Архитектура IP NGN-сетей

Игорь Васильев,
системный инженер Cisco Systems

В последние несколько лет все чаще и чаще стала звучать аббревиатура «IP NGN», или «IP-сеть следующего поколения»; на страницах различных изданий то и дело появляются пресс-релизы, в которых говорится про очередное внедрение IP NGN и соответствующих достижений в данной области. Однако прежде чем углубиться в архитектуру IP NGN-сетей, мне прежде всего хотелось бы поговорить на тему основных трендов и проблем, характерных для операторских сетей передачи данных.

Ни для кого уже не секрет, что в последнее время рост трафика в глобальной сети Интернет имеет взрывной характер: тому несколько причин. Так, например, внедрение новейших технологий в области широкополосного доступа ведет к увеличению пропускной способности каналов связи в сторону абонента, что в свою очередь создает дополнительную нагрузку с точки зрения полосы пропускания по отношению к магистральным каналам связи.

Все чаще и чаще различные контент-операторы и производители программного обеспечения разрабатывают новейшие мультимедийные приложения, предусматривающие тесное взаимодействие с глобальной сетью Интернет. Пожалуй, уже никого нельзя удивить возможностью просмотра потокового видео, просмотра телепередач, возможностью общения в режиме реального времени с друзьями или коллегами с других континентов с помощью технологий передачи голосовых и видеоданных поверх IP-сетей. В свою очередь различные группы абонентов предъявляют соответствующие требования к оказываемым услугам с точки зрения качества обслуживания. Все это вызывает жесткую конкуренцию среди операторов связи, которые вынуждены вести борьбу за абонента и ARPU, внедряя новейшие приложения, услуги и технологии на своих сетях, попутно пытаясь сократить свои расходы, связанные как с обслуживанием своих сетей, так и с их дальнейшим развитием. Результатом данных событий и деятельности является потребность со стороны операторов в надежной, масштабируемой, отказоустойчивой, многофункциональной, мультисервисной, гибкой и управляемой платформе. На сегодняшний день подобного рода платформой является IP NGN-архитектура, о которой мы сейчас с вами и поговорим. Фактически непосредственная разработка архитектуры IP NGN велась с учетом текущих требований и потенциальных потребностей в будущем, которые можно представить в виде структурированных блоков, наложенных друг на друга.

Современная архитектура IP NGN-сети представляет собой проекцию подобного рода блоков на существующую сеть, в которой каждый из уровней взаимоувязан с остальными и является основой для вышестоящего уровня; все это позволяет получить на выходе логичную и структурированную архитектуру, в которой каждый из компонентов решает определенный круг задач. В современной архитектуре IP NGN предусмотрено четыре основных уровня – уровень приложений, управляющий уровень, транспортный уровень и уровень доступа. Каждый из этих уровней объединяет различного рода блоки и обеспечивает необходимую функциональность для вышестоящих и нижестоящих уровней. Так, например, на управляющем уровне располагаются следующие компоненты: OSS/BSS-системы, подсистемы авторизации и аутентификации (AAA), Policy-сервера, IMS или softswitch’и, потребность в которых четко выражена как со стороны уровня приложений, так и со стороны транспортного уровня, а также уровня доступа. Фактически, придерживаясь подобного рода архитектуры, оператор способен обеспечить своих абонентов End-to-end-услугами, что в свою очередь порой является немаловажным фактором в конечном выборе поставщика услуг.

Вполне очевидно, что текущая ситуация и проблемы, которые характерны как для глобальной сети Интернет, так и для сетей операторов связи, накладывает определенный отпечаток на данную архитектуру и ее компоненты. Подобного рода проблемы сказываются в первую очередь на транспортном уровне.

В рамках традиционных сетей передачи данных также можно выполнить некоторую классификацию по характеру предоставляемых услуг с точки зрения транспортной инфраструктуры. На текущий момент транспортную инфраструктуру можно разделить на четыре основные категории. L3 пакетные сети, функционирующие на базе технологий пакетной коммутации (например, IPv4 и MPLS) и позволяющие предоставлять физическим и юридическим лицам различные IP-услуги, будь то передача данных, виртуальные частные подключения или просто доступ в глобальную сеть Интернет. L2 пакетные сети с возможностью коммутации каналов на базе таких технологий, как ATM и Frame-Relay, обеспечивающие услуги передачи данных.

  

Сети с возможностью коммутации каналов, функционирующих на базе технологий SONET/SDH, позволяющие обеспечить организацию выделенных каналов связи и передачу голосовых данных между узлами.

Оптические сети передачи данных, функционирующих на базе темной оптики или WDM-технологии, обеспечивающие высокоскоростные каналы связи для транзитного трафика. На первый взгляд, подобного рода сети требуют выделенной инфраструктуры, что в свою очередь ведет к увеличению расходов, связанных с обслуживанием, сопровождением и поддержкой данных сетей со стороны операторов связи. Более того, все чаще и чаще требуется обеспечить совместимость между отдельными сетями и сервисами, выполненными на базе подобного рода технологий и принципов построения. С другой стороны, внедрение дополнительных услуг, а также новейших технологий в некоторых случаях просто не представляется возможным из-за существующих ограничений и отсутствия прямой совместимости между данными технологиями. Среди подобного рода технологий и услуг можно выделить следующие сервисы: передача IPv6-трафика, передача голосовых и видеоданных, Carrier Ethernet, сервисы с возможностью эмуляции различного рода высокоскоростных каналов связи и топологий (например, E-LAN, E-TREE, E-LINE) и т.д. и т.п. К тому же, некоторые из данных технологий выполняют дублирующие функции, а операторы связи исторически вынуждены сопровождать соответствующие сети передачи данных.

Отсюда возникает вопрос: зачем иметь несколько разрозненных сетей передачи данных с дублирующим функционалом, когда можно построить одну?

В рамках концепции IP NGN-архитектуры компания Cisco Systems предлагает использовать комбинированный подход, основанный на преимуществах данных технологий и их комбинациях.

  

Фактически архитектура транспортного уровня может быть построена поверх существующих OTN-магистралей с применением IP/MPLS в качестве основной магистральной технологии, а также внедрением новых сервисов на границах сети, на базе следующих технологий: Carrier Ethernet, ATM, OTN, Frame-Relay, GigabitEthernet и т.д. и т.п. При этом с точки зрения подобного подхода компания Cisco Systems уделяет особое внимание целому ряду вопросов, например: функциональность, управляемость, производительность, совместимость, гибкость, масштабируемость и т.д. и т.п. Более того: применяя существующие технологии, а также инновационный подход с точки зрения разработки IP NGN-оборудования и сетей передачи данных, компания Cisco Systems позволяет существенным образом снизить затраты, связанные с развертыванием подобного рода сетей, а также обеспечить рост бизнеса в будущем. Так, например, в мультисервисных маршрутизаторах серии Cisco 7600 и CRS-1 появилась поддержка IPoDWDM-интерфейсов, что в свою очередь позволяет избавиться от необходимости в наличии транспондеров на OTN-сети и, как следствие, существенным образом сэкономить финансовые средства и упростить существующую схему подключения магистральных каналов связи. Что касается производительности магистральных решений, то уже сейчас компания Cisco Systems анонсировала 100GE-решение на базе маршрутизаторов серии CRS-3, которое позволяет существенным образом нарастить имеющуюся емкость магистральных подключений.

Как уже говорилось ранее, архитектура IP NGN не ограничена только одним уровнем, и для этого компания Cisco Systems предлагает целый ряд решений в области построения IP NGN-сетей. Среди таких продуктов можно отметить новейшие мультисервисные маршрутизаторы серии Cisco ASR 9000, семейство высокопроизводительных коммутаторов Nexus для дата-центров, а также решения для облачных вычислений Unified Computing. Более того, большинство технологий, применяемых в данных продуктах, предполагают поддержку виртуализации как на базе сети, так и на базе приложений, что в свою очередь позволяет обеспечить необходимый уровень гибкости и плавное внедрение в существующие сети.

Фактически IP NGN – это архитектура, предполагающая системный подход к построению сетей передачи данных, на базе которых возможно было бы предоставлять современные услуги с применением новейших технологий, а также удовлетворяющих целому ряду условий и требований. Однако нужно понимать: это, в первую очередь, всего лишь концептуальный подход к построению современных сетей уровня оператора связи, позволяющий оптимальным образом реализовать все преимущества используемых технологий, приложений и ресурсов, обеспечивая оператору конкурентное преимущество, оптимизацию расходов и стабильную платформу для роста бизнеса в будущем.