Мультисервисные сети2

высказано согласованное мнение, что программно-конфигурируемые сети коренным образом преобразуют отрасль электросвязи и ИКТ в ближайшие десятилетия, обеспечат отрасли многочисленные преимущества. В условиях быстро растущего интереса к SDN со стороны значительного количества компаний необходима система стандартов для широкого применения SDN. По результатам обсуждения тематики SDN в Исследовательской комиссии (ИК) 13 МСЭ-Т было поручено в следующем исследовательском периоде расширить и ускорить работы в области архитектуры и требований к SDN, а также представить рекомендации Консультативной группе по стандартизации электросвязи (КГСЭ) относительно порядка рассмотрения вопросов, выходящих за рамки мандата ИК 13. КГСЭ поручено изучить проблему, рассмотреть вклады ИК 13 и других ИК и принять необходимые меры для активизации деятельности по стандартизации SDN в МСЭ-Т [13]:

определить соответствующие ИК для осуществления последующих действий и установить подходящую организационную структуру в отношении SDN;

координировать работу по техническим вопросам SDN между ИК в соответствии с их компетенцией;

содействовать развитию сотрудничества с другими органами и форумами по стандартизации, занимающимися вопросами SDN;

определить четкое стратегическое видение процесса стандартизации SDN и активную роль МСЭ-Т.

Внастоящее время исследованиями в области SDN в МСЭ-Т занимаются ИК 13 (архитектуры и функциональные требования к SDN) и ИК 11 (эталонные архитектуры сигнализации SDN, требования к сигнализации и протоколам SDN, включая протоколы взаимодействия, а также тестирование на соответствие и взаимодействие). Интерес к SDN проявляют ИК 15 (транспорт в SDN) и ИК 17 (безопасность в SDN) [12].

Стандарты ETSI. Институт ETSI – некоммерческая организация по

разработке стандартов в области телекоммуникаций, официально признанная Европейским союзом. Институт разрабатывает стандарты фиксированной, подвижной, радио-, конвергентной связи, а также телевещания и интернет-технологий. В составе ETSI выделена группа отраслевой спецификации (Industry Specification Group, ISG) по раз-

работке концепции виртуализации сетевых функций (служб) (Network Functions Virtualisation, NFV) [19]. Концепция NFV предполагает заме-

щение разнообразных сетевых устройств стандартизированными высокопроизводительными серверами, коммутаторами и системами хранения данных с реализацией сетевых функций (служб) программным обеспечением.

Предполагается, что ISG NFV разработает требования и архитектуру NFV, рассмотрит вопросы управления, оркестровки служб, архитектуры ПО, производительности и переносимости, надежности и устойчивости, безопасности и миграции к NFV. Концепция NFV сходна с концепцией SDN, однако на текущем, начальном, этапе работы степень их взаимного соотношения не является точно определенной. Согласно ETSI, концепция NFV в большой степени дополняет SDN, но концепции независимы, каждая из них может быть реализована отдельно. Сегодня стандарты группы ISG NFV находятся на начальной стадии разработки. В октябре 2013 г. группой были разработаны первые спецификации [12].

П2.5. SDN в России

Компания J’son & Partners Consulting представила основные результаты опроса крупнейших российских телекоммуникационных операторов о планах внедрения технологий SDN и NFV на коммерческих сетях.

По результатам опроса J'son & Partners Сonsulting (по состоянию на июль 2014 г.) большая часть опрошенных операторов (более 70 %) мобильной и фиксированной связи находилась на стадии изучения и анализа возможностей SDN и NFV. На этапе тестирования технологий – более половины операторов. Подавляющее большинство опрошенных российских операторов считают, что внедрение технологий SDN/NFV на коммерческой сети состоится в ближайшие 2–3 года, т.е. в 2016–2017 гг. Около 7 % респондентов считали, что это произойдет уже в 2015 г.

Более 70% опрошенных операторов в качестве одного из главных драйверов развития SDN/NFV называют сокращение сроков модернизации сети за счет упрощения сетевой инфраструктуры. Почти две трети опрошенных операторов в тройку основных драйверов развития SDN и NFV отнесли снижение OPEX.

По состоянию на сентябрь 2014 г. российские операторы планировали или уже проводили тестирование SDN на своих сетях. В оптимистическом сценарии первые внедрения на коммерческой сети можно ожидать в течение ближайшего года, более реалистичные сроки – два-три года. При этом концепция NFV более «сырая», операторы выжидают успешных кейсов на мировом рынке. Напомним, однако, что еще в начале года об NFV говорилось как об очень перспективной сетевой технологии.

Недостаточная информированность о технологиях является самым главным барьером для внедрения SDN/NFV. К другим сдерживающим факторам, выделяемым операторами, относятся, например,

неподтвержденность экономической эффективности, неготовность вендоров и риски снижения надежности сети.

Представители большинства опрошенных операторов затруднились назвать часть сети либо инфраструктуры, на которой можно ожидать первых внедрений. Ответившие операторы отметили, что первые внедрения ожидаются в следующих сегментах: пакетное ядро EPC, IMS, сегменты магистральной транспортной сети (прогноз касается внедрения NFV в сетевом домене), а также в ЦОДах операторов.

Как показывают опросы, примерно две трети российских специалистов отметили, что их интерес к SDN пока носит лишь чисто теоретический характер. Между тем, «использование принципов программируемого управления сетью и виртуализации сетевых сервисов для формирования проблемно-ориентированных вычислительных сред, предназначенных для решения сложных прикладных проблем» входит в правительственный «Перечень приоритетных научных задач, для решения которых требуется задействовать возможности федеральных центров коллективного пользования научным оборудованием». «Задача направлена на разработку комплекса сетевых и информационных технологий построения гибкой, адаптируемой под специфику исследований инфраструктуры на основе новой концепции организации сетевого пространства и вычислительных услуг» [13].

Из доклада J'son & Partners Consulting [14]: К основным ожидае-

мым результатам относятся, в частности, «создание высокотехнологичной инфраструктуры для проведения исследований в области компьютерных сетей национального масштаба, развития Интернета нового поколения, апробации решений в области безопасности национального информационного пространства» и «построение распределенной платформы программируемого управления сетями, обеспечивающей отказоустойчивость и высокую доступность ресурсов, переорганизацию сетевых сервисов и сетевой инфраструктуры, согласованное планирование ресурсов».

Всвязи с тем, что на долю сетевого оборудования зарубежного производства в России приходится, по некоторым оценкам, более 90%, и в связи с ухудшением отношений с Западом, задача замещения импорта стоит достаточно остро. В этом плане реализация успешных проектов в области SDN дает стране шансы стать весомым партнером лидеров данного сегмента ИТ-рынка.

Вфеврале 2012 г. на базе лаборатории вычислительных комплексов факультета ВМК МГУ был создан Центр прикладных исследований компьютерных сетей (ЦПИКС, резидент ИТ-кластера Фонда «Сколково»), в задачи которого входит проведение научных исследований в области сетевых технологий, в том числе SDN. В июле того же года ОАО «Ростелеком» заключило контракт с ЦПИКС на проектирование и создание опытного сегмента облачной платформы для

ЦОД на основе SDN. В мае 2014 г. «Ростелеком» начал работу над внедрением SDN и NFV.

Таким образом, концепции SDN и NFV в России находятся на стадии формирования. Для ускорения готовности к коммерческому внедрению необходимо:

изучение и адаптация нормативно-правовых аспектов, технических требований и вопросов регулирования;

создание ассоциаций научно-исследовательских университетов, лабораторий, профильных академических институтов, представителей телеком-сообщества, стартапов, российских разработчиков;

привлечение в Россию ведущих зарубежных экспертов в области

SDN;

интеграция российских исследователей и экспертов в международные проекты, связанные с SDN.

Вцелом, успех SDN в России и появление нового емкого сегмента рынка (программного обеспечения сетевых приложений) зависят от заинтересованности всех участников рынка ИКТ и в первую очередь:

ототечественных ИТ-компаний и операторов;

академических и отраслевых институтов;

регулятора и других госструктур.

Список литературы

1.Найденов Андрей. Эволюция в сетях Дата-Центров. Программно-определяемые сети SDN // «Хабрахабр». URL: http://habrahabr.ru/company/ibm/ blog/211208.

2.Hao Yin, Yong Jiang, Chuang Lin, Yan Luo, and Yunjie Liu. Big Data: Transforming the Design Philosophy of Future Internet // IEEE Network: URL: http://cloudcomputing.ieee.org (July/August 2014) P. 14–19.

3.Барсков Александр. Cisco и SDN // Журнал сетевых решений/LAN. URL: http://www.osp.ru/lan/2013/02/13033667

4.OpenFlow // Википедия – свободная энциклопедия. URL: http://ru.wikipedia.org.

5.OpenFlow Switch Specification Version 1.5.0 (Protocol version 0x06) // Open Networking Foundation December 19, 2014.

6.Sezer S., Scott-Hayward S., Chouhan P.K., et al. Are We Ready for SDN? Implementation Challenges for Software-Defined Networks // IEEE Communications Magazine. 2013. Vol. 51, №. 7. P. 36–43.

7.Ефимушкин В. А., Языков Д. Н. Анализ характеристик функционирования коммутатора программно-конфигурируемой сети: Доклад XII Всероссийского совещания по проблемам управления ВСПУ,16–19 июня 2014 г. М.: 2014.

8.Network Functions Virtualization // Википедия – свободная энциклопедия. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Network_Functions_Virtualization (3 March 2015).

9.Орлов Сергей. Журнала сетевых решений/LAN. SDN и др. // Ethernet-форум. URL: http://www.osp.ru/iz/ethernet/articles/ 13041880 (2014.06.17).

10.Kelly LeBlanc. What’s The Difference Between SDN and NFV? // VP of Marketing for 6WIND. URL: http://www.6wind.com/blog/whats-the-difference-between-sdn-and-nfv

11.Prayson Pate. NFV and SDN: What’s the Difference? // METASWITCH NETWORKS. URL: www.metaswitch.com (2013, March 30).

12.Ефимушкин В. А., Ледовских Т. В., Корабельников Д. М. Международная стан-

дартизация программно-конфигурируемых сетей // ISSN 0013–5771. «Электро-

связь», № 8, 2014. С. 7.

13.Более половины операторов России – на этапе тестирования технологий SDN и NFV // Российская служба IT новостей // Бестселлеры IT-рынка // Аналитика рос-

сийского рынка ИТ. URL: http://www.itbestsellers.ru/problems/ detail.php?ID=30563 (30 сентября 2014 г.).

14.Новые тренды в мобильной связи: виртуализация сетевых функций (Network Functions Virtualization, NFV) и концепция программно-конфигурируемой сети

(Software defined networking, SDN) // J'son & Partners Consulting – ведущая международная консалтинговая компания. URL: http://json.tv/ict_telecom_analytics_ view/novye-trendy-v-mobilnoy-svyazi-virtualizatsiya-setevyh-funktsiy-network-functions- virtualization-nfv-i-kontseptsiya-programmno-konfiguriruemoy-seti-software-defined- networking-sdn (23 июля 2014 г.).

Термины и определения

1000Base-T – Спецификация для сетей Ethernet со скоростью передачи до 1000 Мбит/с на основе неэкранированной витой пары (unshielded twisted pair – UTR) и волоконно-оптического кабеля

100Base-T – Спецификация для сетей Ethernet со скоростью передачи до 100 Мбит/с на основе неэкранированной витой пары (unshielded twisted pair – UTR) и волоконно-оптического кабеля

10Base-T – Спецификация для сетей Ethernet со скоростью передачи до 10 Мбит/с на основе неэкранированной витой пары (unshielded twisted pair – UTR) и волоконно-оптического кабеля

2.5G – 2.5 Generation – технологии переходного периода, основанные на использовании усовершенствованных средств 2-го поколения, но способные обеспечивать услуги 3-го поколения

3G – 3 Generation – 3-е поколение. Новое поколение систем мобильной связи, разрабатываемое в рамках программы IMT-2000. Сети радиодоступа этого поколения будут обеспечивать обмен информацией со скоростью до 144 кбит/с для абонентов с высокой мобильностью (скорость движения до 120 км/ч), 384 кбит/с для абонентов с низкой мобильностью (скорость до 3 км/ч) и 2,048 Мбит/с

3GPP – 3 Generation Partnership Project, проект партнерства 3-го поколения – организация, созданная 4 декабря 1998 г. с целью проведения практических работ по стандартизации систем 3-го поколения в рамках программы IMT-2000. Основные учредители – ARIB (Япония), ETSI (Европа), Т1Р1 (США), ТТА (Корея) и ТТС (Япония)

3GPP2 – 3-rd Generation Partnership Project 2 – второй проект партнерства 3-го поколения) – организация, занимающаяся разработкой технических спецификаций 3G-стандартов, построенных на основе действующих в Северной Америке магистральных базовых сетей ANSI-41

AAA – Authentication, Authorization, Accounting – аутентификация, авториза-

ция, тарификация

ADM – Add-drop multiplexer (мультиплексор добавления/ответвления каналов) – устройство, которое добавляет или исключает выбранные волновые каналы из линии. Оптические ADM (OADM) осуществляют мультиплексирование каналов в оптических линиях

AG – Access Gateway – шлюз доступа

All-NGN (полностью новая NGN) – широкополосная мультисервисная сеть, в которой все виды услуг доступны вне зависимости от местоположения абонента и используемых им интерфейсов (Ethernet, xDSL, WLAN и т.д.). Полностью новая NGN имеет открытую архитектуру и горизонтальную взаимосвязь на различных уровнях

AMPS – Advanced Mobile Phone System – усовершенствованная система мо-

бильной связи. Аналоговая система, основанная на FDMA и работающая в частоте 800 МГц

517

ANSI – American National Standards Institute – Американский национальный

институт стандартизации

ANSI-136 – Североамериканский цифровой стандарт мобильной связи, известный ранее как Interim Standard 18-136 (IS-136), используемый в системах ТОМА (известных ранее под названием D-AMPS)

APON (ATM PON) – Пассивные оптические сети (passive optical networks – PON), в которых для транспортировки сигнала используются АТМ

ARIB – Association of Radio Industries and Businesses – Ассоциация радио-

промышленности и бизнеса, которая была учреждена Министерством почты и связи (МРТ) Японии 15 мая 1995 г. Осуществляет функции, выполнявшиеся ранее научно-исследовательским центром по радиосистемам RCR и ассоциацией технологий радиовещания ВТА. Аналогично ETSI

вЕвропе организация ARIB осуществляет национальную стандартизацию

вЯпонии

AS – Autonomous systems (автономные системы) – выражение, используемое в протоколах маршрутизации по отношению к системам, находящимся в административном ведении и под единоличным контролем пользователя, группы или же организации. Каждая AS описывается своим номером ASN (AS Number). Например, номер ASN 1 зарегистрирован за компанией Genuity. Для перемещения трафика между AS обычно используются BGP, тогда как для маршрутизации данных в пределах отдельной AS – маршрутный протокол, например OSPF

ATM – Asynchronous transfer mode (асинхронный режим передачи) – между-

народный стандарт передачи данных ячейками фиксированной длины (53 байта), применяется для передачи во многих службах, таких как голосовые сообщения, видеоинформация и данные. Задержки при транзите сокращены благодаря тому, что ячейки фиксированной длины можно обрабатывать аппаратно. АТМ разработан для полного использования преимуществ высокоскоростных линий передачи, таких как SONET, E3 и ТЗ

ATM layer – уровень АТМ. Подуровень канального уровня в сетях АТМ, независимый от службы. Уровень АТМ получает от AAL 48-байтовые сегменты и добавляет к каждому из них заголовок длиной 5 байт; таким образом получается стандартная 53-байтовая ячейка. Ячейки отправляются на физический уровень для передачи по физическому носителю

Backbone – Магистраль. Основная часть сети, по которой проходит основная часть пакетов, направляемых в другие сети или поступающих из них

BGP – Border Gateway Protocol – протокол политики маршрутизации, используемый для организации связи между корневыми маршрутизаторами в сети Internet. Протокол описан в документе RFC 1163, опубликованном в июне 1990 г. Существует несколько версий этого протокола

BGP-TE – Border gateway protocol for traffic engineering (протокол граничного шлюза для проектирования трафика) – протокол маршрутизации, используемый совместно с протоколом MPLS для расчета кратчайшего пути между двумя точками исходя из проектных параметров трафика, назначаемых соединениям проектировщиком сети, BFR-TE используется для расчета маршрутов между AS провайдеров

BICC – Bearer Independent Call Control – управление вызовами, не зависящее от канала передачи

Bit-oriented protocol – Побитовый протокол. Класс протоколов связи канального уровня, передающих кадры независимо от их содержания. Побитовые протоколы в отличие от побайтовых обеспечивают более эффективную и надежную полнодуплексную передачу в сравнении с byte-oriented protocol

BS – Base Station – базовая станция

BSC – Base Station Controller – контроллер базовой станции, аппаратура управления базовыми станциями

BSH – Broadcast Channel – вещательный канал BTS – Base Transceiver Station – приемопередатчик

CDMA – Code Division Multiple Access – множественный доступ с кодовым разделением). Несколько абонентов одновременно работают на одной частоте. Однако последовательности нулей и единиц, которой цифровой телефонный аппарат обменивается с базовой станцией, придаются индивидуальные особенности. Именно по этим особенностям и разделяются соответствующие последовательности для разных абонентов. Использу-

ется в стандартах IS95, IMT-MC, UMTS

CDMA IS-95A/cdmaOne – полностью цифровой стандарт, использующий диапазон частот 824...849 МГц для приема и 874...899 МГц для передачи

CEPT – Conference of European Post and Telecommunications – Европейская конференция администраций почт и связи, которая учреждена 19 европейскими странами в 1959 г. По состоянию на июнь 1999 г. членами СЕРТ являются представители 43 стран. Штаб-квартира СЕРТ находится в Норвегии. СЕРТ имеет три комитета: один по почтовой связи (CERP) и два по телекоммуникациям (ERC и ECTRA)

CN – Core Network – Базовая сеть

CO – Сentral Office – центральная АТС. Отдел местной телефонной компании, где соединяются все линии связи определенной зоны и где происходит коммутация каналов абонентских линий

Connectionless – Без предварительного установления соединения. Тип сетей, в которых узлы могут передавать данные без предварительного установления логического соединения с пунктом назначения

Connection-oriented – С предварительным установлением соединения. Тип сетей, в которых прежде чем данные смогут быть переданы, должно быть установлено логическое соединение с пунктом назначения

Converged network (конвергированная сеть) – мультисервисная сеть, обеспечивающая передачу конвергируемого трафика (речь, данные, видео)

CoS – Class of Service – класс обслуживания

CPCH – Common packet channel – общий канал пакетных данных

CS – Circuit Switching – коммутация каналов

CTIA – Cellular Telecommunication Industry Association – ассоциация произво-

дителей сотовой связи, созданная в США в мае 1984 г. В настоящее время в нее входит более 90% компаний США

CWTS – Chine Wireless Telecommunication Standard Group – китайская неком-

мерческая организация, занимающаяся стандартами беспроводной связи CРЕ – Customer Premises Equipment – аппаратура, устанавливаемая в поме-

щении пользователя. Телефонные аппараты, модемы и терминалы, уста-

519

новленные в помещениях абонента и подключенные к сети телефонной компании

D-AMPS – Digital AMPS – см. TDMA (ANSI-136)

Data Link Layer – второй уровень в эталонной модели OSI. Этот уровень обеспечивает организацию, поддержку и разрыв связи на уровне передачи данных между элементами сети. Основной функцией уровня 2 является передача модулей информации или кадров и связанный с этим контроль ошибок

DCE – Data communications equipment – оборудование для передачи данных

(по определению Ассоциации электронной промышленности) или data cir- cuit-terminating equipment – оконечное оборудование линии передачи данных (по определению Международного телекоммуникационного союза). Механизмы и каналы коммуникационной сети, составляющие сетевую часть интерфейса пользователь-сеть, например модемов. Оборудование DCE обеспечивает физическое соединение с сетью, пересылает данные и предоставляет тактирующий сигнал для синхронизации передачи данных между устройствами DTE и DCE. Сравнение с DTE

DCH – Dedicated Channel – выделенный канал

DECT – Digital Enhanced Cordless Telecommunications – цифровая микро-

сотовая система беспроводной связи. Он обеспечивает своим пользователям устойчивую высококачественную связь, защищенную от несанкционированного доступа. Стандарт DECT поддерживает речевую и факсимильную связь, а также передачу данных

Distributed network intelligence (распределенная интеллектуальная сеть) – NGN, в которой каждый узел наделен «интеллектом», а все коммутаторы и маршрутизаторы располагают информацией о состоянии других элементов сети, что позволяет им самостоятельно выбирать оптимальные маршруты доставки сообщений

Domain (домен маршрутизации) – это часть объединенной сети с определенным принципом управления и находящийся под одним административным управлением. Домен маршрутизации также называют автономной систе-

мой (AS)

DSCH – Downlink Shared Channel – прямой разделяемый канал

DSS1 – Digital Signaling System – цифровая система сигнализации

DTE – Data terminal equipment – оборудование терминирования данных. Любое устройство, расположенное на пользовательской стороне интерфейса пользователя с сетью и выступающее в роли источника и/или приемника данных. К DTE относятся такие устройства, как мультиплексоры, трансляторы протоколов и компьютеры. Соединение с компьютерной сетью осуществляется через оборудование канала данных (DCE), например модем. Тактовый сигнал генерируется DCE. См. также DCE

DWDM – Dense wavelength division multiplexing (мультиплексирование по дли-

не волны высокой плотности) – мультиплексирование при частотном промежутке между отдельными каналами равном или менее 200 ГГц

EDGE – Enhanced Data for Global Evolution – улучшение характеристик пере-

дачи данных для глобальной эволюции систем связи. Проект стандарта, разработанный группой SMG ETSI в начале 1997 г. и предназначенный для эволюции систем GSM (ранее в расшифровке EDGE вместо термина

«Global» использовался термин «GSM»). Радиоинтерфейс EDGE надстраивается над существующей системой радиодоступа GSM, позволяя увеличить скорость передачи до 384 кбит/с

EGP – Exterior Gateway Protocol – протокол политики маршрутизации, используемый для организации связи между корневыми маршрутизаторами в сети Internet (между различными автономными системами). Протокол описан в документе RFC 904, опубликованном в апреле 1984 г. В настоящее время его вытесняет более совершенный протокол BGP

E-GPRS – усовершенствованная служба GPRS. Один из терминов для обозначения технологии EDGE

EIA – Electronic Industries Alliance – альянс представителей электронной промышленности, который объединяет семь крупных организаций США Encapsulation (инкапсуляция) – метод, используемый многоуровневыми протоколами, в которых уровни добавляют заголовки в модуль данных протокола из вышележащего. Например, пакет содержит заголовок физического уровня, за которым следует заголовок сетевого уровня (IP), а за ним заголовок транспортного уровня (TCP), за которым располагаются данные

прикладных протоколов

EPONs – Ethernet PONs – Пассивные оптические сети (passive optical networks – PON), в которых в качестве транспортного протокола используется протокол Gigabit Ethernet

ES-IS – End system to Intermediate system protocol – Протокол OSI, при кото-

ром конечная система анонсирует сама себя системе-посреднику (intermediate system)

Ethernet – Стандарт, первоначально предложенный для локальных сетей, работающих со скоростью 10 Мбит/с, в котором для управления доступом к сети используется протокол CSMA/CD

ETSI – European Telecommunications Standards Institute – европейский инсти-

тут стандартизации электросвязи. Организация ETSI учреждена собранием директоров СЕРТ 14 января 1988 г. Основу ее деятельности составляет разработка телекоммуникационных стандартов

FAC – Frequency Advisory Committee – консультативный комитет по частотам. Подчинен Федеральной комиссии связи (США); его основная сфера деятельности – обеспечение частотной координации

FACH – Forward Access Channel – канал прямого доступа

FCC – Federal Communication Commission – Федеральная комиссия связи

(ФКС). Правительственный орган США, созданный в 1934 г. и ответственный за распределение частотного ресурса. Штаб-квартира FCC расположена в Вашингтоне

FDD – Frequency Division Duplex – частотный дуплексный разнос. Режим работы линии связи, при котором передача и прием осуществляются на разных частотах

FDM – Frequency division multiplexing (мультиплексирование с разделением частот) – способ объединения множества аналоговых сигналов в одной линии за счет осуществления их передачи на различных частотах

FDMA – Frequency Division Multiple Access – множественный доступ с ча-

стотным разделением). Каждый абонент работает на своей частоте. Ис-