ГерхардКафка
Tакиеявления, как банкротство, отрицательный баланс и сокращение штатов употребителей и поставщиков сетевых услуг, оказывают значительное влияние насостояние телекоммуникационного рынка. Тем не менее мы можем говорить о началевсеобщего прорыва в области конвергенции сетевых архитектур в мировом масштабе.Имеющие непосредственное отношение к этому процессу предприятия единодушнозаявляют о том, что остановить его уже невозможно, а его реализация — вопросвремени. Сверхзадача следующего поколения сетей состоит в том, чтобы объединитьлучшие качества старых и новых технологий. От операторов требуют повышениянадежности системы с открытой архитектурой и, в конечном итоге, замены до сихпор раздельных и параллельно функционирующих сетей, каждая из которыхрассчитана на определенный круг приложений. Новейшие сети должны обладатьвысокой степенью готовности, безопасности и качества услуг наряду с большойгибкостью, масштабируемостью и экономичностью. Чтобы в будущем все безисключения телекоммуникационные услуги можно было оказывать на должном уровнена основе единой платформы, кроме всего прочего, необходимо выполнениеперечисленных далее предпосылок:
1.Гибкие механизмы для быстрой организации новых видов сервиса. Имеющиеся опциидолжны при необходимости позволять клиентам самим конфигурировать услуги.
2.Шлюзы и концентраторы для согласования уже существующих приложений. Такназываемые интегрированные устройства доступа (Integrated Aceess Device, IAD)предлагают для этого традиционные интерфейсы (V.24, ISDN, Ethernet и др.) иотвечают за конвертацию в протокол глобальной платформы.
3.Широкополосный доступ для преодоления имеющихся до сих пор узких мест припереходе от локальной сети к глобальной. Временные решения, например цифроваяабонентская линия (xDSL), беспроводная местная линия связи (WLL), Powerline икабельный модем, задействуют уже функционирующие инфраструктуры, на сменукоторым в долгосрочной перспективе должно прийти оптическое волокно.
4.Неблокирующие и работающие в режиме реального времени магистральные сети свозможностью гибкого предоставления ступенчатого качества услуг для различныхприменений. Ethernet и TCP/IP теснят все в большей степени традиционныетехнологии передачи данных WDM, SDH/SONET и ATM.
4.Последовательный ввод компонентов сети связи. Помимо высокой степени готовностина уровне 99, 999% должны быть соблюдены такие условия, как масштабируемость иоснащенность.
ТЕХНОЛОГИИБУДУЩЕГО
Проложенноепо всему миру оптическое волокно предоставляет избыточную емкость: из пригодныхдля использования длин волн, согласно исследованиям рынка географиителекоммуникаций, до сих пор задействовано лишь 1-2%. Если взять за основузакон Глидера — объем предаваемой информации увеличивается каждый год, — тогдаимеющейся транспортной емкости хватит на долгие годы.
Новыеуспехи в науке и технике должны способствовать достижению теоретическогомаксимума пропускной спасобности 100 Tбит/с, распространению технологиивсеволнового оптического волокна, применение которого открывает до сих пор неиспользуемую область из-за присутствия ионов воды 1400 нм (см. врезку«Всеволновое оптическое волокно»), WDM, новых технологий модуляции и техникисолитоновой передачи (метод передачи путем специальных оптических импульсов сосвободной регенерацией). Современные коммерческие системы достигают пропускнойспособности свыше 1 Tбит/с; в лабораторных условиях уже продемонстрированавозможность передачи со скоростью свыше 10 Tбит/с.
WDMКАК КЛЮЧЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Ключевойтехнологией для интегрированных телекоммуникационных сетей и высокоскоростныхсетей передачи данных является технология спектрального уплотнения (WavelengthDivision Multiplexing, WDM). Она позволяет одновременно передавать черезоптическое волокно несколько сигналов. Каждый сигнал при этом подается сослегка отличной несущей частотой и имеет, к тому же, свой цвет. WDM —нейтральная по отношению к услугам транспортная платформа. В рекомендацияхМеждународного телекоммуникационного союза G.692 в области 1550 нмпредусматривается 40 каналов DWDM (плотное спектральное уплотнение), ширинаполосы каждого из них составляет 100 ГГц (приблизительно 0, 8 нм). Каждая длинаволны (лямбда) несет нагрузку в 2, 5 либо 10 Гбит/с. Дальнейшее развитиепредусматривает ширину канала в 0, 4 и 0, 2 нм, за счет чего число лямбдповысится, соответственно, на 80 и 160. Разработчики хотят довести скоростьпередачи до 160 Гбит/с.
Таккак оптическое волокно имеет свойство поглощать оптические сигналы, безрегенерации или усиления они передаются только на ограниченное расстояние(обычно от 70 до 300 км). Для усиления оптические сигналы необходимо сначалапреобразовать в электрические, а затем снова в световые. На электрическомуровне реализуются также функции мультиплексирования, коммутации иввода/вывода.
ФОТОННЫЕСЕТИ
Все-такибудущее принадлежит полностью оптическим (фотонным) сетям. Уже сегодняусилители на основе волокна с примесью эрбия (EDFA) в комбинации с усилителямиРамана регенерируют оптические сигналы, так что расстояния свыше 1000 км становятся легко преодолимыми. Кроме того, имеющиеся оптические компоненты коммутации, такие,как микроэлектромеханические системы (MEMS) с крошечными зеркалами, способнымаршрутизировать отдельные длины волны.
Припомощи 2D-систем реализуются типичные соединения 32 на 32 порта (N); благодарябудущим 3D-системам ожидается увеличение числа портов сначала до 256 и 1024, азатем и до 8192. 2D-системам необходимо на одну лямбду N2 зеркал, тогда как3D-системам — 2N зеркал. Конечно, управлять ими очень тяжело. Простоеуправление 2D-системами и масштабируемость 3D-систем должны быть скомбинированыв 1D-системах. Эти системы работают с N зеркалами на лямбду и предвещают темсамым существенную экономию. При пропускной способности коммутации 96 лямбд напорт с коммутатором 2 на 2 реализуется емкость соединения 192 на 192 длин волн.Фотонные соединения без механических деталей, например на основе жидкихкристаллов, находятся в фазе тестирования и предлагают сегодня до 16 портов.
Оптическаятранспортная платформа, состоящая из оптического волокна, систем DWDM иустройств передачи, является основой для различных технологий передачи данных, применяемыхв различных комбинациях. К ним относятся SDH/SONET, ATM, Ethernet и семействопротоколов IP.
SDH/SONETПРОТИВ ETHERNET
Первоначальнодля передачи голосовых сигналов были разработаны опробованные на практикетехнологии TDM первого уровня (мультиплексная передача с временным разделением)с коммутацией каналов: SDH в Европе, SONET в США. Поэтому они — в отличие от IP— не оптимизированы для передачи трафика локальных сетей с Ethernet икоммутации пакетов. Достоинства SDH/SONET состоят в предоставлениигарантированной пропускной способности, гранулированных функций мультиплексированияи кроссировки, а также масштабируемости скорости передачи от 155 Мбит/с до 40Гбит/с. На настоящем этапе развития технологий возникает необходимость всоздании следующего поколения SDH, оптимизированного для Ethernet и IP/MPLS.
Недавнопринятый стандарт на 10 Gigabit Ethernet (10 GigЕ) позволяет операторам ипоставщикам услуг Internet получить очень большую пропускную способность принезначительных затратах. Новая технология содействует инновационным решениямдля городских и глобальных систем, когда требуется соединить географическиразнесенные территориальные сети посредством темного оптического волокна, темныхдлин волн (в случае WDM) или SONET/SDH.
Сквозноеприменение Ethernet, как технологии передачи, ведет к очень экономичным ипроверенным решениям и означает, что смена технологий уже не будет дляпользователя дорогостоящей. Вместо применяемых сегодня интерфейсов глобальныхсетей — frame relay или ATM на одном маршрутизаторе, — могут быть установленыинтерфейсы Ethernet для соединения с глобальной сетью со скоростью передачилокальной сети в 10 Гбит/с или SDH в 9, 95328 Гбит/с. Адаптирующееся пакетноекольцо (Resilient Packet Ring, RPR) способствует при этом избыточностиреализации.
ФорумMetro Ethernet содействует продвижению технологии Ethernet в области городскихсетей; специальная рабочая группа IEEE занимается решениями доступа на основеEthernet на первой миле (Ethernet in the First Mile, EFM). Для приложений, гдетребуется обслуживание по мере возможности, Ethernet может полностью заменить уровеньSDH. В приложениях, где необходимо обеспечить качество услуг, будет оправданнойкомбинация Ethernet и SDH.
MPLSИ ИНЖИНИРИНГ ТРАФИКА
Популярностьтехнологии IP объясняется несколькими словами: простота, быстродействие, дешевизнаи постоянная готовность. Ее проникновение на рынок произошло вопреки известнымнедостаткам, среди которых — использование сетевого протокола без установлениясоединения, функционирование исключительно в соответствии с принципом «по меревозможности», низкая защищенность при обслуживании обычно разделенных функцийадресации и маршрутизации с одним параметром (IP-адрес) и отсутствие поддержкикачества услуг. Значительное расширение возможностей IP обещает введение MPLS.Образованная в 1997 г. рабочая группа IETF разработала открытый метод MPLS наоснове специально созданных решений для многоуровневой коммутации. Важнейшимицелями MPLS являются: улучшение производительности и масштабируемостимаршрутизации IP; упрощение явной маршрутизации и инжиниринг трафика;разделение функций маршрутизации и продвижения данных для обеспечениявозможности независимого изменения каждой; подготовка единого алгоритмапродвижения данных для охвата функциональной области маршрутизации.
MPLSориентирована на установление соединения и создает предпосылки для сопряженияIP с протоколами второго уровня, GigE, 10 GigE, frame relay и особенно ATM, атакже для обеспечения классов услуг — классов эквивалентности продвиженияданных (Forwarding Equivalenec Classe, FEC). Кроме того, существующиеинфраструктуры IP используются для расширения мультисервисных сетей. Инжинирингтрафика оптимизирует загрузку соединений IP, кроме того, благодаря DiffServ втранспортной сети становится доступным QoS. И наконец, MPLS создает основу дляорганизации виртуальных частных сетей VPN третьего уровня. Состав MPLS согласноIETF подразделяется на три ключевые области: определение метки: методприсвоения «метки» потоку данных; метод продвижения данных: решение одальнейшем продвижении данных принимается маршрутизатором на основе метокопределенной длины вместо анализа многоуровневой информации; распространениеметок: он определяет какая из них используется для потока данных.
Доступк сети осуществляется через пограничный маршрутизатор (Label Edge Router, LER).На нем происходят классификация FEC и создание меток. Затем маршрутизаторы скоммутацией на основе меток (Label Switch Router, LSR) обрабатывают информацию,содержащуюся в заголовке MPLS, при этом заголовки IP и TCP они копируют.Инжиниринг трафика оказывает свое контролирующее воздействие в сетях MPLSтолько внутри сети и служит для оптимизации использования ресурсов. Малозагруженные направления — пути коммутации меток (Label Switch Path, LSP) —заменяют маршруты, которые автоматически вычисляют традиционные протоколымаршрутизации, например IGP. MPLS влияет только на отдельное физическоесоединение, а GMPLS (универсальная MPLS) распространяет этот принцип налогические соединения. К тому же GMPLS объединяет множество физическихсоединений в один логический путь и сообщает его протоколу маршрутизации.Прежнее понятие LSP расширяется до функций L-LSP (лямбда), WB-LSP (диапазонволн) и F-LSP (оптическое волокно).
ПРЕИМУЩЕСТВАИСПОЛЬЗОВАНИЯ NGN
Мультисервисныесети следующего поколения (Next Generation Network, NGN) предоставляютзначительные преимущества не только операторам сети, но и пользователям, таккак для всех коммуникационных услуг необходима единственная транспортнаяплатформа. NGN предлагают и новые услуги, в том числе VPN и VoIP (передачаголоса по протоколу IP). За счет возможностей VPN операторы могут поддерживатьне только закрытые сети компаний на базе своей глобальной инфраструктуры, нотакже управляемый сервис «из конца в конец» с высоким уровнем безопасности иготовности. В ближайшее время ожидается разработка новых предложений. Взависимости от архитектуры сети клиент при необходимости может самостоятельногенерировать дополнительные услуги.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта masters.donntu.edu.ua