Побудова моделі фрагменту MPLS-мережі у пакеті Opnet Modeler

 

Продовження таблиці 1.1- Основні характеристики різних технологій доступу

Технологія	Середовище передачі	Швидкість	Максимальна відстань
HFC	Волокно і коаксіальний кабель	40 Мбіт/с низхідний потік  на групу до 100...500 абонентів	450...500 м між підсилювачами  (без відгалужень)
Wi-fi (версія IEEE 802.11a/b/g)	Ефір	До 11/54 Мбіт/с	50..100м
WIMAX (версія IEEE 802.16, e)	Ефір	До 120 Мбіт/с	До 3..5 км – міська забудова, до 50 км –  відкрита місцевість
Супутниковий зв'язок	Ефір	До 6 Мбіт/с	Не обмежено
ІЧ - зв'язок	Повітряні шари атмосфери	1... 1250 Мбіт/с	От 500 м до 3 км
HomePNA (версія 1.0)	Мідна вита пара	1 Мбіт/с	150 м
Fasl Ethernet / Gigabit Ethemet	Волокно,  Мідна вита пара  (кат.5)	100..1250 Мбіт/с	100 м (мідь), до 2 км (многомодове волокно), до 150 км (одномодове волокно)

1.5 Висновки до розділу

У даному розділі ми розглянули теперішню  ситуацію на ринку телекомунікаційних послуг України. Охарактеризували основні  напрямки до конвергенції мереж зв’язку  в NGN. Розглянули структуру та основні  варіанти побудови мереж наступного покоління, транспортний рівень та рівні доступу мереж NGN, охарактеризували найперспективніші технології.

 

 

2. РОЗРОБКА РЕКОМЕНДАЦІЙ ПО ПОБУДОВІ ТРАНСПОРТНОЇ МЕРЕЖІ

 

2.1 Вибір  технології транспортного рівня.

Як було зазначено раніше найефективнішими в побудові транспортної мережі в  основному є пакетні технології АТМ і IP/MPLS.

 Ініціатори і розробники середовища АТМ спочатку розглядали його як загальну технологію, що охоплює настільні системи, локальні і розподілені мережі. В даний час небагато фахівців у сфері комунікацій дотримуються такої точки зору. Унаслідок вибухового зростання мережі Internet найширше вживання отримав протокол IP. Концепція "передачі трафіку IP в будь-якому середовищі" запанувала над прагненням перетворити технологію АТМ на аналог традиційних протоколів локальної мережі.

Вживання технології АТМ в LAN-мережах  за допомогою протоколу LANE (LAN Emulation — емуляція мережі LAN), використання класичного протоколу IP в мережах  АТМ і багатопротокольна передача даних по мережі АТМ (multiprotocol over АТМ  — МРОА) набули обмеженого поширення  і були замінені технологіями Fast Ethernet (100 Мбіт/с) і гигабітовимі засобами Ethernet (Gigabit Ethernet, 1000 Мбіт/с).

Проте технологія АТМ набула великого поширення у сфері розподілених мереж WAN. Гарантії якості і класи  обслуговування, пропоновані АТМ, привели  до її широкого використання операторами  зв'язку і провайдерами служб. Якість обслуговування дозволила реалізувати  в середовищі АТМ декілька служб  з різними класами обслуговування для голосу, відео і звичайних  даних.

IP і АТМ є абсолютно різними  технологіями. АТМ передбачає встановлення  з'єднання і перед пересилкою  потоків даних по заздалегідь  визначеному маршруту встановлює  з'єднання (канали PVC або SVC); після  цього передаються вічка фіксованої  довжини із заданою якістю  обслуговування. Технологія АТМ  має власний протокол маршрутизації  в інтерфейсі між приватними  мережами (Private Network-to-network Interface — PNNI). PNNI є ієрархічним протоколом канального рівня, в якому кожен вузол створює повну топологічну картину мережі і визначає найкращий маршрут при русі потоків даних по мережі, грунтуючись на цій інформації і на параметрах QOS, властивих середовищу АТМ.

З іншого боку, IP не вимагає встановлення з'єднання. Широке поширення цієї технології пояснюється здатністю середовища IP використовувати механізми другого  рівня і фізичного транспортування. Для всіх вузлів маршрутизатор IP-мережі приймає рішення про пункт  призначення або адресу переходу для кожного пакету, що прибуває на даний маршрутизатор.

Комутація вічок в АТМ є більш  простішим і одноріднішим процесом в порівнянні з традиційною маршрутизацією, використовуваною в мережах IP. Оскільки вічка АТМ завжди мають одну і  ту ж довжину, значно меншу довжини  кадру IP, вони вимагають меншої буферизації. Крім того, вони передбачувані, оскільки їх заголовки завжди знаходяться  на одному і тому ж місці. У мережах IP маршрутизатори повинні використовувати програмне забезпечення для правильної обробки ряду змін в потоці передачі, зокрема, для виміру довжини пакету, для фрагментації пакету, для передачі пакетів в правильному порядку і для перезбірки пакетів.

В результаті комутатор АТМ автоматично  виявляє заголовки вічок, і їх обробка відбувається швидше.

З іншого боку, оскільки довжина пакету IP більше довжини вічка АТМ, відсоток переданого корисного навантаження в мережі АТМ виявляється значно менше, ніж в IP, що знижує ефективність роботи мережі.

АТМ мережі зі встановленням з'єднання також можуть гарантувати певну якість обслуговування, тому вони можуть використовуватися для передачі різних видів трафіку — звуку, відео і даних — через одні і ті ж комутатори. Крім того, мережі зі встановленням з'єднання можуть краще управляти мережевим трафіком і запобігати перевантаженню мережі, оскільки комутатори можуть просто скидати ті з'єднання, які вони не здатні підтримувати.

Можливість передачі даних різних типів по одному з'єднанню.

У АТМ всі типи інформації можуть надійно передаватися через єдине  мережеве підключення. АТМ використовує концепцію категорії обслуговування між кінцевими користувачами  АТМ і комутаторами для того, щоб  отримати надійну службу передачі даних. У мережі IP для забезпечення якісної  передачі різних типів інформації, а також для забезпечення різних категорій обслуговування необхідно  використовувати додаткові механізми  на вищих рівнях.

Можливості масштабування мережі.

Теоретично розширення ip-мережі обмежене розрядністю ip-адреси. Максимальна  швидкість магістралі при використанні технології Gigabit Ethernet складає 10 Гбіт/с. На практиці забезпечення якості обслуговування в мережі IP вимагає створення  керованої мережі з певною пропускною спроможністю і продуктивністю маршрутизаторів, що накладає обмеження на масштабованість.

Існуючі стандарти АТМ передбачають швидкості передачі до  2,4 Гбіт/с. АТМ підтримує єдиний спосіб передачі даних, що дозволяє зв'язувати мережі будь-яких розмірів і масштабувати їх в майбутньому. Масштабованість  мереж АТМ обмежується продуктивністю комутаторів і можливістю управління мережею.

Поширеність мереж.

Розгортання ip-мереж здійснюється, перш за все, для передачі даних (а  не мультісервісного трафіку). Завдяки  появі мережі Інтернет технологія IP в даний час — найбільш поширена і бистророзвиваюча технологія мереж  передачі даних. Це є основною причиною прагнення розробників створити на базі ip-протоколу мультісервісную  мережу, використовуючи для цього  вже існуючі мережі.

Технологія АТМ спеціально створювалася для того, щоб служити основою  широкосмугової мультисервісної мережі: її поширення безпосередньо пов'язане з прагненням створити подібні мережі. Оскільки в даний час ринок широкосмугових послуг розвинений у меншій мірі, чим ринок послуг ПД, мережі на основі АТМ поширені не настільки широко.

Вартість мережі.

Ціни на устаткування АТМ істотно  вище за ціни на устаткування IP. В той  же час якість послуг, що надаються  АТМ-мережею, також істотно вище за аналогічні показники ip-мереж. Вживання ж на мережі IP всіляких засобів підвищення якості сервісу приводить до істотного  дорожчання будівництва і експлуатації мережі.

Аналогічні міркування стосуються і складності протоколів і управління мережею. Протоколи маршрутизації  АТМ значно складніші, ніж в IP, проте  впровадження механізмів резервування смуги пропускання, багаторівневій комутації, диференційованого обслуговування приводить до значного ускладнення  стека протоколів ip-мережі, і його простота перестає бути гідністю.

Звідси слід зробити вивід, що в  результаті того, що для операторів зв'язку нашої країни найвагомішими  аргументами є вартість устаткування і ефективність роботи мережі, то найоптимальнішим рішенням буде - побудова транспортної мережі на основі IP протоколу з комутацією по мітках MPLS.

2.2 Обґрунтування вибору технології MPLS для побудови транспортного рівня.

2.2.1 Структура  технології.

Багатопротокольна комутація за допомогою  міток MPLS - технологія, розроблена робочою  групою по інженерії послуг Інтернету IETF. Це нова архітектура побудови магістральних мереж, яка значно розширює наявні перспективи масштабування, підвищує швидкість обробки трафіку і надає величезні можливості для організації додаткових послуг.

Технологія MPLS поєднує в собі можливості управління трафіком, властиві технологіям  канального рівня, та масштабованість  і гнучкість протоколів, характерні для мережевого рівня. Будучи результатом  злиття механізмів різних компаній, вона ввібрала в себе найбільш ефективні  рішення кожної. MPLS поєднала в собі надійність АТМ, зручні і потужні  засоби доставки і забезпечення гарантованої якості обслуговування IP-мереж, - така інтеграція мереж дозволяє отримати додаткову вигоду зі спільного використання протоколів IP і АТМ.

Головна особливість технології MPLS - відділення процесу комутації пакету від аналізу IP-адреси в його заголовку, що дозволяє здійснювати комутацію  пакетів значно швидше. Відповідно до протоколу MPLS маршрутизатори і комутатори призначають на кожній точці входу  в таблицю маршрутизації особливу мітку і повідомляють цю мітку сусіднім пристроям.

Наявність таких міток дозволяє маршрутизаторам і комутаторам, що підтримують технологію MPLS, визначати  наступний крок в маршруті пакету без виконання процедури пошуку адреси. На сьогоднішній день існують  три основні сфери застосування MPLS:

• управління трафіком;
• підтримка класів обслуговування (CoS);
• організація віртуальних приватних мереж (VPN).

Розташування технології MPLS в семирівневій моделі ВВС показано на мал. 2.1.

Мережевий рівень - це комплексний  рівень, який забезпечує можливість з'єднання  і вибір маршруту між двома  кінцевими системами, підключеними до різних "підмереж", які можуть знаходитися в різних географічних пунктах. В даному випадку "підмережа" - це, по суті, незалежний мережевий  кабель (ще інколи зветься сегментом).

Канальний рівень забезпечує надійний транзит даних через фізичний канал. Виконуючи це завдання, канальний  рівень вирішує питання фізичної адресації (на противагу мережевій  або логічній адресації), топології  мережі, лінійної дисципліни (яким чином  кінцевій системі використовувати  мережевий канал), повідомлення про  несправності, а також питання  впорядкованої доставки блоків даних  і управління потоком інформації.

Фізичний рівень визначає електротехнічні, механічні, процедурні і функціональні  характеристики активації, підтримки  і дезактивації фізичного каналу між кінцевими системами.

 

Рисунок 2.1 – Площини MPLS

MPLS - це свого роду інкапсулюючий  протокол, здатний транспортувати  інформацію безлічі інших протоколів  вищих рівнів моделі ВВС. Таким  чином, технологія MPLS залишається  незалежною від протоколів рівнів 2 і 3 в мережах IP, АТМ і Frame Relay, а також взаємодіє з існуючими  протоколами маршрутизації, такими  як протокол резервування ресурсів RSVP або мережевий протокол переважного  вибору найкоротших маршрутів  OSPF.

Представлена на мал. 2.1 площина пересилки даних MPLS не утворює повноцінного рівня, вона "вклинюється" в мережі IP, АТМ або Frame Relay між 2-м і 3-м рівнями моделі ВВС, залишаючись незалежною від цих рівнів. Можна сказати, що одночасне функціонування MPLS на мережевому рівні і на рівні ланки даних призводить до утворення так званого рівня 2.5, де, власне, і виконується комутація по мітках.

Комітет IETF визначив три основні  елементи технології MPLS. Розглянемо кожен  з них детальніше:

Мітка - це ідентифікатор фіксованої довжини, що визначає клас еквівалентності  пересилки FEC. Мітки мають локальне значення, тобто прив'язка мітки  до FEC використовується тільки для пари маршрутизаторів. Мітка використовується для пересилки пакетів від  верхнього маршрутизатора до нижнього, де, будучи вхідною, замінюється на вихідну мітку, що має також локальне значення на наступній ділянці шляху. Мітка передається у складі будь-якого пакету, при цьому її місце в пакеті залежить від використовуваної технології канального рівня. Структура мітки зображена на малюнку 2.2.