english
 
 
 
 
аренда волокна, лямб...
Московский пр-кт, 104
Шушары, московское ш...
Фокина д.1
пр-кт. Нарвский, д. ...
Малый ВО пр-кт, дом ...
Авиационная, дом 11-...
Санкт-Петербург г, М...
Канал
Спб, Рябовское шоссе...
29.08.2016
Оператор как интергатор: Cisco тоже ставит на модель cloud computing
   Максим Репин, менеджер по развитию решений Cisco для совместной работы в России и СНГ рассказал IP-News о становлении облачного решения Cisco для операторов, развивающих унифицированные коммуникации

14.07.16 23:36:13


Персоналии
01.07.1975
Электроник Програм Сервис, Генеральный директор
06.05.1980
TimeWeb.ru, Генеральный директор
31.12.1985
WEBA - оптическая сеть, Исполнительный директор
Все персоналии

Обзоры и аналитика
17.10.2014
Интернет-провайдеры
Как увеличить отказоустойчивость сети при помощи аппаратной технологии защиты Shared Mesh Protection (SMP): обзор от Infinera

Отказоустойчивость сети – это ключевое требование к оператору образца XXI века. Способность обеспечивать оперативное восстановление любой системы после сбоя – это основной фактор, который принимают в расчет клиенты операторов, желающие обеспечивать работу своей инфраструктуры 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Взаимозависимость бизнес-процессов и сетевой инфраструктуры, а также довольно высокая вероятность повреждений волоконной сети виду стихийных бедствий или человеческого фактора сделали способность оптоволоконной инфраструктуры к быстрому восстановлению необходимым фактором ее существования. Для обеспечения работы резервных соединений операторы переходят на транспортные сети ячеистой топологии. Чтобы использовать преимущества данного сдвига в построении архитектур сетей и проектировать сети, характеризуемые большей степенью надежности при более низкой стоимости, компании-производители сделали ставку на  стандартизированную технологию Shared Mesh Protection. Она основана на использовании интеллектуального уровня управления GMPLS, благодаря чему транспортная сеть ячеистой топологии может быстро восстанавливаться после многочисленных локальных и более глобальных сетевых  сбоев,  при одновременном снижении затрат на обеспечение резервной полосы пропускания для каждого канала. В данной статье исследуются принципы работы аппаратной технологии Shared Mesh Protection и то, как она способствует повышению отказоустойчивости сети, без увеличения издержек. 

Весной 2011 года 75-летняя пенсионерка  из Тбилиси, никогда не слышавшая о том, что такое Интернет, занималась поиском лома цветного металла и в процессе перерубила подземный оптоволоконный кабель, что и послужило причиной продолжительного отсутствия Интернета в соседней Армении, из-за которого более трех миллионов пользователей не смогли выйти в сеть на протяжении десяти часов. В декабре 2012 года землетрясение, случившееся в Черном море, повредило подводный кабель, что вызвало перебои с доступом в Интернет в нескольких странах СНГ, Центральной Азии и Аравийского полуострова. Такие случаи демонстрируют, насколько важна бесперебойная работа оптоволоконных сетей, так как в наши дни большинство бизнес-процессов зависит от надежного соединения с Интернетом. 
В то время как пропускная способность сетей продолжает расти в немыслимой ранее степени (около 40% в год в общемировом масштабе) ввиду развития облачных и мобильных приложений и сервисов передачи видео, единичный случай отказа оптической связи длительностью в 50 минут в год способен снизить показатель доступности сети до 99,99%. Какова бы ни была причина сбоя, обязанность восстанавливать связь и решать проблему выпадает на долю оператора. Существует два подхода к этой задаче:

Защита от сбоя.  Она должна сработать в течение 50 мс с момента отказа (это некий «золотой стандарт» длительности процесса восстановления). Для того чтобы обеспечить настолько оперативное реагирование, необходимо использовать заранее рассчитанный резервный маршрут. Емкость сети, предназначенная для защиты от сбоев, может быть зарезервирована изначально или подключаться при перекоммутации. Однако существуют строгие ограничения для традиционных протоколов защиты от сбоев на уровне коммутации, которые зависят от топологии и степени масштабир\уемости сети. Также есть ограничения, связанные с защитой сети от множественных отказов. 

Восстановление.  Процедура восстановления происходит следующим образом: определяется точка отказа, рассчитывается новый маршрут, и все соединения маршрутизируются с основного маршрута на резервный. Такой тип восстановления характерен для пакетных сетей, и, хотя он сравнительно небыстр (он занимает от нескольких секунд до нескольких минут), он позволяет совместно использовать общую резервную емкость сети и будет вполне функционален, пока есть хотя бы один резервный маршрут. На цифровом транспортном уровне сети такой процесс восстановления также возможен, притом протокол срабатывает намного быстрее, чем в пакетных сетях – он занимает от десятых долей секунд до нескольких секунд, что, однако, по-прежнему далеко от 50 мс максимально допустимой продолжительности процесса восстановления работы сети после сбоя. 

Сегодня два описанных подхода обеспечиваются за счет следующих технологий обеспечения устойчивости сети:

Протокол SONET/SDH (резервирование 1+1 с защитой соединений подсети, или SNCP) использует выделенную для резервирования пропускную способность, чтобы гарантированно обеспечить время на восстановление работы сети менее 50 мс для всех типов полезной сетевой нагрузки (SONET/SDH, Ethernet, SAN, видео).  Такой тип защиты транспортных сетей используют многие операторы. Данный принцип позволяет сократить время восстановления до 50 и менее миллисекунд, но он не может защитить от множественных отказов, к тому же принцип внедрения данного подхода предполагает, что зарезервированная для защиты сети емкость не может использоваться другими сервисам, что значительно повышает эксплуатационные издержки.  

Протокол Digital OTN/GMPLS: программное восстановление в сетях ячеистой топологии обеспечивается более новыми интеллектуальными оптическими  кросс-коммутаторами, что является альтернативным вариантом использования  выделенной резервной емкости. Если происходит отказ, данные устройства используют интеллектуальный уровень управления для изменения маршрута передачи подверженных сбою сервисов при помощи таблиц инструкций, отображающих неиспользуемую емкость сети, которая может пригодиться для резервирования. Так как неиспользуемая пропускная способность доступна как общий ресурс пропускной способности, предназначенной для восстановления, данный механизм восстановления на 20-35% более эффективен с точки зрения степени использования сетевых ресурсов, чем алгоритм, основанный на изначальном выделении определенной доли пропускной способности исключительно для резервирования. Кроме того, так как принцип восстановления сети ячеистой топологии на базе протокола GMPLS динамически перенаправляет сервис, передаваемый по подвергнувшемуся сбою соединению, основываясь на доступной пропускной способности, данную процедуру можно повторить в случае множественных отказов сети. Однако  данный чисто программный подход к восстановлению, который имеет несколько стадий, может занять до нескольких секунд, и при этом длительность процесса восстановления увеличивается по мере усложнения топологии сети, увеличения количества соединений и количества восстанавливаемых сетевых маршрутов. 

Протокол IP/MPLS пакетных сетей: быстрая перемаршрутизация (Fast Re-Route, FRR) – это технология защиты от сбоев на основе маршрутизатора, используемая главным образом в сетях передачи данных. Как и при восстановлении работы сетей ячеистой топологии посредством GMPLS, при использовании MPLS FRR задействуется общий ресурс резервной пропускной способности для повышения эффективности использования сетевых ресурсов, что делает возможным восстановление после множественных отказов. Одним из преимуществ протокола MPLS всегда была более высокая отказоустойчивость по сравнению с IP-сетями, в которых нет физических соединений. Технология MPLS FRR (которую иногда называют локальная защита на базе MPLS) позволяет маршрутизатору с коммутацией по меткам реагировать в пределах 50 мс, обеспечивая обходной маршрут для трафика, как только он обнаруживает сбой на рабочем маршруте. MPLS FRR использует заранее рассчитанные маршруты, то есть, маршрутизатору нужно всего лишь использовать новую метку и направить трафик на другой порт. Принцип MPLS FRR основан на том, что некая промежуточная топология используется в качестве средства резервирования сети. Недостаток использования MPLS FRR заключается в том, что алгоритм, позволяющий ограничить длительность операций восстановления 50 мс, не является детерминистским:  такая операция восстановления имеет локальный характер, и, как только происходит отказ, всей сети может заново потребоваться пересчет маршрутов, кроме того для обеспечения дополнительной отказоустойчивости сети потребуются дополнительные весьма дорогостоящие порты маршрутизаторов IP/MPLS.

Как работает аппаратная технология Shared Mesh Protection

Как мы уже убедились, сети подвержены повышенному риску возникновения множественных сбоев, и поэтому защиты сети от одиночного сбоя уже недостаточно. Кроме того, обеспечение устойчивости сети к множественным сбоям становится слишком  затратно ввиду растущих объёмов передаваемого по оптоволокну трафика,достигающего 8 Тбит/с и выше. Экономические факторы, влияющие на жизнеспособность бизнес-моделей операторов связи, заставляют последних исследовать новые способы обеспечения отказоустойчивости сетей. 
Идеальная технология обеспечения отказоустойчивости должна иметь три фундаментальных возможности:
1. Защита от множественных сбоев для обеспечения более стабильной работы;
2. Быстрое восстановление в пределах 50 мс для сохранения заданной производительности; и 
3. Интеллектуальные алгоритмы использования резервных сетевых ресурсов для обеспечения экономичности эксплуатации сети.
Все три параметра уже реализованы в аппаратной технологии Shared Mesh Protection. Данное решение обеспечивает операторам возможность создавать многоуровневые планы реализации сценариев восстановления, что может способствовать получению дополнительной прибыли при минимальных вложениях в обеспечение достаточной для резервирования емкости. 


Рис. 1: Сравнение возможностей различных технологий обеспечения отказоустойчивости сети. 

К настоящему времени  Сектор стандартизации электросвязи МСЭ (ITU) разработал два стандарта:  G.SMP (G.808.3) и G.ODUSMP. Первый протокол предназначается для стандартизации независимых от технологии элементов SMP, а второй подразумевается для стандартизации данных элементов для цифрового уровня OTN. Данные протоколы включают кодирование сообщений, передачу служебной сигнализации, активацию и ряд других функций, необходимых для обеспечения функционирования технологии SMP.  В то же время IETF работает над двумя вариантами стандартизации применения SMP поверх сетей, построенных на канальных и пакетных принципах. 
Протокол SMP – это в высшей степени превентивный подход к обеспечению отказоустойчивости сети. Он отделяет чувствительные ко времени выполнения задачи, как например активация защиты сети, от более «тяжелого» и продолжительного процесса расчета маршрута через уровень управления GMPLS.  Протокол активации защиты SMP – это «легкий» протокол, и именно эта его особенность позволяет внедрить его на аппаратном уровне, поддерживая бесперебойную работу тысяч сервисов одновременно и обеспечивая быстрое восстановление. 


Рис. 2: Резервирование 1+1 с использованием выделенной резервной емкости в сравнении с SMP

Как это работает? Важность аппаратного ускорения 

В то время как передача трафика в сетях дальней связи быстро эволюционирует в сторону технологии когерентных суперканалов пропускной способностью 100 и 500 Гбит/с, спрос на сервисы по-прежнему в большей степени определяются огромным количеством соединений 1 GbE и 10GbE.  При переходе на технологии 100G и скорости передачи данных до 8 Тбит/с на волокно, любой сбой, происходящий  на волоконном соединении, может повлиять на доступность уже многих тысяч сервисов. Операторы сетей планируют использовать платформы для магистральных транспортных сетей в течение более чем десяти лет, поэтому требуют, чтобы они поддерживали сценарии масштабирования до мультитерабитных скоростей с сохранением высокой гранулярности сервисов, при этом обеспечивая высочайшую степень эффективности использования пропускной способности и отказоустойчивости сети. Новый подход позволяет внедрить SMP, используя особые процессоры для аппаратного ускорения, обеспечивающие время одновременного восстановления тысяч сервисов до 50 мс, даже в случае множественных обрывов оптоволокна. Данная технология, реализованная  в процессоре FastSMP, присутствует в каждой из поставляемых компанией Infinera плат платформы для транспортных сетей DTN-X. В архитектуре процессора используется подход параллельной обработки огромного количества каналов, чтоспособствует поддержке работы сетей с тысячами узлов и множеством сегментов приотказе, затрагивающем емкость сети в пределах нескольких терабит. Сценарии восстановления реализуются на высокогранулярном уровне (то есть, вплоть до одного сервиса). 
В этом случае неудивительно, что управление огромным количеством запросов, поступающих от сервисов, при сложной иерархии алгоритмов защиты должно осуществляться при наличии мощной системы планирования. Первый шаг для внедрения SMP – это, следовательно, использование особого программного обеспечения – системы планирования сети (Network Planning System, или NPS), которая предварительно рассчитывает сценарии восстановления при множественных отказах и затем внедряет их в таблицы инструкций в процессоре FastSMP™. Именно это обеспечивает время восстановления до 50 мс. 
Как только происходит сбой, процессор FastSMP™ обеспечивает защитное переключение менее чем за 50 мс. В то же самое время уведомление об отказе дает сигнал GMPLS-алгоритму начать расчет резервных маршрутов в режиме реального времени, посылая постоянные уведомления таблицам инструкций в аппаратной части платформы и ,если потребуется, в ПО NPS,. Таким образом, три ключевых компонента: NPS, процессор FastSMP™ и интеллектуальный уровень управления GMPLS – всегда работают синхронно.



Рис. 3: Компоненты решения Infinera FastSMP™ 

Монетизация технологии

Аппаратная технология SMP может применяться в транспортных сетях с ячеистой и частично ячеистой топологией, в том числе в сетях дальней связи и городских сетях. В зависимости от кличества соединений между узлами сети, SMP способна значительно повысить эффективность использования сетевых ресурсов в сравнении с альтернативными технологиями обеспечения отказоустойчивости сети.  Исследование, проведенное ACG Research, показало, что используя SMP вместо резервирования 1+1, можно достичь 33%-ной экономии эксплуатационных издержек.
Также технология предлагает возможность создания нескольких уровней защиты сети. Операторы могут оценить преимущества следующих уровней защиты:
Премиальный уровень защиты: функционирование сети без изменения производительности при двух одновременных сбоях с обеспечением приоритетности разрешения;
Элитный уровень защиты: функционирование сети без изменения производительности при единичном сбое сети; восстановление после других сбоев при передаче трафика класса Best Effort; 
Сеть с основной защитой: функционирование сети без изменения производительности при единичном сбое сети;
Восстанавливаемая сеть: восстановление любых дополнительных сбоев при передаче трафика класса Best Effort;
Незащищенная сеть: прекращение функционирования сети после сбоя, но без выгрузки в пользу других сервисов; и
Защита типа Best effort: степень защиты самой низкой степени приоритетности, выгрузка в пользу более приоритетных сервисов.
Как минимум, SMP может повысить конкурентоспособность оператора, позволяя ему извлекать выгоду, обеспечивая дифференцированную защиту соединений клиентов. 

Заключение

Ввиду растущей зависимости бизнес-процессов от надежности сети, а также увеличивающихся рисках отказа волоконных сетей, возникающих за счет причин природного характера и человеческого фактора, операторам сетей стоит воспользоваться преимуществами новых средств обеспечения защиты сети, доступных благодаря интеллектуальным алгоритмам, новаторским решениями в области аппаратного обеспечения и развитию сетей с ячеистой топологией. Решение на базе аппаратной технологии SMP сочетает в себе следующие три базовых принципа обеспечения защиты отказоустойчивости сети: 
Повышенная доступность: автоматическое резервирование сети в условиях множественных отказов за счет интеллектуальных сетевых инструментов;
Детерминистская производительность: восстановление после сбоя за 50 мс благодаря аппаратной технологии; и
Снижение капитальных  эксплуатационных затрат: общая резервная емкость, доступная через менее дорогостоящий транспортный уровень архитектуры сети.
Благодаря данной возможности, операторы сетей смогут гарантировать исполнение обязательств, данных своим клиентам в рамках строгих соглашений о качестве предоставляемых услуг (SLA), особенно в случае критичных сервисов, а также создавать иерархию классов обеспечиваемой защиты, которая поможет дифференцировать сервисы и открыть новые источники извлечения выгоды. Кроме того, применение данной технологии поможет избежать таких ситуаций, когда бравые пенсионеры по незнанию лишают доступа в сеть миллионы пользователей. 

Обсудить в форуме



Просмотров: 46605


Новости spbIT.ru
О сайте | Регистрация
Copyright c 2002-2014. Сайт является средством массовой информации. 18+
При использовании материалов сайта необходима ссылка на источник в согласованном формате.
оптоволокно . Источник: http://www.fc-metallist.ru/.
Создание сайта - NetExpert
Интернет-провайдеры Санкт-Петербурга