Program wieloletni- Zadanie I.5 - kwiecień 2007

Zakład Sieci (Z-2)
WYBRANE ASPEKTY
ELEKTRONICZNEJ ŁĄCZNOŚCI MULTIMEDIALNEJ
STOSOWANEJ W NOWOCZESNYCH JEDNOSTKACH
SAMORZĄDOWEJ ADMINISTRACJI PUBLICZNEJ
Zadanie nr 1
Modelowa sieć Metro Ethernet na potrzeby obsługi IT
jednostek administracji samorządowej
Praca nr 02 30 001 8
Warszawa - Miedzeszyn
Grudzień 2008 r.
Zakład Sieci (Z-2)
Zadanie nr 1
Modelowa sieć Metro Ethernet na potrzeby obsługi IT
jednostek administracji samorządowej
Praca nr 02 30 001 8
Kierownik projektu:
Opracował zespół w składzie:
mgr inŜ. Dariusz Gacoń
mgr inŜ. Konrad Sienkiewicz – kierownik zadania
mgr inŜ. Mariusz Gajewski
mgr inŜ. Dariusz Gacoń
inŜ. Waldemar Latoszek
Warszawa - Miedzeszyn
Grudzień 2008 r.
1
WPROWADZENIE ........................................................................................................................... 4
2
CHARAKTERYSTYKA SIECI METRO ETHERNET ................................................................ 5
2.1
TOPOLOGIA SIECI METRO ETHERNET .......................................................................................... 5
2.1.1
Węzeł U-PE (User Provided Edge)................................................................................... 6
2.1.2
Węzeł PE-AGG – (Provider Edge Aggergation)............................................................... 6
2.1.3
Węzeł N-PE (Network Provider Edge).............................................................................. 6
2.1.4
Węzeł Provider Core (P)................................................................................................... 7
2.1.5
Topologia Gigabit Ethernet Hub-and-Spoke .................................................................... 7
2.1.6
Topologia Gigabit Ethernet Ring...................................................................................... 8
2.1.7
Usługi w sieci Metro Ethernet .......................................................................................... 8
2.1.8
Usługa EPL....................................................................................................................... 9
2.2
USŁUGA ERS .............................................................................................................................. 9
2.2.1
Usługa ERS ..................................................................................................................... 10
2.2.2
Usługa EMS .................................................................................................................... 10
3 CHARAKTERYSTYKA URZĄDZEŃ W SIECI METRO ETHERNET NA PODSTAWIE
URZĄDZEŃ CISCO........................................................................................................................................... 11
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
4
CHARAKTERYSTYKA PRZEŁĄCZNIKA CATALYST CISCO 3400 ME............................................ 11
CHARAKTERYSTYKA PRZEŁĄCZNIKA CATALYST CISCO 3750 ME............................................ 11
CHARAKTERYSTYKA PRZEŁĄCZNIKA CATALYST CISCO 4500 ME............................................ 11
CHARAKTERYSTYKA PRZEŁĄCZNIKA CATALYST CISCO 6500 ME............................................ 12
ROUTER BRZEGOWY METRO ETHERNET CISCO 7600 ................................................................ 12
ZARZĄDZENIA I UTRZYMANIA W SIECI METRO ETHERNET ....................................... 13
4.1
4.2
4.3
MOśLIWOŚĆ ZAPEWNIANIA QOS W SIECI METRO ETHERNET .................................................... 13
BEZPIECZEŃSTWO W SIECI METRO ETHERNET .......................................................................... 14
ZARZĄDZANIE SIECIAMI METRO ETHERNET .............................................................................. 14
5 MOśLIWOŚCI WYKORZYSTANIA METRO ETHERNET DLA POTRZEB
ADMINISTRACJI SAMORZĄDOWEJ .......................................................................................................... 15
5.1
ZAŁOśENIA (ORGANIZACYJNE) ................................................................................................. 15
5.2
MODEL SIECI METRO ETHERNET ............................................................................................... 16
5.2.1
Węzeł CPE (Urządzenia klienckie) ................................................................................. 19
5.2.2
Urządzenia szkieletowe PE ............................................................................................. 19
5.2.3
Urządzenia agregujące ruch........................................................................................... 19
5.2.4
(Router) Internet Exchange Point ................................................................................... 19
5.2.5
Zabezpieczenia Firewall ................................................................................................. 20
5.2.6
Sieć dostępowa - warstwa fizyczna ................................................................................. 20
5.2.7
Aplikacje ......................................................................................................................... 24
5.2.8
Połączenie operatorów lokalnych do sieci...................................................................... 26
6
OSZACOWANIE WSTĘPNE KOSZTÓW INWESTYCJI......................................................... 27
6.1
KOSZTY REALIZACJI WĘZŁA W LOKALIZACJI GŁÓWNEJ ............................................................. 27
6.2
KOSZTY URZĄDZEŃ SIECI METRO ETHERNET ............................................................................ 27
6.2.1
Koszt węzłów szkieletowych (poza węzłem w lokalizacji głównej) ................................. 27
6.2.2
Koszt realizacji węzłów dostępowych (CPE) .................................................................. 28
6.3
KOSZTY POŁĄCZENIA LOKALIZACJI ........................................................................................... 28
6.4
PODSUMOWANIE KOSZTÓW BUDOWY SIECI METRO ETHERNET ................................................. 28
7
PODSUMOWANIE ......................................................................................................................... 29
8
DOKUMENTY ODNIESIENIA ..................................................................................................... 31
9
WYKAZ SKRÓTÓW ...................................................................................................................... 32
3
1 Wprowadzenie
Realizacja niniejszego zadania jest kontynuacją dotychczasowych prac Instytutu
Łączności w zakresie aspektów sieciowych oraz infrastruktury społeczeństwa
informacyjnego, w tym szczególnie e-Administracji. Wpisuje się równieŜ, w obecne
trendy rynkowe w zakresie budowy sieci teleinformatycznych. MoŜna obecnie
dostrzec , Ŝe tradycyjne sieci rozległe są zastępowane sieciami pracującymi z
przepustowościami typowymi dla sieci lokalnych, które coraz częściej budowane są
w technologii Metro Ethernet w miejsce starych sieci np.: Frame Relay. To z kolej
przyczynia się od tego, Ŝe sieci metropolitarne to jeden z najbardziej dynamicznie
rozwijających się segmentów rynku sieci komputerowych.
Sieci metropolitalne znajdują równieŜ duŜe zastosowanie jako sieci
teleinformatyczne na potrzeby jednostek samorządu terytorialnego, działających np.
w obrębie powiatu, czy teŜ większych miast. Budowa takiej sieci łączącej
poszczególne jednostki samorządu terytorialnego (np.: urząd powiatu z urzędami
gmin) oraz jednostek podległe samorządowi (np.: szkoły, szpitale) pozwala na
uzyskanie powaŜnych oszczędności w funkcjonowaniu miasta. Wynikają on m.in. z
moŜliwości wykorzystania jednej sieci podkładowej Metro Ethernet nie tylko dla
transmisji danych pomiędzy Jednostkami Samorządu Terytorialnego , ale równieŜ do
realizacji takich zadań jak monitoring miasta, Centrum Zarządzania Kryzysowego,
budowy sieci telemetrycznych zakładów komunalnych, budowa E-Urzędu, czy
zapewnienie powszechnego dostępu do Internetu dla mieszkańców. Budowę takich
sieci metropolitalnych do tej pory zrealizowało wiele miast europejskich, w tym
równieŜ miasta polskie.
W przypadku Polski, z uwagi na moŜliwość uzyskania duŜego dofinansowania
projektów związanych z budową infrastruktury społeczeństwa informacyjnego z
funduszy strukturalnych UE, waŜne jest, by zostały wypracowane modele gotowych
rozwiązań, które jednostki administracji publicznej mogłyby w prosty sposób
adoptować do swoich potrzeb. W związku z tym, głównym celem prac w ramach
niniejszego zadania, było opracowanie projektu modelowej sieci w technologii Metro
Ethernet dla typowych zastosowań w administracji samorządowej. Przeanalizowano
równieŜ korzyści i wady oraz zakres stosowalności tej technologii w kontekście
zastosowań w sieciach IT administracji samorządowej.
Realizując ww. cel pracy w ramach niniejszego zadania wykonano:
• zwięzłą charakterystykę sieci Metro Ethernet, z opisem typowych topologii i
usług realizowanych w sieci Metro Ethernet;
•
charakterystykę przykładowych urządzeń do budowy Metro Ethernet
•
analizę zagadnień związanych z zarządzaniem;
•
projekt przykładowej implementacji sieci Metro Ethernet na potrzeby
jednostek samorządu terytorialnego;
•
wstępne oszacowanie kosztów budowy sieci Metro Ethernet na potrzeby
jednostek samorządu terytorialnego.
4
2 Charakterystyka sieci Metro Ethernet
2.1 Topologia sieci Metro Ethernet
Budowa sieci miejskiej moŜe odbywać się na wiele sposobów. Wynika to z
uwarunkowań lokalnych, istniejących i planowanych połączeń światłowodowych,
posiadanych urządzeń etc. W zaleŜności od wymagań oraz obszaru, na którym dana
sieć jest budowana, stosowane są róŜnego rodzaju technologie. Podstawowa
technologia dostępową stosowana w budowie sieci Metro jest Ethernet, stad często
stosowana jest nazwa rozwiązania: Metro Ethernet. Ethernet wykorzystywany jest do
realizacji ostatniej mili do uŜytkownika, jak równieŜ do budowy połączeń
szkieletowych w sieci MAN.
Niekiedy sieć Metro Ethernet jest porównywana z duŜą siecią kampusową.
Wynika to faktu, Ŝe podstawowa wyspa sieci w niektórych przypadkach moŜe
przypominać struktury sieci LAN. Sieć Metro Ethernet róŜni się jednak znacząco od
sieci Ethernet. Dotyczy to przede wszystkim usług realizowanych w sieci oraz
sposobu organizacji ruchu. PoniŜszy schemat Rysunek 1 obrazuje poszczególne
zaleŜności w sieci Metro Ethernet. Jak widać, dość wyraźnie zarysowuje się granica
pomiędzy urządzeniami operatora oraz urządzeniami klienta. Ponadto w sieci Metro
pojawia się dodatkowa warstwa łącząca poszczególne wyspy, jak równieŜ struktury
oparte o pierścienie, które nie maja szerokiego zastosowania w sieciach
kampusowych. Innym wyróŜnikiem sieci Metro Ethernet w porównaniu do sieci
kampusowych jest bardzo duŜy udział technologii światłowodowych w strukturach
sieciowych, m.in. pierścienie światłowodowe tworzone z wykorzystaniem technologii
DWDM - multipleksacji z przydziałem długości fali.
Rysunek 1 Schemat ogólnej architektury sieci Metro Ethernet
Przy budowie sieci Metro Ethernet naleŜy jednoznacznie wyróŜnić typy urządzeń,
które będą wykorzystane do budowy takiej sieci:
5
2.1.1 Węzeł U-PE (User Provided Edge)
Ten styk stanowi punkt, gdzie kończy się sieć zarządzana przez operatora, a
zaczyna się sieć klienta. W większości przypadku U-PE stanowią urządzenia
przełączające w warstwie drugiej (przełączniki sieciowe) lokowane w siedzibie klienta
(biurowiec, dom mieszkalny), ale zarządzane przez operatora sieci. Krytycznym jest,
aby urządzenia U-PE były zabezpieczone fizycznie przed niepowołanym dostępem.
Do podstawowych funkcji realizowanych przez U-PE naleŜy zaliczyć:
• dostarczenie wielu interfejsów (UNI) dla przyłączenia urządzeń klienta (CE –
Customer Equipment),
•
określenie usług sieci przez zapewnienie tunelowania 802.1Q (np. Q-in-Q),
•
oraz funkcji tagowania 802.1Q na interfejsie UNI,
•
zapewnienie realizacji kontraktów SLA przez wsparcie dla usług klasyfikacji,
•
policingu, znakowania (marking) oraz kolejkowania,
•
zarządzanie przeciąŜeniami ruchu sieciowego.
2.1.2 Węzeł PE-AGG – (Provider Edge Aggergation)
Warstwa PE-AGG jest warstwą opcjonalną w sieciach Metro Ethernet. Stosuje się
ją w duŜych sieciach, gdzie jest ona lokowana pomiędzy U-PE oraz N-PE. Do
podstawowych funkcji PE naleŜy zaliczyć:
• efektywna agregacje ruchu,
•
multipleksację ruchu oraz zarządzanie w przypadku przeciąŜeń,
•
local switching dla usług Ethernet.
Urządzenia PE-AGG są stosowane w konfiguracji redundantnej: tzn. urządzenia
U-PE są dołączane do dwóch niezaleŜnych urządzeń PE-AGG (dla podniesienia
poziomu niezawodności sieci). Warto równieŜ podkreślić, Ŝe urządzenia PE-AGG
mogą pełnić rolę U-PE dla klientów instytucjonalnych.
2.1.3 Węzeł N-PE (Network Provider Edge)
N-PE jest to punkt w sieci, gdzie terminowane są usługi sieciowe realizowane w
warstwie 2 modelu OSI, a zaczynają być realizowane usługi warstwy trzeciej –
typowe usługi rdzenia sieci. N-PE styka się z urządzeniami realizującymi funkcje UPE oraz urządzeniami P realizującymi rdzeń MPLS. Urządzenia N-PE zapewniają
m.in. mapowanie sieci VLAN (zarządzanych przez operatora) do EoMPLS (Ethernet
over MPLS) dla usług punkt-punkt oraz VPLS dla usług punkt-wielopunkt. Do
podstawowych funkcjonalności N-PE naleŜy zaliczyć:
• bramę do MPLS i usług opartych o IP,
•
definicję usług VPLS i VPWS,
•
local switching dla usług Ethernet,
•
tworzenie sieci VPN warstwy 3,
•
zaawansowane zarzadząnie ruchem w sieci,
•
równowaŜenie obciąŜenia (load-balancing) pomiędzy ścieŜkami EoMPLS.
6
2.1.4 Węzeł Provider Core (P)
Urządzenia P to routery rdzeniowe, które operują na znacznikach MPLS (MPLS
Switching). Rdzeń sieci operatorskiej obejmuje szereg routerów P oraz urządzeń NPE połączonych w konfiguracji partial lub full-mesh. Do podstawowych funkcji
routerów P naleŜy zaliczyć:
• zapewnienie stabilnych połączeń rdzeniowych
•
realizacja połączeń pomiędzy N-PE
•
zapewnienie skalowalnej struktury dla realizacji usług L2 VPN oraz MPLS
•
VPN
•
wsparcie dla zaawansowanych mechanizmów zarządzania ruchem
•
Load balancing pomiędzy ścieŜkami MPLS
Urządzenia U-PE, PE-AGG, N-PE oraz P mogą pracować w róŜnych topologiach
sieciowych. Struktury rozwaŜane jako moŜliwe do zastosowania w sieciach dla
samorządów lokalnych to Gigabit Ethernet Hub-and-Spoke oraz Gigabit Ethernet
Ring. Inne modele budowy sieci metropolitarnych takie jak np. Ethernet over
SONET/SDH znajdują zastosowanie w sieciach operatorów dysponujących juŜ siecią
transportową, a usługi Metro Ethernet mają być przez tą sieć przeniesione.
2.1.5 Topologia Gigabit Ethernet Hub-and-Spoke
Rysunek 2 Architektura topologii Hub-and-Spoke fragmentu sieci Metro Ethernet
Hub-and-Spoke jest najpopularniejszą topologią budowy sieci. Wynika to m.in. z
ogromnego doświadczenia w tworzeniu sieci opartych o ten model pochodzącego ze
środowiska sieci kampusowych. W tym modelu urządzenia sieciowe instalowane w
lokalizacji klientów są łączone do dwóch urządzeń agregujących celem uzyskania
niezbędnej w takich sieciach redundancji. Rysunek 2 obrazuje przykładowe
połączenia w tej topologii.
7
2.1.6 Topologia Gigabit Ethernet Ring
Rysunek 3 Architektura topologii pierścienia fragmentu sieci Metro Ethernet
Jest to topologia typowa dla sieci Metro Ethernet. Rzadko, w implementacjach
sieci kampusowych stosowana jest technika Ethernet Ringu. Topologia ta została
wymuszona przez istniejące struktury okablowania, która w wielu przypadkach
tworzyła pierścienie. Jak wskazuje nazwa, w tej topologii przełączniki łączone są w
pierścień, a podstawowa przyczyna stosowania tej technologii w porównaniu do Huband-Spoke jest koszt. Topologia pierścienia wymaga mniejszych nakładów na
strukturę światłowodowa, wymaga mniej interfejsów w urządzeniach rdzeniowych. Za
niŜszym kosztem stoją jednak konkretne konsekwencje: współdzielenie pasma w
pierścieniu przez wszystkie przełączniki, opóźnienia i jitter w aplikacjach głosowych
są zmienne i zaleŜą od połoŜenie przełącznika w pierścieniu. Dodatkowo naleŜy
równieŜ dobrze przygotować projekt oraz bacznie obserwować sieć pod kątem
Spanning Tree. Pomimo faktu, Ŝe STP dla topologii H&S jak i dla topologii pierścienia
funkcjonuje tak samo, to wymagania czasu konwergencji powodują, Ŝe znacznie
więcej czasu i uwagi kosztuje przygotowanie dobrego projektu sieci w oparciu o
pierścień. Wymagania czasu konwergencji (czas odbudowy połączeń logicznych po
awarii) powodują równieŜ obostrzenia dotyczące ilości przełączników w pierścieniu.
Dla implementacji 802.1s/w ten limit wynosi 20sek, chociaŜ sam standard dopuszcza
40sek. W przypadku 802.1d zaleca się by w pierścieniu nie pracowało więcej niŜ 6-8
przełączników. Rysunek 3 przedstawia topologie Gigabit Ethernet Ring.
2.1.7 Usługi w sieci Metro Ethernet
W sieci Metro Ethernet moŜliwa jest realizacja róŜnych usług związanych z
moŜliwością tworzenia sieci logicznych. Usługi te dotyczą moŜliwości konfiguracji
logicznych połączeń w warstwie 2 oraz 3 typu: punkt-punkt, punkt - wielopunkt oraz
wielopunkt - wielopunkt niezaleŜnie od warstwy fizycznej
Podziału usług dokonano na podstawie propozycji firmy Cisco, której to
urządzenia posiadają certyfikaty MEF. W urządzeniach Cisco moŜliwa jest
konfiguracja następujących usług:
8
•
Ethernet Private Line –EPL,
•
Ethernet Wire Service – EWS,
•
Ethernet Relay Service – ERS,
•
Ethernet Multipoint Service – EMS,
•
Ethernet Relay Multipoint Service – ERMS.
2.1.8 Usługa EPL
Rysunek 4 Schemat realizacji usługi EPL w sieci Metro Ethernet
Usługa EPL, której schemat został przedstawiony na Rysunek 4 jest
przeznaczona dla realizacji połączeń punkt-punkt pomiędzy dwoma lokalizacjami. W
ramach tej usługi zapewniona jest gwarantowana minimalna przepływność. Usługa ta
jest wykorzystywana jako transparentne połączenie sieci LAN wraz z integracją
danych. Istnieje moŜliwość tworzenia transparentnych sieci VLAN. Jako warstwa
fizyczna występuje tu najczęściej SONET/SDH lub łącze światłowodowe WDM. Jako
urządzenia klienckie CPE stosowane są najczęściej routery lub mosty sieciowe.
2.2 Usługa ERS
Rysunek 5 Schemat realizacji usługi EWS w sieci Metro Ethernet
Usługa EWS Rysunek 5 stanowi połączenie punkt-punkt pomiędzy dwoma
miastami (czasami nazywana jest EVC). Usługa ta róŜni się od EPL tym, iŜ jest
dostarczana za pomocą infrastruktury sieciowej operatora najczęściej obsługiwanej
poprzez protokoły IP/MPLS, która jest współdzielone przez wielu klientów. DuŜą
zaletą tej usługi jest moŜliwość szerokiego wyboru przez klienta określonej
minimalnej przepływności. W celu zapewnienia prywatności klientów usługodawca tej
9
sieci separuje ruch generowany przez róŜnych klientów poprzez przypisanie róŜnych
VLAN do róŜnych połączeń EVC.
Usługa EWS jest usługą opartą na portach. Wszystkie pakiety od danego klienta
są transmitowane w sposób transparentny do określonego portu przeznaczenia. Jako
urządzenia klienckie CPE stosowane są najczęściej routery lub mosty sieciowe.
2.2.1 Usługa ERS
Rysunek 6 Schemat realizacji usługi ERS w sieci Metro Ethernet
Zasadniczą róŜnicą usługi ERS Rysunek 6 od EWS jest wprowadzenie
moŜliwości multipleksacji połączeń na jednym interfejsie uŜytkownika UNI (Universal
Network Interface). Połączenie pomiędzy urządzeniem klienckim a switchem
dostępowym jest skonfigurowane jako VLAN trunk. Istnieje przez to moŜliwość
otrzymania konfiguracji połączeń punkt –wielopunkt pokazanej na Rysunek 6. KaŜdy
VLAN tego klienta jest mapowany do EVC. Usługa ta ma zastosowanie do realizacji
połączeń w sieci pomiędzy klientami w róŜnych sieciami Metro Ethernet . W sieci
szkieletowej IP/MPLS połączenie realizowane jest w oparciu o VPN warstwy 2 lub 3.
2.2.2 Usługa EMS
Rysunek 7 Schemat realizacji usługi EMS w sieci Metro Ethernet
Usługa EMS Rysunek 7 stanowi wersję połączenia wielopunkt-wielopunkt usługi
EWS (pod względem technicznym niczym nie róŜni się od EWS). Urządzenie klienta
CPE ma moŜliwość transparentnej komunikacji z klientami w wielu lokalizacjach. W
obrębie takiej sieci wirtualnej moŜliwa jest komunikacja kaŜdy z kaŜdym. Usługa ta
inaczej nazywana jest VPLS i jest realizowana przez urządzenia brzegowe sieci
Metro Ethernet.
10
3 Charakterystyka urządzeń w sieci Metro Ethernet na
podstawie urządzeń Cisco
3.1 Charakterystyka przełącznika Catalyst
Cisco 3400 ME
Przełączniki serii ME 3400 mogą słuŜyć w infrastrukturze sieciowej sieci Metro
Ethernet jako urządzenia klienckie instalowane w instytucjach o róŜnym charakterze
pracy i wielkości
Jeden z modeli tej serii - przełącznik Ethernet o nazwie ME 3400 24FS zawiera
24 porty wspierające miedziane połączenia Fast Ethernet (100 Mb/s) lub połączenia
światłowodowe oparte na technologii SFP (Small Form-factor Pluggable) oraz 2
gigabitowe porty Ethernet typu SFP. Urządzenie ma do dyspozycji procesor
przełączania pracujący z szybkością 8,8 Gb/s. Oprogramowanie zarządzające
przełącznikiem wspiera następujące funkcjonalności: QoS (Quality of Service),
rozsyłanie pakietów w trybie multicast, opcje bezpieczeństwa, tunelowanie 802.1Q,
Layer 2 Protocol Tunneling, routing IP routing i VPN.
3.2 Charakterystyka przełącznika Catalyst
Cisco 3750 ME
Catalyst 3750 ze względu na swoje cechy jest typowym urządzeniem słuŜącym
do koncentrowania gigabitowych połączeń w warstwie dostępowej. Wynika to ze
stosunkowo duŜego upakowania portów 10/100/1000 RJ45. DuŜą liczbę portów
dostępowych, efektywnie przełączanych moŜna uzyskać dzięki technologii
stackowania wprowadzonej w tym modelu. Mogą one mieć zastosowanie jako
przełączniki klienckie, jak równieŜ warstwie dostępowej.
Podstawowe parametry techniczne przełączników 3750 ME to:
• liczba interfejsów – w zaleŜności od modelu:
o model 3750-24TS – 24 Fast Ethernet, 2 SFP,
o model 3750-48TS – 48 Fast Ethernet, 4 SFP,
o model 3750G-12S-SD – 12 SFP,
•
maksymalna przepustowość:
o model 3750-24TS - 6.5 mpps,
o model 3750-48TS – 13 mpps,
o model 3750G-12S-SD - 38.7 mpps.
3.3 Charakterystyka przełącznika Catalyst
Cisco 4500 ME
Przełączniki 4500 ME są najczęściej stosowane jako .węzły sieci PE w
odniesieniu do terminologii sieci Metro Ethernet. Mogą stanowić węzeł sieci dla
miasta powiatowego lub małego miasta wojewódzkiego.
Podstawowe parametry przełączników serii 4500 ME to:
• liczba interfejsów – 4 GE (SFP) oraz 2 interfejsy 10GE , moŜliwość
rozbudowania poprzez instalacje kart liniowych (np. ME-X4624-SFP-E
11
posiadająca 24 interfejsy 1GE SFP oraz WS-X4606-X2-E posiadająca 6
interfejsów 10GE)
•
maksymalna przepustowość 320 Gbps oraz 250 mpps
•
pamięć RAM 512MB z moŜliwością rozbudowania do 1 GB
•
wsparcia w zakresie standardów 802.1Q, 802.1p, QoS w warstwie 2 –
(dostępne jest 8 kolejek sprzętowych na port), wsparcie technologii MPLS moŜliwość tworzenia tuneli EoMPLS oraz tuneli MPLS VPN
3.4 Charakterystyka przełącznika Catalyst
Cisco 6500 ME
Przełączniki serii ME 6500 to przełączniki Ethernet, które operatorzy mogą
stosować zarówno w warstwie agregującej ruch pakietów, jak i warstwie
zapewniającej dostęp do usług. Mogą one stanowić węzeł agregacyjny dla miasta
wojewódzkiego. Są to urządzenia zoptymalizowane pod kątem świadczenia usług
typu triple play (transfer obrazów wideo, głosu oraz danych) i VPN, wykorzystując do
tego celu światłowody. Rozwiązanie posiada certyfikat MEF9 Carrier Ethernet
wydawany przez Metro Ethernet Forum (MEF)..Podstawowe parametry techniczne
tego urządzenia to:
• Liczba interfejsów w zaleŜności od ilości slotów dla róŜnych modeli wynosi:
o model 6502 -8 interfejsów 1GE (SFP), 2 interfejsy 10GE,
o model 6503-E -98 interfejsów 1GE (SFP), 8 interfejsów 10GE,
o model 6506-E -242 interfejsów 1GE (SFP), 20 interfejsów 1GE,
o model 6509-E -386 interfejsów 1GE (SFP), 32 interfejsów 10GE,
o model 6509-NEB-A -384 interfejsów 1GE (SFP), 32 interfejsów
10GE,
o model 6513-E - 410 interfejsów 1GE (SFP), 20 interfejsów 10GE,
•
maksymalna przepustowość 720-Gbps,
•
wsparcie standardów 802.1Q, 802.1p, wsparcie technologii MPLS moŜliwość tworzenia tuneli EoMPLS oraz tuneli MPLS VPN,
•
w zakresie bezpieczeństwa urządzenie wyposaŜone jest w moduły firewall,
IDS oraz IPsec VPN.
3.5 Router brzegowy Metro Ethernet Cisco 7600
Do połączenia sieci Metro Ethernet z sieciami innych operatorów konieczne jest
zastosowanie routera na brzegu sieci metropolitalnej. Routery Cisco z serii 7600
mogą słuŜyć jako routery brzegowe w Metro Ethernet. Wydajność tych routerów jest
zapewniona dzięki dodatkowym modułom wspierającym sprzętowo przełączanie
pakietów. Moduły te wyposaŜone zostały w zaprojektowaną pod tym kątem kartę
przełączającą, bazującą na technologii układów scalonych ASIC. Komunikacja z
kartami liniowymi odbywa się poprzez matrycę przełączającą "Switch Fabric" o
przepustowości 720 Gbps lub przez współdzieloną 32 Gbps magistralę danych. RSP
720 dostarcza szeroką gamę wspieranych sprzętowo usług IP, takich jak: IP
12
forwarding, L2 i L3 MPLS VPNs, Ethernet over MPLS (EoMPLS) oraz (QoS) wraz z
funkcjami bezpieczeństwa. System pracujący pod kontrolą modułu zarządzającego
RSP 720, wykorzystującego sprzętowe wsparcie przełączania IPv4, IPv6 Unicast i
Multicast, Multiprotocol Label Switching (MPLS) moŜe osiągnąć przepustowość do
400 Mpps, przy współpracy z kartami liniowymi z zainstalowanymi modułami DFC
(Distributed Forwarding Card). Routery posiadają budowę modularną i w zaleŜności
od serii mogą być wyposaŜone w odpowiednią liczbę slotów umoŜliwiających
rozbudowę urządzenia. W przypadku omawianego routera moŜliwe jest
rozbudowanie urządzenia o maksymalnie 13 slotów, w których mogą być instalowane
karty z interfejsami 1GE oraz 10GE.
4 Zarządzenia i utrzymania w sieci Metro Ethernet
4.1 MoŜliwość zapewniania QoS w sieci Metro Ethernet
Zapewnienie jakości usług (QoS – Quality of Service), określa zdolność sieci do
zagwarantowania pewnych parametrów transmisji dla wskazanego typu ruchu, bez
względu na aktualną technologię podkładową (Ethernet 802.1, SDH czy sieć MPLS).
QoS pozwala na stworzenie odrębnej usługi sieciowej poprzez:
• zapewnienie dedykowanego pasma,
•
zmniejszenie ilości gubionych pakietów,
•
unikanie i zarządzanie przeciąŜeniami w sieci,
•
Kształtowanie (shaping) ruchu w sieci,
•
Ustawianie i honorowanie priorytetów w całej sieci.
Model QoS dla sieci Metro Ethernet został oparty o „QoS Architecture Baseline” –
EDCS 206468. RóŜnicowanie usług jest moŜliwe na podstawie informacji
przenoszonej przez kaŜdy pakiet IP (IP Precendence, Diff-Serv DSCP) lub ramkę
Ethernet (Class of Service – CoS). Honorowanie tej informacji w całej sieci umoŜliwia
zapewnienie odpowiedniej jakości transmisji dla określonego typu ruchu. Odbywa się
ona za pośrednictwem szeregu mechanizmów pozwalających na klasyfikację,
oznaczanie, kształtowanie i wymuszanie określonego ruchu (policing), a następnie
inteligentne kolejkowanie tego ruchu na portach urządzenia (queuing). W modelu
Metro Ethernet stosowane są następujące rodzaje narzędzi QoS:
• klasyfikacja i oznaczanie (Classification and Marking) pozwalające na
rozpoznanie ruchu i przypisanie do odpowiedniej klasy, a następnie
oznaczenie,
•
kształtowanie ruchu (Traffic Conditioning) – zastosowanie mechanizmów
shaping i policing pozwala na uzyskanie znany m.in. z Frame Relay gwarancji
pasma CIR i PIR,
•
unikanie przeciąŜeń(Congestion Avoidance) – wykorzystuje narzędzia
Random Early Detection pozwalające na zarządzanie przepływającym ruchem
dla uniknięcia przeciąŜenia,
•
zarządzanie przeciąŜeniami (Congestion Management) bardzo często
sprowadza się do wprowadzenia mechanizmów inteligentnego kolejkowania.
13
4.2 Bezpieczeństwo w sieci Metro Ethernet
Sieć Metro Ethernet będąc siecią usługową ma znacząco podniesione
wymagania związane z bezpieczeństwem i dostępnością. Wynika to chociaŜby z
faktu, Ŝe uŜytkownik sieci Metro Ethernet moŜe posiadać na swojej stacji roboczej
dowolną liczbę aplikacji mających na celu uniemoŜliwienie poprawnej pracy sieci, z
drugiej strony oczekiwać ciągłości jej pracy. Operator musi uszanować oczekiwania
klienta, jednak nie moŜe wymagać „uległości”. Do typowych ataków, które mają
miejsce w sieciach kampusowych i sieciach Metro Ethernet, naleŜy zaliczyć:
• MAC attack,
•
PDU Storm,
•
VLAN Hopping,
•
Native VLAN Broadcast Storm,
•
ARP Attack,
•
STP Attack,
•
VLAN Leaking.
Przeciwko typowym atakom stosuje się szereg mechanizmów pozwalających
uniknąć niepoŜądanych zachowań sieci. Do tych urządzeń naleŜy zaliczyć np. STP
RootGuard, listy dostępowe oparte o adres MAC, zmiana numeru Native VLAN na
nietypowy, per-VLAN MAC limiting , Dynamic ARP inspection itp.
Niektóre mechanizmy są wykorzystywane zarówno dla zapewnienia
bezpieczeństwa jak równieŜ dla zagwarantowania dostępności sieci. STP RootGuard
i STP LoopGuard słuŜą takŜe do zapewnienia kontrolowanej rekonfiguracji sieci w
przypadku awarii łącz. Jednak typowymi mechanizmami zapewnienia dostępności
sieci są 802.1s/w, grupowanie portów 802.3ad (LACP0 Link Aggregation Control
Protocol), czy UDLD (Unidirectional Link Detection).
4.3 Zarządzanie sieciami Metro Ethernet
Narzędzia zarządzające powinny umoŜliwiać operatorowi efektywne zarządzanie
siecią. Składają się na to zarówno narzędzia zarządzające, jak i procesy. Zasadniczo
w większości systemów zarządzania naleŜy wyróŜnić 5 komponentów, które są
niezbędne do uzyskania poŜądanej funkcjonalności:
• Centrum Zarządzania Siecią (Network Operations Center – NOC),
•
sieć komunikacji z urządzeniami zarządzanymi (Data Communications
Network (DCN),
•
aplikacje zarządzania i synchronizacji czasu,
•
zarządzanie zasobami (Resource Management and Operations - RM&O),
•
zarządzanie usługami (Service Management and Operations – SM&O).
Poza powyŜszymi moŜna jeszcze wyróŜnić takie aplikacje jak CRM (Customer
Relationship Management) czy podobna aplikacje dla współpracy z firmami
partnerskimi - Partner Relationship Management. Nie są one jednak niezbędne dla
prawidłowego planowania, wdraŜania i zarządzania siecią z technicznego punktu
widzenia, a jedynie wspierają biznesowe aspekty działania operatora.
14
5 MoŜliwości wykorzystania Metro Ethernet dla potrzeb
administracji samorządowej
5.1 ZałoŜenia (organizacyjne)
Sieć Metro Ethernet z powodzeniem moŜe znaleźć zastosowanie jako sieć
informatyczna dla potrzeb jednostek administracji publicznej szczebla
samorządowego. W ramach niniejszego projektu opracowano wstępny projekt
hipotetycznej sieci teleinformatycznej na potrzeby jednostek samorządu
terytorialnego zbudowaną w oparciu o technologię Metro Ethernet. ZałoŜono, Ŝe
wielkość tej sieci odpowiadać będzie zwymiarowana pod kątem zastosowań w
typowym powiecie lub w większych miastach. Sieć ta słuŜyć będzie zarówno dla
potrzeb samych jednostek (np.: połączenia urzędów gminnych z urzędem
powiatowym) jak i połączenia z jednostkami podległymi samorządowi (np.: szkoły).
Do budowanej sieci potencjalnie mogą być przyłączone:
•
jednostki samorządu terytorialnego:
o urząd powiatowy (wszystkie lokalizacje);
o urzędy gminne;
o urzędy miejskie;
•
jednostki podległe jednostkom samorządu terytorialnego :
o szpitale i przychodnie (ochrona zdrowia);
o szkoły, przedszkola, biblioteki (oświata);
o straŜ miejska;
o inne nadzorowane instytucje np.: wodociągi;
•
instytucje porządku publicznego:
o Policja
o StraŜ poŜarna
Zakłada się, Ŝe lokalizacje ww. instytucji dołączone zostaną do sieci
szerokopasmowej w technologii Metro Ethernet. Łącza dostępowe mogą być
realizowane w oparciu o budowę lub dzierŜawę:
• Kabli lub przewodów w kablach miedzianych;
•
Kabli lub włókien w kablach światłowodowych;
•
Kanałów transmisyjnych w sieciach innych operatorów.
Zakładamy, Ŝe w ramach sieci świadczone będą róŜne typy usług
•
elektroniczny obieg dokumentów - utworzenie jednej aplikacji dla wszystkich
urzędów (elektroniczny obieg dokumentów)
•
aplikacje związane z e-health (np. zdalne konsultacje pomiędzy specjalistami
w róŜnych szpitalach)
•
wspólna sieć VoIP dla wszystkich instytucji
•
wspólny bezpieczny dostęp do Internetu
15
•
sieci VPN dla poszczególnych uŜytkowników
•
dostęp do rejestrów państwowych (np.: CEPIK, PESEL)
Dla dalszych prac przyjęto następujące załoŜenia szczegółowe:
1. Sieć szkieletową tworzy 5 węzłów. Wszystkie te węzły znajdować się będą w
głównych lokalizacjach urzędu (np.: urząd powiatowy i urzędy gminne).
Zakładamy, Ŝe w urzędach tych znajdują się pomieszczenia przystosowane do
zainstalowania urządzeń sieci (klimatyzowane serwerownie stosownie
zabezpieczone przed dostępem osób niepowołanych). Wszystkie węzły
szkieletowe połączone są siecią światłowodową.
2. W lokalizacji jednego z węzłów szkieletowych (lokalizacja główna) znajdować
się będą serwery usługowe sieci Metro Ethernet oraz realizowany będzie styk
z innymi sieciami (telefoniczną, Internet, Peselnet ). W lokalizacji tej
znajdować się będzie równieŜ centrum zarządzania siecią.
3. W sieci będzie 25 węzłów dostępowych zlokalizowanych w pozostałych
instytucjach. Lokalizacje te zostaną dołączone do sieci łączem dowolnej
technologii. W tym przypadku kryterium decydującym powinna być analiza
moŜliwości technicznych, potrzeb danej instytucji oraz kosztów realizacji łącza
dostępowego
5.2 Model sieci Metro Ethernet
Koncepcja budowy sieci zakłada wykorzystanie włókien światłowodowych, jako
medium transmisyjnego do budowy sieci szerokopasmowej w centrum miasta,
Istnieje dowolność w wyborze technologii dla połączeń pomiędzy urządzeniami CPE
oraz PE. Jednocześnie sieć uwzględniać musi wymagania wynikające z konieczności
budowy infrastruktury szerokopasmowej oraz moŜliwości
wykorzystania
projektowanej sieci jako platformy transportowej dla usług realizowanych w mieście.
Urządzenia w oparciu o które realizowany jest ten model sieci to przełączniki Cisco
Wszyscy uŜytkownicy znajdują się w jednej sieci IP, zaś adresy IP osiągane są za
pośrednictwem jednego zlokalizowanego zdalnie serwera DHCP.
Podstawowe załoŜenia modelu budowy sieci miejskiej w technologii Metro
Ethernet
• szkielet sieci Metro Ethernet będzie utworzony za pomocą Ringu 10GE
złoŜonego z 5 przełączników PE (Catalyst 3750 Metro Series)
•
W warstwie dostępowej przewiduje się wykorzystanie istniejącej infrastruktury
kablowej, a takŜe budowę światłowodów lub połączeń radiowych tylu punktpunkt
•
warstwa agregacji opiera się na 2 urządzeniach (switchach Cisco ME 6500
Series) jak pokazana na dzięki czemu zapewniona jest redundancja
•
Model dotyczy sieci miejskiej zakończonej węzłem N-PE (router Cisco serii
7600) zapewniającym dostęp do Internetu
•
MoŜliwość separacji ruchu za pomocą tworzenia sieci logicznych
W modelu uwzględniono podział sieci na logiczne sieci wirtualne - VLAN. Dla
kaŜdej usługi sieciowej zostaje wykreowany osobna sieć wirtualna - VLAN jak
pokazano na rysunku (Rysunek 8). Dla kaŜdego VLAN tworzony jest osobny EVC, w
16
ramach którego określane są klasa usługi parametry ruchu (CIR, EIR, opóźnienie,
zmienność opóźnienia, dozwolony poziom strat) Na łączach pomiędzy routerami PE
oraz CE transmitowane jest ruch z róŜnych VLAN przez co musi być zapewniona tam
multipleksacja VLAN.
W modelu przydzielenie kaŜdej usługi do osobnego VLAN. W modelu dokonano
przykładowego przypisania usługi do osobnego VLAN, co pozwala to na kontrolę
ruchu zdefiniowaną na switchach, a takŜe łatwość traktowania ruchu sieciowego
odpowiednio dla kaŜdego VLAN . W modelu uwzględniono występowanie 4 VLANy:
• VLAN 1 - VoIP
•
VLAN 2 - dostęp do internetu
•
VLAN 3 – aplikacja e-health, aplikacja – elektroniczny obieg dokumentów,
dostęp do rejestrów państwowych
•
VLAN 4 – Zarządzanie siecią
17
Rysunek 8 Infrastruktura teleinformatyczna modelu sieci Metro Ethernet
18
5.2.1 Węzeł CPE (Urządzenia klienckie)
W skład urządzeń klienckich CPE będą wchodzić switche wyposaŜone w porty
1GE. Przykładowym urządzeniem, które moŜe zostać uŜyte do tych celów jest switch
Catalyst Zostanie wykreowane 4 VLANy osobno dla kaŜdego portu switcha.
Urządzenia CPE powinny być w stanie zapewnić odpowiednie traktowania
przepływających pakietów, zgodnie z ich przynaleŜnością do zdefiniowanych klas
QoS. Klasyfikacja odbywa się na podstawie pola Priority Code Point zdefiniowanego
w standardzie IEEE 801.2p.
Realizacja polityki QoS opierać się będzie na konfiguracji odpowiednich funkcji
dostępnych w urządzeniu umoŜliwiających klasyfikację pakietów, kształtowanie i
ograniczanie ruchu oraz kolejkowanie. JakoŜe urządzenie posiada 4 kolejki, moŜliwe
jest zastosowanie klasyfikacji opartej o 4 klasy. Klasyfikacja ta moŜe opierać się na
VLANach IEEE 802.1q. Oznacza to, Ŝe na podstawie identyfikatora VLAN zawartego
w ramce ethernetowej następuje przyporządkowanie do odpowiedniej klasy ruchu .
Dla kaŜdej klasy ruchu moŜliwa jest konfiguracja parametrów takich jak (np.
maksymalna i minimalna przepływność, opóźnienie poziom utraty pakietów). Oprócz
tego switch powinien wspierać oznaczanie pól (tagowanie) zgodne z IEEE 802.1q.
5.2.2 Urządzenia szkieletowe PE
Jako węzły szkieletowe wybrane zostały urządzenia z serii Cisco Catalyst 4500,
ich parametry zostały scharakteryzowane w 3.3. Z racji zapewnienia połączenia do
wielu instytucji, konieczne jest rozbudowanie urządzenia o dodatkowe interfejsy 1GE
lub 10 GE. Realizowane jest to poprzez dodatkową kartę liniową. Urządzenia te
połączone są z kilkoma węzłami CPE oraz dwoma sąsiednimi PE lub PE-AGR jak na
Rysunek 8. Łącze pomiędzy węzłami PE oraz CPE skonfigurowane jest jako VLAN
trunk podobnie jak łącza PE-PE w ringu 10 GE. MoŜliwe jest dzięki temu bezkolizyjna
transmisja za pomocą jednego łącza ramek ethernetowych z róŜnych VLANów.
Urządzenia PE stanowią szkielet sieci Metro Ethernet. Powinny one podobnie jak
urządzenia CPE zapewnić odpowiednie traktowania przepływających pakietów,
zgodnie z ich przynaleŜnością do zdefiniowanych klas QoS. Klasyfikacja odbywa się
na podstawie pola Priority Code Point zdefiniowanego w standardzie IEEE 801.2p.
5.2.3 Urządzenia agregujące ruch
Jako przełączniki agregujące ruch uwzględniono w modelu urządzenia Catalyst
Cisco 6500ME, które zostały opisane w 3.4. Warstwa agregująca wymaga uŜycia
urządzeń o większej wydajności przełączania pakietów jak równieŜ odpowiednią
liczbę interfejsów 1GE oraz 10GE, co jest zapewnione przez urządzenie 6500ME.. W
przedstawionym modelu w warstwie agregującej powinno się uwzględnić przełącznik
posiadający duŜą liczbę interfejsów, które mogą stanowić jako interfejsy zapasowe
do podłączania operatorów lokalnych.
5.2.4 (Router) Internet Exchange Point
Jako urządzenie realizujące styk z siecią Internet wybrany został w modelu router
cisco 7600, który został scharakteryzowany w pkt 3.5. Z uwagi na dostatecznie duŜą
wydajność zapewnianą poprzez układy przełączające występujące na kartach
liniowych, urządzenie moŜe pełnić rolę routera brzegowego w modelu sieci Metro
Ethernet. W modelu uwzględniono moŜliwość połączenia routera za pomocą
interfejsów 10GE z przełącznikiem agregującym. W wyborze modelu tego urządzenia
19
istotną kwestią jest zapewnienie odpowiedniej redundancji. W tym przypadku naleŜy
uwzględnić model redundancji „in-chassis”, polegający na dublowaniu modułów w
obrębie pojedynczego urządzenia. Same urządzenia powinny posiadać moŜliwość
uzyskania redundancji w obrębie ich samych – dotyczy to nie tylko zasilaczy, ale
przede wszystkim głównych modułów przełączających. Konfiguracja urządzenia
przewiduje zapewnienie moŜliwości konfiguracji tuneli MPLS VPL oraz EoMPLS oraz
wsparcie z zakresie obsługi QoS.
5.2.5 Zabezpieczenia Firewall
W zakresie zapewnienia bezpieczeństwa modelowej sieci moŜliwe jest
zastosowanie odpowiedniej polityki bezpieczeństwa opartej na konfiguracji
odpowiednich list dostępu na switchach. Rozwiązanie takie nie jest wystarczające i
konieczne jest zastosowanie w sieci modułów do tego dedykowanych (firewali
sprzętowych lub programowych).
W zakresie zapewnienia bezpieczeństwa w modelu zakłada się zastosowanie
firewalla dla kaŜdego węzła PE w postaci dedykowanego urządzenia np CheckPoint
UTM-1 model 450. Urządzenie to posiada 4 porty Gigabitowe i przeznaczone do
obsługi 250 uŜytkowników. UTM-1, oparty na platformie Intel x86, oferuje zaporę,
zapobieganie włamaniom, zdalny dostęp SSL i IPSec VPN, kontrolę QoS, filtrowanie
URL oraz wielowarstwowe mechanizmy antyspyware i antymalware,
Istotne jest równieŜ uwzględnienie w modelu sieci zabezpieczenie od strony sieci
Internet, związane z ochroną dla ruchu wychodzącego jak równieŜ przychodzącego.
Podstawowym załoŜeniem do wyboru tego urządzenia jest wydajność (moŜliwość
obsługi duŜej liczby sesji uŜytkowników oraz rozszerzona funkcjonalność (powinien
integrować funkcje firewall, IPS oraz narzędzia antyspyware i antywirusowe). Jako
przykładowe urządzenie moŜna zastosować tu rozwiązanie firmy np. Checkpoint
UTM-1 1050 lub Juniper ISG-1000.
5.2.6 Sieć dostępowa - warstwa fizyczna
Sieć dostępowa w warstwie fizycznej dla potrzeb sieci metropolitalnej moŜe być
realizowana w oparciu o róŜne technologie. Zasadniczym warunkiem jest jednak
zapewnienie pasma pozwalającego wykorzystać zalety sieci Ethernet. W dalszej
części dokumentu przedstawiono moŜliwe rozwiązania w zakresie zapewnienia
infrastruktury sieci dostępowej. MoŜliwe do zastosowania rozwiązania z zakresu
infrastruktury dostępowej przedstawiono schematycznie na poniŜszym rysunku.
20
Lokalizacje
uŜytkownika
Sieć
dostępowa
Sieć
szkieletowa
(Metro Ethernet)
WiMAX, radio-, optolinia
Skrętka kat. 5
kanał cyfrowy E1/E3/STM-n
para
miedziana
szkielet sieci
Metro Ethernet
pasywna sieć
światłowodowa (PON)
łącze
światłowodowe
Rysunek 9 Infrastruktura teleinformatyczna sieci dostępowej dla sieci Metro Ethernet
5.2.6.1 DzierŜawa łączy miedzianych
Transmisja danych z przepływnościami pozwalającymi wykorzystać zalety sieci
Ethernet wymaga udostępniania przez właściciela infrastruktury kabli miedzianych,
która nie posiada ograniczenia pasma częstotliwości. Łącza te są realizowane w
postaci jedno- lub dwuparowej. Zastosowanie kabli miedzianych w sieci dostępowej
wymusza zastosowanie odmiennych metod transmisyjnych z zakresu EFM niŜ ma to
w przypadku sieci lokalnych. Obecnie funkcjonujące standardy obejmują:
• 2Base-TL - standard opisujący realizację warstwy fizycznej styku Ethernet dla
transmisji typu full-duplex w konfiguracji punkt-punkt, realizowanej po kablach
miedzianych z przepływnościami 2 Mbit/s do 5,69 Mbit/s na odcinku 2700 m z
wykorzystaniem metody opisanej w Zaleceniu ITU-T G.991.2 (G.SHDSL.bis)
na pojedynczej parze miedzianej.
•
10PASS-TS - standard opisujący realizację warstwy fizycznej styku Ethernet
dla transmisji typu full-duplex w konfiguracji punkt-punkt, realizowanej po
kablach miedzianych z przepływnością przynajmniej 10 Mbit/s na odcinku do
750 m z wykorzystaniem metody opisanej w Zaleceniu ITU-T G.993.1 (VDSL)
na pojedynczej parze miedzianej.
Dla zapewnienia łączy EFM konieczne jest zastosowanie pary urządzeń w
jednym z wymienionych standardów – po jednym na kaŜdym z końców łącza. Wiele
tego typu urządzeń posiada moŜliwość jednoczesnego wykorzystywania wielu par
21
miedzianych do transmisji danych, co podnosi przepływność tworzonych w ten
sposób systemów.
5.2.6.2 Wykorzystanie sieci światłowodowych
Znacznie większe moŜliwości w porównaniu do łączy miedzianych dają łącza
światłowodowe, jednak moŜliwości ich wykorzystania na potrzeby realizacji łączy
pomiędzy lokalizacją abonenta a węzłem sieci Metro Ethernet są znacznie
ograniczone, poniewaŜ operatorzy nie posiadają zazwyczaj tego typu łączy
doprowadzonych do siedzib jednostek administracji terenowej oraz jednostek im
podległych. Zamiast dzierŜawy tych łączy, naleŜy więc rozwaŜyć ich wybudowanie.
Ogólny podział sieci światłowodowych pod kątem transmisji danych obejmuje podział
na sieci optyczne pasywne oraz aktywne, przy czym transmisja w nich jest moŜliwa w
konfiguracji punkt-punkt lub punkt-wielopunkt (głównie w sieciach pasywnych). W
obszarze sieci pasywnych realizowanych w konfiguracji punkt-wielopunkt (PON)
Ethernet zaczął być popularną technologią po roku 2000 wypierając ATM. Standardy
opisujące realizację warstwy fizycznej styku Ethernet dla transmisji punkt-wielopunkt
w sieciach GPON (Gigabit Ethernet PON) posiadają oznaczenia:
• 1000BASE-PX10 – opisujący styk o przepływności 1000 Mbit/s dla odcinka
sieci PON o długości min. 10 km.
•
1000BASE-PX20 -- opisujący styk o przepływności 1000 Mbit/s dla odcinka
sieci PON o długości min. 20 km.
Ethernet jest równieŜ stosowany w konfiguracji punkt-punkt. W tym przypadku
wykorzystywane są systemy światłowodowe operujące na jednej (lub wielu) parze
włókien światłowodowych – tzw systemy EoF (Ethernet over Fiber) lub systemy
wykorzystujące dodatkowo zwielokrotnienie falowe WDM – tzw systemy Ethernet
over WDM (EoWDM). Jednak rozwiązania WDM są stosowane głównie w sieciach
operatorskich w obszarze sieci szkieletowej, stąd ich wykorzystanie dla potrzeb
zapewnienia dostępu do węzłów sieci Metro Ethernet nie jest uzasadnione
ekonomicznie. Interfejsy fizyczne na potrzeby transmisji danych dla odcinków punktpunkt zostały zestandaryzowane i posiadają oznaczenia:
• 100BASE-LX10 – interfejs zapewniający transmisję punkt-punkt z
przepływnością 100 Mbit/s z wykorzystaniem pary światłowodów
jednodomowych na odcinku min. 10 km,
•
100BASE-BX10 – interfejs zapewniający transmisję punkt-punkt z
przepływnością 100 Mbit/s z pojedynczego światłowodu jednodomowego na
odcinku min. 10 km,
•
1000BASE-LX10 – interfejs zapewniający transmisję punkt-punkt z
przepływnością 1000 Mbit/s z wykorzystaniem pary światłowodów
jednodomowych na odcinku min. 10 km,
•
1000BASE-BX10 – interfejs zapewniający transmisję punkt-punkt z
przepływnością 1000 Mbit/s z pojedynczego światłowodu jednodomowego na
odcinku min. 10 km.
Wykorzystanie sieci światłowodowych (dla potrzeb transmisji punkt-wielopunkt)
lub pojedynczych odcinków światłowodowych wiąŜe się z koniecznością zapewnienia
urządzeń końcowych, wyposaŜonych w styki spełniające wymienione standardy, to z
kolei wiąŜe się z dodatkowymi nakładami inwestycyjnymi.
22
5.2.6.3 DzierŜawa kanałów cyfrowych
DzierŜawa kanałów cyfrowych w istniejącej sieci operatorskiej jest popularną
metodą, wykorzystywaną równieŜ przez innych operatorów do zapewnienia odcinka
łączącego lokalizację klienta z najbliŜszym węzłem sieci operatora korzystającego.
Przykładowym i często wykorzystywanym rozwiązaniem jest dzierŜawa kanałów
cyfrowych wykorzystujących łącza E1 lub E3 (odpowiednio 2Mb/s i 34Mb/s).
Przepływności te nie wymagają zapewnienia łączy światłowodowych, co znacząco
zwiększa ich dostępność dla odcinka lokalizacja klienta – węzeł sieci operatora.
WyŜsze przepływności (STM-n) są zazwyczaj realizowane dzięki kanałom cyfrowym
wykorzystującym technologie światłowodowe.
Zastosowanie dzierŜawy kanałów cyfrowych do transmisji danych uŜytkownika w
postaci ramek Ethernet wymaga dopasowania postaci tych danych do struktury
sygnału cyfrowego w dzierŜawionym łączu. Adaptacja ta odbywa się dzięki
zewnętrznym konwerterom umieszczanym na obu końcach kanału i dostarczanym
przez operatora-dzierŜawcę kanału cyfrowego. Urządzenia te mogą równieŜ
stanowić część wyposaŜenia urządzeń końcowych klienta (CPE) oraz stanowiących
wyposaŜenie węzłów sieci Metro Ethernet. Istotną zaletą rozwiązań opartych o
dzierŜawę kanałów cyfrowych jest moŜliwość dzierŜawy kanałów cyfrowych bez
względu na odległość pomiędzy punktami końcowymi oraz przerzucenie na
operatora obowiązków związanych z utrzymaniem tego łącza.
5.2.6.4 Technologie radiowe
Technologie radiowe w zapewnianiu odcinków dostępowych są stosowane w
sytuacjach, gdzie nie jest moŜliwe wykorzystanie łączy przewodowych, łącza muszą
być zestawione w krótkim terminie lub aktualnie dostępne łącza nie spełniają
wymagań związanych np. z przepływnością lub innymi parametrami transmisyjnymi.
Obecne rozwiązania dostępowe bazujące na technologii radiowej obejmują:
• Dostęp z wykorzystaniem pasma nielicencjonowanego, który na małych
obszarach moŜe być realizowany w postaci sieci WiFi (w konfiguracji punktwielopunkt) lub optolinii (w konfiguracji punkt-punkt),
•
Dostęp z wykorzystaniem pasma licencjonowanego, przy czym dostęp ten
moŜe być realizowany w konfiguracji punkt-wielopunkt np. w technologii
WiMAX lub punkt-punkt za pomocą dedykowanych radiolinii.
Sieci WiFi stanowią rozwiązanie przeznaczone do zapewniania dostępu do
Internetu dla indywidualnych uŜytkowników znajdujących się w obrębie stacji
bazowej, stąd ich przydatność do realizacji łącza dostępowego dla jednostek
administracji terenowej lub jednostek zaleŜnych jest ograniczona. Wykorzystywanie
nielicencjonowanego pasma radiowego stwarza równieŜ niebezpieczeństwo
zakłóceń pochodzących od innych sieci WiFi działających w pobliŜu.
Z kolei radiolinie pracujące w paśmie licencjonowanym oferują prędkości od kilku
do kilkuset Mb/s z typową krotnością stosowaną dla systemów PDH i SDH. Są one
zatem dobrą alternatywą dla przewodowych łączy o wysokich przepływnościach,
zapewniając przy tym transmisję na znaczne odległości (do kilkunastu km). Wadą
jest natomiast wysoka cena urządzeń. Konieczne jest równieŜ uwzględnienie w
kosztach eksploatacji opłat licencyjnych z tytułu wykorzystywanego kanału
radiowego oraz ewentualnych opłat związanych z umieszczeniem anten nadawczoodbiorczych (kominy, maszty, wysokie budynki) w taki sposób, aby system zapewniał
transmisję bez zakłóceń.
23
Biorąc pod uwagę zakres wykorzystywanych częstotliwości stosowanych w
łączach bezprzewodowych kolejną kategorię rozwaŜanych metod dostępu stanowią
łącza optyczne (tzw. optolinie). Stanowią one odpowiednik radiolinii, ale w paśmie
optycznym (zakres podczerwieni). Zaletą są stosunkowo duŜe przepustowości
(100Mbit/s - 2.5Gbit/s), brak zezwoleń i w związku z tym opłat licencyjnych, jak
równieŜ szybkość instalacji całego systemu. Wadą natomiast są krótkie odcinki, na
jakich mogą być stosowane optolinie – odległości pomiędzy urządzeniami nadawczo
– odbiorczymi nie przekraczają zazwyczaj 1000m.
Innym rozwiązaniem na zapewnienie dostępu do sieci metropolitalnej jest
wykorzystanie systemu radiowego opartego na technologii WiMAX. Technologia ta
jest wykorzystywana do realizacji łączy dostępowych dla indywidualnych
uŜytkowników oraz niewielkich firm. Dzięki niej moŜliwe jest świadczenie usług
transmisji danych w tym dostępu do Internetu oraz usług głosowych w technologii
VoIP. Teoretycznie technologia Wimax oferuje zasięg kilkudziesięciu kilometrów i
przepływność do 70 Mbit/s. W działających w Polsce sieciach Wimax deklarowany
przez dostawców zasięg zazwyczaj nie przekracza 15 km, a maksymalna dostępna
przepływność to ok. 2Mbit/s na abonenta.
5.2.7 Aplikacje
Podstawowym celem budowy sieci informatycznej obsługującej jednostki
administracji terenowej jest usprawnienie komunikacji pomiędzy nimi, jak równieŜ
wdroŜenie nowoczesnych usług wykorzystujących sieć pakietową. W dalszym ciągu
niniejszego dokumentu scharakteryzowane podstawowe klasy aplikacji, które ze
względu na specyfikę generowanego przez nie ruchu, powinny być odmiennie
traktowane pod kątem zapewnienia odpowiedniej jakości przekazu. Choć zbiór
aplikacji podzielono zgodnie ze stosowanymi praktykami na trzy klasy (dodatkowo
naleŜy uwzględnić równieŜ aplikacje do zarządzania siecią Metro Ethernet), to
moŜliwe jest równieŜ tworzenie kolejnych klas i przypisanie im właściwej polityki QoS.
5.2.7.1 Aplikacje interaktywne
Usługa VoIP (Voice over IP) jest usługą umoŜliwiającą komunikację głosową (z
moŜliwością przesyłania obrazu) z wykorzystaniem sieci pakietowej opartej na
protokole IP. Usługa ta wykorzystując transmisję pakietową przyczynia się do
określonych korzyści ekonomicznych poprzez obniŜenie kosztów usług głosowych,
świadczonych w obrębie sieci będącej w posiadaniu lokalnych władz. Jeśli usługa
jest świadczona z wykorzystaniem aplikacji będącej równieŜ w posiadaniu tego
samego podmiotu lub administrowanej przez ten podmiot, daje to równieŜ moŜliwości
dokonywania zmian w konfiguracji usług połączeń głosowych, jak równieŜ usług
dodatkowych takich, jak np.: poczta głosowa, przekazywanie połączeń, itp.
Realizacja transmisji mowy w sieciach IP wiąŜe się ściśle z zapewnieniem
wymaganego poziomu jakości usługi. W przekazach związanych z transmisją mowy
realizowanych w czasie rzeczywistym, dane muszą dotrzeć do miejsca
przeznaczenia w określonym czasie (opóźnienie transmisji), co wymaga
wykorzystania sieci o odpowiedniej przepustowości. Jeśli przepustowość jest zbyt
mała, tracona jest część informacji, co prowadzi do pogorszenia jakości przekazu.
Na jakość przekazu wpływają z jednej strony parametry transmisyjne łączy, takie jak
dostępna przepływność, opóźnienie, jitter, utrata pakietów. Z drugiej jednak strony
jakość ta zaleŜy od konfiguracji usługi, w tym od wykorzystywanych metod kompresji
głosu, konfiguracji sieci – zapewnienia odpowiedniej polityki oznaczania i
priorytetyzacji ruchu związanego z VoIP.
24
Z punktu widzenia opóźnienia transmisja winna odbywać się z wykorzystaniem
pakietów o moŜliwie najmniejszym rozmiarze, co związane jest z szybkością obsługi
pakietów w routerach. W przypadku transmisji głosu w sieci pakietowej naleŜy
przyjąć wymagania na parametry transmisyjne, zapewniające świadczenia na
poziomie jakości nie gorszym niŜ przyjęty w telefonii opartej na systemach TDM. W
przypadku połączeń wykorzystujących równieŜ przesyłanie obrazów (zarówno w
połączeniach dwustronnych jak i w ramach połączeń konferencyjnych) dodatkowo
naleŜy uwzględnić większe zapotrzebowanie tego typu usług na pasmo. Typowe
wartości parametrów transmisyjnych dla usług interaktywnych wykorzystujących
zarówno transmisję głosu jak i obrazu przedstawiono w tabeli poniŜej.
Parametr
Pasmo
Opóźnienie
Jitter
Współczynnik utraty pakietów
Wartość
16-500 kb/s w zaleŜności od metody kodowania
oraz rodzaju usługi (pojedyncze połączenie lub
połączenie konferencyjne)
do 150 ms
poniŜej 30ms
do 1%
Przy planowaniu sieci na potrzeby aplikacji wykorzystywanych przez
uŜytkowników dołączonych do sieci Metro Ethernet naleŜy uwzględnić uwzględnić
trendy w rozwoju aplikacji VoIP, które migrują w kierunku rozwiązań zapewniających
komunikację pomiędzy uŜytkownikami niezaleŜnie od posiadanych przez nich w
danej chwili urządzenia końcowego (komputer, telefon stacjonarny bądź mobilny,
itp.). Tzw. rozwiązania Unified Communication są obecnie wdraŜane w podmiotach,
.gdzie dostępność pracowników jest podstawowym warunkiem realizacji ich zadań,
ale systemy te lub wybrane elementy tych systemów (w postaci wybranych usług, np.
wideokonferencji) są równieŜ atrakcyjne dla uŜytkowników sieci metropolitalnych
5.2.7.2 Aplikacje do zastosowań krytycznych
Grupa aplikacji do zastosowań krytycznych dotyczy aplikacji szerokiego spektrum
zastosowań związanych z dostępem do róŜnych zasobów bazodanowych i realizacją
usług o charakterze transakcyjnym. Wspólną cechą tych aplikacji jest realizacja
operacji w moŜliwe krótkim czasie, często z wykorzystaniem zasobów wspólnych dla
wielu uŜytkowników. Wynika stąd konieczność zapewnienia nie tylko minimalnych
opóźnień wprowadzanych przez sieć, lecz równieŜ minimalnej utraty pakietów, która
mogłaby się przyczyniać do retransmisji pakietów. Zasadnicze wymagania dla tej
klasy usług zebrano w tabeli poniŜej.
Parametr
Pasmo
Opóźnienie
Jitter
Współczynnik utraty pakietów
Wartość
Od kilkunastu kb/s do kilkunastu Mb/s
zaleŜności od rodzaju aplikacji
100-200 ms
poniŜej 100ms
do 0,1%
w
W przypadku jednostek administracji w kategorii tej powinny się znaleźć aplikacje,
których funkcjonowanie jest związane z dostępem do wspólnych zasobów
bazodanowych, elektronicznym obiegiem dokumentów, dostępem do rejestrów
państwowych, o ile wymagają one dedykowanej infrastruktury sieci (innej niŜ dostęp
25
za pośrednictwem Internetu). W tej kategorii mieścić się będą równieŜ aplikacje na
potrzeby e-health.
5.2.7.3 Ruch typu Best effort oraz dostęp do Internetu
Grupę aplikacji najmniej wymagających pod względem zapewnienia odpowiedniej
jakości transmisji danych stanowią aplikacje generujące ruch obsługiwany na
zasadzie best effort. W przewaŜającej większości są to aplikacje wykorzystujące do
komunikacji sieć Internet. Typowym przykładem są aplikacje do obsługi poczty
elektronicznej, przeglądania stron WWW, pobierania plików z Internetu,
komunikatory. W przypadku tego typu aplikacji wymagania na parametry jakościowe
sieci transmisji danych nie są określone, natomiast komfort uŜytkowania tych
aplikacji jest zaleŜny od parametrów łącza dostępowego do Internetu – przede
wszystkim efektywnej przepływności na odcinku pomiędzy uŜytkownikami lub
pomiędzy uŜytkownikiem i serwerem. Ogólne podsumowanie wymagań dla tych
aplikacji w kontekście wcześniej zaproponowanych parametrów zamieszczono w
tabeli poniŜej.
Parametr
Pasmo
Opóźnienie
Jitter
Współczynnik utraty pakietów
Wartość
Na poziomie kilkunastu Mb/s w zaleŜności od
potrzeb
Brak określonych wymagań. Zazwyczaj przyjmuje
się wartość progową rzędu kilku sekund,
wynikającą z oczekiwań typowego uŜytkownika
(np. jak zdefiniowano w Zaleceniu ITU-T G.1010)
Brak określonych wymagań
Brak określonych wymagań
W przypadku jednostek administracji terytorialnej przykład tego typu aplikacji
stanowią: elektroniczny obieg dokumentów pomiędzy róŜnymi instytucjami, aplikacje
i usługi na potrzeby komunikacji urząd-obywatel, dostęp do platform aukcyjnych na
potrzeby realizacji zamówień. Istotnym składnikiem tego zbioru są teŜ typowe usługi
wykorzystując sieć Internet - obsługa poczty elektronicznej czy WWW.
5.2.8 Połączenie operatorów lokalnych do sieci
Operatorzy lokalni prowadzą działalność głównie na duŜych osiedlach budynków
wielorodzinnych, gdzie posiadają własną sieć dostępową. Często teŜ posiadają sieć
szkieletową w obrębie osiedla lub pomiędzy pojedynczymi budynkami. Sieć
szerokopasmowa pomiędzy osiedlami praktycznie nie istnieje lub teŜ jakość łączy nie
jest zadowalająca. Są to często połączenia radiowe w róŜnych technologiach,
najczęściej jednak w nieodpowiednim dla sieci szkieletowej standardzie WiFi.
Niektórzy operatorzy posługują się radioliniami funkcjonującymi w paśmie
licencjonowanym, tym niemniej ich parametry techniczne zawsze będą gorsze od
łącza światłowodowego. W obszarach osiedli domów jednorodzinnych operatorzy
lokalni nie działają lub świadczą usługi poprzez sieć radiową punkt-wielopunkt.
Operatorzy lokalni są połączeni głównie łączami punkt-punkt pomiędzy
poszczególnymi lokalizacjami takimi jak:
• węzły własne i Internet eXchange Point,
•
węzły własne i punkty styku z innymi operatorami w celu zakupienia usług
innych niŜ dostęp do Internetu;
26
•
punkty styku z innymi operatorami i dowolną inną lokalizacją sieci w celu
dostarczenia usługi do swojego klienta (tzw. ostatnia mila).
W zaleŜności od wymaganej przepustowości oraz poziomu QoS oraz SLA sieć
powinna oferować włókna światłowodowe oraz pasmo w sieci szerokopasmowej
zgodnie z kontraktem (VPN L2, VPN L3).
W tym celu naleŜy przewidzieć odpowiedni zapas włókien w kablu do punktów
dostępowych (do duŜych osiedli, do IXP, do punktów styku z operatorami) oraz
odpowiednią liczbę portów GE w urządzeniach dostępowych.
6 Oszacowanie wstępne kosztów inwestycji
Dla przyjętego modelu sieci Metro Ethernet dokonano wstępnego oszacowania
kosztów budowy takiej sieci. Koszty te podzielono na 3 główne kategorie:
• Koszty realizacji węzła w lokalizacji głównej
•
Koszty urządzeń sieci Metro Ethernet,
•
Koszty połączenia lokalizacji
Poszczególne kategorie kosztów rozwinięte zostały poniŜej. Trzeba jednak
zaznaczyć, Ŝe są to koszty orientacyjne i w duŜym stopniu wynikają z przyjętych
załoŜeń.
6.1 Koszty realizacji węzła w lokalizacji głównej
W modelu przyjęto router brzegowy Cisco 7600, którego koszt moŜna szacować
na poziomie 100 tys. złotych. Jako węzeł agregujący ruch przyjęto w modelu
przełącznik Cisco Catalyst 6500 o szacunkowym koszcie 90 tysięcy złotych.
Dla budowy infrastruktury serwerów naleŜy uwzględnić wydzielone urządzenia dla
• serwerów baz danych
•
serwera www
•
serwerów aplikacyjnych
•
serwera VoIP
Przewiduje się, iŜ łączny koszt wszystkich serwerów powinien zamknąć się w
kwocie 100 tys złotych.
Jako firewall w węźle głównym przyjęto w modelu urządzenie Checkpoint UTM-1
1050. Szacunkowy koszt tego urządzenia wynosi 50 tys złotych.
Przewidujemy, Ŝe utworzenie centrum zarządzania siecią to koszt rzędu 50 tys zł.
W związku z tym łączny koszt utworzenia węzła w lokalizacji głównej, który pełni
rolę węzła Metro Ethernet oraz punktu dostępu do usług, to koszt rzędu 390 tysięcy
złotych.
6.2 Koszty urządzeń sieci Metro Ethernet
6.2.1 Koszt węzłów szkieletowych (poza węzłem w lokalizacji głównej)
Zgodnie z przyjętym modelem sieci, poza węzłem w lokalizacji głównej w sieci
jest 4 węzłów szkieletowych. Rolę węzłów szkieletowych pełnić będą przełączniki
Cisco 4500. Orientacyjny średni koszt takiego przełącznika to 65 tys złotych
Dodatkowo model przewiduje instalację firewalla dla kaŜdego węzła. Średni koszta
27
takiego urządzenia szacuje się na poziomie 25 tys złotych. Całkowity koszt budowy
węzłów szkieletowych daje więc kwotę 360 tys złotych.
6.2.2 Koszt realizacji węzłów dostępowych (CPE)
W modelu załoŜono konieczność podłączenia do sieci 25 lokalizacji. Rolę węzłów
dostępowych w tych lokalizacjach pełnić będą przełączniki Cisco 3750. Orientacyjny
średni koszt takiego przełącznika to 30 tys złotych. Co w skali całej sieci daje nam
kwotę 750 tys złotych.
6.3 Koszty połączenia lokalizacji
Zakładamy, Ŝe w naszej modelowej sieci konieczne będzie wybudowanie 20 km
nowych odcinków sieci światłowodowej, z czego 15km wymaga budowy nowej
kanalizacji, a 5km wymaga budowy jedynie kanalizacji wtórnej. Zakładamy, Ŝe na
potrzeby modelowej sieci wybudowane zostanie 5 radiolinii. Są to oczywiście
załoŜenia hipotetyczne, , rzeczywistości w przypadku kaŜdej budowanej sieci,
wartości te będą się róŜnić, gdyŜ wynikają one warunków geograficznych i stanu
istniejącej infrastruktury teleinformatycznej na danym terenie.
Przy ww. załoŜeniach koszt budowy połączeń pomiędzy wybranymi lokalizacji
został wyliczony w sposób następujący:
• Koszt jednostkowy budowy sieci światłowodowej z łącznie z kanalizacją120 tys zł/ km
•
Koszt jednostkowy budowy sieci światłowodowej w kanalizacji wtórnej- 20
tys zł/ km
•
Koszt radiolinii punkt-punkt w paśmie koncesjonowanym – 60 tys zł/ km.
Stąd wynika, Ŝe łączny koszt połączenia lokalizacji wynosi 2 200 tys zł, z czego:
• 1 800 tys zł, to koszt budowy sieci światłowodowej z łącznie z kanalizacją
•
100 tys zł, to koszt budowy sieci światłowodowej w kanalizacji wtórnej
•
300 tys zł, to koszt budowy radiolinii
6.4 Podsumowanie kosztów budowy sieci Metro
Ethernet
W tabeli poniŜej dokonano zestawienia nakładów inwestycyjnych niezbędnych
do budowy sieci Metro Ethernet zgodnej z załoŜonym modelem. Łączny koszt
budowy tej sieci wyniósłby 3,7 mln zł , z czego 2,2 mln zł , to koszt budowy łączy
pomiędzy lokalizacjami (światłowodowych i radiowych). Trzeba w tym miejscu
podkreślić, Ŝe załoŜone 20km sieci światłowodowej oraz 5 radiolinii
najprawdopodobniej nie jest w stanie zapewnić transmisji do wszystkich węzłów
sieci. Zakładamy bowiem, Ŝe budowana będzie wykorzystywać istniejącą juŜ
infrastrukturę transmisyjną naleŜącą do jednostek samorządowych (o ile jest) oraz
usługi transmisji danych oferowane przez operatorów telekomunikacyjnych. Z uwagi,
Ŝe obie te pozycje nie moŜna traktować jako inwestycje, to nie zostały one
uwzględnione w niniejszym zestawieniu kosztów.
28
Węzeł
Cena
jednostkowa
(tys. zł)
Urządzenie klienckie – 30
CPE
Przełącznik
65
szkieletowy - PE
Przełącznik
90
agregacyjny
Router brzegowy
100
Firewall w lokalizacji 50
głównej
Serwery
Firewall
poza 25
lokalizacją główną
Budowa
sieci 120
światłowodowej
z
kanalizacją
Budowa
sieci 20
światłowodowej
w
kanalizacji wtórnej
Budowa radiolinii
60
Budowa
centrum 50
zarządzania
RAZEM
Ilość
Koszt
25
(tys. zł)
750
4
260
1
90
1
1
100
50
5-8
4
100
100
15km
1 800
5
100
5
1
300
50
3 700
7 Podsumowanie
Zasadniczym celem prac w ramach niniejszego zadania, było opracowanie
projektu modelowej sieci w technologii Metro Ethernet dla typowych zastosowań w
administracji samorządowej. Na potrzeby realizacji tego celu przeanalizowano:
• korzyści i wady Metro Ethernet;
•
zakres stosowalności technologii Metro Ethernet w kontekście zastosowań w
sieciach IT administracji samorządowej, w tym analiza potrzeb zakresie
stosowanych aplikacji;
•
parametry techniczne urządzeń;
•
składniki kosztów budowy sieci Metro Ethernet.
Na podstawie przeprowadzonych w ramach analiz moŜna stwierdzić, Ŝe
technologię Metro Ethernet moŜna z powodzeniem stosować do budowy sieci
teleinformatycznych wykorzystywanych miedzy innymi na potrzeby administracji
jednostek samorządu terytorialnego. Wśród zalet technologii Metro Ethernet moŜna
wymienić:
• stosunkowo niski koszt urządzeń (korzystny współczynnik cena/pasmo)
•
łatwość zagwarantowania SLA dzięki tworzeniu połączeń EVC, w których
zapewnione są parametry CIR i EIR
29
•
szybkie i łatwe tworzenie usług
•
moŜliwość konfiguracji duŜej ilość połączeń EVC w sieci. Mapowanie usług w
EVC, jak równieŜ moŜliwość elastycznego tworzenie usługi
•
komunikacja w obrębie sieci miejski Ethernet tp tworzenie połączeń punkt –
punkt lub punkt- wielopunkt, przez co moŜliwe jest łatwe łączenie sieci LAN
róŜnych oddziałów firm
•
duŜa szybkość transmisji danych, łatwe zwiększenie pasma gwarantowanego
w zakresie od Mb/s do 10 Gb/s
•
Wady tej technologii:
długi czas odtwarzania sieci po awarii w porównaniu z technologiami SDH lub
MPLS. W przypadku wystąpienia awarii i związanej z nią zmiany topologii
sieci występują długie czasy rekonfiguracji sięgające od 30 do 60 sekund
•
słaba skalowalność urządzeń pod kątem adresów MAC. W przypadku
rozbudowanej sieci, w której występuje duŜa liczba klientów, moŜe nastąpić
związany przenoszeniem informacji o adresach MAC przez urządzenia
pośredniczące w transmisji (switche szkieletowe). W związku z tym często
istnieje konieczność wpisywania na stałe adresów MAC do switchy.
•
ograniczone moŜliwości w zakresie inŜynierii ruchu. Wpływ na to ma mała
ilość narzędzi do zarządzania topologią sieci. Dodatkowe trudności w
zarządzaniu ruchem występują z powodu ograniczeń jakimi są: przełączanie
pakietów „hop by hop”, występowanie ruchu multicast.
•
trudność diagnozowania problemów w duŜej sieci L2 Ethernet
Z zestawienia wad i zalet wynika, Ŝe większość wad Metro Ethernetu
dotyczy rozbudowanych struktur sieci z duŜą liczbą uŜytkowników, a zatem w
przypadku sieci na potrzeby jednostek administracji publicznej wady te mają
mniejsze znaczenie ze względu na skalę rozwiązania.
Dla przyjętego modelowego rozwiązania, koszt budowy sieci Metro Ethernet
wyniósłby 3,7 mln zł , z czego 2,2 mln zł , to koszt budowy łączy pomiędzy
lokalizacjami (światłowodowych i radiowych).
30
8 Dokumenty odniesienia
[1] Metro Ethernet Services – A Technical Overwiev (Metro Ethernet Forum)
[2] Deploying Metro Ethernet Architecture and Services September 23 – 2003
(Cisco)
[3] Cisco Metro Ethernet Access Services - Technical Overwiev
[4] Metro Ethernet Switching Solution for Service Providers
[5] Budowa szerokopasmowej infostrady na potrzeby społecznosci lokalnej i
instytucji publicznych jako element infrastruktury miejskiej. (Cisco)
[6] „Planowanie i przygotowanie koncepcji budowy sieci szerokopasmowych na
terenach wiejskich” - Poradnik dla samorządowców UKE
[7] Od sieci Metro do sieci Carrier Ethernet Bartłomiej Anszperger (Cisco)
[8] draft-martini-l2circuit-encap-mpls-06.txt „Encapsulation Methods for Transport of
Layer 2 Frames Over IP and MPLS Networks”
[9] miejski Ethernet TP - prezentacja
[10] ITU-T G.1010 (11/2001) Quality of service and performance. End-user
multimedia QoS categories
[11] Abdul Kasim, “Delivering Carrier Ethernet. Extending Ethernet beyond LAN”, Mc
Graw Hill 2008
[12] Raport przygotowany przez Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy
dla Krajowej Izby Gospodarczej pt. „Oszacowanie kosztów inwestycji
telekomunikacyjnych związanych z budową sieci następnej generacji NGN w
Polsce”
[13] „QoS Architecture Baseline” – EDCS 206468
31
9 Wykaz skrótów
ARP
ATM
CBR
CDMA
CIR
CPE
CSMA/CA
DCN
DHCP
DNS
DSL
DWDM
EFM
EIR
EMS
EPL
ERMS
ERS
EWS
FITL
FTP
GRE
HTML
ICMP
IEEE
IETF
IP
ITU
LAN
LMDS
MAC
MAN
MEF
MPLS
NAT
PE-AGG
PIR
QoS
RM&O
SDH
SFP
SIP
SLA
SM&O
STP
TCP
TDM(A)
UNI
U-PE
VoIP
VPLS
VPN
WAN
WWW
-
Address Resolution Protocol
Asynchronous Transfer Mode
Constant Bit Rate
Code Division Multiple Access
Commited Information Rate
Customer Premises Equipment
Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance
Data Communications Network
Dynamic Host Configuration Protocol
Domain Name System
Digital Subscriber Line
Dense Wavelength Division Multiplexing
Ethernet in the First Mile
Excess Information Rate
Ethernet Multipoint Service
Ethernet Private Line
Ethernet Relay Multipoint Service
Ethernet Relay Service
Ethernet Wire Service
Fiber In The Loop
File Transfer Protocol
Generic Routing Encapsulation
HyperText Markup Language
Internet Control Message Protocol
Institute of Electrical and Electronics Engineers
Internet Engineering Task Force
Internet Protocol
International Telecommunication Union
Local Area Network
Local Multipoint Distribution Services
Media Access Control
Metropolitan Area Network
Metro Ethernet Forum
Multiprotocol Label Switching
Network Address Translation
Provide Edge Aggregation
Peak Information Rate
Quality Of Service
Resource Management and Operations
Synchronous Digital Hierarchy
Small Form-factor Pluggable
Session Initiation Protocol
Service Level Agreement
Service Management and Operations
Spanning Tree Protocol
Transmission Control Protocol
Time Division Multiplexing (Access)
User-Network Interface
User-Provider Edge
Voice over IP
Virtual private LAN service
Virtual Private Network
Wide Area Network
World Wide Web
32