Рекомендации к выбору оборудования узлов доступа и агрегации

На уровнях доступа и агрегации сетей Metro Ethernet используются коммутаторы второго (L2) и третьего (L3) уровней.

Все коммутаторы отличаются по скорости передачи данных (наиболее распространены модели со скоростью 100 Mbit/s, 1 Gbit/s, 10 Gbit/c с соответствующими интерфейсами FE, GE, 10GE) и количеству портов для связи с соседним оборудованием сети (чаще всего производятся модели на 4, 8, 16, 24 и 48 портов).

По возможности управления все коммутаторы делятся на три класса [11]:

- неуправляемые;

- управляемые;

- smart-коммутаторы.

В практическом плане отличия управляемых коммутаторов от неуправляемых заключаются в списке поддерживаемых стандартов. Неуправляемый коммутатор поддерживает только стандарт Ethernet (IEEE 802.3) в различных его разновидностях, то управляемые коммутаторы поддерживают гораздо более широкий список стандартов: 802.1Q, 802.1X, 802.1AE, 802.3ad (802.1AX) и так далее, которые требуют настройки и управления.

Данный вид коммутаторов наиболее приемлем для использования в сетях операторского класса, в следствие возможности гибкого управления основными параметрами.

Smart коммутаторы поддерживают значительно меньшее количество функций, чем управляемые коммутаторы. Эти устройства по значительно меньшей цене предлагают базовую функциональность управляемых коммутаторов – организация VLAN, административное включение и отключение портов, фильтрация по MAC-адресу или ограничение скорости. Традиционно, единственным способом управления являлся web-интерфейс, так что за смарт-коммутаторами прочно закрепилось название web-управляемых.

Данный тип коммутаторов может быть использован в сети Metro Ethernet, но из-за своей ограниченной функциональной возможности - только на уровне доступа.

Внешне неуправляемые, управляемые и smart-коммутаторы ничем не отличается друг от друга - коммутаторы настольно-настенного форм-фактора, в 19-дюймовом конструктиве, рассчитанные на установку в телекоммуникационные стойки.

Все без исключения коммутаторы можно подразделить по уровням. Уровень коммутатора предопределяет слой, на котором он функционирует по сетевой модели OSI.

Коммутаторы уровня L2 работают на канальном уровне и умеют выполнять анализ передаваемых кадров, вычислять отправителя и получателя. Данные коммутаторы работают только с MAC-адресами, а различать IP-адреса не умеют. К таким устройствам относятся все неуправляемые коммутаторы и некоторые модели управляемых. Подобные коммутаторы получили широкое распространение и поддерживают такие протоколы, как IEEE 802.1p, VLAN, STP, RSTP, а также современный протокол MSTP, объединивший в себе все основные преимущества своих предшественников. Как следствие обладают следующими возможностями:

- упомянутая выше поддержка стандартов серии 802.1 – агрегация каналов (LACP), поддержка виртуальных локальных сетей (VLAN), защита от появления петель, авторизация пользователей на уровне порта, приоритезация трафика;

- управление через интерфейс командной строки, веб-интерфейс, по протоколу SNMP.

Коммутаторы уровня L2+ имеют расширенную поддержку функций второго уровня. Добавлены функции, необходимые для крупных корпоративных сетей и сетей операторского класса:

- ACL (Access Control List-список контроля доступа, который определяет, кто или что может получать доступ к конкретному объекту, и какие именно операции разрешено или запрещено этому субъекту проводить над объектом), вложенные VLAN (QinQ), расширенная приоритезация;

- к возможностям управления добавляются защищенные протоколы SSH.

Коммутаторы уровней L3 и L3+ работают на сетевом уровне, и к ним относится ряд моделей управляемых коммутаторов, маршрутизаторы, а также различные устройства, поддерживающие протоколы IPv4, IPv6. Они могут маршрутизировать трафик и перенаправлять его в другие сети, поддерживают работу с IP-адресами и установку сетевых соединений, включая VPN, PPPoE и другие.

Данные коммутаторы знают о существовании IP адресации, и могут модифицировать и фильтровать IP пакеты:

- маршрутизация на скорости коммутации;

- поддержка основных протоколов маршрутизации;

- виртуальные шлюзы;

- списки доступа на уровне L2, L3 и L4 (только для коммутаторов L3+);

- возможности управления такие же, как у предыдущего семейства коммутаторов.

Функции и требования уровней доступа и агрегации.

К уровню доступа непосредственно (физически) присоединяются терминалы пользователей. На уровне доступа применяются коммутаторы с принципом настройки: VLAN услуги на порт пользователя, а так же управляющий VLAN на устройство доступа. Функции и требования к уровню доступа:

- постоянный контроль (из уровня распределения) за доступом и политиками;

- формирование независимых доменов конфликтов (сегментация);

- соединение рабочих групп с уровнем распределения.

На уровне агрегации происходит маршрутизация пользовательского трафика между сетями VLAN’ов и его фильтрация на основе ACL. На этом уровне описывается политика сети для конечных пользователей, формируются домены Broadcast и Multicast рассылок. Также на этом уровне иногда используются статические маршруты для изменения в маршрутизации на основе динамических протоколов. Часто применяют оборудование с большой ёмкостью портов SFP. Большое количество портов обеспечит возможность подключения множества узлов уровня доступа, а интерфейс SFP предоставит выбор в использовании электрических или оптических связей на нижестоящий уровень. Часто применяются коммутаторы с принципом настройки: VLAN каждого сервиса на один узел уровня доступа. Функции и требования к уровню агрегации:

- реализация инструментов, подобных спискам доступа, фильтрации пакетов или механизму запросов;

- реализация системы безопасности и сетевых политик, включая трансляцию адресов и установку брандмауэров;

- маршрутизация между сетями VLAN и другие функции поддержки рабочих групп;

- перераспределение между протоколами маршрутизации, включая использование; статических путей;

- определение доменов широковещательных и многоадресных рассылок.

Исходя из вышеизложенного, для построения сети Metro Ethernet на уровнях доступа и агрегации можно дать следующие рекомендации.

При построении уровня доступа целесообразно использовать управляемый коммутатор L2+ уровня с фиксированным форматом исполнения. Восходящие интерфейсы – оптические, нисходящие - электрические. Количество интерфейсов нисходящего направления (к оконечному оборудованию абонентов) FE от 24 до 48, восходящего направления (к узлу агрегации) GE – от 2 до 4.

При построении уровня агрегации целесообразно использовать управляемый коммутатор L3/L3+ уровня с модульным форматом исполнения. Все интерфейсы – оптические. Количество интерфейсов нисходящего направления (к уровню доступа) GE от 16 до 24, восходящего направления (к уровню ядра и другим узлам агрегации) 10GE – от 2 до 4.

При разработке этой главы студент обязан рассмотреть оборудование разных производителей, выпускающих оборудование для сетей доступа. Дать характеристику выпускаемому оборудованию и сделать анализ технических характеристик оборудования разных производителей. На основании анализа выбрать оборудование для своего проекта. Выполнить расчет требуемого количества коммутаторов второго (L2) и третьего (L3) уровней.

На Российском рынке представлен достаточно большой список производителей оборудования для построения сетей metro Ethernet.

Производители, имеющие сертификацию MEF на Carrier Ethernet: Actelis Networks, ADVA Optical Networking, Albis Technologies, Alcatel-Lincer, Allied Telesis, ANDA Networks, Calix, Ciena, Cisco, D-Link, DragonWave, Elcon Systemtechnik, Extreme Networks, FibroLAN, FUJITSU, ISKRATEL, MRV, OCCAM, Omnitron System Technology, OVERTURE, POSITRO, RAD Data Communications, Telco Systems, Tellabs, Transition Networks, Huawei.

Из перечисленных выше производителей на российском рынке представляют свои готовые решения Carrier Ethernet следующие компании: Allied Telesis, Ciena, Cisco, Extreme Networks, RAD, Telco Systems, Huawei.

На рисунке 2.7 представлено решение Cisco для Carrier Ethernet [16,19,20,24).

Как видно из рисунка, кроме трех основных уровней иерархии Ethernet (доступа, агрегации, ядра), Cisco в своем решении вводит еще два, что положительно сказывается на масштабируемости сети. На уровне ядра сети Cisco рекомендует использовать систему операторской маршрутизации Cisco CRS-3 (Carrier Routing System).

Рис. 2.7 Решение Carrier Ethernet от компании Cisco

На граничном уровне (Edge), на уровне распределения (Distribution) и частично на уровне агрегации (Aggregation) компания Cisco рекомендует использовать маршрутизаторы с агрегацией сервисов Cisco ASR 9000 (Aggregation Services Routers). Основу уровня агрегации (Aggregation) рекомендуется составлять из модульных маршрутизаторов Cisco серии 7600. На уровне доступа (Access) рекомендуется использовать коммутаторы фиксированной емкости ME3600x. Решение Cisco для Carrier Ethernet на данный момент активно внедряется операторами России в западных регионах страны.

33].

Все оборудование данных компаний прошло сертификацию MEF для Carrier Ethernet (имеются все 5 атрибутов).

Техноэкономический анализ типовых решений Carrier Ethernet на уровне доступа и агрегации представлен в таблицах 2.3 и 2.4.

Таблица 2.3 – Техноэкономический анализ типовых решений Carrier Ethernet на уровне агрегации

Таблица 2.4– Техноэкономический анализ типовых решений Carrier Ethernet на уровне доступа

Как видно из таблиц 2.3, 2.4 при построении операторской сети доступа в большинстве случаев используется:

- топология «кольцо» на уровне агрегации и коммутаторы L3 уровня;

- топология «звезда» и «кольцо» в равных долях на уровне доступа, применяются коммутаторы L2 уровня.

Также следует отметить, что на уровне агрегации часто применяются модульные устройства в связи с тем, что существуют трудности при наращивании топологии «кольцо» с применением устройств фиксированной емкости.

В операторских сетях Российской Федерации и на территории Дальневосточного региона в частности, также применяется коммутационное оборудование производителей, не имеющих сертификацию MEF на Carrier Ethernet, но обеспечивающих услуги MEN. Наиболее крупным по доле рынка из данных производителей является компания D-Link (Тайвань) [33].

Коммутационное оборудование, производимое компанией D-Link в рамках построения сети Metro Ethernet на уровне доступа и агрегации, представлено в таблице 2.5.

Таблица 2.5 – Оборудование компании D-Link для Metro Ethernet

В ходе изысканий было также установлено, что в большинстве операторских сетей [36 – 42] на территории Российской Федерации на уровне агрегации и доступа используется оборудование компаний Cisco (США), Huawei (Китай) и D-Link (Тайвань). Это обусловлено рядом причин:

- широкий спектр моделей внутри одной серии;

- наличие моделей коммутационного оборудования разработанного специально для Metro Ethernet сетей;

- приемлемая производительность для уровней доступа и агрегации;

- наличие собственных прогрессивных модификаций реализации существующих сервисов;

- высококвалифицированная и оперативно действующая техническая поддержка;

- гарантийное и пост гарантийное обслуживание.

На рисунке 2.8 представлено наиболее часто используемое распределение оборудования компаний Cisco, Huawei и D-Link на российских операторских сетях. На крупных узлах агрегации рекомендуется использовать оборудование Cisco, в случае малого узла агрегации - оборудование Huawei. В силу высокой стоимости оборудования Cisco, для уровня доступа рекомендуется использовать более дешевое, но от этого не менее производительное оборудование компаний Huawei и D-Link. На уровне агрегации также возможно использование оборудования компании D-Link в случае небольшого сегмента сети и использования на уровне доступа этого же сегмента оборудования D-Link для минимизации настроек согласования оборудования. Далее студент обоснованно определяет какое оборудование будет использовано для построения широкополосной сети абонентского доступа.

Рис. 2.8 Распределение оборудования на российских операторских сетях

Выбор оборудования для узлов доступа зависит от числа пользователей в проектируемом районе. Для узлов доступа можно выбирать коммутаторы на 24, 48 и 72 порта. Рассчитывать количество таких коммутаторов, для каждого узла доступа необходимо исходя из сделанного выбора оборудования. То же самое сделать для узлов агрегации, используя формулу для расчета 2.1.

, шт. (2.1)

где: - число пользователей услугами/число колец доступа;

- число портов коммутатора.

Для подключения абонентов в проектируемом шкафу устанавливается кросс типа 110 конструктив 19” категории 5 емкостью 100х2. Проектируемое оборудование размещается в проектируемом коммуникационном шкафу 19”. В курсом проекте привести комплектацию статива.