Пакетные оптические транспортные сети: инновационные решения компании Alcatel-Lucent
16 марта 2009
Рубрика: Связь и телекоммуникации. Тэги: ,
Автор: С. С. Коган.

Развитие широкополосных пакетно-ориентированных услуг и приложений стимулировало разработку новых сетевых решений, получивших название ПОТС (Packet-Optical Transport, P-OT).

Принципиальным преимуществом ПОТС является возможность внедрения новых классов продуктов, способных мигрировать от условий передачи 100% трафика с временным делением каналов к передаче 100% пакетного трафика, при сохранении их полной совместимости с существующей инфраструктурой сетей синхронной цифровой иерархии SDH/SONET.

Новые сети предусматривают использование не только пакетных и TDM-технологий, но также и технологий фотонных сетей с уплотнением каналов по длинам волн оптического излучения (WaveLength Division Multiplexing, WDM). 

Решающую роль в развитии сетей P-OT операторского класса будут иметь новейшие стандарты, разрабатываемые в ITU-T и IETF для перспективных пакетных транспортных сетей, ориентированных на организацию соединения (packet switch connection-oriented transport, ps-co). ПОТС станут мощным средством трансформации существующих SDH/SONET/WDM транспортных сетей к новым решениям, ориентированным на пакетные технологии. 

Эволюция существующих транспортных сетей
Причины успеха существующих стандартов SDH/SONET связаны с их детерминированностью, предсказуемостью, надежностью и большой пропускной способностью. Ориентированные на TDM-трафик, сети SDH/SONET удовлетворяют всем требованиям по передаче трафика (например, голосового) в реальном времени с учетом ограничений по времени задержки, а также по предоставлению полосы для услуг, ориентированных на использование технологий Frame Relay, ATM и IP. 

В ответ на требования по передаче все нарастающего трафика Ethernet, платформа SDH/SONET превратилась в NG SDH или MSPP (multi-service provisioning platforms, MSPP), позволяющую передать фреймы Ethernet поверх сети SDH/SONET (EoS). Сети MSPP сегодня широко используются операторами связи. Они позволяют передать трафик Ethernet с операторским качеством на основе использования OAM, резервирования и защитных механизмов уровня SDH/SONET. Однако модель MSPP эффективна только в тех случаях, когда TDM-трафик превалирует над пакетным. При росте объемов Ethernet-трафика нарастают существенные ограничения в реализации требуемой для пакетной сети функциональности. 

Опыт операторов по использованию существующих технологий IP/MPLS или carrier Ethernet показал, что их применение означает создание новых наложенных сетей, дополнительных к уже существующим SDH/SONET сетям. Такой подход может привести к удвоению усилий оператора по эксплуатации своей сети, дополнительным затратам на приобретение оборудование и т.п. 

IP-трансформация: актуальные сетевые транспортные решения
Наиболее актуальные сетевые решения, ассоциированные с процессами эволюции к пакетным оптическим транспортным сетям, представлены ниже: 
• решения для мобильных сетей в части агрегации и ретрансляция (Mobile backhaul) трафика, а также обеспечения взаимодействия на опорном уровне сети
• решения Triple play для сетей фиксированной связи: операторы отвечают на новые требования пользователей предоставлением интегрированных услугами, включающих голос, видео и данные 
• решения для предоставления услуг бизнес-клиентам: трафик, связанный с деловой активностью, в значительной мере развивается и нарастает в связи с использованием высокоскоростных приложений Ethernet & SAN (Storage Area Networking)
• решения для индустриального и общественного сектора экономики: к этому сектору относятся организации и провайдеры услуг, связанные с государственным управлением, с потребностями железнодорожных, газо- и нефтедобывающих компаний, больших корпораций. 

Пакетный оптический транспорт. Основные определения
Сеть P-OT является серверным уровнем сети, ориентированным на использование технологий Carrier Ethernet, MPLS-TP и т.п. Этот уровень (в основном он соответствует L0/L1/L2 уровням OSI-модели) предназначен для агрегации и эффективной передачи с операторским качеством трафика сервисного (клиентского) уровня сети, который, в свою очередь, ориентирован на технологии METRO Ethernet, Carrier Ethernet, MPLS, TCP/IP и т.п. 

Основные требования к пакетным транспортным сетям можно сформулировать кратко: масштабируемость, мультисервисность, качество. 

Эти требования раскрываются в следующих основных положениях:
• разбиение сети на уровни
• разбиение сети на подсети
• планирование распределения трафика (Traffic Engineering)
• мониторинг характеристик и OAM: 
— полный контроль ресурсов на клиентском и серверном канальном уровне
— контроль характеристик в любой точке сети (вход, выход, UNI, NNI)
— по каждому подуровню OAM контроль обеспечивается (включая локализацию неисправностей) из конца в конец. 
• развитые защитные механизмы
• разделение уровней передачи данные (Data Plane)и распределенного управления (Control Plane).

Сети P-OT: развитие технологий Ethernet (Carrier Ethernet)
Carrier Ethernet — это повсеместно распространенная, стандартизованная технология предоставления услуг операторского класса. 

Основные положения, относящиеся к понятию Carrier Ethernet, сформулированы на уровне Metro Ethernet Forum (MEF): 
• масштабируемость
• защитные механизмы 
• поддержка требований, связанных с обеспечением QoS в соответствии с SLA
• поддержка услуг TDM
• управление услугами.

Пакетный оптический транспорт: развитие технологий MPLS (MPLS-TP) 
Новые международные стандарты Transport-MPLS (T-MPLS) и MPLS-Transport Profile (MPLS-TP) создаются для перспективных пакетных транспортных сетей, ориентированных на организацию соединения (packet switch connection oriented transport), и должны расширить возможности ранее разработанных стандартов MPLS (Multi Protocol Label Switching) на транспортный уровень сети. 

Технологии T-MPLS/MPLS-TP призваны решать в основном те же задачи, что и технологии PBB-TE, IEEE стандарты на которые разрабатывались параллельно. Технология PBB-TE, известная так же, как Provider Backbone Transport (PBT), а также T-MPLS/MPLS-TP относятся к ориентированным на установление соединений транспортным технологиям с широкими возможностями OAM и развитыми защитными механизмами. Существенным отличием PBT является то, что эта технология сосредоточена только на поддержке Ethernet, в то время как T-MPLS/MPLS-TP сможет обеспечить передачу любых типов клиентских сигналов (PDH, SDH, ATM, Frame Relay, SAN protocols и т.п.). PBT поддерживает преимущественно соединения точка — точка, and T-MPLS/MPLS-TP поддерживает как конфигурации точка — точка, так и точка — много точек, вещательные конфигурации и т.п. 

Основные отличия технологии транспортного MPLS заключаются в следующем:
• ориентация на соединения с продолжительным временем удержания 
• взаимодействие типа клиент/сервер между сетевыми слоями и разделение на подсети (масштабируемость)
• расширенные функции защиты для каждого слоя (линейная, кольцевая, подсети)
• расширенные OAM для каждого слоя (мониторинг, отказы)
• разделение уровней передачи и управления 
• двунаправленные LSPs 
• не используется технология IP.

За последние годы в ITU-T (МСЭ-Т) была разработана первая версия рекомендаций, получивших общее наименование Transport-MPLS: 
• архитектура и определение — G.8110.1. & G.8101
• интерфейсы и OAM спецификации — G.8112 (UNI/NNI), Y.17tor & Y17tom (DRAFT) и т.п.
• специальные свойства и функциональность — G.8113 (linear protection), G.8132 (ring protection), G.8121 (Equipment)
• система управления — G.tm-mg (DRAFT) и т.п.

Следуя первой версии рекомендаций ITU-T, относящихся к транспортной версии MPLS (T-MPLS), IETF и ITU-T приняли решение продолжить работу в совместной рабочей группе для достижения полного согласования между требованиями и протоколами, более глубокого анализа возможности полной стандартизации MPLS для пакетного транспорта (с адаптацией соответствующих протоколов), полного удовлетворения требований постепенной миграции транспортных сетей к технологиям MPLS. 

Было достигнуто согласие в том, что дальнейшая стандартизация будет проводиться в IETF рамках определения MPLS-Transport Profile (MPLS-TP) на основе ранее согласованных с ITU-T формальных требований по T-MPLS. Параллельно ITU-T продолжит работу по доработке уже существующих рекомендаций, касающихся T-MPLS, к новым требованиям в рамках определений MPLS-TP, разрабатываемых в IETF. 

Решения компании Alcatel-Lucent: гибридная транспортная платформа
Компания Alcatel-Lucent является активным участником международных усилий и работы во всех стандартизационных комитетах и группах ITU-T, MEF, IETF и т.п. Концепция компании заключается в том, что с целью сохранения преемственности в развитии оптических транспортных сетей при создании новых транспортных платформ следует принять следующую модель для гибридной транспортной платформы, включающей следующие интегрированные уровни:
• SDH/MSPP, необходимый для взаимодействия с существующими сетями SDH и высококачественной передачи (с минимальными задержками и гарантированным качеством) трафика TDM
• пакетный, необходимый для агрегации, коммутации и ретрансляции пакетного трафика, а также поддержки различных клиентских интерфейсов (включает функциональность Carrier Ethernet, MPLS-TP, MPLS PWE3 и т.п.)
• программно-управляемый гибкий фотонный WDM-уровень, необходимый для реализации многосвязных многоканальных сетевых узлов с функциональностью перестраиваемых реконфигурируемых оптических мультиплексоров ввода/вывода (T-ROADM), способных перемаршрутизировать оптические каналы в различных направлениях. 

Изложенные выше принципы построения платформ для пакетного оптического транспорта компания Alcatel-Lucent реализовала в своем новом транспортном оборудовании 4-го поколения — транспортных сервисных коммутаторах 1850TSS и фотонных сервисных коммутаторах 1830PSS.

Типичным представителем семейства транспортных сервисных коммутаторов является система 1850TSS-320 с производительностью универсальной матрицы 320 Гбит/с, которая может делиться в любых пропорциях между TDM и пакетным трафиком. В коммутаторе предусмотрены как SDH-интерфейсы (STM-1/4/16/64), так и пакетные интерфейсы Gigabit Ethernet (GE) и 10GBE. Имеются также блоки с поддержкой технологии CWDM (до 8 оптических каналов) и DWDM (до 44 оптических каналов). В перспективе компания Alcatel-Lucent планирует выпустить системы 1850TSS-HC, которые будут иметь производительность (в разных модификациях) от 640 Гбит/с до 1.2Тбит/с, 3,86 Тбит/с и более. 

В семействе TSS имеются системы разной производительности, необходимые для реализации масштабируемых решений. Среди них компактная версия TSS-320, а именно1850TSS-160, оборудование 1850TSS-100 и т.п. 

В семейство 1850TSS входят также и малогабаритные устройства категории CPE с различными типами портов Ethernet и поддержкой технологии Ethernet over PDH, функций эмуляции потоков E1 в пакетной среде (CES) и инверсного мультиплексирования (IMA) ATM. 

Все семейство TSS поддерживает функциональность синхронного Ethernet, что представляется очень важным для поддержания средств синхронизации в сетях заказчиков при эволюции к пакетным решениям. 

Платформа 1830PSS обеспечивает создание гибкого фотонного уровня как для существующих мультисервисных транcпортных сетей NG-SDH и IP/MPLS, так и для перспективной универсальной сети, построенной на платформах нового поколения типа 1850TSS. Эти коммутаторы выполняют функции полностью перестраиваемых и реконфигурируемых мультиплексоров T-ROADM с перестраиваемыми во всем диапазоне длин волн лазерами и системами коммутации каналов на оптическом уровне на основе технологии селективного переключения по длине волны оптического излучения WSS (WaveLength Selective Switch). Они позволяют строить сети WDM линейной, кольцевой или ячеистой (mesh) структуры и обеспечивают коэффициент связности (число обслуживаемых из одного узла направлений) от 2 до 8. 

Система 1830PSS поддерживает технологии «грубого» (CWDM) и плотного уплотнения по длине волны (DWDM), в последнем случае число оптических каналов доходит до 44. Они могут комплектоваться всеми основными типами интерфейсов SDH, высокоскоростными портами Ethernet (GE и 10-GE), интерфейсами SAN (включая Fibre Channel и т.п.). Оборудование готово к передаче 40 Гбит/с потоков по каждому оптическому каналу и соответствует рекомендациям по оптической транспортной иерархии (OTH/OTN). Реализованные в коммутаторах средства контроля и мониторинга (OAM) оптических каналов из конца в конец на физическом уровне основаны на патентованной технологии Wavelength Tracking.

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте