1. Введение

В современных условиях интенсивного развития экономики постоянно растет спрос корпоративных и частных пользователей на телекоммуникационные услуги. Этот спрос стимулирует операторов развивать мультисервисные сети доступа для удовлетворения потребности в данных услугах.

Требования к операторской сети формируются на основания перечня услуг, предполагаемой нагрузки, масштабируемости, управляемости, надежности и экономической эффективности. Наиболее типичные услуги, предоставляемые операторами:

• доступ в Интернет по выделенным, коммутируемым линиям, радиоканалу;
• различные виды телефонной связи с применением технологии VoIP;
• организация наложенных корпоративных сетей для связи удаленных офисов.

На всех этапах проектирования, развития и модернизации инфраструктуры своей сети операторы могут использовать опыт компании "РОТЕК-Новосибирск". Наши специалисты помогут формализовать требования к сети с учетом перечня планируемых услуг, разработать грамотное техническое решение, осуществить комплексную поставку оборудования и пуско-наладочные работы, обеспечить гарантийный и послегарантийный сервис.

2. Проектирование сети телекоммуникационных услуг с применением многоуровневого подхода

При проектировании телекоммуникационной сети для достижения наилучших результатов по производительности, надежности, управляемости и масштабируемости необходим "многоуровневый" подход. Он позволяет наращивать сеть путем добавления новых блоков, обеспечивает высокий детерминизм поведения сети, требует минимальных усилий и средств для поиска и устранения неисправностей.

В большинстве крупных операторских сетей можно выделить следующие уровни:

• Уровень ядра (или уровень магистрали).
• Уровень распределения (пограничный уровень).
• Уровень доступа (точка входа в сеть оператора).

Рассмотрим пример построения операторской телекоммуникационной сети. В начале своего развития сеть может иметь единственный узел доступа расположенный вместе с организационным центром. Такой узел может обеспечивать услугами по передаче данных, голоса и видео пользователей, сосредоточенных в группе локально расположенных многоквартирных жилых домов или офисных зданий. Схема сети представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Организационный центр, совмещенный с узлом доступа 2.1.1. Выбор технологии передачи данных

В качестве технологии передачи данных между центральным устройством и оборудованием доступа (а также, в перспективе, для магистралей) удобно использовать технологию гигабитного Ethernet. Выбор технологии Ethernet обусловлен ее простотой, низкой стоимостью, технической зрелостью и состоятельностью решений, проверенных временем.

На сетевом уровне предполагается использовать протокол IP, что определяется назначением сети, а также - тем, что протокол IP является основным протоколом для сетей передачи данных, независимым от технологий канального уровня. Популярность протокола IP продолжает расти в связи с практически полным вытеснением других сетевых протоколов и успешного решения задачи конвергенции данных, голоса и видео на базе IP.

2.1.2. Уровень доступа

Уровень доступа представляет собой набор устройств доступа (расположенных изначально в организационном центре, а в перспективе - в разветвленных точках присутствия (PoP) оператора), линий связи с центральным устройством и абонентских линий ("последняя миля"). Уровень доступа может строиться с использованием семейства технологий медного или оптического Ethernet, выделенных линий xDSL, технологий коммутируемого доступа, беспроводного доступа.

Наиболее типичные функции оборудования уровня доступа:

• Концентрация клиентов с предоставлением им порта (точки подключения) доступа к услугам оператора.
• Обеспечение только санкционированного доступа в глобальную сеть клиентов при помощи протокола Radius, анализа MAC адресов и IP фильтрации с применением списков доступа.
• Маркировка трафика клиента метками виртуальных сетей 802.1q для его идентификации при биллинге.
• Быстрое переключение на запасные соединения с уровнем распределения в случае аварии основных линий при помощи протокола RSTP.

На рисунке 2 рассмотрены наиболее типичные способы организации доступа:

Рис. 2. Основные виды доступа

• Симметричный доступ по выделенной физической линии (SDSL). Абонентские линии подключаются к модульным платформам доступа, либо к отдельным модемам. В качестве клиентских устройств используются абонентские модемы.
• Ассиметричный доступ по выделенной физической линии. Абонентские линии подключаются к ADSL концентраторам, а на стороне клиента используются клиентские модемы.
• Коммутируемый доступ. Абонент при помощи клиентского модема для коммутируемых линий дозванивается до модемного пула оператора. Модемные пулы по стыку с АТС могут быть аналоговыми или цифровыми.
• Ethernet доступ. Сети клиентов подключаются к коммутаторам Ethernet уровня доступа.
• Беспроводной доступ. В центре зоны обслуживания строится многосекторная базовая станция, в основе которой лежит система широкополосного беспроводного доступа. На стороне абонентов используются клиентские терминалы с внешними узконаправленными антеннами.

На уровне распределения используются многоуровневые коммутаторы L3-L7, которые выполняют следующие основные функции:

• Обеспечение подключения оборудования доступа к магистрали при помощи оптических и медных интерфейсов Gigabit Ethernet.
• Концентрация и высокоскоростная коммутация трафика устройств доступа.
• Быстрое переключение на запасные соединения с уровнем ядра и с уровнем доступа в случае аварии основных линий при помощи протокола RSTP.
• Транзит идентификационной VLAN информации от устройств доступа к ядру сети.
• Классификация и обслуживание трафика на основе приоритетов.
• Предоставление клиентам или отдельным приложениям каналов с гарантированной полосой пропускания с шагом изменения 1 Кбит/с.
• Фильтрация трафика при помощи списков доступа

В ходе дальнейшего развития сети для привлечения большего числа клиентов в новых перспективных районах оператор может использовать экстенсивный способ, организуя там новые узлы доступа или точки присутствия (PoP). Результат такого развития приведен на рисунке 3.

Рис. 3. Подключение точек присутствия к организационному центру сети

Для связи точек присутствия с организационным центром сети развертываются транспортные магистрали. В качестве технологии передачи данных в магистралях эффективно применение Gigabit Ethernet. Для дальнейшего повышения эффективности использования ВОЛС можно комбинировать Gigabit Ethernet с технологией спектрального уплотнения WDM. 2.1.4. Уровень ядра

Как видно из схемы на рис. 3, для текущего состояния сети граница между уровнем распределения и уровнем ядра (магистрали) довольно размыта. Фактически многоуровневые коммутаторы в узлах доступа объединяют в себе функции уровня распределения и магистрали. Экстенсивный подход вполне оправдан при переходе от сети начального уровня до сети среднего размера, для того чтобы оператор мог "застолбить свою территорию". Но при экстенсивном разрастании сети неизбежно возникнут проблемы, связанные с технологическими ограничениями на число клиентов, удорожанием эксплуатации сети, снижением общей надежности и отсутствием возможности для внедрения новых услуг.

Для формирования долговременной основы развития сети необходим интенсивный подход - с применением новых технологий, с более высокой эффективностью использования всех видов ресурсов. В нашем случае речь идет о построении ядра сети на базе высокопроизводительных модульных маршрутизаторов с поддержкой технологий Gigabit Ethernet, 10Gigabit Ethernet и MPLS. Избыток производительности и четкая иерархическая структура во многом упрощают масштабируемость сети, сводя ее к простому добавлению новых блоков.

Применение MPLS в ядре сети позволяет предоставлять услуги с гарантированной пропускной способностью, сквозным и согласованным на всем протяжении MPLS сети качеством обслуживания, высокой степенью безопасности и надежности. MPLS значительно упрощает предоставление услуг VPN. Использование технологий виртуальных маршрутизаторов и виртуальных коммутаторов снимает адресные и маркерные (802.1q) ограничения при предоставлении услуг VPN 2-го и 3-го уровня. Возможна централизация биллинга путем трансляции маркированных кадров канального уровня через ядро сети до точки сбора биллинговой информации.

Маршрутизаторы ядра выполняют следующие функции:

• Подключение ядра операторской сети к сети вышестоящего провайдера на площадке организационного центра.
• Агрегация трафика пришедшего с коммутаторов уровня распределения и его маршрутизация на скорости канала (1000 Мбит/с Gigabit Ethernet)
• Организация отказоустойчивой кольцевой магистрали с быстрой перемаршрутизацией и временем восстановления 50-100 мс.
• Обслуживание трафика при помощи системы очередей на основе приоритетов. Обеспечение гарантированной полосы пропускания для передачи мультимедийного трафика. Распределение и балансировка трафика по предопределенным MPLS туннелям с различным уровнем QoS.
• Сбор биллинговой информации и статистики при помощи технологий NetFlow, IP Accounting и Radius Accounting на площадке организационного центра.
• Обеспечение безопасности сервисной или сокрытой служебной части сети.

Пример сети телекоммуникационных услуг с использованием технологии MPLS показан на рисунке 4.

Рис. 4. Построение ядра сети с применением технологии MPLS

В целом организация сети с ядром на базе высокопроизводительных модульных маршрутизаторах MPLS позволит перейти на новый качественный уровень предоставления уже имеющихся услуг и ввести большой ряд новых востребованных услуг, что особенно актуально для достижения конкурентных преимуществ перед другими операторами.

Примером этого являются действующие MPLS сети региональных IP операторов - таких, как ЗСТТК и "Эквант" - предоставляющих услуги IP-телефонии, видеоконференций и MPLS IP/VPN, а также - ряд проектируемых сетей, например, мультисервисная сеть новокузнецкого оператора РЦТК.

3. Заключение

В статье рассмотрены задачи, решаемые операторскими мультисервисными сетями, определены требования к сетям и исходные данные для их проектирования, показана архитектура и этапы развития сети с использованием многоуровневого подхода. На примере рассмотрены наиболее перспективные на сегодняшний день технические решения по организации мультисервисных сетей широкополосного доступа.

Евгений Солошенко, "РОТЕК-Новосибирск"