|
|
  |
Главная страница / Архитектура отрасли МУЛЬТИСЕРВИСНЫЕ СЕТИ СВЯЗИСтраницы истории Прародителем понятия "мультисервисная сеть" можно считать, пожалуй, концепцию сетей ISDN (Integrated Services Digital Network), появившуюся в конце 60-х и активно внедрявшуюся в 90-е годы. Сети ISDN – это дальнейшее развитие телефонной связи, предоставляющие возможность передачи как голоса, так и данных по коммутируемым цифровым каналам пропускной способностью 64 Кбит, причем каждый канал устанавливается на необходимый промежуток времени. Оплата за пользование сетью производится соответственно на основании суммарного времени соединения. Понятно, что такой подход удобен для голосовых сервисов и работы в пакетном режиме обмена информации (короткими сессиями). Для интерактивных же приложений, подразумевающих длительный непрерывный обмен данными, стоимость использования сетей ISDN может оказаться чрезмерно высокой. Развивалась также концепция Broadband ISDN (широкополосный ISDN), воплощением которой стала технология АТМ (Asynchronous Transfer Mode), позволяющая передавать разнотипную информацию по одному каналу связи с высокой пропускной способностью, отвечая при этом всем противоречивым требованиям, налагаемым разными типами сервиса: низкие задержки для голоса, постоянная скорость для видео, высокая надежность для данных. Изначально АТМ задумывалась как единая сквозная технология для всей сети, от пользователя до пользователя, более скоростная, чем стандартный Ethernet (10 Мбит/с физической скорости и до 3–4 Мбит/с реальной), позволяющая предоставить мультисервисные возможности (передачу голоса, видео, разных типов данных). Но появление FastEthernet и коммутируемого Ethernet, обеспечивающего реальную скорость до 100 Мбит/с, а также сложность адаптации существующих приложений к АТМ привели к тому, что в локальных сетях эта технология оказалась совершенно невостребованной. Сегодня АТМ используется прежде всего операторами связи в глобальных сетях и сетях масштаба города. Конечные пользователи редко обращаются к ней из-за высокой стоимости оборудования и жестких требований к каналам связи (АТМ работает на каналах Е1, Е3, STM-1 и выше). В середине 90-х годов стали активно развиваться технологии так называемой "пакетной телефонии", когда в одном канале связи объединяется передача речи и данных. Эти технологии, как и АТМ, позволяют не выделять отдельной постоянной полосы пропускания для голоса, скорость передачи данных автоматически снижается при начале разговора и восстанавливается при его окончании и даже в паузах разговора. Наиболее популярной стала передача речи по сетям Frame Relay (VoFR – Voice over Frame Relay), получившая к тому времени широкое распространение во всем мире, в том числе и в России. Технологии VoFR многое позаимствовали из АТМ, однако предоставляют возможность использовать относительно медленные и потому недорогие каналы связи – от 64 Кбит/с и ниже, вплоть до обычных телефонных линий с аналоговыми модемами на скоростях от 19,2 Кбит/с (естесканала, тем меньше разговоров одновременно можно передать). Способы приоритезации трафика в сетях FR, разработанные для голосовой связи, позволили осуществить по ним передачу потокового видео и другого трафика, требующего постоянной скорости. Между тем на уровне оконечных пользователей ситуация с интеграцией сервисов оставалась прежней – много разнородного оборудования и приложений, рассчитанных на различные типы подключения, требующего разных кабельных сетей и интерфейсов. В сетях передачи данных работают в основном приложения, ориентированные на сетевой протокол IP и широковещательные локальные сети, обеспечивающие доступ "каждый к каждому". Телефонные станции требуют своих интерфейсов (как правило, ISDN BRI или Е1, актуальными остаются и аналоговые подключения). Видеоконференции, получающие все большее распространение, разрабатывались в первую очередь в расчете на выделенные каналы связи или опять же телефонные сети ISDN. Подключение всего этого разнородного оборудования к единой транспортной сети на основе FR или АТМ производится с помощью шлюзов, обеспечивающих разнородные типы интерфейсов. В итоге это приводит к большим финансовым затратам (стоимость порта на шлюзе оказывается довольно высокой), а также к трудностям чисто технологического характера. В конце 90-х годов начались активные попытки обеспечить передачу голоса, трафика видеоконференций и других типов данных по сетям IP. Сам по себе протокол IP первоначально не предназначался для такого критичного к задержкам и/или скорости передачи трафика. Однако появление технологий коммутации на втором и третьем уровнях, расширение пропускной способности каналов связи и введение в маршрутизаторы функций обеспечения "качества сервиса" (QoS) привели к тому, что сети IP стали рассматриваться как вполне приемлемая транспортная среда для всех типов трафика. Таким образом, имеющиеся виды сервисов в сети могут быть доведены "до конечного пользователя" с использованием единого протокола и одного типа интерфейса. Иными словами, решается задача, для которой в свое время разрабатывались сети АТМ, но уже с использованием коммутируемого высокоскоростного Ethernet и маршрутизации и коммутации IP с применением QoS. Принципы устройства сети Опыт использования всех вышеописанных технологий, которые объединяют передачу голоса, видео и разных типов данных, привела к появлению понятия "мультисервисная сеть". Ключевым тут стал акцент на предоставление различных видов сервиса для пользователя сети, а не на конкретные технологии, посредством которых они реализуются. По образному выражению одного из наших клиентов, "все равно, как будет устроена сеть, пусть хоть мальчики с дискетами между офисами бегают – лишь бы я имел нужную информацию в нужное время". Тем не менее рассмотрим в первую очередь принципы устройства сети, позволяющие иметь новые возможности или расширяющие существующие. В простейшем случае мультисервисная сеть не добавляет – телефонии и передаче данных, но предоставляет возможность уменьшить затраты на их реализацию (например, используя каналы связи с меньшей пропускной способностью). Многие сети операторов коммуникационных услуг построены по такому принципу. Конечному пользователю предлагаются отдельные услуги: телефония, выделенные каналы, сеть X.25, FR или АТМ, доступ в Интернет. Внутри собственной сети он может использовать единую транспортную сеть для всех этих видов услуг, что вполне оправданно до тех пор, пока удается сократить затраты оператора при сохранении качества сервиса. Аналогичный подход широко используется при построении корпоративных телекоммуникационных сетей. В офисах при этом применяются стандартные средства предоставления сервисов – УАТС, локальная сеть, последовательные порты (для видеоконференций и другого потокового трафика), порты Х.25/PAD (в основном для банковских приложений). А обмен информацией между офисами производится путем интеграции всех видов трафика в единый сетевой протокол, как правило Frame Relay или IP, в редких случаях – АТМ. При этом могут использоваться как выделенные каналы, так и услуги операторов сетей общего пользования. Выбор конкретного протокола определяется прежде всего доступностью соответствующих услуг, пропускной способностью каналов и, естественно, ценовыми соображениями. Скажем, в городских сетях сегодня зачастую доступны каналы 2 Мбит по сравнительно невысоким ценам. В этом случае более эффективным может быть применение концепции ISDN. "Центральным" устройством при этом оказывается коммутатор ISDN, то есть учрежденческая АТС, а для передачи данных используются маршрутизаторы и коммутаторы с соответствующим интерфейсом. В междугородной связи, где затраты на каналы высокой пропускной способности велики, интеграция разных типов сервиса в один относительно низкоскоростной канал способствует значительной экономии: прежде всего за счет междугородных телефонных разговоров, за которые после реализации такой сети не приходится платить отдельно. Ценой за это оказывается установка достаточно дорого шлюза, "пакующего" разные виды трафика в один канал связи. В настоящее время подобные устройства выпускают практически все ведущие производители коммуникационного оборудования. В своей практике мы активно используем решения от Cisco Systems, Nortel Networks и Motorola ING. Естественно, целесообразность и окупаемость системы нужно просчитать заранее и только на основании результатов оценки принимать решение о ее создании. Важно также помнить, что пропускная способность и качество канала налагают ограничения на доступность отдельных сервисов. Скажем, каждый телефонный разговор занимает полосу от 8–10 Кбит/с и выше, соответственно уменьшая во время разговора доступную скорость передачи данных. А для проведения полноценной видеоконференции требуется не менее 128 Кбит/с на все время сеанса связи. Плюсы и минусы В настоящи, обеспечивающие передачу всех видов трафика по IP и позволяющие перенести "точку, где происходит интеграция услуг" со шлюза внешней телекоммуникационной сети в локальную сеть Ethernet. Скажем, Nortel, Avaya, Siemens, Ericsson и другие выпускают для своих УАТС платы IP-телефонии с интерфейсом Ethernet, которые можно использовать для организации транка между АТС по IP-сетям, а также для согласования с внешними шлюзами VoIP и подключения IP-телефонов. Все основные производители средств видеоконференц-связи также начали поддерживать подключение к IP. Говоря о предоставлении разных типов услуг в IP-сетях, нельзя обойти вниманием "традиционные сервисы", требующие небольших скоростей и малых объемов передачи информации от терминалов к хостам и использующие последовательные порты, сети Х.25 или даже сети SNA (банковские приложения авторизации пластиковых карточек, различные системы телеметрии, терминалы систем бронирования и продажи билетов и т. п.). На основании нашего опыта можно сказать, что развитие этих систем в сторону передачи информации по IP происходит, но крайне медленно. Поэтому задача упрощения коммуникационной структуры сети путем подключения таких хостов непосредственно в сеть IP еще долго будет оставаться актуальной. Единого стандартного способа ее решения нет, но в большинстве случаев, используя оборудование различных производителей (Cisco, Motorola, Eicon), можно найти вполне эффективные решения. Преимущества подключения всех видов сервисов через единый интерфейс Ethernet очевидны: сокращаются затраты на установку и сопровождение нескольких типов кабельных сетей, происходит централизация управления потоками информации в сети. Особенно наглядны эти плюсы при организации "кампусных" и городских сетей, когда удаленные офисы связаны медными парами с применением технологии xDSL, оптоволокном (тогда имеет смысл использовать Gigabit Ethernet) или радиоканалами. Во всех этих случаях применение Ethernet как единого транспортного протокола сети позволяет удешевить и упростить организацию телефонной и видеосвязи при одновременном объединении сетей передачи данных, поскольку становится возможным задействовать один канал связи. Следует учитывать, что передача таких сервисов, как голос и видео, предъявляет к сети дополнительные требования. Сеть должна иметь достаточно высокую производительность, быть коммутируемой, обеспечивать качество сервиса. Становится актуальной и задача единого управления QoS в сети, для решения которой необходимо наличие мощных средств управления. На сегодня системы централизованного управления качеством сервиса в сети выпускаются производителями оборудования (CiscoWorks 2000, Optivity от Nortel Networks). Средства же, позволяющие эффективно контролировать качество сервиса в сетях, построенных на оборудовании разных производителей, находятся на начальном этапе своего развития. Вопросы обеспечения качества сервиса в IP сетях на основе коммутируемого FastEthernet ут быть частично или даже полностью сняты за счет запаса пропускной способности. При переходе же к телекоммуникационным каналам невысокой скорости (от 64 до 2048 Кбит/с) проблемы резко обостряются. Например, повышение качества видео приводит к неприемлемым задержкам при трансляции голоса, передача больших объемов данных вызывает "заморозку" видеокартинки даже на достаточно скоростных (~1 Мбит/с) каналах. Использование спутниковых каналов, вносящих дополнительную собственную задержку, также усложняет задачу. Для того чтобы поддерживать такую сеть в работоспособном состоянии, находя возможные компромиссы, требуются специалисты весьма высокой квалификации, и это в конечном итоге опять способствует удорожанию системы в целом. Возможный выход – выбор иного транспортного протокола для низкоскоростной части сети, например FR, поскольку реализация необходимого качества сервиса и перераспределение полосы пропускания в этом случае оказываются заметно проще, а скорости ниже (передача одного голосового канала по IP может требовать скорости в 2–2.5 раза выше, чем по FR). К сожалению, почти не существует оборудования, обеспечивающего "прозрачное" шлюзование голоса между сетями IP и FR. Единственный известный нам пример – Vanguard компании Motorola, однако для него характерен ряд значительных ограничений в части подключения к IP-сетям. Остальные же устройства потребуют при переходе от VoIP к VoFR дополнительного порта шлюзования к внешней АТС, усложнения таблиц голосовой коммутации и еще одного преобразования голос-данные. В то же время IP как единый транспортный протокол в рамках всей распределенной сети позволяет не только эффективно разделить различные сервисы на основании требований к их качеству, но и при необходимости изолировать друг от друга трафик различных приложений, осуществив дополнительную защиту информации в рамках корпоративной или операторской сети. Фактически речь идет о распространении на всю территориально-распределенную сеть преимуществ, предоставляемых виртуальными локальными сетями (VLAN) на базе коммутаторов Ethernet. Основное средство создания таких частных VPN (virtual private network) внутри распределенной IP-сети – технология MPLS, обеспечивающая "сквозные" виртуальные сети в средах Ethernet, Frame Relay, ATM и на выделенных каналах связи. Реализация тех же возможностей на сетях FR или ATM без использования MPLS требует значительных затрат и сложных конфигураций оборудования, а в ряде случаев оказывается просто невозможной. Недостатком сетей на основе MPLS можно считать дополнительную избыточность, особенно критичную на низкоскоростных каналах, а также повышенные требования к оборудованию и квалификации обслуживающего персонала. Как всегда, выбору этой технологии должен предшествовать тщательный расчет ее эффективности и окупаемости. Частично стоимость решения можно снизить, если передать управление сетью внешнему оператору или компании, осуществлявшей ее создание. В заключение разговора о мультисервисных сетях хотелось бы подчеркнуть, что это не очередная модная технология на все случаи жизни, а совокупность средств и решений, возникших на стыке телефонии, видеоконференц-связи, локальных сетей и телекоммуникаций. Задача мультисервисной сети – упростить и/или удешевить предоставление различных услуг связи, а в перспективе – сделать их более эффективными и удобными не только для служб, эксплуатирующих сеть, но и для каждого пользователя. Весьма перспективными, например, представляются оставшиеся за рамками данной статьи разработки, связывающие компьютерные приложения и АТС на более высоких, чем сетевой, уровнях. Скажем, использование данных из систем документооборота (адресные книги, деления сотрудников по рабочим группам) для организации быстрого дозвона или автоматического распределения входящих звонков. Мы не считаем, что какая-то из существующих технологий имеет решительное преимущество перед другой, и не утверждаем, что "пакетный" голос лучше ISDN", что "голос по IP всегда лучше голоса по FR", что "обычные АТС свое отжили и будущее за IP-телефонами". Всему есть свое место, и окончательная структура мультисервисной сети определяется ее соответствием запросам пользователя и тем, сколько стоит ее создание и эксплуатация. В умении правильно выбрать необходимые средства и состоит искусство сетевого интегратора. Главная страница / Архитектура отрасли |