Создание модели мультисервисной сети передачи данных энергетической компании

Исследование необходимости замены платформы биллинга

До проведения миграции на сети использовалась NetUP UTM5. Это зарекомендовавшая себя отечественная система, перманентно развивающаяся с 2001 года. В ходе исследования выяснилось, что данная система биллинга совместима и вновь устанавливаемым оборудованием, т.е. имеются прецеденты их совместной работы. Учитывая тот факт, что используемая в настоящий момент система справляется с возложенными на нее задачами, а также возможна ее работа и с новым оборудованием BRAS, то будем считать смену платформы нецелесообразной.

Таким образом, процесс перехода на новую технологию доступа для каждой сети является процессом сугубо индивидуальным. Процесс зависи-тот количества абонентов, востребованности дополнительных услуг, помимо непосредственного доступа к сети Интернет. При переходе на технологию IPoE требуется решение такой задачи как выбор метода аутентификации, в частности в данной работе одним из основополагающим принципом была простота для абонентов. Также требуется согласование, например, используемого оборудования с платформами биллинга и т.д.

Список литературы:

1. Идлис А. Развертывание сети ШПД на базе Ethemet-доступа: вопросы и ответы [Электронный ресурс] // «Теле-спутник» - 2010. - Режим доступа: www.telesputnik.ru/archive/pdf/177/36.pdf (дата обращения: 06.10.2012).

2. Идлис А. Развертывание сети ШПД на базе Ethernet-доступа: вопросы и ответы [Электронный ресурс] // «Теле-спутник» - 2010. - Режим доступа: www.telesputnik.ru/archive/pdf/177/36.pdf(дата обращения: 08.10.2012).

3. Protocols and Applications Supported by MX5, MX10, MX40, and MX80 Routers [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.juniper.net/techpubs/ en_US/release-independent/junos/topics/reference/general/mx80-features.html.

4. MX series subscriber management for customer VLANs. - Juniper networks, 2009.

5. MX series subscriber management for service VLANs. - Juniper networks, 2009.

СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ МУЛЬТИСЕРВИСНОЙ СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ КОМПАНИИ

© Ролич М.Л.*

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, г. Новосибирск

Вследствие невозможности применения старых подходов и известных методик проблема проектирования мультисервисных сетей по-

* Магистрант по направлению «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».

прежнему остается актуальной. В частности в данном случае необходимо спроектировать надежную магистральную сеть, способную передавать различные типы трафика, в том числе критичного к задержкам специфичного трафика телемеханики. Также необходимым является реализация механизмов позволяющих обеспечить резервирование каналов связи и высокий уровень QoS.

Традиционно главными требованиями, предъявляемыми к технологии магистральной сети, были высокая пропускная способность, малое значение задержки и хорошая масштабируемость. Однако современное состояние рынка диктует новые правила. Теперь поставщику услуг недостаточно просто предоставлять доступ к своей IP-магистрали. Изменившиеся потребности пользователей включают в себя и доступ к интегрированным сервисам сети, и организацию виртуальных частных сетей (VPN), и ряд других интеллектуальных услуг.

На сегодняшний день одной из наиболее перспективных технологий для построения магистральных сетей является архитектура многопротокольной коммутации по меткам Multiprotocol Label Switching (MPLS), которая обеспечивает практически неограниченные возможности масштабирования, повышенную скорость обработки трафика и беспрецедентную гибкость с точки зрения организации дополнительных сервисов [5].

Мультисервисность и разграничение доступа позволяет обеспечить использование технологии MPLS VPN, которая также обеспечивает недоступные ранее гибкость, масштабируемость, надежность, производительность и безопасность.

В сети MPLS VPN можно выделить две области - это IP-сети клиентов и магистральная сеть MPLS поставщика услуг [6].

В состав опорной части сети входят P-маршрутизаторы (Provider router, Р), задачей которых является коммутация трафика по меткам. Обмен управляющей информацией осуществляется с помощью протокола распределения меток Label Distribution Protocol - LDP. Для создания глобальной таблицы маршрутизации между магистральными маршрутизаторами используем протокол OSPF в качестве внутреннего протокола Interior Gateway Protocol (IGP) [1].

CE-маршрутизаторы (Customer Edge router, CE) являются маршрутизаторами пользователей. К ним непосредственно подключены IP-сети пользователей (сайты), находящиеся в узлах доступа сети. CE-маршрутизаторы подключаются к PE-маршрутизаторам (Provider Edge router, PE) и не требуют специальной модификации для поддержки MPLS-VPN.

В магистральной сети необходимо сконфигурировать PE-маршрутизато-ры, являющимися оконечными точками путей коммутации по меткам Label Switched Path (LSP). PE-маршрутизаторы присваивают пакету начальную метку при его поступлении в опорную сеть MPLS и удаляют эту метку в мо-

мент, когда пакет покидает сеть. На каждом из маршрутизаторов PE создается два типа таблиц маршрутизации:

- глобальная таблица маршрутизации;

- таблицы маршрутизации и продвижения сети VPN - VPN Routing and Forwarding instance (VRF) в которой хранятся данные обо всех маршрутах, известных этому устройству в той или иной VPN.

PE-маршрутизаторы связываются друг с другом при помощи расширенного протокола MP-BGP. С его помощью пограничные маршрутизаторы организуют сеансы связи, в рамках которых обмениваются маршрутной информацией из своих таблиц VRF [2].

Маршрутизаторы CE и PE непосредственно связаны физическим каналом, на котором работает протокол канального уровня Ethernet. Если устройство СЕ является маршрутизатором, то для передачи трафика между РЕ и СЕ необходим протокол маршрутизации, такой как EBGP или OSPF. Если же пограничным устройством заказчика является концентратор или коммутатор, устройство PE должно напрямую взаимодействовать с сетью заказчика.

Транспортная сеть имеет иерархическую звездообразную топологию. И включает в себя два крупных магистральных узла - центральные РЭС, которые объединяют между собой и выстраивают иерархию остальных второстепенных узлов связи, расположенных на соответствующих РЭС и подстанциях. Структурная схема проектируемой сети представлена на рис. 1.

1 - Центральные РЭС, 2 - РЭС, 3 - Подстанции

Рис. 1. Структурная схема проектируемой сети

Каналы связи между магистральными узлами образованы с помощью волоконно-оптических линий связи и цифровых радиорелейных линий.

Для подключение к магистральной сети в каждом центральном и второстепенном РЭС необходимо установить РЕ и СЕ-маршрутизаторы.

Для повышения эффективности данной сети целесообразно использовать РЕ-маршрутизаторы головных РЭС в качестве рефлекторов маршрутов. Протокол BGP используемый в MPLS для передачи обновлений, включающих в себя информацию для таблиц VRF, требует, чтобы все источники маршрутов создавали полносвязную топологию. Однако при большом количестве PE-маршрутизаторов полносвязность становится непрактичной и перегружает сеть. Чтобы избежать этого необходимо использовать рефлекторы маршрутов BGP. Рефлекторы маршрутов распространяют информацию, полученную от PE, всем другим устройствам PE [2].

При проектировании также следует учитывать, что MPLS добавляет дополнительный заголовок к пакету, результатом чего может быть фрагментация IP пакета. Поэтому следует увеличить размер MTU на MPLS интерфейсах минимум на 8 байт. Часто используют MTU 1600 или максимально возможное. Следует заметить, что необходимо сквозное соблюдение заданного размера MTU на всем канале.

Одной из основных задач при проектировании сети является обеспечение резервирования каналов. Также необходимо реализовать возможность передачи данных по резервному каналу при выходе из строя основного канала.

Возможность управления направлением прохождения трафика с целью выполнения определенных условий, таких как резервирование каналов, распределение загрузки сети, балансировка и предотвращение перегрузок осуществляется с помощью механизма MPLS Traffic Engineering (TE). Основной механизм TE в MPLS - использование однонаправленных туннелей для задания пути прохождения определенного трафика [4].

Для реализации механизма TE необходимо описать минимальные требования к сети: начальные и конечные точки прохождения трафика, графы путей между ними и методы вычисления маршрутов по ним, требуемая полоса пропускания.

Для распространения информации о каналах используется расширенный протокол маршрутизации OSPF TE. С помощью данного протокола каждый маршрутизатор получает расширенную топологическую информацию о сети, включающую пропускную способность каждого канала связи. Далее вычисляются пути прохождения трафика в соответствии с административными требованиями и возможностями сети. Поиск путей осуществляют только пограничные маршрутизаторы, которые необходимо сконфигурировать соответствующим образом. На граничных входных маршрутизаторах выполняется специальный алгоритм Constrained Base Algorithm, учитывающий политику выбора лучшего пути для LSP туннеля: как возможности каналов, так и административные требования. Алгоритм перебирает каналы и по метрикам вычисляет маршруты прохождения трафика с учетом накладываемых ограничений.

Просчитанные пути устанавливаются в сети с помощью специального протокола сигнализации, который умеет распространять информацию о явном маршруте RSVP TE. RSVP выполняет две главные задачи: распространяет метки для установки LSP-пути вдоль явного пути туннеля и производит необходимое резервирование полосы пропускания на LSP-пути. Протокол OSPF устанавливает маршрут с учетом наличия туннелей, то есть процесс маршрутизации на входном маршрутизаторе просто оперирует LSP туннелями как интерфейсами.

Для обеспечения отказоустойчивости реализуем защиту линии при помощи технологии Fast ReRoute (FRR), которая позволяет временно направить трафик по запасному каналу в обход отказавшего, на участке пути LSP до тех пор, пока граничный маршрутизатор отправитель не сможет изменить весь LSP. Запасной туннель необходимо сконфигурировать предварительно. Контроль технологии FRR осуществляют маршрутизаторы на концах отказавшего канала [2].

В связи с необходимостью доставки критичного к задержкам трафика телемеханики в сети необходимо реализовать надежный механизм QoS.

Для обеспечения QoS определено две модели: IntServ и DiffServ. IntServ гарантирует требуемые показатели QoS, но сильно нагружает систему, особенно при большом масштабе сети. Diffserv - не может гарантирует необходимые показатели QoS. Поэтому необходимо использовать комбинацию Diffserv и Traffic Engineering - Diffserv-Aware Traffic Engineering.

Основным ограничением при конфигурировании ТЕ туннелей является максимальное значение коэффициента использования ресурсов канала, поэтому данные передаются по туннелю с определённым уровнем QoS. Необходимо для каждого класса трафика установить в сети отдельную систему туннелей. При этом для чувствительного к задержкам класса трафика требуется выполнить резервирование таким образом, чтобы максимальный коэффициент использования ресурсов туннеля находился в диапазоне 0,2-0,3, иначе задержки пакетов и их вариации выйдут за допустимые пределы [3].

MPLS TE позволяет создать коммутируемые по меткам тракты через звенья, имеющие надежные ресурсы, что гарантирует для данного потока всегда будет достаточная полоса пропускания. То есть необходимо разделить весь трафик на небольшое число классов и выделяются сетевые ресурсы для каждого такого класса.

Уровень класса обслуживания отображается в поле DSCP IP пакета. Возможны варианты срочной пересылки Expedited Forwarding (EF), гарантированной пересылки Assured Forwarding (AF) с различными приоритетами и по возможности Best Effort (BE). Для реализации возможности отдельно резервировать полосу пропускания для трафика каждого класса, введены классы типа Class of Type (CT).

Таким образом необходимо разделить весь трафик по двум ТЕ туннелям. Первый туннель более приоритетный для трафика телемеханики и ВКС. Тра-

фику телемеханики назначим больший CT, т.е. больший приоритет. Во второй, менее приоритетный туннель направим трафик данных ЛВС.

Полосу пропускания назначаем по модели матрешки Russian Dolls Model (RDM). Которая позволяет более эффективного использовать полосу пропускания за счет использования менее приоритетным трафиком неиспользуемой полосы пропускания предназначенной для более приоритетного трафика [5].

В ходе работы были рассмотрены основные проблемы проектирования мультисервисной сети доступа с высокими требованиями отказоустойчивости и качеством обслуживания, а также приведены технологии позволяющие реализовать данные параметры сети.

Список литературы:

1. Олвеин В. MPLS Структура и реализация современной технологии MPLS / Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2004. - 480 с.

2. Захватов М. Построение виртуальных частных сетей (VPN) на базе технологии MPLS: практическое пособие. - Cisco Press, 2002. - 52 с.

3. Вегешна Шринивас. Качество обслуживания в сетях IP: пер. с англ. -М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. - 368 с.

4. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: учебник для вузов. - 4-е изд. - СПб.: Питер, 2010. - 944 с.

5. Гольдштейн А.Б., Гольдштейн Б.С. Технология и протоколы MPLS СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2005. - 304 с.

6. Technological site of Oliver [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.olifer.co.uk /new_rus/CN-4ed/aditions/MPLS_L3_VPN-final.html (дата обращения: 22.11.12).

МНОГОУРОВНЕВАЯ НЕЙРОСЕТЕВАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ НЕФТЕХИМИЧЕСКИМ ПРОИЗВОДСТВОМ

© Слетнёв М.С.*

Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа

В статье предлагается архитектура и концепция разработки универсальной интеллектуальной СППР для применения в оперативном управлении нефтехимическими процессами и производствами.

* Кафедра Вычислительной техники и инженерной кибернетики. Научный руководитель: Буренин В. А., профессор кафедры Вычислительной техники и инженерной кибернетики, доктор технических наук.