IPoDWDM przyszłością telekomunikacji
- Adam Urbanek,
- 10.09.2007
Wdrażanie aplikacji multimedialnych nie tylko w metropoliach powoduje istotny wzrost zapotrzebowania na pasmo transmisyjne. Zmusza to operatorów i dostawców usług z jednej strony do rozszerzania przepustowości sieci z zachowaniem odpowiedniej jakości usług, a z drugiej do stosowania bardziej efektywnych rozwiązań IP over DWDM do gigabitowego transportu.
Wdrażanie aplikacji multimedialnych nie tylko w metropoliach powoduje istotny wzrost zapotrzebowania na pasmo transmisyjne. Zmusza to operatorów i dostawców usług z jednej strony do rozszerzania przepustowości sieci z zachowaniem odpowiedniej jakości usług, a z drugiej do stosowania bardziej efektywnych rozwiązań IP over DWDM do gigabitowego transportu.
Sieci transportowe IP
Struktura synchroniczna SDH (Synchronous Digital Hierarchy) pozwala na multipleksowanie w węzłach pośrednich kanałów dopływowych począwszy od 64 kb/s wzwyż oraz na stosunkowo łatwe wydzielanie kanałów do zarządzania siecią. W tej strukturze instalacja multiplekserów ADM (Add Drop Multiplexer) daje możliwość tworzenia konfiguracji pierścieniowych w szkielecie sieci transportowej bardziej odpornych na awarie pojedynczych urządzeń. Standardowe sygnały dopływowe SDH – identyczne z występującymi w systemach PDH – umożliwiają przesyłanie sygnałów spoza tej technologii z wykorzystaniem transmisji w postaci pakietowej ATM i IP.
Platformy SDH podlegają przeobrażeniom w wyniku instalowania w nich rozwiązań optycznych oraz protokołów transportowych usprawniających transmisje. Należą do nich: TCP/IP dominujący dla warstwy 3. i 4. hierarchicznego modelu OSI oraz protokoły technologii ATM, Frame Relay i PPP, które stały się podstawowymi dla warstwy 2. Zamiast popularnych kiedyś linii dostępowych E1 (2 Mb/s), jako rozwiązania szybkiego dostępu wykorzystuje się dzisiaj łącza cyfrowe klasy xDSL (ADSL, HDSL, SDSL oraz ISDN), a od niedawna technologię VDSL (do 100 Mb/ s) wdrażaną w segmentach LAN i WAN szczególnie wrażliwych na szybkość.
Współczesną technologią transportu są jednak systemy optyczne i wielofalowe platformy z gęstym zwielokrotnieniem DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) wyposażane w interfejsy SONET/SDH. Ten kierunek rozwoju platform optycznych pozwolił na zbliżenie protokołu IP z techniką transportu DWDM – zwłaszcza po zaimplementowaniu komunikatów IP zgodnych ze standardem Ethernet. W rezultacie uzyskano znaczne uproszczenie architektury sieciowej (bez warstwy ATM) oraz prostszą strukturę kompleksowego zarządzania, jako że już teraz sieci LAN zdominowane przez Ethernet (1GbE i 10GbE) są stosowane nie tylko w rozwiązaniach lokalnych, ale i w sieciach metropolitalnych.
Rozwiązania IP uzupełnione o nowe produkty przełączania, efektywne transmisje wielofalowe oraz kompletne platformy optyczne oparte na routerach w technologii IP over DWDM skutecznie zastępują tradycyjne rozwiązania SONET/SDH. Są one podstawą wdrażania nowej generacji sieci NGN.
Dzisiaj większość bezpiecznych połączeń między oddalonymi użytkownikami bądź firmami dokonuje się w wirtualnych sieciach transportowych VPN (Virtual Private Network), tworzonych w infrastrukturze sieci prywatnej lub publicznej poprzez tunelowanie połączeń. Umożliwia ona transport pakietów różnych protokołów (także nieobsługiwanych przez Internet) wewnątrz pakietów IP. Możliwe jest więc umieszczanie pakietów sieci lokalnej o nierutowalnym adresie IP wewnątrz pakietu korzystającego z ustalonego adresu IP.
Rozwój przebiega etapami
Transportowe struktury IP ewoluowały najpierw w kierunku p ośredniego m odelu I P/ SDH/WDM opartego na trzech warstwach, ale od lat umacnia się dwuwarstwowa struktura telekomunikacyjna IP/DWDM. Stosowane dotąd rozwiązania optycznego transportu IP nadal korzystają z pośredniczącej warstwy SDH, która spełnia funkcję bajtowo zorientowanego łącza dwukierunkowego typu punkt-punkt. W strukturze SDH nie można jednak bezpośrednio przesyłać datagramów IP i potrzebna jest dodatkowa enkapsulacja (zmiana formatu transportowanych pakietów przez dodawanie odpowiednich dla nowego protokołu porcji informacji sterujących i zabezpieczających), umożliwiająca zestawianie i konfigurowanie połączeń w warstwie łącza danych.
Enkapsulacja nie jest rozwiązaniem ekonomicznym. Złożony proces wielokrotnego kopertowania danych wieloprotokołowych (a więc nie tylko datagramów IP), uzgadniania opcji formatów kapsułowania, reagowania na zmieniające się długości pakietów, a także wykrywania zapętleń w łączu i innych błędów konfigurowania powoduje, że przesyłanie datagramów IP przez sieć SDH staje się nieefektywne – zwłaszcza w systemach o większych szybkościach przesyłania czyli powyżej STM-16 (2,5 Mb/s). Powszechnie stosuje się w tym przypadku protokół PPP (Point-to-Point), współpracujący z protokołem HDLC (lub podobnym), zapewniającym wyznaczanie początku i końca jednostek danych lokowanych w kontenerach SDH.
Kolejnym uproszczeniem architektury sieci i struktur zarządzania stało się wdrożenie protokołu IP do transportu optycznego DWDM, wraz z możliwością ramkowania komunikatów IP wg standardu Ethernet. Taka implementacja w środowisku optycznym (IPoDWDM) zapewnia stosunkowo proste przeniesienie wielousługowego ruchu na poziom IP, a proces ten rozszerza się, obejmując kolejne obszary tradycyjnych usług telekomunikacyjnych. Według szacunków, w efekcie modernizacji stosu protokołów IP/ATM/SDH/DWDM na prostszą strukturę IP/DWDM uzyskuje się spadek kosztów inwestycyjnych operatorów o ponad 50% oraz spadek kosztów operacyjnych do 60%.