전송망의 역사적 발전

1.1 MSTP부터 시작해보자

MSTP/ASON으로 대표되는 전송 네트워크 기술에는 많은 새로운 기능이 있습니다.

MSTP는 전통적인 SDH를 기반으로 IP/ATM 등 다중 서비스 접속 기능을 도입해 비즈니스 인터페이스에 이더넷 인터페이스와 ATM 인터페이스를 제공하며, 데이터 서비스와 직접 통신할 수 있는 인터페이스다. 인터페이스 전달 플랫폼.

기존 네트워크 환경에서 MSTP는 이더넷 전용회선, 점대다지점 이더넷, 이더넷 링 등 고유의 TDM 서비스를 전달하면서 다양한 고신뢰성, 대용량 신규 서비스를 수행할 수 있다. 네트워크 및 기타 서비스는 DSLAM에서 BRAS까지의 액세스 및 집합을 실현하여 3G 서비스 등을 위한 포괄적인 액세스를 제공합니다.

제공되는 서비스나 이름에 관계없이 이 시스템은 전송 시 여러 서비스의 상대적 통합을 달성했습니다.

새로운 비즈니스(또는 해당 인터페이스)가 나타나면 시스템은 해당 인터페이스만 추가하면 되는 것 같습니다.

그렇다면 상대적으로 완성도가 높은 이 아키텍처는 왜 개발 관점에서 보면 차세대의 방향이 아닌가?

이 질문에 답하기 전에 먼저 전송망 개발의 역사를 살펴보자.

그림 1은 전송망 개발의 역사를 추상적으로 보여줍니다.

광통신 초기에 사람들은 PDH 장비를 개발했습니다(그림 1a). 이러한 유형의 장비는 서비스 인터페이스 측에서 2Mbit/s(또는 1.5Mbit/s) 기본 그룹 인터페이스를 제공합니다.

광처리라고 부르기는 하지만 기본적으로는 5B/6B 코드형과 1B1H 코드형의 전기신호층 처리이다.

1990년대 이후 SDH 장비(그림 1b)는 동기화 성능 향상을 통해 처음으로 유연한 서비스 세분화(예: 가상 컨테이너 VC-12 및 가상 컨테이너 VC-4) 스케줄링 기능을 제공했습니다. 전송 네트워크의 네트워킹 및 보호 기능을 최대한 활용하십시오.

따라서 SDH 기술은 전송망의 핵심 기술로서 고유한 장점으로 전송망에서 절대적인 지배적 위치를 차지하고 통신 사업자 비즈니스 발전에 큰 역할을합니다.

WDM 장비(그림 1c)는 최초로 광학 분야를 확장하여 광섬유 통신의 파장 분할 특성을 최대한 활용하고 전송 네트워크의 용량을 크게 늘립니다.

WDM 시스템은 1990년대 중반 상업적으로 사용된 이후 매우 빠르게 발전하여 대용량 장거리 전송을 달성하는 주류 수단이 되었습니다.

그러나 이 단계에서 대부분의 WDM 시스템은 주로 지점 간 장거리 전송에 사용되며 네트워킹은 여전히 ​​SDH 전기 계층에서 완료됩니다.

조건이 허용되고 비즈니스 요구가 충족되면 WDM 시스템에서 업스트림 및 다운스트림 서비스를 제공하는 중간 노드는 OADM 장비를 사용할 수 있으므로(그림 1e) OEO 변환을 위해 값비싼 OTU를 사용하지 않고 네트워크 구축을 절약할 수 있습니다. 비용, 네트워크 유연성을 향상시킵니다.

현재 상하 파장이 고정된 OADM이 널리 상용화되었으며, 소프트웨어를 통해 상하 파장을 유연하게 구성할 수 있는 동적 재구성 OADM(ROADM)도 시장에 진입하기 시작했습니다.

동시에 160×10Gbit/sDWDM 시스템이 성숙해지면서 비즈니스 규모가 큰 지역에서는 80/160×10Gbit/s 시스템이 새로운 WDM 시스템에 점점 더 도입되고 있습니다.

통신 서비스의 디지털화, IP화가 가속화되고 비즈니스 환경이 다양해짐에 따라 SDH 기술은 데이터 서비스 지원 능력을 강화하고 멀티 서비스 플랫폼으로 발전하여 SDH 멀티 서비스 플랫폼(MSTP)을 형성했습니다. ) (그림 1d).

SDH 다중 서비스 플랫폼의 기본 아이디어는 VC 캐스케이딩 등을 통해 다양한 서비스를 다양한 SDH 시간 슬롯에 매핑하는 것이며 SDH 장비는 레이어 2 장비, 심지어 레이어 3과 물리적으로 통합됩니다. 패킷 장비는 비즈니스 계층과 전송 계층이 통합되어 하나의 개체가 되어 네트워크 노드를 형성합니다.

MSTP는 SDH 장비의 개선으로 사용자 인터페이스 측면을 개선했지만 핵심 측면은 여전히 ​​회로 구조이다.

따라서 MSTP 기술은 패킷 처리나 IP에 완전히 통합되지 않았다고 할 수 있습니다.

TDM 서비스가 상대적으로 축소되고 'all-IP 환경'이 점차 성숙해짐에 따라 전송 장비는 '다중 서비스 인터페이스 적응성'에서 '다중 서비스 코어 적응성'으로 전환해야 합니다(그림 1e). ), 패킷 전송 네트워크는 이러한 추세에 부응합니다.

1.2 차세대 전송망이 직면한 과제

3대 슈퍼(초대용량, 초고속, 초장거리)로 대표되는 전송기술이 대두될 때 DWDM은 그 분야를 확장하고 있습니다. 당시 서비스 인터페이스 측면의 전송 기술 문제, 즉 서비스 인터페이스의 불일치로 인해 업계에서는 새로운 전송 네트워크 구조를 재검토하고 탐색하게 되었습니다.

인터넷으로 대표되는 데이터 서비스와 멀티미디어 서비스의 지속적인 발전과 통신운영 패턴의 변화로 인해 서비스 전송 환경은 큰 변화를 겪고 있다.

그림 1에 표시된 서비스 인터페이스 계층의 전송 네트워크의 기본 구조는 더 이상 2Mbit/s(또는 1.5Mbit/s 또는 SDH155Mbit/s)를 사용하는 것이 일반적이지 않습니다. 사용자 인터페이스의 기본 단위입니다.

새로운 서비스의 인터페이스는 주로 데이터 애플리케이션을 목표로 하며 동시에 VoIP 음성 서비스와 같은 일부 기존 서비스도 IP 베어러로 이전되었습니다.

서비스 인터페이스 형태도 이더넷 인터페이스, POS 인터페이스, 소수 ATM 인터페이스로 변경됐다.

MSTP 전송 기술과 장비는 전송 기술과 데이터 통신 기술의 융합(어떤 의미에서는 절충)으로 패킷 전송(스위칭) 방향으로 한발 더 나아갔다고 할 수 있다. 교통망.

MSTP는 GFP 캡슐화, VC 가상 연결, LCAS(링크 용량 조정) 등의 핵심 기술을 사용하여 새로운 서비스에 대한 확장된 인터페이스를 제공합니다.

MSTP 도입 후 MSTP는 기존 IP 수도권 네트워크 및 ATM 네트워크에 대한 액세스 및 집합을 제공하고 이더넷 서비스 및 ATM 서비스의 적용 범위를 확장하며 각 네트워크의 조화로운 개발 및 개발을 보장할 수 있습니다. MSTP에 데이터 인터페이스 기능을 추가하면 서로 협력하여 기존 데이터 서비스를 효과적으로 보완하고 기존 투자를 보호할 수 있습니다.

그러나 MSTP 전송 기술과 장비에도 몇 가지 제약(장애물)이 있습니다.

우선 MSTP를 사용하여 집합 계층과 액세스 계층에서 다양한 서비스 네트워크의 공동 구축을 구현하면 네트워크 수행 방법 및 서비스 관리 방법과 같은 문제가 불가피하게 발생합니다. 따라서 MSTP를 도입하는 동안, 또한 비즈니스 통합 및 네트워크 통합 추세에 적응하기 위해 비즈니스 프로세스 및 네트워크 관리 프로세스를 적절하게 재구성하는 데에도 주의를 기울여야 합니다.

두 번째는 MSTP 처리 세분성(인터페이스 속도)의 불일치입니다. MSTP는 2Mbit/s의 속도로 이더넷 서비스와 가상 체인을 전송하는데, 이는 사과의 무게를 재기 위해 자를 사용하는 것과 같습니다. . 정확하지 않습니다.

실제로 MSTP의 핵심은 이더넷 패킷 전송을 완료하기 위한 VC-12 또는 VC-4 교차 입도입니다.

그룹 측의 처리 개체는 VC-4이며 이는 명확하지 않으며 VC-4 내부 패킷의 전송에 적응할 수 없습니다.

이더넷의 경우 패킷 길이가 변경되고 트래픽이 폭증합니다.

기존 SDH 전송망은 패킷 기반 서비스와 새로운 서비스 제공 방식에 있어 복잡한 서비스 할당 처리, 낮은 대역폭 효율성, 높은 비용, 열악한 네트워크 확장성 등의 단점을 갖고 있다.

MSTP 스위칭 플랫폼의 핵심 구조는 교차 회로 모드에서의 타임 슬롯 스위칭으로, 이는 통계적 다중화 특성을 효과적으로 활용할 수 없습니다.

MSTP는 차세대 전송 기술 후보로서 문제가 있는데, 오늘날 시장의 사랑을 받고 있는 ASON이 차세대 네트워크의 프로토타입이 될 수 있을까? 대답 역시 '아니오'이다.

엄밀히 말하면 ASON은 전송 장치가 아니라 제어 평면입니다.

게다가 오늘날의 ASON 연결이나 ASON 장비의 처리 단위도 VC-4입니다. 미래에도 파장 분할 레이어를 기반으로 한 2.5Gbit/s 스케줄링과 VC-12 그래뉼을 기반으로 한 스케줄링은 가능합니다. 그것이 다루는 대상에는 근본적인 변화가 없습니다.

근본적인 이유는 IP 패킷 스위칭이 의심할 여지없이 현대 네트워크의 지배력을 확고히 점유하고 있기 때문입니다.

따라서 차세대 베어러 전송망은 패킷 기반이어야 한다.

그런데 전송망에서 패킷 교환의 구체적인 방법은 무엇일까요? 전송망에서 엄청난 양의 데이터를 전송하고 데이터 전송 용량이 회선 교환을 초과하는 가운데 전문가들은 다음과 같은 사항을 재검토하기 시작했습니다. 핵심 이슈: 전송 네트워크의 핵심 처리 메커니즘은 무엇입니까? 전송 네트워크의 핵심 처리 메커니즘의 새로운 처리 개체는 무엇입니까?

전송 네트워크는 모든 패킷 처리 기술을 사용해야 합니까? 일반적으로 전송 처리로 이더넷의 레이어 2 처리 기술을 사용해야 합니까? 예를 들어 IP 패킷을 직접 처리할 수 있습니까? IPoverWDM의 개념을 제안한 지금, 모든 Layer 2 기능은 포기되고 IP 패킷이 직접 파장으로 변조되는 것이 미래의 네트워크인 것 같습니다.

이 모델은 IP 및 기타 데이터 패킷이 해당 캡슐화 기술(예: POS, GFP)을 통해 WDM 또는 OTN 네트워크에서 직접 전송될 수 있으므로 ATM 또는 SDH/SONET 계층이 필요하지 않다고 믿습니다.

이와 동시에 초대용량 광전송망을 증설하는 것만으로도 IP 서비스의 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 있다.

그러나 이 네트워크 모델은 네트워크를 구축하는 데 비용이 많이 드는 방법임이 입증되었습니다. 가장 큰 이유는 IP 라우터의 POS(Packet over SDH/SONET) 인터페이스와 파장 변환기( OTU)는 모두 상대적으로 비싸며 오버빌드 전략을 사용하면 네트워크 비용이 높아집니다.

전송망이 발전하려면 전송 장비의 프로토콜 처리 수준을 ISO 7계층 프로토콜 중 2계층 이상으로 높여야 한다는 연구도 있다.

위 질문에 대한 답은 나누어진다고 할 수 있습니다.

사실 ATM의 원래 의도는 바로 태그 기술을 활용하는 것입니다.

그러나 ATM 기술은 비즈니스 인터페이스에 충분히 친숙하지 않습니다. 비즈니스가 53바이트 셀로 캡슐화되면 5바이트 ​​오버헤드("셀 세금"이라고 함)가 발생합니다.

핵심적인 이유는 스위칭 및 전송 기술의 기술적 요구 사항만 고려하고 비즈니스 인터페이스의 호환성은 충분히 고려하지 않는다는 것입니다.

둘째, 실제 네트워크에서는 사람들이 일반적으로 IP 기술을 채택했기 때문에 순수한 ATM 네트워크는 더 이상 불가능합니다.

그러나 기존 ATM 전송망은 IP를 전달하는 데 사용되기 때문에 새로 구축되는 패킷 전송망도 ATM과 같은 다양한 유형의 전송 기능을 제공할 수 있기를 바랍니다.

2. 전송 네트워크 아키텍처에 대한 요구 사항

2.1 패킷 지향 처리 기능을 갖춘 일반 플랫폼

IP 데이터 서비스가 차지하는 대역폭은 일부에 불과했지만 사업자의 네트워크는 기존 음성 서비스가 차지하는 대역폭을 초과합니다. 그러나 사업 수익의 관점에서 볼 때, 음성 서비스 수익은 현 단계에서도 여전히 사업자의 주요 수입원입니다.

따라서 기존 음성 서비스를 포함한 다양한 비즈니스 인터페이스를 지향할 수 있을 뿐만 아니라 대용량을 보다 비용 효율적으로 지원할 수 있는 통합 처리 플랫폼을 갖춘 새로운 전송 네트워크 아키텍처를 구축해야 합니다. 다양한 비즈니스 애플리케이션.

이 새로운 전송 네트워크 아키텍처는 갑자기 등장하는 것이 아니라 기존 프로토콜과 호환되어야 하며 다양한 프로토콜 위치에서 "당신에게는 내가 있고, 나는 당신이 있습니다"라는 실제 환경에서 자체적으로 정의되어야 합니다. .

이를 위해서는 전송 네트워크 아키텍처가 다양한 클라이언트 계층 프로토콜을 수용하고 다양한 하위 계층 프로토콜(서비스 연결 경로)을 활용할 수 있는 범용 패킷 처리 기능과 범용 계층 간 인터페이스 프로토콜을 갖춘 플랫폼이어야 합니다. 트레일) 또는 레이어에서 제공하는 서비스).

동시에 이 새로운 전송 네트워크 아키텍처는 IP 데이터 트래픽의 폭주성과 불확실성을 고려해야 하며, 이는 효과적인 네트워크 최적화를 달성하기 위해 전송을 위한 광 네트워크 대역폭의 동적 할당 및 스케줄링이 필요합니다. , 이러한 최적화를 통해 전체 네트워크에서 필요한 광 인터페이스(POS 인터페이스, OTU 인터페이스 등)의 수와 해당 파장을 줄일 수 있으며, 이는 대규모로 네트워크 구축 비용을 절감할 뿐만 아니라 대역폭 활용도 향상시킵니다.

또한 TDM 서비스의 원활한 연결을 달성하기 위해 회선 에뮬레이션 서비스를 사용하여 기존 회선 기반 서비스(POTS6, E1/T1 및 N×64kbit/s 서비스)를 해결할 수 있습니다.

2.2는 확장성이 매우 뛰어납니다.

이더넷 프로토콜과 같은 현재 주류인 Layer 2 프로토콜의 확장성에 문제가 있습니다.

주로 다음 네 가지 측면에서 나타납니다. VLAN 레이블 공간이 너무 작고 4096개의 VLANID만 가질 수 있습니다. 스패닝 트리가 너무 큽니다(운영자 네트워크에는 수십 개가 있습니다. 수천에서 수십만 개의 호스트)

수량 측면에서 보면 사업자 네트워크에는 대역폭이 10Gbit/s를 넘는 수십만 개의 가상 연결이 있습니다.

802.1ad 표준은 StackVLAN을 정의하여 가상 VLAN에 대한 레이블 공간이 너무 작은 문제를 해결합니다.

그러나 위에서 언급한 스패닝 트리가 너무 크고 MAC 주소 테이블이 너무 크다는 문제가 여전히 존재합니다.

이러한 문제를 해결하려면 당연히 사업자의 네트워크를 사용자의 네트워크와 격리해야 합니다. 동시에 네트워크에서 계층 구조를 사용하는 것은 확장성 및 보안 문제를 해결하는 잘 알려진 방법입니다.