Egyszerű modellszámítások országos kiterjedésű hálózatra FLEXPLANET alapokon

Átírás

1 Egyszerű modellszámítások országos kiterjedésű hálózatra FLEXPLANET alapokon Fazekas Péter, Jakab Tivadar, Sipos Attila Hálózattervezés laboratórium Híradástechnikai tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem HTE Infokom 2010

2 Tartalom Motivációk Alapgondolatok Tervezői megközelítések FLEXPLANET tervezőrendszer A hálózatmodell Modellszámítások Illusztratív eredmények Összefoglalás, következtetések 2

3 Motivációk Kormányzati munka infokommunikációs támogatása: nagy rendelkezésreállású hálózat Személybiztonság garantálása: teljes mobil lefedettség, helymeghatározással Hatékony energiagazdálkodás infokommunikációs támogatása: távközlési és technológiai hálózatok együttműködése Gerinchálózati és aggregációs (felhordó) hálózati infrastruktúra kereskedelmi szolgáltatással még el nem ért települések kiszolgálásához: nagy kiterjedésű, minden települést elérő hálózat 3

4 Alapgondolatok a hálózat kialakításával kapcsolatban Általános megfontolások és értékelési szempontok Hálózati szolgáltatás minősége Üzemeltethetőség, menedzselhetőség Fokozatos kiépíthetőség, fejleszthetőség Kiépítés és üzemeltetés költsége Változatok gerinc/aggregáció/hozzáférés Vásárolt szolgáltatásokra alapozottan: VPN/VPN/whole sale HSA Bérelt és tulajdonolt erőforrásokra alapozottan: sötét szálak/sötét szálak/whole sale HSA A választott hálózati megközelítés Alapvetően meglévő infrastruktúra-elemek integrációjára alapozott kábeltopológia (nem zöldmezős) 4

5 Tervezői megközelítések Stratégiai tervezés Topológia (fizikai, logikai) Rendszerválasztás (technológia és rendszer) Méretezés (kapacitások, konfiguráció) Gördülő tervezés Miért? Fejlesztési lépéseket orientáló távlati tervek Hogyan? Egy távlati tervezési cikluson belül a terv rendszeres megújítása a követelmények és feltételek változásával Rendelkezésreállási analízis Jelentősége: nagy kapacitású rendszerek hibáinak hatása jelentős lehet, a szolgáltatások folytonossága (kormányzati kommunikáció, személybiztonság, energiahatékonyság) Kérdések és válaszok Modellek és módszerek: kétállapotú elemekből felépített bonyolult rendszerek, közelítő számítások (Li-Silvester) és statisztikus becslések (Stratified Sampling) 5

6 Stratégiai tervezés általános forgalmi prognózis átviteli igények műszaki feltételek költségmodellek stratégiai tervezés tapasztalati alapon zöldmezős megközelítés parametrikus modellek technológiák hálózati architektúrák hálózatvédelemi mechanizmusok célhálózat tervezése topológia tervezés csomóponti funkciók meghatározása hálózati funkciók rétegekhez rendelése erőforrások méretezése célhálózati szerkezet 6

7 Gördülő tervezés Távlati igényprognózis T0 Meglévő hálózat T0 Távlati tervezési folyamat T 0 -T 4 Távlati terv T0 Távlati igényprognózis T2 Meglévő hálózat T2 Távlati tervezési folyamat T 2 -T 6 Távlati terv T2 T 0 T 1 T 2 T 3 T 4 a) Távlati tervezési megközelítés T 6 Meglévő hálózat T0 Rövid-középtávú tervezési folyamat Rövidközéptávú terv T0 Rövidközéptávú terv T1 Rövidközéptávú terv T2 Célhálózati távlati terv T0 Célhálózati távlati terv T2 Rövid-középtávú igényprognózis T0 T 0 T 1 T 2 T 3 T T 6. b) Rövid-középtávú tervezési megközelítés Új távlati tervezési folyamat 7

8 Rendelkezésreállási analízis Alkalmazások forgalma Forgalmi viszonyok Adaptáció/védelem Kiesések Kiszolgálandó forgalom Logikai hálózat Hibahatások továbbterjedése Védelmi mechanizmusok Hibaesemények Fizikai hálózat 8

9 FLEXPLANET tervezőrendszer BME Híradástechnikai tanszék Hálózattervezési laboratóriuma által fejlesztett integrált hálózattervező és hálózatanalízis keretrendszer harmadik generációs változata (PLANET, XPLANET, FLEXPLANET) A tervezőrendszer egy általános technológia-független alapmodellre épül, amely hatékony alapot teremt a logikai és berendezés szintű tervezési folyamatok rugalmas implementálására A tervezési és analízis funkciók különböző technológiai és architekturális változatok támogatása gerinc-, aggregációs (felhordó) és kisebb mértékben hozzáférési hálózatok tervezéséhez A Magyar Telekom hálózataira és hálózatterezési környezetére adaptált változatát a MT PKI hálózattervezői a nagyméretű és nagy komplexitású szolgáltatói hálózatok gyakorlati tervezési és analízis feladatainak megoldása során rendszeresen használják 9

10 FLEXPLANET tervezőrendszer Általános tervezési adatok: - topológiai: pl. koordináták - technológiai: pl. mpx. hier. - tervezési paraméterek forgalom, igények hálózati terv Service layer IP transport layer WDM transport layer Physical carrier layer (cables) 10

11 Hálózatmodell Logikai szerkezet Kiszolgálandó csomópontok kategorizálása A csomópontokat kiszolgáló hálózati szegmens és jellemzői Potenciális nyomvonalak, összeköttetések Meglévő infrasturktúra-elemek integrált felhasználásával Távközlési szolgáltatók hálózatai, technológiai hálózatok, hálózatépítésre alkalmas infrasturktúra-elemek Településmodell A hálózathoz csatlakoztatott települések általános hálózati modellje A település csatlakoztatása a különböző építési módú optikai infrastruktúrához 11

12 Logikai hálózatmodell Települések: 3175 Kistérségi központok: 174 Távközlési csomópontok (53) Topológiai kiegészítéssel: 69 Megyeszékhelyek: 19 Belső gerinchálózat Külső gerinchálózat Belső aggregációs hálózat Külső aggregációs hálózat 12

13 Településmodell Nyomvonalak autópálya első és másodrendű út vasút nagyfeszültségű távvezeték településen belüli kábelszakasz Csatlakozási pontok a települést reprezentáló hálózati pont/gyűrű vasútállomás transzformátor állomás csatlakozás távvezeték nyomvonalakhoz csatlakozás közúti nyomvonalakhoz csatlakozás vasúti nyomvonalakhoz alapértelmezés szerinti összeköttetések a településen belül végződő forgalom számára opcionális összeköttetések a tranzitforgalom számára 13

14 Modellszámítások Adatok és eszközök Rendelkezésre álló adatok és tervezési-elemzési funkciók Szabadon hozzáférhető adatok (MapPoint, KSH, stb.) feldolgozásával és integrálásával létrehozott hálózati adatbázis Potenciális felhasználók -> kiszolgálandó pontok -> forgalom Potenciális kábeltopológiai nyomvonalak Hálózattervező és -elemző szoftvereszközök (FLEXPLANET) Összeköttetések útvonalainak meghatározása Optimális topológia meghatározása (minimális feszítő fa, minimális kétszeres összefüggőségű topológia Tarján) Logikai topológia tervezése, rendszerméretezés Rendelkezésreállási és QoS analízis Milyen stratégiai célú tervezési és elemzési feladatokra alkalmasak Fizikai topológiai változatok elemzése Optimális topológia meghatározása (költségek vagy szolgáltatásminőségi jellemzők alapján) Demográfiai (lakosság, háztartások) vagy más statisztikai (intézmények) adatokra alapozottan szolgáltatási igények becslések Logikai és technológiai változatok összehasonlító elemzése 14

15 Potenciális kábelnyomvonalak autópálya nagyfeszültségű távvezeték vasút elsőrendű út másodrendű út harmadrendű út 15

16 Modellszámítások Illusztratív eredmények A fizikai topológiával szemben támasztott követelmény: magas rendelkezésreállás legalább két független irányú elérés Rendelkezésreállás: kétirányú elérés és alternatív építés Fizikai topológiai alapváltozatok Csomópontok elérhetősége a potenciális kábelnyomvonalakon A logikai hálózatmodell szerinti csomópont-kategóriákat lefedő hálózati változatok 16

17 Rendelkezésreállás: kétirányú elérés és alternatív építés Budapest-Debrecen 225 km-es nyomvonal Különböző építési módok (autópálya, elsőrendű út, nagyfeszültségű távvezeték) Egy útra és két független útra várható éves kiesési idő (perc) Budapest-Debrecen 5.E+02 4.E+02 3.E+02 2.E egy út autópálya mellett egy út közút(első rendű) mellett egy út 220 kv-os oszlopokon kétutas (autópálya+nagyfesz.) 1.E+02 0.E+00 éves átlagos kiesési idő [perc]

18 Hossz [km] Csomópontok elérhetősége Autópálya, nagyfeszültségű távvezeték, első és másodrendű út nyomvonalak Kategóriánkénti csomópontok elérése Budapestről (fa) nagyfesz. távvez Belső gerinc + Külső gerinc + Topológiai kiegészítés Pontkategóriák távvez. bekötése másodrendű út bekötése elsőrendű út bekötése elkerülő út lehajtás elkerülő út másodrendű út elsőrendű út lehajtás elsőrendű út autópálya lehajtás autópálya + Belső aggreg. 10 nem csatlakoztatott pont 18

19 Topológiai változatok A belső gerinchálózat nyomvonalai hossz és DTR alapon 19

20 Hossz [km] Topológiai változatok A belső és külső gerinchálózat nyomvonalai hossz és DTR alapon Belső és külső gerinchálózati csomópontok csatlakoztatása Belső és külső gerinc hossz Út metrikája Belső és külső geirnc DTR nagyfesz. távvez. távvez. bekötése másodrendű út bekötése elsőrendű út bekötése elkerülő út másodrendű út elsőrendű út lehajtás elsőrendű út autópálya lehajtás autópálya 20

21 Összefoglalás Országos hálózat tervezői szemszögből Infrastruktúra-integrációra alapozott topológia Meghatározó szempont a menedzselhetőség Sötét szál alapú integráció Térinformatikára alapozott nyilvántartás Aktívan menedzselhető hálózatelemek E2E ernyőmenedzsment Alapvető szempont a hálózati szolgáltatás folytonossága Függetlenül meghibásodó (kétirányú) elérhetőség a kábeltopológián A két irány logikai értelmű, alternatív építésű irányokat (is) jelenthet 21

22 Összefoglalás Stratégiai tervezés: a munka folytatása BME HT Hálózattervezés Laboratórium: Több évtizedes hálózattervezői tapasztalat FLEXPLANET: Integrált, gyakorlati alkalmazásokban sikeresen használt tervezőrendszer (valós méretű és komplexitású hálózatokra skálázható modellek és módszerek) Stratégiai változatok kidolgozásához hálózati alapmodellek és megfelelő pontosságú hálózati adatbázisok Stratégiai változatok kidolgozása: optimális fizikai topológiai változatok pont-pont kábelkapcsolatok DTR analízise skálázási vonatkozások elemzése (sötét szál, optikai csatorna kapacitások különböző logikai modellek szerint) CAPEX és OPEX számítások a hálózat kialakításának fázisai 22

23 ?

24 Köszönöm a figyelmet! jakab@hit.bme.hu Hálózattervezés laboratórium Híradástechnikai tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem HTE Infokom 2010

25 HTE Infokom 2010 Tartalék

26 IP-optika összeköttetés IP link 10GBE link optikai csatorna optikai (WDM) multiplex szakasz kábelszakasz optikai csatorna sötét szálon router interfészkártya optikai végmultiplexer kábel transzponder SFP/XFP 26

27 Megbízhatósági paraméterek 1 km-es kábelszakaszra Optikai kábel MTBF Javítás DTR építési módja [millió óra] [óra] alépítménybe telepített városi földbe telepített mezei (alapeset) E E-06 autópálya mellett E-06 nagyfesz. oszlopokon E-06 27

28 Szabadon elérhető információk

29 Elért csomópontok Autópálya, nagyfeszültségű távvezeték első és másodrendű út nyomvonalak

30 El nem ért csomópontok Autópálya, nagyfeszültségű távvezeték első és másodrendű út nyomvonalak

31 Csomópontok elérhetősége Autópálya, nagyfeszültségű távvezeték és vasút nyomvonalak (15 nem csatlakoztatott pont)

32 Elért csomópontok Autópálya, nagyfeszültségű távvezeték és vasút nyomvonalak

33 El nem ért csomópontok Autópálya, nagyfeszültségű távvezeték és vasút nyomvonalak

34 Hossz [km] Csomópontok elérhetősége Autópálya és nagyfeszültségű távvezeték nyomvonalak Kategóriánkénti csomópontok elérése Budapestről (fa) nagyfesz. távvez. távvez. bekötése autópálya bekötése elsőrendű út lehajtás elsőrendű út autópálya lehajtás autópálya 0 Belső gerinc + Külső gerinc + Topológiai kiegészítés Pontkategóriák + Belső aggreg. 129 nem csatlakoztatott pont

35 Elért csomópontok Autópálya és nagyfeszültségű távvezeték nyomvonalak

36 El nem ért csomópontok Autópálya és nagyfeszültségű távvezeték nyomvonalak

37 Belső gerinchálózati pontok csatlakoztatása 37

38 Hossz [km] Belső és külső gerinchálózati pontok csatlakoztatása Belső és külső gerinchálózati csomópontok csatlakoztatása Belső és külső gerinc hossz Út metrikája Belső és külső geirnc DTR nagyfesz. távvez. távvez. bekötése másodrendű út bekötése elsőrendű út bekötése elkerülő út másodrendű út elsőrendű út lehajtás elsőrendű út autópálya lehajtás autópálya 38