Технология агрегации потоков Bundle Link

Bundle Link – новая технология агрегации потоков. На сегодняшний день существуют лишь небольшое количество общеизвестных технологий агрегации и традиционных подходов, обеспечивающих объединение линий связи на уровне канального протокола передачи данных, и сравнительно недавно разработанные технологии, реализующие объединение на физическом уровне протокола. Объединение на уровне канального протокола данных в большинстве случаев не зависит от протокола физического уровня и может быть использовано для реализации объединения в различных транспортных средах, за исключением некоторых ограничений накладываемых конкретным протоколом канального уровня. Главными недостатками объединения на уровне канального протокола являются существенное количество передаваемой служебной информации и, как следствие, неэффективный коэффициент использования канала, произвольная задержка в передаче данных, служащая причиной низкого качества услуг операторского класса, и значительное время, требуемое на само объединение. В противоположность этому, объединение на уровне физического протокола, реализующее механизм агрегации для конкретной предопределенной среды передачи данных, не имеет подобных недостатков и обеспечивает инвариантность по отношению к протоколам верхнего уровня. Примерами технологий, реализующих объединение на канальном уровне, являются:

• Multilink Point-to-Point Protocol (MLPPP) определен в RFC 1990 и является расширением PPP (Point-to-Point Protocol), сочетающим стандартные возможности PPP вместе с агрегацией множества одиночных соединений в единый логический канал. MLPPP объединяет соединения путем распределения входящих пакетов по всем сетевым соединениям за счет использования циклического алгоритма диспетчеризации и поддерживает необязательные процедуры фрагментации данных перед отправкой пакетов;
• Inverse Multiplexing for ATM (IMA) была предложена и полностью специфицирована ATM Форумом в стандарте AFPHY-0086.001 как решение для передачи высокоскоростного потока ATM ячеек через PDH каналы. Расширения и оптимизации данного стандарта применимы для агрегации DSL соединений и используются в ADSL2 стандарте для объединения двух и более модемных соединений в единый ADSL канал. IMA, подобно MLPPP, реализует механизм агрегации путем распределения входящих ячеек по всем соединениям, используя циклический алгоритм диспетчеризации;
• Multi-pair G.SHDSL (M-pair G.SHDSL) определен в ITU стандарте G.991.2 и поддерживает объединение до четырех G.SHDSL линий на физическом уровне и обеспечивает одновременный транспорт данных и TDM потоков по агрегированному G.SHDSL каналу;
• Ethernet in the First Mile over Cooper (EFMC) был предложен как метод передачи Ethernet сервисов по медной инфраструктуре (витые пары) сетей абонентского доступа и определен в стандарте IEEE 802.3ah. EFMC использует физический протокольный уровень увеличенного радиуса действия, основывающийся на спецификациях G.SHDSL ITU G.991.2 и G.SHDSL.bis (расширенная версия кодирования сигнала) для установления соединения на каждой линии с альтернативным механизмом объединения канала. Данный механизм обеспечивает эффективную доставку Ethernet трафика, реализуя Ethernet-подобную схему синхронизации кадров совместно с алгоритмом фрагментации, организующим одновременную передачу пакетов по всем соединениям;
• Ethernet over PDH (EoPDH) является комплементарным расширением стандартов передачи Ethernet трафика в сетях SONET/SDH предложенным для обеспечения экономически эффективной схемы передачи Ethernet сервисов по существующей инфраструктуре PDH каналов. EoPDH, по сути, адаптирует стандарт VCAT (Virtual Concatenation) – основную концепцию агрегации в сетях SONET/SDH для объединения PDH каналов и детализирован в стандарте ITU-T G.7043.

Постоянно растущая потребность рынка в широкополосных сервисах и трудности, сопряженные с созданием оптоволоконных инфраструктур на «последней миле», дали толчок для разработок технологий агрегации, которые используют существующие DSL (Digital Subscriber Line) и PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) инфраструктуры для построения канала передачи информации с большей пропускной способностью. Такие технологии создают соединение в инфраструктурах сетей доступа, способное осуществлять транспортировку широкополосного трафика путем объединения (агрегации) нескольких отдельных линий связи в единый виртуальный канал, аккумулирующий пропускные способности каждой из них. Развитие Технологий Агрегации DSL, с одной стороны, и значительное увеличение скоростей передачи DSL модемов, с другой, в настоящее время делают возможным использование решений основанных на агрегации DSL уже на первой миле, устраняя необходимость в прокладке оптоволокна. Вместе с тем, в последние годы, некоторые производители микросхем анонсировали однокристальные решения, позволяющие организовать передачу Ethernet сервисов по агрегированным PDH каналам, обеспечивая тем самым возможность передачи широкополосного трафика на значительные расстояния по территориально-распределенным инфраструктурам PDH сетей без значительных капиталовложений. Подведем итог вышесказанному, агрегация каналов призвана заполнить технологический пробел на рынке передачи широкополосных сервисов, предлагая каналы передачи и ретрансляции данных с низкой себестоимостью в тех местах, где использование оптоволоконных или радиорелейных решений не является экономически оправданным.

Технология Bundle Link разработана для обеспечения передачи широкополосных сервисов по имеющимся в наличии инфраструктурам сетей доступа и делает возможным одновременную передачу потоков голоса операторского класса совместно с широкополосными сервисами видео и данных по существующим линиям связи.

Принцип, положенный в основу создания широкополосного канала – агрегация или объединение разрозненных линий связи в единый высокоскоростной канал, построенный поверх имеющихся в наличии физических соединений.

Основной экономической выгодой использования решений на базе технологии Bundle Link является возможность модернизации существующих инфраструктур опорных сетей, как альтернативного способа обеспечения широкополосного доступа без значительных капитальных вложений.

Технология Bundle Link была официально опубликована в США в качестве заявки на патент в декабре 2006 года, окончательно переведена в статус патента в декабре 2008 года под именем «Method and System for a Two Level Scalable Bundling Solution» и описывает системный метод построения двухуровневого масштабируемого решения для объединения (агрегации) физических каналов передачи информации.

Аппликативные расширения технологии Bundle Link оптимизируют механизм агрегации для передачи информации по определенному типу инфраструктур сетей доступа:

• технология DSLink предназначена для построения широкополосного канала передачи Triple Play сервисов по «первой и последней миле» (first and last mile) путем агрегации DSL соединений в инфраструктурах сетей доступа. Использование подобных решений, в качестве расширения оптоволоконных сетей для предоставления Ethernet сервисов «по первой миле», в последние годы получило название EFMC (Ethernet in the First Mile over Cooper);
• технология TDMLink решает задачу построения сквозного широкополосного канала и передачи Triple Play сервисов по территориально-распределенным сетям путем агрегации инфраструктур TDM потоков. Технологические решения для организации передачи Ethernet трафика по TDM потокам часто используют под именами Inverse Multiplexing и EoPDH (Ethernet over PDH);
• технология WireLink позволяет создать псевдо-физическое соединение для прозрачной передачи TDM потоков и протоколов канального уровня по инфраструктурам опорных сетей с пакетной коммутацией данных: Ethernet, IP и MPLS. В настоящее время подобные технологии получили название Circuit Emulation сервисов, Pseudo-Wire и TDMoIP (TDM over IP).

Оптимизированная технология Маршрутизации и Коммутации данных обеспечивает высоко-производительный механизм обработки пакетов данных, как на транспортном, так и на аппликационном уровнях. Технология Маршрутизации поддерживает весь набор необходимых протоколов для организации обмена информацией в локальных сетях и обеспечивает подключения к Интернету поверх всех наиболее популярных соединений опорных сетей. Использование усовершенствованного механизма Качества Сервиса (QoS) гарантирует создание эффективной и надежной схемы распределения трафика. Механизмы криптозащиты и протоколы аутентификации данных обеспечивают безопасность обмена информацией в закрытых ведомственных и корпоративных сетях.

За подробной информацией по оборудованию Bundle Link обращайтесь к менеджерам компании.

Алтернативные методы подключения объектов связи

Технология Bundle Link разработана для обеспечения передачи широкополосных сервисов по имеющимся в наличии инфраструктурам сетей доступа. Ключевым принципом данной технологии является использование пучка имеющихся в наличии физических линий в качестве единого объединенного канала способного передавать голос, видео и данные одновременно.

Алгоритм объединения, совмещающий в себе преимущества, как фрагментации, так и мультиплексирования с разделением времени, позволяет достичь максимального использования каждого физического соединения и обеспечивает надежные и экономически выгодные решения для создания расширений широкополосных сетей.

Данная технология обладает следующими достоинствами:

• агрегация потоков с постоянной скоростью битов объединяет отдельные линии доступа в единый интерфейс, что позволяет создавать широкополосные каналы поверх DSL и беспроводных модемов, спутниковых и радио каналов, PDH и V35 соединений, оптических и Ethernet портов;
• различные скорости физических соединений обеспечивают простой порядок ввода в эксплуатацию, гарантируя максимальную производительность пучка линий, с итоговой скоростью объединенного канала равной сумме скоростей каждого из соединений;
• одновременная передача голоса и данных осуществляется путем деления исходных информационных потоков на строго фрагментированные порции данных и их последующего распределения по всем физическим соединениям, образующим виртуальный канал. Каждый фрагмент данных содержит части исходной информации, размещенные в соответствии с заданной схемой качества и класса предоставляемых услуг (QoS). Данный подход гарантирует прозрачную передачу данных, сохраняя качество исходного информационного потока, и делает технологию Bundle Link уникальной для приложений, где сосуществование услуг голоса операторского класса и данных является обязательным;
• полная независимость между направлениями приемопередачи позволяет использование ассиметричных потоков для создания широкополосного канала с увеличенной пропускной способностью в одном из направлений для организации трансляций видео и широковещательных сервисов;
• встроенные защита и резервирование соединений внутри агрегированного канала гарантируют автоматическое перераспределение фрагментированных информационных потоков между соединениями в случае отказа в работе одного из них. Немедленное перераспределение потоков, со временем восстановления сервисов менее 50 миллисекунд, ставит технологию Bundle Link в класс решений обеспечивающих безотказный сетевой транспорт;
• операторский класс качества сервиса обеспечивает дополнительный уровень услуг с гарантированным качеством, предназначенный для прозрачной передачи голосовых сигналов с минимальной задержкой и практически нулевым отклонением фазы. Данный класс услуг с гарантированным качеством передачи позволяет обеспечить транспорт Сервисов Операторского Класса все время, пока общая пропускная способность канала превосходит полосу пропускания, требуемую для транспортировки данного класса сервисов.

Особенности технологий аппликативного расширения Bundle Link

Технология DSLink оптимизирует технологию Bundle Link для построения широкополосного канала и передачи Triple Play сервисов по «первой и последней миле» путем агрегации DSL соединений в инфраструктурах сетей доступа. DSLink относится к технологиям реализующим объединение на физическом уровне, при этом данная технология не накладывает каких-либо ограничений на тип DSL модема, используемого для установления физического соединения и обеспечивает агрегацию канала поверх всех современных DSL технологий: G.SHDSL (G.SHDSL.bis), ADSL/ADSL2/ADSL2+ и VDSL/VDSL2.

Помимо перечисленных ранее достоинств технологии Bundle Link, DSLink расширяет ее дополнительной функциональной возможностью, аппликативной для среды передачи данных DSL модемов. Встроенная Защита и Резервирование Сигнализации TDM Потоков Абонента транслирует резервные копии кадровых и сигнальных временных интервалов (time slots) раздельно от основных копий, по другим соединениям интерфейса, что увеличивает помехозащищённость протоколов верхнего уровня и обеспечивает безошибочность передачи сигнализации при присутствии помех.

Сравнительные характеристики Технологий Агрегации DSL соединений приведены в Таблице 1.

Таблица 1

	M-Pair	EFMC	DSLink
Встроенный TDM поток	Поддерживается	Не поддерживается	Поддерживается
Защита сигнализации TDM потока	Не поддерживается	Не применима	Поддерживается
Потери на служебнуя информацию	20¸40%	5%	0.5¸6%
Время восстановления канала	Не определено	Не определено	< 50ms
Помехоустойчивость канала	Низкая	Не определена	Высокая
Смешанные типы соединений	Нет: G.SHDSL	Да	Да
Разные скорости соединений	Не поддерживаются	Поддерживаются	Поддерживаются
Разные скорости приемопередачи	Не поддерживаются	Не поддерживаются	Поддерживаются
Сложность в управлении	Высокая (ATM)	Низкая	Низкая

 

Технология TDMLink оптимизирует технологию Bundle Link для построения сквозного широкополосного канала и передачи Triple Play сервисов по территориально-распределенным сетям путем агрегации инфраструктур TDM потоков. TDMLink, также как и DSLink, относится к разряду технологий реализующих объединение на физическом уровне и дополняет технологию Bundle Link функциональными возможностями, аппликативными для передачи информации по PDH инфраструктурам:

• независимость источников синхронизации TDM потоков делает возможным объединение TDM потоков, приходящих из операторских сетей разной инфраструктуры и с различными источниками кадровой синхронизации, как пример – из SDH, DSL, и беспроводных сетей;
• динамическая оптимизация полосы голосового тракта позволяет освободить часть полосы пропускания голосового тракта для передачи дополнительных сервисов. Данная оптимизация дает возможность существенно увеличить полезную полосу пропускания агрегированного канала, не вызывая при этом дополнительной задержки в передаче данных и не оказывая влияние на качество предоставляемых услуг. Механизм оптимизации реализован на принципе подавления пауз в голосовом сигнале и использует возможности технологии Bundle Link по высокоскоростному объединению каналов и перераспределению трафика для увеличения полосы пропускания.

Сравнительные характеристики технологий агрегации TDM потоков приведены в Таблице 2.

Таблица 2

	IMA	EoPDH	TDMLink
Встроенный TDM поток	Не поддерживается	Не поддерживается	Поддерживается
Оптимизация голосовых трактов	Не применима	Не применима	Поддерживается
Потери на служебную информацию	20¸40%	0.5¸12%	0.5¸6%
Время восстановления канала	Длительное	< 50ms	< 50ms
Помехоустойчивость канала	Низкая (ATM)	Низкая (PDH)	Высокая
Смешанные типы соединений	Нет: G.703 или G.704	Нет: G.704	Да: G.703 и G.704
Разная кадровая синхронизация	Не поддерживается	Не поддерживается	Поддерживается
Разные скорости приемопередачи	Не поддерживаются	Не поддерживаются	Поддерживаются
Неполные N*64/N*56 Соединения	Не поддерживаются	Поддерживаются	Поддерживаются
Сложность в управлении	Высокая (ATM)	Высокая (SDH)	Низкая

 

Технология WireLink является другим расширением технологии Bundle Link, позволяющим создавать псевдо-физические соединения для прозрачной передачи TDM потоков и протоколов канального уровня по инфраструктурам опорных сетей с пакетной коммутацией данных: Ethernet, IP и MPLS. Псевдопроводные (pseudo-wire) технологии появились относительно недавно и представляют собой транспортные технологии предназначенные для передачи традиционного набора услуг по сетям с пакетной коммутацией данных путем эмуляции входного канала. Первоначально, предложенная компанией RAD и запатентованная под торговой маркой TDMoIP, технология передачи TDM потоков была расширена компанией Axerra Networks (в прошлом — компания IPrad входящая в группу компаний RAD) для передачи протоколов канального уровня (HDLC, ATM) и зарегистрирована под торговой маркой Pseudo-Wire. В настоящее время подобные технологии имеются в наличии у ряда компаний, стандартизованны IEFT, ITU-T и MEF и получили название Circuit Emulation сервисов.

Основными отличительными достоинствами технологии WireLink являются:

• автоматическая компенсация переменной задержки коммутации пакетов основана на встроенном механизме измерения задержки сети и оригинальном алгоритме управления процессом буферизации и подавления джиттера и обеспечивает эмуляцию входного канала поверх сетей сложной топологии без вмешательства оператора;
• усовершенствованный механизм восстановления синхронизации обеспечивает транспорт канала совместно с его собственными источниками синхронизации и позволяет использование режима эксплуатации канала, подобного режиму функционирования каналов в сетях SDH, реализующих плезиохронную схему передачи синхронизации.

 

Подключение через агрегированное модемное соединение

Серия инверсных мультиплексоров B-DSLink (Broadband DSL Link) использует технологию DSLink для агрегации DSL каналов и передачи Triple Play сервисов по медным инфраструктурам (витые пары) сетей абонентского доступа. Оборудование B-DSLink использует физический уровень протокола технологии G.SHDSL.bis для построения симметричного широкополосного соединения и физический уровень ADSL2/ADSL2+ для создания асимметричного высокоскоростного канала, применимого для трансляции широковещательных сервисов.

Помимо достоинств использования технологии DSLink, серия B-DSLink реализует расширенную схему QoS и предоставляет дополнительные аппликативные возможности, учитывающие специфику работы DSL оборудования:

• режим Plug-and-Play основан на использовании алгоритма динамической адаптации скорости каналов и обеспечивает первичную конфигурацию изделия, поддерживающую настройки для передачи голоса и данных в автоматическом режиме. Простота конфигурации продукта позволяет минимизировать операции технического обслуживания и обеспечить максимальную полосу пропускания и производительность канала передачи данных без вмешательства оператора;
• расширенная схема QoS гарантирует распределение полосы пропускания объединенного канала для передачи данных в соответствии с приоритетами передаваемых сервисов;
• дистанционное питание, передающееся по DSL линиям совместно с передачей информации, делает возможным установку оборудования на удаленных объектах, не имеющих локального питания. Система дистанционного питания гарантирует безопасное напряжение на линиях равное 120В, снабжена защитами от короткого замыкания и утечек тока и обеспечивает аварийную сигнализацию при сбоях.

Внедрение решений на базе оборудования B-DSLink является эффективной альтернативой оптоволоконным и радиорелейным решениям, предлагая немедленную модернизацию существующих инфраструктур сетей абонентского доступа при минимальных капитальных затратах, что обеспечивает высокую рентабельность капиталовложений.

Главными экономическими выгодами внедрения являются:

• передача традиционных сервисов совместно с Triple Play сервисами;
• минимизация Капитальных Затрат (CAPEX);
• уменьшение Операционных Расходов (OPEX);

Краткий обзор сегментов рынка, потенциальных потребителей продукции и аппликаций приведен на рисунке:

Подключение путем объединения TDM потоков

Серия инверсных мультиплексоров PDHLink использует технологию TDMLink для агрегации PDH потоков и передачи Triple Play сервисов на значительные расстояния путем создания сквозного широкополосного канала по территориально-распределенной инфраструктуре PDH сетей. Оборудование PDHLink позволяет производить объединение любых комбинаций PDH потоков, как структурированной (G.704, N*64/N*56), так и не структурированной цикловой структуры (G.703), с разными кадровыми синхронизациями и скоростями приемопередачи (N*64/N*56), поддерживает передачу встроенных PDH потоков и реализует другие достоинства технологии TDMLink для создания защищенного и помехоустойчивого соединения.

Помимо преимуществ применения технологии TDMLink для агрегации PDH потоков, серия PDHLink обеспечивает расширенную схему управления Качеством Сервиса (QoS) и Классификации Приоритета, приведенную при описании оборудования B-DSLink. Краткий обзор сегментов рынка, потенциальных потребителей продукции и аппликаций приведен на рисунке:

Подключение TDM потоков через сети передачи данных

Серия изделий Triple Link использует технологию WireLink для создания псевдо-физического соединения и агрегации Triple Play сервисов по инфраструктурам опорных сетей с пакетной коммутацией данных. Серия Triple Link позволяет создавать как соединения типа точка-точка (point-to-point), так и типа точка-многоточка (point-to-multipoint), гарантируя прозрачность передачи TDM сервисов и устраняя необходимость в использовании оборудования SONET/SDH.

Подобно сериям B-DSLink и PDHLink, серия Triple Link, помимо преимуществ применения технологии Wire Link, обеспечивает расширенную схему управления Качеством Сервиса (QoS) и Классификации Приоритета, приведенную ранее при описании оборудования B-DSLink.