки зрения бизнеса компании. Сегодня в России есть несколько системных интеграторов, внедряющих системы OSS, при этом наиболее широкая линейка таких решений представлена у «Энвижн Груп». Это средства автоматического контроля и мониторинга сетей, управление событиями и сбоями, обнаружение новых устройств и сервисов в них, предсказание конфликтов в сети и контроль безопасности.Пример архитектуры мультисервисной сети

Системы управления и мониторинга (системы управления информационной инфраструктурой) являются дорогой, но надежной альтернативой ручному труду множества сетевых инженеров, то есть тому подходу, который был принят в российских компаниях до недавнего времени.

В сущности, подобные системы являются одним из ключевых элементов обеспечения непрерывности бизнеса предприятий и, в первую очередь, обеспечения непрерывности предоставления сервиса пользователям. Автоматизация управления современными, состоящими из большого числа элементов сетями дает возможность сконцентрироваться на действительно важных событиях за счет резкого сокращения объема поступающей информации, тем самым упрощая общую структуру системы поддержки бизнеса.

По оценкам аналитической компании IDC, показатели средней эффективности от внедрения систем управления ресурсами ИТ-инфраструктуры таковы:

  • повышение продуктивности работы пользователей — 15\%;
  • повышение эффективности работы информационной инфраструктуры — 26\%;
  • снижение общих потерь, возникающих из-за недоступности информационных ресурсов, — 31\%;
  • снижение времени недоступности приложений — 33\%.

Круг потенциальных пользователей мультисервисных сетей весьма широк. Это, во-первых, бизнес-центры, фирмы, расположенные в одном здании. Корпоративным клиентам необходимо большое число телефонных линий, высокоскоростной доступ в Интернет, системы аудио- и видеоконференц-связи, сигнализации и телеметрии. Это и крупные холдинги, имеющие территориально-удаленные филиалы и подразделения, это компании, использующие удаленные автоматические терминалы (банкоматы, торговые и игровые автоматы). Это системы телемедицины разного уровня, позволяющие, в том числе и дистанционно, работать с медицинскими показателями пациентов, данными кардио- и рентгенограмм, при необходимости — провести видеоконсультацию с другими специалистами, оперативно заказать в аптеке нужное лекарство. Это многоквартирные жилые дома. Это, наконец, компании мобильной связи, распределенные офисы, коммутационные центры и базовые станции которых также могут подключаться к единой мультисервисной сети.

Решения по управлению информационной инфраструктурой

Управление событиями (Fault Management) — контроль состояния информационных систем, устройств, а также отдельных элементов: программных процессов, портов, соединений и т. п. Рекомендуемое решение — Micromuse Netcool (Cisco InfoCenter).

Контроль производительности (Performance Management) и сервисных соглашений (SLA) — контроль заданного времени отклика приложений, их нормального функционирования, обеспечение сервиса нужного уровня (время простоя, задержка, вариация задержки и т. п.). Рекомендуемое решение — InfoVista (интегрируется с Netcool) и Netcool/Proviso.

Создание сервисов (Provisioning/Activation) — автоматическое конфигурирование сервисов на гетерогенной инфраструктуре. Получение исходной информации из системы инвентаризации, выделение необходимых ресурсов и конфигурирование отдельных компонент. Обеспечение возврата в исходное состояние в случае неудачи на одном из шагов создания. Рекомендуемое решение — MetaSolv Service Activator.

Управление инвентарной информацией (Inventory Management) — организация сбора, хранения и интеллектуального анализа всей информации о физических (порты, модули и т. д.) и логических (логические соединения, виртуальные маршрутные таблицы и т. д.) ресурсах, вовлеченных в процесс предоставления сервисов. Рекомендуемое решение — MetaSolv M6.

Управление маршрутной информацией в IP-сетях (Routing Management) — мониторинг процессов маршрутизации в сети, сопряженный со сбором, обработкой и хранением информации о состоянии процессов маршрутизации. Обработка информации осуществляется в реальном времени, и в результате имеется возможность контролировать состояние маршрутизации в сети, анализировать ее поведение по историческим данным и прогнозировать состояние маршрутизации в различных условиях. Рекомендуемое решение — Packet Design Route Explorer.

ГЛОССАРИЙ

ATM (Asynchronous Transfer Mode) — асинхронный, пакетно-ориентированный метод скоростной коммутации данных, позволяющий передавать данные по одним и тем же физическим каналам, работать с постоянными и переменными потоками данных, интегрировать тексты, речь, изображения и видеофильмы, поддерживать соединения разных типов.

CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) — технология, занимающая промежуточное положение между технологиями WDM и DWDM. Технология CWDM позволяет передавать по оптическому волокну до 8 мультиплексных каналов в окне 1550 нм с промежутком между каналами 200 ГГц и более.

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) — технология плотного волнового мультиплексирования с разделением по длине волны. Оптическая технология, используемая для увеличения полосы пропускания существующих оптоволоконных магистралей. Ключевое преимущество DWDM в том, что протокол и скорость для каждого канала (а по одному волокну можно передавать более сотни каналов) — независимы. Сети на технологии DWDM могут передавать данные IP, ATM, SONET/SDH и Ethernet со скоростями между 100 Мбит/с и 2,5 Гбит/с.

ISDN (Integrated Services Digital Network) — стандарт цифровой сети с интегрированными услугами, позволяющий передавать речь, видео и данные по цифровым телефонным линиям или обычным телефонным проводам. ISDN поддерживает скорости передачи данных от 64 Кбит/с.

MetroEthernet (сети Ethernet масштаба города) — технология на базе протокола Ethernet, позволяющая операторам связи предлагать наиболее широкий на сегодняшний день спектр услуг и быстро внедрять новые сервисы по мере их появления.

MPLS (Multi Protocol Label Switching) — технология быстрой коммутации пакетов в многопротокольных сетях, основанная на использовании меток. MPLS сочетает в себе возможности, присущие технологиям канального уровня (Data Link Layer 2), масштабируемость и гибкость протоколов, управление трафиком, характерные для сетевого уровня (Network Link Layer 3). Выбор данной технологии обусловлен существующими сегодня требованиями по оказанию полного спектра современных услуг с обеспечением соответствующего сквозного качества обслуживания (QoS) и классов обслуживания (CoS) для приложений во всей сети, а также решения вопросов масштабируемости, управляемости и безопасности.

RPR (Resilient Packet Ring) — технология устойчивых пакетных колец, предназначенная для создания отказоустойчивых пакетно-ориентированных сетей класса Metro, которые могут обеспечить экономически эффективную транспортировку трафика, в первую очередь, Ethernet, через SDH-кольцевые топологии.

SONET (Synchronous Optical Network) — синхронная оптическая сеть, стандарт для соединения оптоволоконных систем передачи, определяющий иерархию скоростей, позволяющую мультиплексировать потоки данных с различными скоростями. SONET представляет собой транспортный уровень, определяющий механизмы передачи данных для локальных сетей, и поддерживает ATM, ISDN, FDDI, DQDB и SMDS. Европейский эквивалент SONET, стандартизованный ITU, называется SDH.

VPLS (Virtual Private LAN Service) — услуги виртуальных частных локальных сетей, или VPN, уровня 2, дают возможность объединения распределенных локальных сетей в единую сеть. В основе концепции VPLS лежит идея передачи пакетов Ethernet из сети заказчика (включая информацию о внутренних VLAN) по операторской сети прозрачным образом, абсолютно без изменений. Для этого пакеты инкапсулируются с использованием технологии MPLS, которая обеспечивает создание в сети оператора связи туннелей, независимых от пользовательского трафика.

xDSL — семейство технологий, позволяющих значительно расширить пропускную способность абонентской линии местной телефонной сети. В аббревиатуре xDSL символ «х» используется для обозначения первого символа в названии конкретной технологии, а DSL означает «цифровая абонентская линия» (Digital Subscriber Line). К основным типам xDSL относятся ADSL, HDSL, RADSL, SDSL и VDSL.

Сергей Головин, заместитель генерального директора "Энвижн Груп" по маркетингу