9. Дальнейшее направление развития. Системы sdh третьего поколения.
Рассматривая современное и перспективное состояние развития технологии SDH, можно сделать следующие выводы. Для систем первого поколения ясны и разработаны теоретические и практические вопросы эксплуатации. Для систем SDH второго поколения понятны стандарты построения сетей, но практические вопросы эксплуатации проработаны не до конца. Переходя к системам SDH третьего поколения, мы с зыбкой почвы незаконченного знания попадаем в зону, где даже теоретические основы построения систем передачи далеко не ясны. Для сетей уровня MAN третье поколение систем SDH означает переход от технологии MSSP к двуединой концепции MSTP/MSSP, а в части магистральных транспортных сетей – к технологии OBS. Но сами эти концепции в настоящее время не проработаны даже на уровне ориентировочных стандартов. Оборудование, которое можно было бы рассматривать как воплощение новых концепций, только появляется на мировом рынке. Тем более вопросы эксплуатации и практики использования этого оборудования серьезно никто не рассматривал.
Тем не менее, полезно, хотя бы в общих чертах, посмотреть на современные тенденции в развитии оборудования, новые концепции и современные научные исследования, чтобы угадать в них будущее развитие систем SDH.
9.1. От концепции mssp к концепции mssp/mstp.
Концепция MSxP в широком смысле использует одну идею, представленную на рис. 9.1. Она состоит в том, чтобы использовать уже существующую сеть SDH и адаптировать ее к новым задачам переноса различного трафика. При этом экономическая эффективность будет высокой, если внедрение новых принципов не будет затрагивать все устройства SDH, а только оконечные мультиплексоры, которые образуют виртуальный коридор. Эта концепция появилась при разработке стандартов NGSDH, что и привело к созданию концепции MSSP. Можно предположить, что и последующие шаги по пути развития концепции MSxP, т.е. разработка MSTP/MSSP пойдет по тому же пути.
Оценивая идею рис. 9.1, можно сразу понять, что любое воплощение концепции MSxP должно приводить к модернизации оборудования мультиплексора ввода/вывода. Если философия MSxP предусматривает использование без существенных модификаций сеть классической SDH для переноса трафика NGN, то единственное место реализации новых концепций – это оконечные мультиплексоры. Тогда можно сделать важный вывод: развитие стандартов SDH в рамках концепции MSxP – это развитие мультиплексорного
оборудования.
Но если это верно, то, наблюдая за
современными тенденциями в развитии
мультиплексорного оборудования, мы
увидим тенденции в развитии т
Ethernet, Fiber
Channel, DVB,
PDH, VPN и
пр.
Ethernet, Fiber
Channel, DVB,
PDH, VPN и
пр.
ехнологии
SDH.
Узел MSxP Узел MSxP
Рис.9.1. Развитие философии NGSDH – концепция MSxP.
Если рассматривать
оборудование для современных систем
SDH,
то уже сейчас можно выделить эволюционный
ряд из нескольких конфигураций
мультиплексоров. На рис 8.2 представлено
несколько типовых конфигураций МВВ,
соответствующих обычному МВВ SDH,
мультиплексору MSPP,
мультиплексору MSTP
и мультиплексору MSSP.
Client Interfaces
PDH
Ethernet
VPN
SDH SDH DVB
SAN
SDH
(classic ADM + packet interfaces)
Legacy NE: Reg., Mux., ADM, DXC Multiservice Provisioning Platform (MSPP)
PDH
Ethernet
VPN
DVB
DWDM SAN DWDM DWDM
SDH SDH SDH
(MSPP + DWDM) (DXC-like)
Multiservice Transport Platform (MSTP) Multiservice Switching Platform (MSSP)
Рис. 9.2. Последовательная эволюция оборудования: МВВ – MSPP – MSTP – MSSP.
Как показано на рисунке, обычный МВВ классической SDH выполняет только функции ввода/вывода типовых каналов с интерфейсами клиента. Требование
передачи разнородного трафика NGN привело к появлению мультиплексоров NGSDH, что и соответствует концепции MSPP. Мультиплексор MSPP представляет собой объединение МВВ с реализованными интерфейсами для пакетного трафика различной структуры. Переход к концепции MSTP/MSSP означает разделение функций коммутации и передачи трафика. Как следствие, должны появиться два типа оборудования.
Мультиплексор MSTP представляет собой развитие концепции MSPP, это объединение MSPP с оборудованием DWDM на стороне линейных интерфейсов. В этом мультиплексоре наравне с линейными интерфейсами SDH используются интерфейсы DWDM, за счет чего увеличивается пропускная способность магистрали. Можно утверждать, что MSTP – это мультиплексор, который может в равной степени применяться на сетях SDH и DWDM, а также на конвергентных транспортных сетях, которые уже сейчас включают сегменты обоих типов технологий.
Соответственно, для конвергентных сетей SDH/DWDM мультиплексор MSSP выступает как коммутационный элемент. В нем нет клиентских интерфейсов, только линейные SDH и DWDM. Основное назначение такого элемента – управление трафиком и коммутация данных с одного линейного интерфейса на другой. Именно этот элемент интересует разработчиков оборудования последние годы. Дело в том, что транспортные сети DWDM стали реальностью и применяются уже более 10 лет в мировой практике. Стоимость оборудования DWDM стремительно уменьшается, так что эта технология с магистральных сетей вышла на уровень городских сетей MAN. В результате формирование транспортного потока от точки А до точки В методом DWDM уже не представляет особых трудностей. Другое дело – вопрос коммутации и управления трафиком. Этот вопрос является на современном этапе развития технологии ключевым, и его решение будет определять прогресс в области транспортных сетей.
Рассмотрим вопрос о коммутации транспортных потоков несколько глубже, заглянув внутрь «черного ящика» МВВ. Нас будет интересовать, как может коммутироваться трафик в транспортной сети. На рис. 9.3 показаны два ключевых сетевых элемента, осуществляющих коммутацию в неконвергентной сети. В сетях классической SDH для коммутации используется коммутатор SDH, который включает в себя коммутационную матрицу и линейные интерфейсы. Линейные интерфейсы SDH обеспечивают обработку трафика. Коммутационная матрица переключает информационные потоки между линейными интерфейсами на уровне виртуальных контейнеров VC.
Аналогично работает коммутатор пакетных сетей (рис. 9.3 справа). Здесь тоже линейные интерфейсы обеспечивают обработку трафика, а коммутационная матрица переключает трафик на уровне отдельных пакетов по адресам уровня L2.
SDH/SONET Line
Card
SDH/ SONET
Mat
SDH/SONET Line
Card
Data
Line Card
Packet Mat
Data
Line Card
SDH/SONET Line
Card
Data
Line Card
SDH/SONET Processing
SDH/SONET Processing
SDH/SONET Processing
SDH/SONET Processing
SDH/SONET Processing
SDH/SONET Processing
SDH/SONET Processing
SDH/SONET Processing
SDH/SONET Processing
SDH/SONET Processing
SDH/SONET Line
Card
Data
Line Card
SDH/SONET Processing
SDH/SONET Processing
Рис. 9.3. Структура коммутационного поля сетевых элементов: коммутатор SDH (слева) и коммутатор пакетной сети L2 Switch (справа).
Data
Line Card
SDH/SONET
Line Card
SDH/SONET
Line Card
GFP
SDH/SONET
Mat
Packet Processing
SDH/SONET Processing
SDH/SONET Processing
Требование
конвергентного использования сетевых
устройств основано на том, что теперь
в сети передается комбинированный
трафик (пакетный и TDM
одновременно). В этом случае самым
простым методом реализации коммутатора
является внесение в него модуля GFP
(рис. 9.4), который осуществляет преобразование
пакетного трафика в трафик SDH.
Коммутация в таком случае осуществляется
на уровне VC
стандартной коммутационной матрицей
SDH.
Рис. 9.4. Структура конвергентного коммутатора NGSDH.
Даже привнесение в коммутатор принципов VCAT/LCAS не изменяет существенно архитектуру коммутатора. Если разместить модуль VCAT/LCAS до коммутационной матрицы, то сам процесс коммутации может быть выполнен стандартными средствами SDH (рис. 9.5).
Data Line Card
GFP,
VCAT, LCAS
SDH/SONET Mat
SDH/SONETLine
Card
SDH/SONET
Line Card
SDH/SONET Processing
Packet Processing
Рис. 9.5. Использование VCAT/LCAS в коммутаторе.
SDH/SONET
Line Card
Data Line Card
SDH/SONET
Line Card
SDH/SONET
Line Card
Data Line Card
Data Line Card
Universal Matrix
Переход к системам
SDH
третьего поколения и необходимость
формирования MSSP
требуют революционного перехода и
разработки совершенно новой универсальной
коммутационной матрицы (рис. 9.6).
Рис.9.6. Универсальная коммутационная матрица сетевого элемента MSSP.
Суть новой технологии состоит в том, что универсальная матрица способна переключать любой тип трафика (пакетный, TDM). Для этого должны быть переработаны решения линейных интерфейсных модулей, поскольку эти модули должны теперь обрабатывать трафик различной природы и преобразовывать его в единый формат данных, удобный для работы коммутационной матрицы. В результате может быть сформирована архитектура универсального узлового элемента, который обеспечивает коммутацию и передачу трафика в любом направлении.
Одним из первых устройств такого типа явился коммутатор А1850, разработанный компанией Alcatel в 2006 году (рис.9.7). Внутренняя архитектура этого коммутатора позволяет использовать такой сетевой элемент в самых различных качествах (рис. 9.8):
Как МВВ уровня MSTP
Как транспортный элемент MSTP
Как коммутатор в сети передачи данных (CETP)
К
CWDM
Line cards
4xANY
Line cards
PDH
Line cards
SDH
Line cards
ак устройство преобразования форматов данных, поскольку универсальная коммутационная матрица может в общем случае преобразовывать данные SDH в пакетные и наоборот
λ
Switching
Data
Switcing
TDM
Switching
ISA-PR Line
cards
SDH Fabric
STM-64 FE/GE
STM-16
STM-1/OC-3
ISA-PR Line
cards
34/45 M
2 M FE/GE
ESCON/FICON 10 GE
F
ISA-ATM Line
cards
T ransport FE/GE
Transport STM-n
λ
Рис. 9.7. Архитектура коммутатора А1850 компании Alcatel.
Alcatel 1850 Transport Service Switch
Концепция
«три
в
одном»
Multiservice Multiservice Carrier Ethernet
Provisioning Platform Transport Platform Transport Platform
WDM
Processing
WDM
Processing
PKT
PKT
PKT
PKT
PKT
PKT
PKT
PKT
PKT
PKT
TDM
TDMM
PKT
TDM
PKT
TDM
TDM
PKT
TDM
PKT
TDM
PKT
TDM
TDM
От
мультиплексорной к пакетной транспортной
сети
Рис. 8.8. Применение коммутатора А1850 компании Alcatel.
В этом случае важно, что коммутационная матрица нового устройства является универсальной, а это уже означает, что такой мультиплексор представляет собой первое конструктивное воплощение концепции MSSP.
Из вышеперечисленного следует, что переход от систем SDH второго поколения к системам третьего поколения невозможен без революционной перестройки принципов построения узловых элементов. Новая конструкция мультиплексоров должна включать универсальное коммутационное поле, без этого едва ли удастся реализовать функции MSSP. Таким образом, намечается необходимость новой локальной НТР в области построения транспортных сетей.
Из этого проистекает, что концепция эксплуатации и измерений в будущем должна будет претерпеть существенные изменения. Последовательное преобразование форматов данных и их коммутация обязательно должны внести дополнительные задержки в передачу данных. Эти задержки будут зависеть от процесса преобразования, следовательно, будут разными для разных категорий трафика. В результате возникнет вопрос об их контроле. Вытекающая из философии MSSP функция преобразования форматов данных также должна внести изменения в процедуры эксплуатационного контроля. Если устройство обеспечивает преобразование форматов данных, то на этапе эксплуатации возникает целый ряд задач по проверке правильности работы этой процедуры. Можно также предполагать, что новое качество оборудования приведет к появлению других задач и новых методов контроля.
Третий вывод, который можно сделать, состоит в в очень интересной тенденции. Представленная на рис. 9.7 универсальная архитектура коммутационного узла в одинаковой степени подходит для создания узлового элемента транспортной сети и коммутационного элемента сети доступа. Но тогда получается, что само разделение между MSTP и MSSP может оказаться чисто условным, тогда как функции обоих типов устройств будут реализованы в одном устройстве. Развитие этой концепции неизбежно приведет к объединению понятий транспортной сети и сети доступа в единую среду передачи информации.
9.2. OBS – новая концепция транспортных сетей.