оптические транспортные сети (Optical Transport Network, OTN). OTN -это транспортная сеть, ограниченная точками доступа оптического канала. По-видимому, так оно и будет, но не столь скоро, как это прогнозировалось.

Дело в том, что ожидаемого резкого увеличения трафика не произошло. Трафик продолжал расти, но не такими быстрыми темпами, как прогнозировалось. Во-вторых, построенные OTN оказались достаточно дорогими и в значительной степени невостребованными. Отдельные магистрали оказались загруженными всего на 3% [17]. Кроме того, до сих пор не установилась и продолжает совершенствоваться технология фотонных сетей или, как их называют, полностью оптических транспортных сетей (АН Optical Transport Network).

В то же время с 2000 г. продолжала совершенствоваться технология SDH. Были найдены новые решения, которые возродили интерес к SDH и сделали SDH мультисервисной платформой. Все началбСь с инициативы компании Lusent Technologies по стандартизации методов переноса пакетного трафика (в первую очередь Ethernet) через SDH, которую подхватили все производители оборудования SDH. Практически любой SDH-мультиплексор может относительно просто! превратиться в полноценный Ethemet-коммутатор с поддержкой про- токолов серии IEEE 802.1х, QoS-механизмов и т.д. Стандарты, такие] как Виртуальное сцепление (VCAT, ITU-T G.707 2000), Общая] процедура формирования кадра (GFP, ITU G.7041) и Схема коррек- тировки пропускной способности канала (LCAS, ITU-T G.7042), обеспечивают эффективный перенос Ethernet-пакетов (или пакетов - в общем случае) через SDH. Стандарты Ethernet через SDH не влияют на основополагающие стандарты SDH, поэтому для реализации,! Ethernet-транспорта через SDH-сеть достаточно модернизироватц 1 оконечные SDH - мультиплексоры. Более подробно эти вопросы рас- .! смотрены в разделе 3.5.3.

3.4. Физический уровень. Волновое уплотнение (WDM, DWDM, CWDM)

В настоящее время на сетях России используются преимущестг венно оптические волокна, соответствующие рекомендации G.652 и синхронные мультиплексоры уровня STM-16 (2,5 Гбит/с) без оптических усилителей с длиной участка регенерации до 100... 120 км. В то же время, как было локазано в 3.2.3, волоконно-оптические линии обладают существенно более высокой пропускной способностью.

Действительно, теоретический предел пропускной способности оптического волокна (ОВ) в третьем окне прозрачности, т.е. на частоте порядка 193 ГГц, составляет примерно 3-10® ОЦК. В то же время для STM-16 число ОЦК 3-10 (см. табл. 3.7), что составляет 0,01% от про-

пускной способности ОВ. Повысить коэффициент использования оптического волокна и, следовательно, решить проблему нехватки оптического волокна, можно за счет волнового уплотнения (Wave length-Division Multiplexing, WDM). В литературе, применительно к WDM, также встречается термин спектральное мультиплексирование по волнам и волновое мультиплексирование .

, В зависимости от числа волн, размещаемых в одном ОВ, различают технологии WWDM, CWDM, DWDM и HWDM. Так, если в ОВ организовано всего два канала с использованием окон прозрачности 1300 и 1500 нм, то это технология с разнесенным спектральным мультиплексированием (Wide Band Wave Length Division Multiplexing, WWDM). Системы грубого волнового мультиплексирования (Coarse WDM) работают в спектральном диапазоне 1300... 1650 нм, используя 16 оптических несущих, интервалы между которыми 20 нм. В DWDM используется до 160 оптических несущих с выделением для каждого из каналов полосы 25...50 ГГц [16].

Главное достоинство технологий WDM заключается в том, что они позволяют преодолеть ограничения на пропускную способность канала и существенно увеличить скорость передачи данных. Причем используются уже проложенный волоконно-оптический кабель и стандартная аппаратура временного мультиплексирования. Благодаря WDM удается организовать двустороннюю многоканальную передачу трафика по одному волокну (в обычных линиях используется пара волокон - для передачи в прямом и обратном направлениях).

Существенно и то, что в сетях SDH появилась возможность выбирать для отдельного канала значение скорости (уровень иерархии), не зависящее от скорости других каналов, и затем использовать разные методы передачи. Наконец, распространению WDM способствуют последние технологические достижения: создание узкополосных полупроводниковых лазеров, имеющих ширину спектра излучения менее 0,1 нм, широкополосных оптических усилителей и оптических фильтров для разделения близких каналов.

Может сложиться представление, что технологии WDM являются универсальным решением проблемы увеличения пропускной способности, некой панацеей от всех бед, с которыми сталкиваются пользователи глобальных сетей. Между тем применение WDM тормозится рядом факторов как экономического, так и чисто технического характера.

Если говорить об экономической стороне дела, то внедрение WDM в местных сетях сдерживается высокой стоимостью соответствующей аппаратуры, особенно передающих устройств, и сложностью коммутации трафика. Вместе с тем исследования показывают, что решения на базе WDM могут оказаться экономически эффективными и в сетях меньшего масштаба. Для этого, в частности, в них должны приме-

Y.1541, не обязаны поддерживать согласованные значения QoS при превышении установленной пропускной способности. Сеть, испытывающая такой избыточный поток, может отбрасывать число пакетов, равное числу пакетов превышения. Такие отброшенные пакеты не учитываются как потерянные при оценке параметра IPLR работы сети.

В дополнение к характеристикам работы и классам QoS рекомендация Y.1541 определяет различные вспомогательные переменные (минимальные периоды наблюдения, длину тестовых пакетов, типовые размеры и т.д.) для облегчения оценки работы и сравнения. Например, минимальный интервал наблюдения в 10...20 секунд рекомендуется для оценки VoIP при типовой скорости передачи пакетов (50-100 пакетов в секунду). Рекомендуемый интервал наблюдения за потерями, задержками и IPDV равняется 1 мин, соблюдая баланс между статистической достоверностью и значимостью для работы пользователя. Табл. 6.2 представляет собой руководство по применению и разработке классов QoS. Y.1541 отмечает, что эти руководящие принципы являются полностью предоставленными на собственное усмотрение; провайдеры сетей могут использовать любые выбранные ими механизмы узлов, ограничения маршрутизации или другие технологии.

6.1.4. Заключение и направление будущих работ

Рекомендации ITU-T Y.1540 и Y.1541 совместно обеспечивают ключевое решение головоломки QoS в IP. Y.1540 определяет стандартные рабочие параметры передачи пакетов в IP-сетях. Y.1541 устанавливает характеристики NI-NI для параметров Y.1540 и группирует эти численные характеристики по шести отдельным классам QoS для IP-сети. Весь набор классов охватывает главные категории IP-приложений пользователя. Рабочие значения специфицируемых параметров могут быть достигнуты в реальных сетях и могут быть проверены в подведомственных границах, оборудованных терминальным оборудованием или межсетевыми функциями. Эти рекомендации документируют важное соглашение между сетевыми провайдерами, производителями оборудования и конечными пользователями по уровням качества, которые должны поддерживаться для широкого диапазона IP-приложений, включая телефонию. Они же могут использоваться как база для установления соглашений между сетями, а также для поддержания взаимодействия по QoS среди различных технологий.

Хотя Y.1540/Y.1541 представляют собой полезный шаг вперед, успешное развитие, основанных на IP сетей следующего поколения, обеспечивающих динамический набор определенных классов QoS,He поддерживается. Сегодня механизмы QoS еще не являются широко распространенными на IP-сетях.

6.2. Стратегии сосуществования IPv6 и IPv4 в сетях следующего поколения

Версия б протокола IP. IPv6, шестая версия межсетевого протокола IP, разрабатывается для того, чтобы преодолеть следующие ограничения версии IPv4 (четвертой, используемой ньГне в Интернет):

- Пространства 32-битных адресов уже не хватает.

- IPv4 плохо управляет качеством предоставляемых услуг.

- IPv4 не имеет встроенных средств защиты.

В IPv6 предусмотрены 128-битные адреса, что представляется вполне достаточным.

Заголовок пакета IPv6 состоит из стандартного 40-байтного заголовка, за которым могут следовать дополнительные заголовки. Стандартный заголовок имеет следующий формат:

[Vers/on Priority\ Flow\ Total Length\Next Header] Hop Limit\ SADA]

В поле Flow указывается ожидаемое качество обслуживания пакета и, возможно, характеристики соединения, которому принадлежит пакет. Маршрутизатор может использовать это поле для управления ресурсами данного соединения и назначения пакетов для передачи. Поле Нор Limit имеет то же значение, что и поле Time to live в IPv4. Поле Next Header указывает на протокол транспортного уровня (например, TCP или UDP), если больше нет дополнительных заголовков, или на следующий дополнительный заголовок. Было определено шесть дополнительных заголовков:

- Нор-Ьу-Нор: используется маршрутизаторами для предоставления информации о доставке пакетов.

- Destination: определяет опции, согласованные с оконечной системой.

- Routing: задает предпочтительнь1й путь в тех случаях, когда маршрутизация определяется отправителем.

Хотя соглашения о статичных классах QoS могут осуществляться и сегодня путем сопоставления маркировки пакета (например, поля TOS или DiffServ code points) с определенным классом QoS, все еще необходима работа по определению более гибкой архитектуры QoS и установлению того, как применять классы QoS рекомендации Y.1541 f в протоколах сигнализации.

Провайдерам необходимо будет определять и, возможно, стандартизировать средства распределения рабочих характеристик среди нескольких независимых сетей, которые будут типично взаимодействовать в предоставлении IP-потоков с гарантированным QoS меаду конечными терминалами пользователей. Говоря короче, продолжающаяся конвергенция IP/TфОП потребует слияния мысли и действия в отношении QoS IP-сетей. 13-я исследовательская группа ITU-T и другие организации по стандартизации работают над этой задачей.

- Fragmentation: для фрагментации больших дейтаграмм.

- Autlientication: определяет правила аутентификации.

- Encrypted payload содержит шифрованную полезную информацию. Каждый дополнительный заголовок содержит поле Next Header, указывающее на протокол транспортного уровня, если нет других дополнительных заголовков, или на следующий дополнительный заголовок.

Обычно фрагментирует пакеты в IPv6 сам компьютер-источник, а не промежуточные маршрутизаторы. Для осуществления фрагментации хост-отправитель должен определить максимальную длину блока на пути до получателя. Маршрутизаторы IPv6 реализуют алгоритм для вычисления пути МДБ. Хост-отправитель всегда может отправить сообщение через определенный маршрутизатор или через поставщика услуг Р при помощи туннеля (осуществляющего инкапсуляцию в пакеты для Р) или с помощью дополнительного заголовка Routing. IPv6 использует для маршрутизации протокол IDRP (Interdomain Routing Protocol, ме)КЦоменный протокол маршрутизации), основанный на алгоритме предпочтительного пути, более мощный, чем BGP; протокол IDRP может работать с несколькими семействами адресов, такими, например, как адреса IPv4 и IPv6.

IPv6 был разработан, помимо прочего, для расширения адресного пространства, чтобы удовлетворять будущие требования работы сетей. В данном разделе будут проанализированы и обсуждены важные аспекты сценариев развертывания IPv6 и предложена системная архитектура, совместимая и интегрируемая с сетями IPv4/MPLS, а также исследованы различные стратегии развертывания IPv6 с приведением примеров проектирования сетей. Затем будет предложено развертывание IPv6 на оборудовании поставщиков услуг.

Непрерывный рост глобальной сети Интернет требует развития архитектуры сетей для приспособления к новым технологиям, что в свою очередь необходимо для поддержки растущего числа пользователей, приложений, устройств и услуг. IPv6 разработан для удовлетворения этих требований и позволяет возвратиться к глобальной сквозной среде, где сетевые правила адресации становятся прозрачными для приложений. Текущее адресное пространство IP не способно удовлетворить огромный рост числа пользователей или географические потребности расширения Интернет, не говоря уже о требованиях вновь появляющихся приложений, таких как персональный карманный компьютер (Personal Digital Assistant, PDA), домашние сети (Home Area Network, HAN), транспортировка с помощью Интернет-соединений, интегрированные телефонные услуги и распределенные игры. IPv6 увеличивает в 4 раза число битов сетевого адреса с 32 бит (в IPv4) до 128 бит, что дает более чем достаточное число уникальных глобальных IP-адресов для каждого сетевого устройства на планете. Использование уникальных глобальных IP-адресов упрощает

механизмы, используемые для достижения доступности и сквозной безопасности сетевых устройств, функционально критичных для управления приложениями и услугами, зависящими от адресов. Срок службы IPv4 был продлен использованием методов, таких как повторное использование адресов с трансляцией и лимиты временного использования. Хотя эти методы, как может показаться, увеличивают адресное пространство и соответствуют традиционной схеме клиент/сервер, они не в состоянии удовлетворить требования новых приложений. Потребность в постоянно работающем оборудовании (например, резидентский домашний Интернет через широкополосный кабельный модем или Ethernet) препятствует методам преобразования, объединения и временного использования IP-адресов. Причем требуемый plug-and-play для устройств пользователей Internet еще больше увеличивают требования к адресу. Гибкость адресного пространства IPv6 обеспечивает поддержку частных адресов, но должна ограничить использование технологии трансляции сетевых адресов (Network Address Translation, NAT) no причине широкой доступности глобальных адресов. IPv6 повторно предоставляет сквозную безопасность, что не всегда возможно через основанные на NAT сети [2].

В данный момент мы находимся на ранней стадии внедрения IPv6 с малым числом приложений IPv6 по сравнению с IPv4 на рынке и малым числом сетевых продуктов, нуждающихся в обмене между доступными услугами IPv6. Хотя, в конечном счете, успех IPv6 будет зависеть от инновационных приложений, работающих по IPv6, ключевая часть разработки IPv6 - это его способность интеграции и совместного использования с уже существующими IP-сетями. Предполагается, что хосты (узлы) IPv4 и IPv6 будут вынуждены сосуществовать довольно продолжительное время неуклонного перехода от IPv4 к IPv6, и как раз разработка переходных стратегий, инструментов и механизмов и была основной частью проекта IPv6 с самого начала. Выбор стратегии (или стратегий) внедрения будет зависеть от текущего состояния сетевой среды и таких факторов, как прогнозируемый объем трафика IPv6, доступность приложений IPv6 для конечных систем и стадии развертывания. Мы сделаем попытку подвести итог различным стратегиям интеграции/совместного использования IPv6 вместе с примерами проектов сетей, а также предложим системную архитектуру, интегрирующуюся и совместно используемую с сетями IPv4/MPLS. Будет кратко обсужден проект сети IPv6 для сетевой среды поставщика услуг со сравнением стратегий развертывания.

6.2.1. Стратегии интеграции и сосуществования IPv6 и IPv4

Успешное утверждение на рынке любой новой технологии зависит от простоты ее интеграции с существующей инфраструктурой без су-