Software & Systems

Операторы связи, решая проблемы территориального покрытия, увеличения скорости передачи трафика и его качества, строят достаточно большое количество оптических магистральных сетей. Но из-за динамичного увеличения абонентской базы, длительности разговоров, предоставления новых неголосовых услуг они постоянно сталкиваются с необходимостью уплотнения трафика. Наиболее эффективным средством решения данной задачи является внедрение современной усовершенствованной технологии DWDM (Dense Wave Division Multiplexing), позволяющей многократно увеличить пропускную способность оптической кабельной инфраструктуры.

DWDM представляет собой современную технологию передачи и уплотнения в одном оптоволокне нескольких оптических сигналов с различными длинами волн. Оборудование DWDM позволяет по одному каналу передавать на десятках и даже сотнях длин волн трафик различных протоколов (IP, ATM, SONET, SDH, Ethernet) с разными скоростями (от 100 Мбит/с до 2,5 Гбит/с).

Рассмотрим проблему на примере ЗАО «Киевстар Дж.Эс.Эм.», которое является крупнейшим оператором мобильной связи в Украине.

В 2006 году уровень проникновения услуг сотовой связи в Украине составил около 83 %, значительно увеличилась абонентская база. В ЗАО «Киевстар Дж.Эс.Эм.» наблюдался постоянный рост длительности разговоров, а число абонентов сети выросло на 30 %. Кроме того, произошли качественные изменения: абоненты стали гораздо активнее использовать неголосовые услуги, в частности, мобильный Интернет. Таким образом, нагрузка на сеть оператора существенно возросла. Назрела необходимость в обновлении магистральной оптической сети и переходе на новые технологии. Руководство компании приняло решение заменить технологию SDH (Synchronous Digital Hierarchy) на современную усовершенствованную технологию DWDM.

Цели внедрения DWDM-системы:

·     повысить емкость магистральной сети компании до 320 Гбит/с;

·     обеспечить возможность наращивания количества сервисов и услуг, предоставляемых абонентам;

·     обслуживать на каждом участке сети разговоры до 4 млн абонентов одновременно;

·     увеличить емкость магистральной сети без прерывания предоставляемых на ней сервисов;

·     обеспечить полную прозрачность внедренной сети для существующего оборудования и технологий;

·     обеспечить гибкость и простоту в управлении;

·     значительно сократить операционные расходы оператора, связанные с обслуживанием сети.

Процесс выбора DWDM-системы длился почти 12 месяцев. За это время были рассмотрены и проанализированы системы, базирующиеся на аппаратно-программных решениях ведущих мировых производителей в области сетевых технологий: Nortel, Alcatel, Ericsson, Cisco, Marconi, Huawei, ECI. Исходя из критерия «функциональность–стоимость» была выбрана DWDM-система компании Cisco Systems, которая при создании своей DWDM-системы ориентировалась на оптимизацию операционных процессов пользователей DWDM-систем и фокусировалась на создании городской и региональной автоматизированной системы нового поколения – SMART.

Проект стартовал в августе 2006 года, разработчиком и интегратором DWDM-системы стала компания «ЭС ЭНД ТИ УКРАИНА», имеющая опыт реализации проектов национального масштаба [1, 2]. К проведению анализа, определению конфигурации, дизайна и топологии будущей сети подключилась компания Cisco Systems. Использовалось специализированное ПО, разработанное DWDM-подразделением Cisco Systems. В него заносились исходные данные (протяженность оптоволоконной линии, коэффициент затухания оптоволокна) и рассчитывалась конфигурация компонент системы, затем формировались конфигурационные файлы, для дополнительной надежности проверяемые производителем оборудования, и делался окончательный вывод о работоспособности проектируемой системы. Полученные в результате таких расчетов файлы содержали четкие рекомендации относительно необходимых компонентов системы и их рабочих характеристик. В декабре того же года были окончательно сформированы спецификации необходимого оборудования и ПО для построения DWDM-системы. Это оборудование и ПО разместились на площадках оператора по всей территории Украины.

Всю сеть разделили на участки: Киев–Львов, Киев–Одесса, Киев–Харьков и т.д. Специалисты по монтажу и технике проводили на каждом из них монтаж оборудования и локальное тестирование, после чего осуществлялось общесетевое тестирование с использованием специального оборудования для генерирования трафика. Также с помощью тестов проводились проверка на ошибки, их анализ и устранение путем замены и переконфигурирования компонент системы и модулей.

В результате подготовлена полная документация проекта, включающая три типа документов:

1)  LLD (Low Level Design) – содержит базовое описание принципов функционирования развернутой сети;

2)  NIP (Network Implementation Plan) – включает в себя все конфигурационные настройки оборудования, описанного в LLD (основываясь на описанных в NIP-настройках, заказчик в любой момент сможет восстановить вышедшее из строя оборудование);

3)  NRFU (Network Ready For Use) – описывает методику тестовых работ (тестирование узла и сети в целом).

Благодаря этому заказчик может убедиться, что устройства функционируют корректно, как определено в техническом задании.

В данном случае магистральная DWDM-сеть заказчика основана на мультисервисной транспортной платформе Cisco ONS 15454, основные преимущества которой:

·     ROADM (Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer) – гибкость матрицы трафика, полностью программно управляемое решение;

·     Mesh/Multi-Ring – обеспечение расширения сети и исключения затрат на 3R-регенерацию;

·     XPonder – конвергентное решение Layer2 Layer1 для оптимального транспорта Ethernet поверх DWDM;

·     IPoverDWDM – управление оптическими каналами от внешних маршрутизаторов/коммута­торов Cisco и поддержка транспорта каналов третьих производителей;

·     MSPP-on-a-Blade – функциональность 10G ADM-мультиплексора на одной карте с поддержкой транспорта Ethernet;

·     гибкость сервисов – поддержка транспорта трафика SONET/SDH, Ethernet, SAN и Video за счет использования программно настраиваемых транспондерных карт (TXP/MXP/XP);

·     СТР – оптимизация сети под заданный уровень гибкости, что обеспечивает оптимальное техническое решение для конкретной задачи;

·     корреляция аварийных сообщений – упрощение управления и поиска неисправностей на уровне узлов и сети в целом;

·     сквозная активация каналов – высокая скорость активации сервисов и снижение влияния человеческого фактора.

Построенная DWDM-сеть включает более 120 узлов и полностью охватывает территорию Украины. На 46 узлах используются перенастраиваемые оптические мультиплексоры ввода-вывода (ROADM), которые несут в себе полный функционал по вводу-выводу сигналов различных длин волн.

Частью проекта стало внедрение системы управления сетью DWDM, которая базируется на ПО Symantec Veritas High Availability. Это ПО контролирует два главных узла, осуществляя балансировку и определяя активность узлов в данный момент. При выходе из строя одного из узлов осуществляется программное переключение управления на резервный. Система управления Cisco Transport Manager (CTM) совместно с системой контроля сбоев Tivoli Netcool проводит мониторинг состояния сети. Сообщения о неисправностях поступают от сетевых устройств в СТМ, после чего с помощью интерфейса для распределенных приложений CORBA (Common Object Request Broker Architecture) они передаются в агент Probe for Cisco CTM. На этом уровне происходят нормализация полей сообщений о неисправностях и передача их в Netcool Object Server для консолидации и последующей обработки. В качестве операционной системы в решении используется Sun Solaris, а СУБД – Oracle.

Реализация проекта позволила повысить емкость магистральной сети компании, увеличив пропускную способность до 320 Гбит/с. Это обеспечивает возможность наращивания количества сервисов, предоставляемых компанией своим клиентам. В частности, теперь на каждом участке сети можно обслуживать разговоры до 4 млн абонентов. Внедренная DWDM-система увеличивает емкость магистральной сети, не прерывая работающих сервисов, что стало определяющим фактором для мобильного оператора. Благодаря полной прозрачности внедренной магистральной сети для уже существующего оборудования, процесс интегрирования новой DWDM-системы с инфраструктурой оператора значительно упростился. Пропускная способность сети увеличилась в 8 раз, а заложенная при проектировании масштабируемость позволит сделать этот рост 64-кратным.

Технические особенности DWDM-сети обеспечили защиту трафика от сбоев, особенно при международных и междугородных вызовах. Помимо расширения возможностей магистральной сети, использованное решение позволяет значительно сократить операционные расходы оператора, связанные с обслуживанием внедренной сети. Это обусловлено гибкостью, простотой в управлении и однотипностью системных модулей платформы Cisco ONS 15454.

В результате успешного решения всего комплекса задач по интеграции возникающих в проектах такой сложности за 18 месяцев была построена магистральная DWDM-сеть общей протяженностью более 17 тыс. км.

В ходе реализации проекта построения DWDM-системы использован и дополнен накопленный опыт по формированию и обоснованию набора требований и соответствующей им функциональной структуры систем, последовательности задач, решаемых в ходе их интеграции, практического применения разработанного математического аппарата, при выборе компонент систем из представленного на рынке набора программных и аппаратных средств [3–5].

Технологии и подходы к решению задач, реализованные в этом проекте, также в значительной мере универсализированы, что дает возможность применять их при построении подобных интегрированных телекоммуникационных систем с гетерогенной структурой.

Литература

1.   Лисецкий Ю.М., Бобров С.И., Бобров А.И. Национальная сеть беспроводного доступа в Интернет // УСиМ. 2007. № 5. С. 81–85.

2.   Лисецкий Ю.М., Бобров А.И. Опыт построения корпоративного центра обработки данных национального масштаба // УСиМ. 2008. № 6. С. 82–88.

3.   Лисецкий Ю.М. Реализация методики комплексной количественной оценки качества сложных систем в программном комплексе «Вердикт». М.: ЦВСИТ ИМВС РАН, 2005. 26 с.

4.   Лисецкий Ю.М. Метод комплексной экспертной оценки для проектирования сложных технических систем // Математические машины и системы. 2006. № 2. С. 141–147.

5.   Лисецкий Ю.М. Выбор сложных систем по критерию минимума среднего риска // УСиМ. 2007. № 3. С. 22–26.