eng
Выпуск #3/2011
Л.Левин, А.Тихонович, Ю.Зингеренко
Цифровые системы передачи как транспортная платформа для пакетного трафика
Цифровые системы передачи как транспортная платформа для пакетного трафика
Просмотры: 2771
Все более широкое распространение пакетных технологий передачи информации в сетях связи вызывает повышенный интерес к объединению участков Ethernet-сетей в единую территориально распределенную сеть на основе транспортной платформы с временным разделением каналов (TDM). В статье рассматривается передача пакетного трафика по синхронным цифровым потокам сетей SDH и PDH, даются практические рекомендации по построению многоканальных систем передачи пакетного трафика в сетях связи технологических служб с акцентом на технологии "последней мили".
Специфика цифровых сетей связи для технологических служб
Для технологических сетей связи характерен ряд особенностей:
• распределение сетевых объектов на значительных территориях, охватывающих как отдельные регионы, так и в целом РФ;
• наличие протяженных линий связи с множеством переприемных пунктов, расположенных вдоль железных дорог или нефте-, газо- и продуктопроводов;
• высокие требования к надежности передачи информации для ряда технологических служб, включая диспетчерскую связь (ОТС), мониторинг и т.д.
Эти особенности влекут следующие задачи развития ведомственных и корпоративных технологических сетей связи:
• объединение множества терминалов и локальных вычислительных сетей (ЛВС) вдоль технологических трасс в общую сеть пакетной передачи с концентрацией трафика в центрах мониторинга и управления;
• организация выделенных виртуальных ЛВС (VLAN) в рамках общей сети для передачи пакетного трафика отдельных технологических служб;
• совместная передача пакетного трафика и цифровых потоков выделенных (некоммутируемых) каналов с многоточечным доступом к сетевым объектам с помощью технологии "последней мили".
Рассмотрим варианты объединения пакетных сетей на платформе каналов и трактов цифровых систем передачи (ЦСП) различных типов.
Объединение пакетных сетей на основе первичного цифрового потока Е1
Средние скорости передачи пакетного трафика в технологических службах телеметрии, мониторинга и управления относительно невысоки (до 1 Мбит/с). Следовательно, территориально распределенные ЛВС и отдельные терминалы могут быть соединены трактами с пропускной способностью n×64 кбит/с на уровне первичного цифрового потока Е1. Следует отметить, что цифровой поток Е1 (2048 кбит/с) является базовой транспортной единицей, которая прозрачно передается в ЦСП как синхронной (SDH) , так и плезиохронной (PDH) цифровых иерархий.
Пакетный трафик между отдельными ЛВС и терминалами передается гибким первичным мультиплексором каналов [1], включающим программируемый кросс-коннектор синхронных цифровых потоков (n×64 кбит/с) и коммутатор пакетов Ethernet канального уровня. Фрагмент функциональной схемы гибкого первичного мультиплексора каналов, например, МК-2048/ГК-Е (МВТК-2К), выпускаемого предприятием "НОВЕЛ ИЛ", показан на (рис.1). Кросс-коннектор образует прозрачные тракты со скоростью n×64кбит/с между РСМ-портами пакетного коммутатора и внешними (Е1) портами мультиплексора, а коммутатор Ethernet выполняет обработку пакетов, поступающих на локальные (FE) и агрегатные (PCM) порты и их маршрутизацию в соответствии с динамической таблицей портов и МАС-адресов [2] источников сообщений.
Коммутатор Ethernet поддерживает приоритизацию трафика (QoS) и конфигурируется для работы:
• в режиме моста (с формированием общей динамической таблицы коммутации пакетов);
• в режиме коммутации с образованием виртуальных сетей (VLAN) по принципу разделения портов;
• в режиме коммутации с использованием тэгов VLAN по стандарту IEEE 802.1q [3].
Коммутатор поддерживает до 16 VLAN, образующих независимые виртуальные каналы передачи информации от терминалов различных технологических служб в общей среде доступа с пропускной способностью 30×64 или 31×64 кбит/с в цикле Е1. В секции мультиплексора МК-2048/ГК-Е предусмотрена установка до 10 коммутаторов Ethernet с доступом к общим ИКМ-шинам кросс-коннектора, который обеспечивает прозрачную кросс-коммутацию каналов в группе, включающей до восьми потоков Е1. Это позволяет организовать территориально распределенные пакетные сети как с виртуальной шинной конфигурацией (bus), так и с разветвленной топологией.
Объединение пакетных сетей посредством транспортной платформы SDH
В системах передачи синхронной цифровой иерархии (SDH) транспортные цифровые тракты для передачи пакетного трафика образуются путем "сцепки" (concatenation) группы виртуальных контейнеров соответствующего уровня. В мультиплексорах класса STM- 1 (155 Мбит/c) виртуальные группы образуются из контейнеров VC-12 или VC-3, в мультиплексорах SDH более высокого порядка используются также группы виртуальных контейнеров VC-4. В таблице представлены варианты организации транспортных трактов для передачи пакетного трафика в SDH-мультиплексорах МЦП-155К, МЦП-622М, МЦП-2500Е производства "НОВЕЛ ИЛ".
Пакеты Ethernet инкапсулируются в группу виртуальных контейнеров VC-12 (VC-3, VC-4) по алгоритму GFP, рекомендация ITU-T G.7041. В частности, шлюзовые блоки ПЛС-GFP-10/100 в составе мультиплексоров МЦП-155 и МЦП-622М позволяют организовать до восьми портов FE (с интерфейсом до 10/100 Base T) и до восьми VLAN с общим транспортным потоком шириной до 100 Мбит/с. Блок ИТ-1ГЕ мультиплексора МЦП-2500Е через интерфейс 1000Base-TХ может передавать пакетный трафик со скоростью до 1 Гбит/с. Все интерфейсные блоки поддерживают приоритизацию трафика (QoS).
Транспортная платформа SDH может использоваться не только для объединения территориально распределенных сетей Ethernet, но также для формирования мультисервисных пакетных сетей [4] путем подключения IP-маршрутизаторов к портам SDH-мультиплексора через интерфейсы Ethernet (рис.2). При этом часть цифрового потока STM-N, не занятая IP-трафиком, может передавать потоки Е1 как в коммерческих целях, так и для внутриведомственных сетей связи – выделенных, групповых (с оперативным многоточечным доступом) и коммутируемых, поступающих от УАТС с временной коммутацией каналов.
* * *
Таким образом, для объединения территориально распределенных участков технологических ЛВС и терминалов с относительно невысокой средней скоростью передачи пакетного трафика (до 2 Мбит/с) целесообразно использовать гибкие первичные мультиплексоры со встроенными коммутаторами Ethernet канального уровня и кросс-коннекторами каналов. В качестве транспортной платформы для соединения сетей Ethernet со скоростью передачи трафика от 2 Мбит/с до 1 Гбит/с, а также для образования мультисервисных сетей, следует использовать системы передачи SDH с шлюзовыми блоками Ethernet поверх STM в составе мультиплексоров соответствующего уровня STM-N.
Литература
1. ITU-T Recommendation G.797.
2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб, «Питер», 2006.
3. Standart IEEE 802.1q
4. Левин Л.С., Зингеренко Ю.А., Тихонович А.Б. Передача трафика в мультисервисных сетях связи. – Вестник связи, 2005, №12, с.55–59.
Для технологических сетей связи характерен ряд особенностей:
• распределение сетевых объектов на значительных территориях, охватывающих как отдельные регионы, так и в целом РФ;
• наличие протяженных линий связи с множеством переприемных пунктов, расположенных вдоль железных дорог или нефте-, газо- и продуктопроводов;
• высокие требования к надежности передачи информации для ряда технологических служб, включая диспетчерскую связь (ОТС), мониторинг и т.д.
Эти особенности влекут следующие задачи развития ведомственных и корпоративных технологических сетей связи:
• объединение множества терминалов и локальных вычислительных сетей (ЛВС) вдоль технологических трасс в общую сеть пакетной передачи с концентрацией трафика в центрах мониторинга и управления;
• организация выделенных виртуальных ЛВС (VLAN) в рамках общей сети для передачи пакетного трафика отдельных технологических служб;
• совместная передача пакетного трафика и цифровых потоков выделенных (некоммутируемых) каналов с многоточечным доступом к сетевым объектам с помощью технологии "последней мили".
Рассмотрим варианты объединения пакетных сетей на платформе каналов и трактов цифровых систем передачи (ЦСП) различных типов.
Объединение пакетных сетей на основе первичного цифрового потока Е1
Средние скорости передачи пакетного трафика в технологических службах телеметрии, мониторинга и управления относительно невысоки (до 1 Мбит/с). Следовательно, территориально распределенные ЛВС и отдельные терминалы могут быть соединены трактами с пропускной способностью n×64 кбит/с на уровне первичного цифрового потока Е1. Следует отметить, что цифровой поток Е1 (2048 кбит/с) является базовой транспортной единицей, которая прозрачно передается в ЦСП как синхронной (SDH) , так и плезиохронной (PDH) цифровых иерархий.
Пакетный трафик между отдельными ЛВС и терминалами передается гибким первичным мультиплексором каналов [1], включающим программируемый кросс-коннектор синхронных цифровых потоков (n×64 кбит/с) и коммутатор пакетов Ethernet канального уровня. Фрагмент функциональной схемы гибкого первичного мультиплексора каналов, например, МК-2048/ГК-Е (МВТК-2К), выпускаемого предприятием "НОВЕЛ ИЛ", показан на (рис.1). Кросс-коннектор образует прозрачные тракты со скоростью n×64кбит/с между РСМ-портами пакетного коммутатора и внешними (Е1) портами мультиплексора, а коммутатор Ethernet выполняет обработку пакетов, поступающих на локальные (FE) и агрегатные (PCM) порты и их маршрутизацию в соответствии с динамической таблицей портов и МАС-адресов [2] источников сообщений.
Коммутатор Ethernet поддерживает приоритизацию трафика (QoS) и конфигурируется для работы:
• в режиме моста (с формированием общей динамической таблицы коммутации пакетов);
• в режиме коммутации с образованием виртуальных сетей (VLAN) по принципу разделения портов;
• в режиме коммутации с использованием тэгов VLAN по стандарту IEEE 802.1q [3].
Коммутатор поддерживает до 16 VLAN, образующих независимые виртуальные каналы передачи информации от терминалов различных технологических служб в общей среде доступа с пропускной способностью 30×64 или 31×64 кбит/с в цикле Е1. В секции мультиплексора МК-2048/ГК-Е предусмотрена установка до 10 коммутаторов Ethernet с доступом к общим ИКМ-шинам кросс-коннектора, который обеспечивает прозрачную кросс-коммутацию каналов в группе, включающей до восьми потоков Е1. Это позволяет организовать территориально распределенные пакетные сети как с виртуальной шинной конфигурацией (bus), так и с разветвленной топологией.
Объединение пакетных сетей посредством транспортной платформы SDH
В системах передачи синхронной цифровой иерархии (SDH) транспортные цифровые тракты для передачи пакетного трафика образуются путем "сцепки" (concatenation) группы виртуальных контейнеров соответствующего уровня. В мультиплексорах класса STM- 1 (155 Мбит/c) виртуальные группы образуются из контейнеров VC-12 или VC-3, в мультиплексорах SDH более высокого порядка используются также группы виртуальных контейнеров VC-4. В таблице представлены варианты организации транспортных трактов для передачи пакетного трафика в SDH-мультиплексорах МЦП-155К, МЦП-622М, МЦП-2500Е производства "НОВЕЛ ИЛ".
Пакеты Ethernet инкапсулируются в группу виртуальных контейнеров VC-12 (VC-3, VC-4) по алгоритму GFP, рекомендация ITU-T G.7041. В частности, шлюзовые блоки ПЛС-GFP-10/100 в составе мультиплексоров МЦП-155 и МЦП-622М позволяют организовать до восьми портов FE (с интерфейсом до 10/100 Base T) и до восьми VLAN с общим транспортным потоком шириной до 100 Мбит/с. Блок ИТ-1ГЕ мультиплексора МЦП-2500Е через интерфейс 1000Base-TХ может передавать пакетный трафик со скоростью до 1 Гбит/с. Все интерфейсные блоки поддерживают приоритизацию трафика (QoS).
Транспортная платформа SDH может использоваться не только для объединения территориально распределенных сетей Ethernet, но также для формирования мультисервисных пакетных сетей [4] путем подключения IP-маршрутизаторов к портам SDH-мультиплексора через интерфейсы Ethernet (рис.2). При этом часть цифрового потока STM-N, не занятая IP-трафиком, может передавать потоки Е1 как в коммерческих целях, так и для внутриведомственных сетей связи – выделенных, групповых (с оперативным многоточечным доступом) и коммутируемых, поступающих от УАТС с временной коммутацией каналов.
* * *
Таким образом, для объединения территориально распределенных участков технологических ЛВС и терминалов с относительно невысокой средней скоростью передачи пакетного трафика (до 2 Мбит/с) целесообразно использовать гибкие первичные мультиплексоры со встроенными коммутаторами Ethernet канального уровня и кросс-коннекторами каналов. В качестве транспортной платформы для соединения сетей Ethernet со скоростью передачи трафика от 2 Мбит/с до 1 Гбит/с, а также для образования мультисервисных сетей, следует использовать системы передачи SDH с шлюзовыми блоками Ethernet поверх STM в составе мультиплексоров соответствующего уровня STM-N.
Литература
1. ITU-T Recommendation G.797.
2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб, «Питер», 2006.
3. Standart IEEE 802.1q
4. Левин Л.С., Зингеренко Ю.А., Тихонович А.Б. Передача трафика в мультисервисных сетях связи. – Вестник связи, 2005, №12, с.55–59.
Отзывы читателей
