Сетевое железо - статьи
Описание ситуации
Если рассмотреть оператора связи, который начал свою деятельность до того, как все начали восхвалять протокол IP и пакетную передачу данных (а таких сейчас большинство), у него наверняка имеется оптоволоконная сеть. Действительно, оптика сегодня растянута везде. При этом многие междугородние магистрали также выполнены на оптоволокне. Что же, каналы традиционно создавались на основе SDH разного уровня, и помимо предоставления самого канала в аренду, основным применением оптики было создание опорной сети для передачи голосового трафика как по городу (пример - сеть МГТС), так и в регионы ("Ростелеком"). Дело в том, что SDH очень удобен для организации надежных телефонных каналов, так как в оборудовании уже реализована технология восстановления сервиса с задержкой порядка 50 мс, чего более чем достаточно для высокого уровня сервиса.
Рисунок 1. Сеть SDH удобна для организации телефонных каналов
Однако как выяснилось, оптика не всегда является панацеей. Хотя бы потому, что масштабирование SDH-магистралей оказалось сложной задачей из-за высокой стоимости оборудования, причем в пересчете на порт стоимость тоже оказывается очень высокой, особенно при использовании интерфейсов вроде STM-16 (2,5 Гбит/с) и более. Кроме этого, сегодня налицо рост потребности в передаче IP-трафика, а не полной аренды канала, что ведет к дополнительным затратам на приобретение IP-коммутаторов. Но сложность работы с оптикой на этом не заканчивается - с ростом интенсивности изменения вида и топологии трафика, например распределения звонков в сети МГТС в течение дня, управляемость сетей SDH значительно снижается - необходимо каким-либо образом реализовывать динамический анализ и перераспределение каналов.
Другой лагерь представлен операторами, которые в середине-конце 1990-х годов для организации мультисервисных сетей активно развивали каналы АТМ. Фактически единственным сервисом, который операторы предлагают на базе сети АTM, сегодня является эмуляция выделенного канала (Circuit Emulation).
Следует отметить, что перепродажа портов ATM с обеспечением различного качества обслуживания не получила развития в России и количество таких портов можно пересчитать по пальцам.
Основная проблема, с которой сейчас сталкиваются операторы, имеющие сети на базе АТМ, состоит в нецелесообразности дальнейшего их развития в силу высокой стоимости и отсутствия высокоскоростных портов на оборудовании АТМ, что также сказывается на возможности утилизации этих каналов полезным трафиком.
Пожалуй, единственная технология, которая в настоящее время не накладывает ограничений на пропускную способность, это оптоволокно, использующее спектральное уплотнение. Высокая скорость передачи данных достигается посредством спектрального уплотнения в пассивном режиме (CWDM) или в активном (DWDM). Стоимость оборудования для реализации оптоволоконной инфраструктуры существенно снизилась и продолжает снижаться.
Рисунок 2. Технология DWDM не имеет ограничений по пропускной способности
Кроме того сегодня существует технология Ethernet, которая активно развивается в качестве транспортной среды для передачи разнородного трафика, в первую очередь IP-трафика. Главное преимущество Ethernet - полная поддержка базовой спецификации всеми поставщиками сетевого оборудования. То есть оператор может использовать коммутаторы разных производителей и быть уверен в том, что сеть будет работать. Однако со временем становятся видны и недостатки сетей Ethernet. Подключая каждого очередного абонента, выделяя при этом новую виртуальную сеть, оператор приближается к пределу насыщения, и с определенного момента коммутаторы перестают успевать обмениваться необходимой управляющей информацией, просто потому, что протоколы, созданные для Ethernet-коммутаторов, не рассчитаны на создание магистральных сетей. Решить проблему можно либо путем использования частных улучшений разных поставщиков для управляемости сети, либо посредством изменения структуры сети (разделить ее на более мелкие домены). Первое решение кажется привлекательным, но вызывает привязку к одному поставщику, что, конечно, неэффективно.
Второе решение выгодно, но накладывает некоторые ограничения на предоставление сервисов. Если использовать Ethernet-транспорт в "чистом виде", ни о каких QoS не может быть и речи: при обрыве кабеля нельзя предугадать время восстановления сервиса по резервному каналу, и в некоторых сетях время восстановления может составлять десятки секунд, так как штатные протоколы для коммутации пересылают массу дополнительной информации, совершенно ненужной для обнаружения обрыва. Таким образом, сети Ethernet прекрасно подходят для передачи данных, но требуют значительных модификаций, чтобы работать с голосом, и не могут использоваться для построения крупных магистральных сетей.
С одной стороны, в мире и в России эксплуатируется большое количество ATM- и SDH-сетей, дальнейшее расширение которых во многих случаях экономически неоправданно. С другой, сервисы на основе протокола IP растут опережающими темпами и требуют все большей сетевой и канальной емкости. Однако учитывая потребности эры IP, "революционно" отказываться от всей существующей инфраструктуры совершенно не рационально. Поэтому сегодня можно с большой уверенностью говорить о существовании нескольких разнородных сетей, проблеме их управляемости и создания единой среды предоставления услуг заказчикам. Операторы имеют сети SDH/ATM для передачи голосового трафика, ATM - для организации сервисов передачи данных, Ethernet - для предоставления интернет-трафика в городских сетях. Многие операторы и крупные компании заказывают каналы SDH и Frame Relay между городами в трех вариантах: для Интернета, для телефонии, для передачи специальных данных - все по отдельности. При интеграции нельзя забывать, что важна совместимость технологий передачи данных даже не одного поколения, а транспортных протоколов, относящихся к различным поколениям, что отличает их как по пропускной способности, так и по возможностям организации сервисов.
