CC BY
7В.А. Бабошин
кандидат технических наук, доцент, ОАО «НИИ «Рубин»
А.И. Мясникова
ООО «Невастрой»
К.Е. Легкое
кандидат технических наук, Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского
АНАЛИЗ ОПЫТА ПОСТРОЕНИЯ ОБЩЕГРАЖДАНСКИХ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ В РОССИИ
АННОТАЦИЯ. В статье рассматриваются варианты построения общегражданских цифровых сетей, которые функционируют в Российской Федерации, проводится анализ их построения и рассматриваются дальнейшие перспективы их развития в нашей стране. Показано место сетей NGN в построении транспортных мультисервисных сетей (магистральных сетей и сетей доступа) на основе решений NGN, проведен анализ рынка аренды цифровых каналов и смещение интересов потребителей в сторону IP VPN, рассмотрены вопросы модернизации существующих сетей
Единая сеть электросвязи Российской Федерации состоит из расположенных на территории РФ сетей электросвязи следующих категорий:
— сеть связи общего пользования;
— выделенные сети связи;
— технологические сети связи, присоединенные к сети связи общего пользования;
— сети связи специального назначения и другие сети связи для передачи информации при помощи электромагнитных систем.
Развертывание сетей NGN в РФ будет накладываться на существующую архитектуру этих сетей, которая, как правило, включает два уровня:
— региональный;
— магистральный (включая межрегиональную составляющую).
Как пример, на рис. 1 рассмотрена архитектура сети NGN в составе ССОП.
На региональном уровне (уровень субъектов РФ, Metro) создаются сети NGN, призванные обеспечивать подключение абонентов и предоставление им как транспортных, так и прикладных услуг. Кроме того, они могут стыковаться с инфокоммуникационными службами других региональных сетей.
На магистральном уровне (федеральный уровень, уровень федеральных округов РФ) создаваемая NGN должна отвечать за прозрачный транзит конвергентного трафика, получаемого от региональных сегментов. При этом главная архитектурная особенность NGN заключается в том, что передача и маршрутизация пакетов и базовые элементы транспортной инфраструктуры (каналы, маршрутизаторы, коммутаторы, шлюзы) физически и логически отделены от устройств и механизмов управления вызовами и доступом к услугам.
Следовательно, в общей архитектуре сети NGN транспортные сети NGN входят в состав NGN и на региональном, и на магистральном уровнях.
Подходы к построению транспортных сетей NGN в равной мере представляют интерес как для операторов сетей связи общего пользования (стационарных и мобильных), так и для операторов технологических сетей связи — ведомственных и корпоративных. Несмотря на то, что технологические сети связи, как правило, имеют определенную профессиональную ориентацию и специализацию, при их развитии также учитывается идеология NGN.
p£ Phone eleviiiùn
Рис. 1. Двухуровневая архитектура сети NGN в составе ССОП
Таким образом, можно провести следующую классификацию потребителей оборудования для транспортных сетей NGN, предлагаемого представленными в России вендорами:
а) операторы магистральных транспортных IP-сетей федерального и макрорегиональ-ного масштаба:
— транзитные операторы PSTN/PLMN (ОАО «Ростелеком», ЗАО «Межрегиональный Тран-зитТелеком» — «МТТ»);
— альтернативные операторы федерального масштаба, работающие в следующих сегментах телекоммуникационного рынка: аренда каналов передачи данных IP MPLS, услуги передачи данных на базе IP/MPLS, стационарная телефонная связь, мобильная связь, IP-телефония, Интернет-доступ, цифровое телевидение;
— операторы технологических сетей связи (наиболее крупные операторы — в отраслях транспорта и топливно-энергетической).
б) операторы региональных (внутризоновых) и городских (Metro) транспортных IP-сетей:
— межрегиональные компании (МРК) ОАО «Связьинвест» (филиалы МРК в субъектах РФ);
— альтернативные региональные операторы, работающие в следующих сегментах телекоммуникационного рынка: аренда каналов передачи данных IP MPLS, услуги передачи данных на
базе IP/MPLS, стационарная телефонная связь, мобильная связь, IP-телефония, Интернет-доступ, цифровое телевидение;
— региональные операторы технологических сетей связи (наиболее крупные операторы — в отраслях транспорта и топливно-энергетической).
В РФ действует в общей сложности несколько тысяч операторов телекоммуникационных сетей в приведенной выше классификации (большая часть из них — региональные альтернативные и ведомственные операторы). Поэтому для проведения анализа состояния и тенденций развития транспортных сетей NGN были выбраны наиболее крупные из этих операторов на основе существующих рейтинговых и экспертных оценок по итогам деятельности в 2014 г. и 1-м полугодии 2015 г., а также сведений о реализации проектов по развертыванию сетей NGN новыми операторами.
Место сетей NGN в построении транспортных мультисервисных сетей (магистральных сетей и сетей доступа) на основе решений NGN
В качестве базовой технологии для построения магистральных транспортных мультисервисных IP-сетей, являющихся основой сетей NGN
Р QTS/ISDN (ЙИ/PR)
Рис. 2. Место универсальной транспортной IP-сети в архитектуре NGN
и связующим звеном между их структурными компонентами (рис. 2), большинство участников российского рынка рассматривает технологию пакетной передачи данных IP/MPLS.
Сети IP/MPLS (Multiprotocol Label Switching) строятся по иерархической двухуровневой архитектуре, включающей опорный слой (ядро) MPLS-коммутации IP-трафика и граничный слой, который несет основную нагрузку по обслуживанию абонентов и составляет основной «интеллект» сети.
Технология MPLS предоставляет следующие преимущества:
— предоставление в маршрутизируемой среде ориентированных на соединение сервисов с возможностью динамической перестройки маршрутов и обхода отказавшего узла;
— управление информационными потоками (traffic engineering), приоритезация трафика по меткам в соответствии с классом обслуживания (CoS), простое и экономичное решение проблемы качества сервиса (QoS);
— эффективная передача больших объемов трафика в магистральных сетях, сокращение размеров таблиц маршрутизации в ядре сети, коммутация пакетов на основе меток, прозрачная передача через ядро сети IP/MPLS трафика Ethernet и ATM/FR;
— консолидация сетевой инфраструктуры, объединение разнородных сетей IP, ATM и Frame Relay с сокращением операционных расходов. Упрощение управления сетями за счет переноса сервисов SDH и ATM на более высокий сетевой уровень;
— простое наращивание узлов в сетях VPN и подключение к ядру MPLS абонентов, применяющих разные технологии доступа, для предоставления услуг VPN;
— организация прозрачных виртуальных корпоративных сетей (VPN) на третьем (RF^
2547 bis) или втором (проекты Martini, Kompella)
*
сетевом уровне .
* Виртуальные частные сети второго уровня (Layer 2 VPN) определены в проекте, который получил название Martini. Этот проект также находится на рассмотрении рабочей группы PWE3. Идея здесь заключается в организации туннелей для трафика Ethernet, Frame Relay, ATM и PPP через сеть MPLS. Группа PWE3 работает и над другими похожими предложениями, но со стороны сервис-провайдеров наибольший интерес вызвал проект Martini.
Функции VPN 3-го уровня ( IETF RFC 2547bis) позволяют операторам связи и поставщикам услуг предлагать корпоративным пользователям доступ к возможностям виртуальных частных сетей, используя технологию туннелирования на уровне коммутации каналов (Circuit Cross-Connect Tunneling), которая обеспечивает консолидацию пропускной способности сети и способствует сокращению расходов на оборудование и эксплуатацию.
Можно полагать, что операторы, у которых не установлено традиционное оборудование SONET/SDH, будут более быстро и активно переходить к пакетно-ориентированным технологиям транспортных сетей, используя MPLS в качестве уровня конвергенции. Даже операторы, владеющие сетями с развитой инфраструктурой SONET/SDH, могут рассматривать пакет-но-ориентированную архитектуру в качестве долгосрочной цели, так как эта архитектура полностью оптимизирована для транспортировки данных. Пакетная сеть может внедряться как оверлейная поверх существующей сети SONET/ SDH с коммутацией каналов. После этого трафик можно постепенно переводить в пакетную сеть с тем, чтобы в конечном итоге вывести оборудование SONET/SDH из опорной сети.
Рынок аренды цифровых каналов — смещение интересов потребителей в сторону IP VPN
Развитие экономики в РФ за последние несколько лет повлекло за собой множество слияний и поглощений. В результате появился ряд компаний, которым необходимо взаимодействовать со своими региональными структурами и эффективно управлять ими. Кроме этого, в России активно развиваются различные международные транснациональные корпорации, создающие широкие филиальные сети в регионах.
Высокие цены в России на аренду выделенных цифровых каналов (магистральных и внутризоновых) и, соответственно, высокая стоимость развертывания корпоративных сетей связи на основе выделенных каналов способствуют росту рынка IP VPN (Virtual Private Network).
Услуга IP VPN предназначена для корпоративных пользователей, имеющих несколько офисов с локальными сетями и желающих объединить эти сети в единое информационное пространство, защищенное от публичного трафика технологией VPN. Между территориально-удаленными сегментами корпоративной сети через каналы IP VPN возможна передача любой информации, передаваемой по протоколу IP. Количество точек включения в VPN не ограничено. Услуга IP VPN базируется на использовании ресурсов мультисервисной транспортной сети IP MPLS.
В 2015 г. в РФ наблюдался взрывообразный рост спроса со стороны таких компаний на услуги IP VPN. По данным Росбизнесконсалтинг, уровень проникновения услуги IP VPN в РФ на
конец 2014 г. составлял 50 %, а среднегодовой темп роста оценивался в 25 %.
В секторе IP VPN преобладают две явные тенденции — увеличение пропускной способности существующих портов и быстрое расширение географии предоставления услуги. По оценкам операторских компаний, услуга IP VPN сегодня одна из самых востребованных на российском рынке передачи данных.
Услуги IP VPN предлагают практически все крупные российские операторы передачи данных, действующие в гг. Москве и С.-Петербурге. Этот сервис на базе собственных мультисервис-ных сетей IP MPLS предлагают следующие ключевые игроки:
— операторы федерального масштаба «Эк-вант», «ТрансТелеком», «РТКомм», холдинг «Голден Телеком»;
— МРК «Связьинвеста»;
— московский оператор «Комстар-ОТС» и его дочерняя компания «Голден Лайн», петербургские операторы «ПетерСтар», «Вэб Плас».
Поскольку иметь IP VPN в своем портфеле услуг стало модно и престижно, о предоставлении данной услуги заявляют и небольшие операторы («Зенон Н.С.П.», «Караван» и др.).
Объем сегмента IP VPN, по оценкам Boston Consulting Group, в 2015 г. составит около 70— 80 млн. долл. В 2016 г. объем и доля услуг VPN среди прочих услуг связи будет только расти. Это обусловлено взрывным ростом спроса как собственно на организацию высокоскоростных защищенных корпоративных сетей, так и на увеличение объемов всех видов передаваемой информации (данных, голоса и видео).
Таким образом, необходимость развития сетей IP VPN российскими операторами способствуют росту спроса с их стороны на решения для мультисервисных транспортных сетей NGN на базе IP MPLS.
Вопросы модернизации существующих сетей
Необходимость модернизации ТфОП является одним из основных движущих факторов внедрения решений NGN на сетях фиксированной связи РФ. Основные причины модернизации ТфОП:
— изменение спроса на услуги связи, возрастание спроса на дополнительные услуги;
— необходимость гибкой адаптации и пер-сонализации услуг под индивидуальные потребности абонента;
— выравнивание объемов телефонного трафика и трафика данных (Интернет, корпоративные сети);
— моральный и физический износ существующего оборудования.
Как мы уже отмечали, место и технология внедрения решений NGN в фиксированных сетях PSTN российских операторов регламентируются новым отраслевым нормативным документом — РТМ «Принципы построения мультисервисных местных сетей электросвязи».
Предполагается, что модернизация ТфОП в направлении NGN будет происходить путем эволюционной согласованной замены различных элементов ТфОП (аналоговых и цифровых на базе TDM-решений) на решения NGN в составе транспортной сети NGN, SoftSwitch, мультимедиа-шлюзов, мультисервисных абонентских платформ доступа, платформ приложений на базе IMS и др.
На рис. 3 показана упрощенная модель транспортной сети, которая демонстрирует переход от первичных TDM-сетей к мультисервис-ной транспортной IP-сети.
В большинстве российских регионов (в т.ч. в их административных и промышленных центрах) операторами сетей PSTN уже построены
транспортные сети на основе оборудования SDH (за исключением уровня доступа). В некоторых случаях кабель с оптическим волокном (ОВ) задействован полностью. Это означает, что у оператора нет так называемых «темных волокон» для формирования тех транспортных ресурсов, которые не связаны с трактами STM. На рис. 4 показан тот подход, который рекомендован оператору для образования новых транспортных средств без создания STM трактов.
Из общего числа ОВ, равного K + L, выделяются две группы волокон. Первая группа, состоящая из K волокон, уплотняется, как и ранее, оборудованием SDH. Для создания необходимого числа STM-трактов может использоваться оборудование компактного спектрального уплотнения DWDM.
Вторая группа, состоящая из L волокон, используется для создания Ethernet-трактов. Эта технология позволяет реализовать одно из оптимальных транспортных средств для Интернет и мультисервисной сети в целом. Предлагаемый подход иллюстрирует эволюционную стратегию создания транспортной сети NGN. Эта концепция представляется основной для Операторов ТфОП.
В принципе, для некоторых операторов может оказаться привлекательным одномоментный
Технология IP Средства поддержки QoS (ATM, MPLS ...) Технология формирования тракта (SDH, Ethernet...) Среда передачи сигналов (оптическое волокно, РРЛ...)
Рис. 3. Упрощенная модель транспортной сети NGN
В ТфОП
SDH/ DWDM
Ethernet
K
f\
(K + L) волокон
В мультисервисную сеть и в Интернет
Рис. 4. Образование новых транспортных ресурсов при отсутствии «темных волокон»
L
переход на новую технологию. В этом случае оборудование SDH либо более не используется, либо эксплуатируется далее совместно с коммутаторами ATM. Это означает, что мультисервисная сеть будет основана на принципе «ATM over SDH». Возможны также и другие решения. В частности, новое поколение оборудования SDH содержит порт Ethernet, что позволяет использовать подход «Ethernet over SDH». Он считается привлекательным благодаря возможностям SDH по эффективному управлению транспортной сетью.
С системной точки зрения переход к IP-технологии в сетях местной фиксированной связи имеет ряд весьма специфических особенностей. Их можно сформулировать в виде следующих трех тезисов:
Основным стимулирующим фактором перехода к NGN можно считать требования пользователей, что предопределяет изменения в тер-
минальном оборудовании, а также в сетях доступа.
К дополнительным факторам перехода к NGN, существенным для Оператора, можно отнести необходимость замены некоторых видов эксплуатируемого оборудования по причинам его морального и/или физического старения, а также поддержку конкурентоспособности на рынке новых видов обслуживания.
Модернизацию сети в большинстве случаев необходимо начинать с построения базовой IP-сети (Core Network), поддерживающей все показатели QoS, определенные для пакетных технологий.
Мультисервисные сети, за исключением их строительства новым оператором, будут формироваться на базе эксплуатируемых ныне аппаратно-программных средств и линейных сооружений. По оценкам экспертов, в РФ эволюционный переход к NGN на сетях ТфОП займет несколько лет.
ЛИТЕРАТУРА
1. Легков К.Е., Буренин А.Н. К вопросу управления эффективностью инфокоммуникационных систем специального назначения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2014. № 1. — С. 38—43.
2. Легков К.Е. Модели управления процессами обмена в службе передачи и доставки файлов инфокоммуникационных сетей специального назначения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2014. № 4. — С. 38-43.
3. Легков К.Е. К вопросу организации процессов управления инфокоммуникационными сетями специального назначения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2014. № 5. — С. 34-40.
4. Легков К.Е., Скоробогатова О.А. Основные направления развития автоматизированных систем управления специального назначения и требования предъявляемые к ним системой управления // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2013. № 1. — С. 40-45.
5. Буренин А.Н., Легков К.Е. Особенности архитектур, функционирования, мониторинга и управления полевыми компонентами современных инфокоммуникационных сетей специального назначения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2013. № 3. — С. 12-17.
6. Буренин А.Н., Легков К.Е. Некоторые модели управления безопасностью инфокоммуникационных сетей специального назначения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2013. № 4. — С. 46-50.
7. Буренин А.Н., Легков К.Е. К вопросу математического описания потоков управляющей информации в процессе управления современной инфокоммуника-
ционной сетью специального назначения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2013. № 5. — С. 8-12.
8. Буренин А.Н., Легков К.Е., Нестеренко О.Е. К вопросу построения систем управления современными инфокоммуникационными сетями специального назначения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2013. № 6. — С. 22-28.
9. Буренин А.Н., Легков К.Е., Мясникова А.И. Некоторые подходы к системному анализу процессов управления современными мультисервисными сетями связи // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2012. № 1. — С. 11-13.
10. Легков К.Е., Буренин А.Н. Модели организации информационной управляющей сети для системы управления современными инфокоммуникационными сетями // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2012. № 1. — С. 14-16.
11. Легков К.Е., Буренин А.Н. Модели процессов мониторинга при обеспечении оперативного контроля эксплуатации инфокоммуникационных систем специального назначения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2012. № 2. — С.4-7.
12. Буренин А.Н., Легков К.Е. К вопросу управления рисками при обеспечении безопасности инфокоммуни-кационных сетей специального назначения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2012. № 3. — С. 17-19.
13. Легков К.Е., Мясникова А.И. Управление инфо-коммуникационными услугами в мультисервисных сетях специального назначения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2012. № 3. — С. 20-22.
