Модернизация магистральных сетей операторов связи


Алексей Полунин

Hits: 21255

Продолжающийся рост числа пользователей Интернет, появление новых мультимедийных сетевых приложений и мобильных сервисов привели к заметному, лавинообразному росту трафика. Даже всемирный экономический кризис, как это можно было бы ожидать, не сказался на темпах роста объемов передаваемой информации. Вполне очевидной стала необходимость модернизации магистральных сетей практически всех операторов связи.

Масштаб "бедствия" или какой объем трафика сейчас на сетях

Исследования, проведенные нынешней осенью, показывают, что в первой половине 2009 года мировой Интернет-трафик вырос почти на 80%. Примечательно, но в аналогичном периоде 2008 года рост составил всего 61%. Основную лепту в увеличение мирового трафика вносят развивающиеся страны, где произошло удвоение объемов передаваемых данных. Но и в странах с развитым Интернет, например США и Канаде, также наблюдается заметный рост – порядка 60%.
Наша страна не отстает от мировых тенденций по темпам роста трафика. Еще в начале 2009 года Александр Ильин, технический директор MSK-IX, отмечал резкое увеличение трафика через сеть этой отечественной ведущей точки обмена. По его мнению, это связано с желанием операторов связи сократить расходы и оптимизировать использование своих имеющихся каналов. Так же рост трафика вызван увеличением числа подключений к сети обмена на скорости 10 Гбит/с.
По данным Дмитрия Шемякина, старшего системного инженера Ciena, в ряде компаний, входящих в холдинг «Связьинвест», рост трафика составил порядка 90%. Это приводит к увеличению загрузки магистральных линий, которая многими экспертами оценивается, если не катастрофической, но вызывающей опасения за работоспособность сетей. Алексей Митроничев, консультант Cisco, уверен, что загрузка магистральных каналов связи многих операторов в ЧНН (часы наибольшей нагрузки) уже превышает 50%. Схожую оценку дает Алексей Шпак, заместитель директора отдела оптических сетей связи Huawei CIS. Он считает, что предприятия «Связьинвеста» держат загрузку магистральных линий своих пакетных сетей на уровне 45~55% для того чтобы сеть MPLS имела свободные ресурсы для перемаршрутизации трафика в случае аварии.
По мнению Семена Когана, технического директора департамента транспортных решений компании Alcatel-Lucent, сегодня операторы связи уже используют системы с потенциальной пропускной способностью порядка 80 каналов по 10G каждый, а реальная же загрузка магистральных сетей России и СНГ пока не превышает половины их потенциальных возможностей. Однако стоит учитывать, что на практике далеко не все операторы связи в полной мере задействуют ресурсы магистрального оборудования.
Как видно из комментариев представителей поставщиков оборудования и операторов связи, российские сети еще имеют определенный запас по пропускной способности, но принимая во внимание темпы роста трафика, этих резервов хватит ненадолго. Ежегодно, начиная с 2007 г., по данным исследовательской компании Telegeography, Интернет-провайдеры увеличивают пропускную способность своих сетей более чем на 60%. Только в 2008 году суммарный мировой прирост пропускной способности составил 9,4 терабайта в секунду.
Стоит отметить, что наряду с ростом Интернет-трафика отмечается стагнация или даже снижение TDM-трафика. На сетях некоторых отечественных операторов заполнение сетей SDH снизилось практически в два раза. Это вызвано как общим уменьшением объема трафика данного вида, так и переводом его на передачу с помощью IP-протоколов. Максимальная загрузка сетей SDH в предприятиях "Связьинвета", по данным Алексея Шпака, составляет 85-95%. В отличие от IP-сетей такая высокая степень использования ресурсов не представляет опасности, так как поведение TDM-трафика предсказуемо и при необходимости всегда просто реализовать нужную полосу пропускания.

 

Сколько полосы нужно оператору?

Примитивный ответ на этот вопрос — чем больше, тем лучше — вряд ли возможен на практике. Расширение пропускной способности магистральных линий связи всегда стоит довольно дорого, и окупаемость проектов растягивается на много лет. Даже в "тучные годы" привлечение средств под такие проекты не было простой задачей. Поэтому операторам необходима хотя бы приблизительная оценка необходимого увеличения полосы пропускания, чтобы не заниматься вновь модернизацией своих сетей уже через год, другой. Для этого стоит ознакомиться с прогнозами по росту трафика в ближайшей перспективе. По данным исследования компании Cisco, к 2013 году суммарный годовой трафик Интернет составит порядка 673 экзабайтов. (Один экзабайт равен одному миллиарду гигабайт). Стоит отметить, что согласно этому исследованию, более 90% трафика будут составлять различные формы видео. Особенности передачи такого вида трафика необходимо учитывать при модернизации сетей. Так же необходимо учитывать пиковый характер передачи трафика по пакетным сетям.
В России операторы связи уже проявляют заинтересованность в магистральных системах передачи с потенциальной пропускной способностью 3,2 Тбит/с. Для этого, по прогнозам Семена Когана, в течение пяти лет операторы будут мигрировать на системы DWDM с 80 каналами с полосой по 40 Гбит/с. Схожую оценку дает Александр Носов, эксперт-консультант по пакетным решениям Nokia Siemens Networks. По его мнению, в ближайшие два года следует ожидать использование на наиболее нагруженных направлениях каналов с пропускной способностью 10 Гбит/с. Возможно, станут применяться каналы со скоростью 40 Гбит/с. В пятилетней перспективе следует ожидать переход со скоростей 10 Гбит/с на скорости 40 Гбит/с. На направлениях, где сейчас преобладают каналы 100 Мбит/с, произойдет постепенная миграция на скорости 1 Гбит/с, с последующим увеличением до 10 Гбит/с. В этой среднесрочной перспективе, считает Александр Носов, станут коммерчески доступными технологии передачи на скорости 100 Гбит/с, которые, несомненно, будут использоваться на наиболее нагруженных направлениях. Применение каналов с пропускной способностью 40 Гбит/с будет актуальным до 2012 года, прогнозирует Дмитрий Шемякин, далее придется переходить на системы передачи, основанные на каналах со скоростью 100 Гбит/с.
При этом, как считает Алексей Шпак, следует учитывать не только технические аспекты, но и экономическую ситуацию в стране и мире. В России основными игроками на рынке ШПД в регионах остаются предприятия "Связьинвеста". В рамках реорганизации холдинга планируется объединение и оптимизация ресурсов, в том числе и магистральных линий связи. Это приведет к кратковременной стагнации роста потребления полосы пропускания в 2010 году. Затем, если идея создания суперпровайдера ШПД будет успешно реализована, последует стремительный рост емкости магистральных сетей нового телеком-гиганта. Обязательно скажется на росте магистральных сетей повсеместное внедрение мобильными операторами технологий 3G, WiMAX и LTE. Замедлить динамику увеличения пропускной способности сетей, по мнению Алексея Шпака, может установка операторами оборудования, занимающегося глубоким сканированием трафика (DPI – deep packet inspection). Эти устройства предоставят провайдерам возможность ограничивать скорость или вовсе запрещать использование некоторых соединений (типа P2P), генерирующих большую часть трафика.

 

Варианты модернизации сетей операторов связи

Искусство модернизации и развития магистральных сетей заключается не в простом наращивании производительности узлового оборудования и прокладки дополнительных волоконно-оптических кабелей. В решении этой задачи требуется всесторонняя оценка нынешнего состояния дел на сети оператора, учет темпов роста нагрузки и выбор грамотной стратегии. Вариантов модернизации сетей не так много. По мнению Алексея Митроничева, в первую очередь следует оценить возможность оптимизации топологии с учетом реальных потоков трафика. В некоторых случаях может оказаться экономически более эффективным соединение топологии сети вместо наращивания полос пропускания каналов связи и установки нового высокопроизводительного оборудования на узлах.
Если же явно не хватает пропускной способности каналов связи, то все опрошенные эксперты считают, что наилучшим вариантом применение DWDM. Эта технология позволяет отказаться от прокладки дополнительной оптики, а так же создает основу для динамичного управления конфигурацией топологии сети. Как считает Алексей Шпак, DWDM обеспечивает эффективное использование спектральных ресурсов ВОК, при этом оператор получает возможность выбора для решения задачи увеличения пропускной способности. Становится доступным варианты: или наращивать число каналов, или увеличивать скорости существующих каналов.
Другим направлением модернизации сетей является развитие технологий IP/MPLS с одновременным увеличением мощности узловых маршрутизаторов. По словам Александра Носова, наилучшим вариантом является сочетание технологии IP/MPLS на логическом уровне с технологией DWDM в магистральных сетях дальней связи. Такой же вариант, но с условием интеграции в маршрутизаторы транспондеров DWDM, наиболее оптимальным считает Алексей Митроничев. По его мнению, этот подход позволяет существенно экономить на затратах по размещению и электропитанию шасси с транспондерами, одновременно повышая надежность сети за счет исключения дополнительных компонентов.
Иначе представляет себе оптимальное построение магистральных узлов Алексей Шпак. Он считает, что фокусироваться следует на повышении гибкости сети за счет коммутации на оптическом и электрических уровнях. Такой вариант позволяет заметно разгрузить узлы от обработки транзитного трафика. В сочетании с автоматизированным управлением это даст возможность обслуживать клиентов на уровне DWDM. Аналогичной позиции придерживается Семен Коган, который считает, что уже сегодня многие провайдеры к интеграции своих подразделений, занимающихся планированием как сервисного (IP/MPLS), так и транспортного уровней сети, а также средств управления ими (Network Operation Center, NOC).
Несмотря на определенные предпочтения тому или иному варианту модернизации магистральных сетей, все опрошенные эксперты единодушны в том, что выбор конкретного решения зависит от множества факторов. Это финансовые возможности оператора, динамика роста его абонентской базы и трафика, планируемые услуги связи, текущий уровень развития существующей инфраструктуры и используемые технологии, а так же позиции конкурирующих операторов. Как правило, выбор стратегии и тактики модернизации является компромиссом и включает в себя использование всех вариантов.

 

Предложения производителей по модернизации сетей операторов связи

Компания Alcatel-Lucent предложила концепцию трансформации конвергентной магистральной сети (Converged Backbone Transformation, CBT), ориентированную на эффективную интеграцию IP сервисного и оптического транспортного уровней сети (модель IPoWDM). Примером реализации этой модели является система 1830PSS с мониторингом каналов, создаваемых на физическом уровне между маршрутизаторами. Отличительной особенностью является передача оптического сигнала непосредственно с интерфейсов маршрутизаторов поверх DWDM, что позволяет обойтись транспондеров и дополнительных оптоэлектрических преобразований. Модель IPoWDM наиболее подходит для модернизации местных, городских и зоновых сетей IP/MPLS.
Для магистральных сетей Alcatel-Lucent предлагает масштабируемые системы OTH/OTN кросс-коммутации 1870TTS (Terabit Transport Switch) и семейство оборудования для пакетных оптических транспортных систем O-PTS 1850TSS (Transport Service Switch). Это решение поддерживает функциональность кросс-коммутации TDM/SDH, коммутации второго уровня для сетей Carrier Ethernet и технологии T-MPLS/MPLS-TP. В решении применяется магистральная система DWDM 1626LM с перестраиваемыми узлами коммутации на фотонном уровне T&ROADM.

Из своих технических решений компания Ciena для модернизации опорных сетей выделяет мультисервисную платформу CN 4200, ключевой особенностью которой является поддержка широкого спектра технологий передачи 10GE, 40GE и 100GE в рамках одного типа оборудования. По мнению представителей компании, это дает возможность оператору гибко подходить к проектированию транспортной инфраструктуры и получить хороший задел для обеспечения работоспособности своей сети при значительном росте объемов трафика. Так же Ciena предлагает линейку мультисервисных оптических коммутаторов CoreDirect, которые совместно с семейством коммутаторов 5400 позволяют создавать автоматически реконфигурируемую ячеистую топологию опорной сети. Так же коммутаторы CoreDirect поддерживают функции многопротокольной коммутирующей матрицы и шлюза SDH-OTN. Создание ячеистой топологии обеспечивается применением продуктов семейства 5400, которые являются реконфигурируемыми системами коммутации.

Компания Cisco для построения и модернизации магистральных сетей и крупных городских сетей предлагает решения на основе маршрутизаторов CRS-1, ASR9000, 7600, XR12000, ASR1000 и оборудования спектрального уплотнения каналов Cisco ONS 15454 MSTP. Данные маршрутизаторы поддерживают технологию IPoDWDM, позволяющую интегрировать транспондеры DWDM в свои линейные карты. Данная технология способна обеспечить проактивное переключение маршрутизаторов на резервное направление благодаря мониторингу уровня ошибок в канале связи непосредственно на линейной карте. Кроме того, CRS-1 поддерживает карту с интерфейсом STM-256 c настраиваемой длиной волны в C-диапазоне и дальностью передачи до 2000 км без регенерации.
Для поддержки необходимого уровня качества видео-услуги по IP сети, в маршрутизаторах Cisco 7600 и ASR9000 присутствует функциональность мониторинга видео-потоков в режиме реального времени непосредственно в линейных картах.
Помимо технических решений Cisco предлагает отечественным операторам связи консалтинговую поддержку по разработке новых услуг и бизнес-моделей их внедрения. Так же заказчикам предлагается сервис по эксплуатации их сетей персоналом Cisco, при этом компания предусматривает финансовые гарантии по целому ряду параметров, таких как отказоустойчивость, масштабируемость и производительность сети.

Компания Huawei делает ставку на преемственность аппаратных решений и возможность эволюционного развития телекоммуникационных сетей. Например, магистральное оборудование OptiX BWS1600G и OptiX Metro 6040/6100, выпускаемое с конца 90-х годов поддерживает платы 40 Гбит/с. Для развития опорных сетей предлагается унифицированная платформа OSN 3800/6800/8800. Эта серия оборудования поддерживает 80 каналов DWDM скоростью до 40 Гбит/с и до 18 каналов CWDM скоростью до 5 Гбит/с на расстоянии до 5000 км без регенерации. Плата ROADM обеспечивает неблокируемую коммутацию спектральных каналов между девятью оптическими направлениями. Архитектура решения с раздельными транспондерами позволяет гибко распоряжаться полосой пропускания: единожды создав спектральный канал с помощью линейных плат 10 или 40 Гбит/с его можно наполнять любым трафиком в зависимости от текущих требований с помощью трибутарных плат.
Данная серия оборудования поддерживает распределенное управление, для автоматической перемаршрутизации трафика в случае возникновения аварии, предоставления клиентам обслуживания на уровне сети DWDM и автоматического обновления топологии сети при добавлении новых узлов.
На платформе реализовано решение SAN extender позволяющее передавать трафик SAN на расстояние до 3000 км (вместо традиционных 80км). Это позволяет объединять удаленные дата-центры для взаимного резервирования.

Компания Nokia Siemens Networks заявляет о наличии в своем портфеле широкого спектра проработанных и протестированных решений для реализации, как полнофункциональной комплексной транспортной сети связи, так и ее отдельных сегментов. Эти решения базируются и на оборудовании собственного производства и на оборудовании компаний партнеров, например Juniper Networks.
В качестве основного решения для магистральных сетей специалисты Nokia Siemens Networks предлагают использовать сочетание маршрутизаторов Juniper серий T, M, TX-matrix и оборудования спектрального уплотнения Surpass hiT7300.
Для сегмента агрегации и доступа предлагается построение Carrier Ethernet Transport сети на базе коммутаторов Nokia Siemens Networks A-серии, Juniper MX-серии, и транспортных модулей оборудования радиоподсистемы семейства Flexi. В качестве каналообразующей системы так же может использоваться оборудование гибридных и пакетных радиорелейных систем FlexiHybrid и FlexiPacket, а также оборудование спектрального уплотнения Surpass hiT7300 в конфигурации CDWM или DWDM для городских и зоновых сетей.

Кризис стал преградой для большинства операторов по привлечению необходимых финансовых ресурсов. Поэтому столь необходимая модернизация многих опорных сетей или растянется на долгий период, или будет отложена до лучших времен.

 


Комментарии (0):

Добавить комментарий

 
Ваше имя:
Ваш комментарий:
Решите задачку (ответ напишите цифрами):
Четыре + Три =

 
 
 
Наверх