Материал: Строительство сети данных

Города Севастополь и Симферополь существенно выделяются из числа остальных городов и поселений городского типа, расположенных на территории полуострова, поскольку основная часть потоков данных проходит через них. Это связано с высокой концентрацией провайдерского оборудования на территории этих городов, их выгодным расположением и большим количеством жителей. В городе Севастополь, расположенном чуть западнее от Ялты, на текущий момент проживает больше всего жителей, а также расположено значительное количество предприятий. Присутствует несколько независимых источников электроэнергии, а также проложены оптические трассы до г. Симферополь через г. Бахчисарай, до г. Евпатория через п. Фрунзе, а также до г. Алупка. Выгодное положение города дает возможность считать его одним из главных претендентов на размещение центра обработки данных.

Побережье полуострова или курортная зона, включает в себя такие города как Алупка, Ялта, Алушта, Судак, Феодосия. Особенностью этих городов является нелинейное изменение количества трафика в связи с сезонным характером заселения, что показано в таблице 1.

Таблица 1 - Оценочное количество трафика городов КФО

Очевидно, что в весенне-летний и осенний сезоны, количество населения увеличивается в несколько раз, а количество трафика данных городов в несколько десятков раз.

Вторым местом большой концентрации трафика становится Керчь, поскольку именно через него проложен кабель в сторону России. Некоторая часть данных уходит на текущий момент на российские сервера контент-провайдеров, достаточно серьёзно нагружая имеющиеся транспортные мощности от полуострова в сторону РФ. Весь трафик подобного типа проходит по маршруту г. Феодосия - г. Керчь. - Ростелеком. Данные факты говорят о необходимости размещения ЦОД, либо крупного узла связи на восточной части полуострова, в городе Феодосия и городе Керчь.

При анализе потоков трафика также необходимо обратить внимание не только на береговую часть полуострова, но и на континентальную. Именно в ней живет и трудится наибольшее количество людей. Город Симферополь - крупнейший центр полуострова, население которого оценивается в 350 тысяч человек, а количество крупных предприятий достигает ста. Необходимость расположения в г. Симферополь центра обработки данных вызвана не только проживающим там населением, но и наличием большого числа административных учреждений всей республики, а также выгодным географическим местоположением города на полуострове. В городе расположено наибольшее количество образовательных учреждений, а также представительство РАН.

Количество центров обработки данных, необходимых для населения полуострова, предприятий, туристической сферы, административных объектов можно найти по оценочному количеству трафика в различных направлениях исходя из пропускной способности сети передачи данных, заявленной министерством связи РФ в программе о развитии Крымского ФО до 2020 года. Согласно данной программе, предполагаемая пропускная способность сети составляет 310Гбит/с. Основные направления в рамках которых создаётся сеть центров обработки данных являются: туристическое, государственные и промышленное. В рамках данной концепции логична установка четырех крупных центров обработки данных. Центром для туристической отрасли, в связи с описанными выше положительными сторонами, будет являться город Севастополь. Центром промышленности, и одновременно центром предоставления услуг электронного правительства является город Симферополь. Местоположение двух резервных центров обработки данных логично выбрать исходя из того, что имеются два основных направления движения трафика из полуострова - в сторону Европейской части Украины, и в сторону России.

Выводом, который можно сделать после рассмотрения потоков пользовательских данных, является определение наиболее удобной позиции с точки зрения пользователей для расположения центров обработки данных. На карте (см. Рисунок 2) схематично приведены возможные места расположения центров обработки данных и резервных центров обработки данных.

Рисунок 2. Карта возможных мест расположения ЦОД

ЦОДы располагаются в Симферополе и Севастополе, резервные центры обработки данных в Феодосии и Джанкой, точки обмена трафиком в Красноперекопске и Керчи.

В рамках работы над сетью центров обработки данных, в первую очередь необходимо использовать возможности сети для организации доступа к услугам непосредственно населения. Традиционные сервис-провайдеры, представленные в городах, имеют весьма ограниченную область действия, поскольку территориально не распределены по полуострову, а сосредоточены в локальных населённых пунктах. К неоспоримым преимуществам подобных организаций следует отнести наработанные и развитые Metro-сети в пределах их области работы. По этой причине, при организации типовых решений для различных городов, следует прибегнуть к абстракции на уровне поселений и городов. Под абстракцией данного уровня понимается то, что контент из центров обработки данных, доставляется до сформированного узла связи в требуемом городе, а далее распространяется локальным провайдером до конкретного пользователя. Подобный подход реализует иерархический способ построения сети связи, от агрегатора данных, которым является сеть ЦОД, через локального ISP конечному пользователю.

Портовые емкости на каждый ЦОД, возможно рассчитать исходя из параметров, указанных в Федеральной Целевой Программе о развитии региона. С учетом одновременной работы двух центров обработки данных, каждый из них берёт на себя обработку трафика с общей полосой ½ от 330Гбит/с или 165 Гбит/с. Фактический коэффициент переиспользования в центрах обработки данных составляет не менее 4, что означает реальное использование каждым физическим портом около 25% своей максимальной емкости. Данный фактор увеличивает количество портов доступа до количества, необходимого на обслуживание 660Гбит/с. С учетом 80% использования портов емкостью 1000Мбит/с на текущий момент, планируемый размер каждого центра обработки данных по портам составляет 660 физических портов, при этом рост количества портов может происходить постепенно, а значит нет реальной необходимости в единовременной инсталляции максимального количества оборудования на этапе запуска.

1.2    Анализ информационной связности объектов региона

Определяющим качество функционирования существующей системы связи на полуострове параметром можно назвать информационную связность его объектов. Когда мы говорим о связности, мы в первую очередь говорим о том, что это принципиальный отказ от рассмотрения чего бы то ни было вне контекста окружающей информации и связи рассматриваемого объекта с другими сущностями. Классификация и кластеризация объектов в таком случае возможна посредством анализа их связей и итеративного анализа ранее классифицированных связанных объектов.

Уровень связности определяется количеством логических направлений передачи данных от каждого объекта, а также степенью оптимальности организации логического соединения между городами с точки зрения путей следования пользовательского и логического трафика.

Оценивая связность полуострова, важно понимать, что вследствие политических событий, существующие каналы связи через континентальную часть Украины не могут быть использованы. До вхождения в состав РФ, обслуживание полуострова и предоставление услуг связи происходило через континентальную часть Украины силами оператора связи Укртелеком. Это крупнейший оператор связи на Украине, предоставляющий различные телекоммуникационные услуги, среди них: фиксированная и мобильная связь, высокоскоростной доступ к Интернету, датацентры, ВОЛС для бизнеса, каналы связи. При этом сам полуостров обслуживается сетью мелких компаний, распределённых по крупным населённым пунктам.

Премьер России Д.А. Медведев также отметил этот аспект: "Недопустимо, что информация и документы, которые связаны с управлением территорией, двумя субъектами федерации, в том числе конфиденциального характера, передаются с использованием мощностей... иностранных телекоммуникационных компаний", - объяснял премьер-министр.

Связность населённых пунктов с центром однонаправленная, без возможности резервирования, доступ к телекоммуникационным услугам представлен как правило одним провайдером услуг, также без возможности резервирования. Доступность организации территориально распределённых каналов передачи данных между объектами региона ограничена из-за отсутствия крупных федеральных оператора связи в регионе с собственной сетью доступа.

В условиях подобной ограниченности доступности телекоммуникационных ресурсов для конечных клиентов, регион имеет выходы к транзитным операторам связи Российской федерации, главным из которых является Ростелеком, а также Датагрупп и WNET. Однако, напрямую операторы не имеют возможность передать свои услуги конечным пользователям либо оператором на местах, из-за отсутствия именно промежуточного звена между конечными абонентами и крупными сетями связи.

Сервисы и услуги, недоступные на текущий момент для реализации из-за низкого уровня связности региона, необходимы не только частному сектору (конечным клиентам), но и промышленности, а также предприятиям региона, государственному сектору. Данное утверждение вытекает в связи с высокой степенью территориальной распределённости подобных объектов по региону, а также современным требованиям к ИТ-инфраструктуре и сетям передачи данных.

Исходя из указанных недостатков в связности региона, а также данным о современном состоянии пользовательских потоков данных на полуострове, была поставлена задача по проектированию территориально распределённой сети центров обработки данных Крымского Федерального Округа.

1.3    Выводы

На этапе проектирования сети датацентров необходимо:

·        Проанализировать доступные сетевые решения создания масштабируемых сетей передачи данных регионального масштаба.

·        Изучить существующие технологии уплотнения оптического волокна, а также возможности их применения при построении сети передачи данных.

·        Представить основные возможные организации топологии сети датацентров, выделить положительные и отрицательные стороны применительно к дипломному проекту.

·        Провести анализ основных используемых технологий второго и третьего уровня модели OSI, оценить необходимость их использования и требования к оборудованию по поддержке стандартов и протоколов передачи данных.

·        Поставить задачу на составление технико-конструкторского решения по проектированию сети центров обработки данных на основе проведённого анализа.

2.      Обзор существующих технологий передачи данных

.1      Подходы к проектированию высоконагруженных технологических сетей передачи данных, используемых в территориально-распределённых сетях

В рамках реализации проекта правительства Российской Федерации по развитию Крымского Федерального Округа до 2020 года, а также утвержденному техническому заданию дипломного проекта, необходимо выбрать систему на основе которой можно эффективно построить сеть общей пропускной способностью до 400Гбит/с на существующей волоконно-оптической сети компании Атраком. Рассмотрим существующие традиционные способы построения и проектирования физического уровня сети связи.

Простым и очевидным решением для построения кабельной структуры является аренда или покупка т.н. тёмного волокна в соответствии с выбранной топологией организации сети передачи данных. В текущих реализациях битового кодирования, по одному оптическому волокну возможна передача потока данных в 10Гбит/с. Для расчета количества необходимых волокон для организации полносвязной топологи между центрами обработки данных и точками обмена трафиком, необходимо воспользоваться формулой (1):

где n - количество физических волокон;

 - количество организованных центров обработки данных;

 - количество региональных точек обмена трафиком;

- количество городских подключений;

Например, для оценки количества волоконных линий для организации трёх ЦОД, двух точек обмена трафиком, а также подключения четырех городов к сети, необходимо, пользуясь формулой (1) получим:

оптических волокон        (2)

В такой системе наращивание пропускной способности будет вестись добавлением дополнительных физических кабельных соединений. К очевидным минусам подобной системы стоит отнести:

·        Большое (избыточное) количество реальных оптических каналов передачи данных.

·        Низкая масштабируемость решения.

·        Высокая стоимость решения на длинной дистанции.

·        Невозможность физической организации кабельного соединения между некоторыми населёнными пунктами региона.