Egyszerű modellszámítások országos kiterjedésű hálózatra FLEXPLANET alapokon

Átírás

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

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

3 Motivációk Kormányzati munka infokommunikációs támogatása: nagy rendelkezésre-állású hálózat Személybiztonság garantálása: teljes mobil lefedettség, helymeghatározással Energia gazdálkodás infokommunikációs támogatása: távközlési és technológiai hálózatok együttműködése Infrastruktúra kereskedelmi szolgáltatással még el nem ért települések kiszolgálásához: nagy kiterjedésű minden települést elérő hálózat

4 Alapgondolatok a hálózat kialakításával kapcsolatban Általános megfontolások és értékelési szempontok Hálózati szolgáltatás minősége Üzemetethetőség, menedzselhetőség Fokozatos kiépíthetőség, fejleszthetőség Kiépítés és üzemeltetés költsége Változatok gerinc/aggegáció/hozzáférés Vásárolt szolgáltatásokra alapozottan: VPN/VPN/whole sale HSA Bérelt és tulajdonolt erőforrásokra alapozottan: sötét szálak/sötét szálak//whole sale HSA

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 tervesi 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, energia-hatékonyság) Kérdések és válaszok Modellek és módszerek: kétállapotú elemekből felépített bonyolult rendszerek, közelítő számítások (Li-Silvester) és statisztikus becslések (Stratified Sampling)

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

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

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

9 FLEXPLANET tervezőrendszer BME Híradástechnikai Tanszék Hálózattervezési Laboratóriuma által fejlesztett integrált hálózattervező és hálózatanalízis szoftver Az MT PKI hálózattervezői által a nagyméretű és nagy komplexitású szolgáltatói hálózatok tervezésére használt tervezőeszköz harmadik generációs (PLANET, XPLANET, FLEXPLANET) változata Különböző technológiai és architekturális változatok támogatása gerinc- aggregációs és kisebb mértékben hozzáférési hálózatok tervezéséhez

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

11 Hálózatmodell Logikai szerkezet Kiszolgálandó csomópontok kategorizálása A csomópontokat kiszolgáló hálózati szegmens és jellemzői Településmodell A hálózathoz csatlakoztatott települések általános hálózati modellje A település csatlakoztatása a különböző építési módú optikai infrastruktúrához

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

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

14 Modellszámítások Adatok és eszközök Rendelkezésre álló adatok és tervezési-elemzési funkciók (logikai áttekintés) Szabadon hozzáférhető adatok feldolgozásával és integrálásával létrehozott hálózati adatbázis Potenciális felhasználók -> kiszolgálandó pontok -> fogalom Potenciális kábeltopológiai nyomvonalak Hálózattervező és -elemző szoftvereszközök 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 alapozott szolgáltatási igény becslések Logikai és technológiai változatok összehasonlító elemzése

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

16 Modellszámítások Illusztratív eredmények Rendelkezésre állás: kétirányú elérés és alternatív építés Fizikai topológiai alapváltozatok Csomópontok elérhetősége a potenciális kábelnyomvonalakon A logikai hálózatmodell szerinti csomópont-kategóriákat lefedő hálózati változatok

17 Rendelkezésre állás: 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) Budapset-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 Csomópontok elérhetősége Kategóriánkénti csomópontok elérése Budapestről (fa) nagyfesz. távvez. Hossz [km] 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

19 Topológiai változatok A belső gerinchálózat nyomvonalai hossz és DTR alapon

20 Topológiai változatok A belső és külső gerinchálózat nyomvonalai hossz és DTR alapon Hossz [km] Belső 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

21 Összefoglalás Országos hálózat tervezői szemszögből Infrastruktúra-integrációra alapozott topológia (nem zöldmezős) Meghatározó szempont a menedzselhetőség Sötét szál alapú integráció Térinformatikára alapozott nyilvántartás Aktívan menedzselhető hálózatelemek E2e ernyőmenedzsment -> követelmények szolgáltatás-vásárláshoz (több szolgáltató esetén pl. nyomvonalak pontos ismerete) Alapvető szempont a hálózati szolgáltatás folytonossága Függetlenül meghibásodó (kétirányú) elérhetőség a kábeltopológián A két irány logikai értelmű, alternatív építésű irányokat (is) jelenthet

22 Összefoglalás Stratégiai tervezési háttér 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 Stratégiai változatok kidolgozásához megfelelő pontosságú hálózati adatbázisok

23 Tartalék

24 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

25 Belső gerinchálózati pontok csatlakoztatása

26 Belső és külső gerinchálózati pontok csatlakoztatása Belső gerinchálózati csomópontok csatlakoztatása Hossz [km] 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