Ethernet over sdh что это
Обновлено: 04.07.2024
Ethernet-over-PDH (EoPDH) — это набор технологий и стандартов, которые позволяют передавать фреймы Ethernet по существующей инфраструктуре PDH. Это позволяет операторам воспользоваться обширной сетью традиционного оборудования PDH и SDH для предоставления новых услуг на базе Ethernet. В дополнение к этому технология EoPDH устанавливает мост для совместимости и дальнейшей миграции к сетям Ethernet.
Передача Ethernet по другим типам сетей существует уже десятилетия. Многочисленные технологии, протоколы и оборудование создавались для достижения одной простой цели: соединить сетевой узел А с сетевым узлом Б на расстоянии Х. Множество решений этого простого уравнения неограниченно, начиная с первого компьютерного шлюза с акустическим FSK-модемом на 300 бод и заканчивая современными Ethernet-over-SDH (EoS) системами. С течением времени технологические решения этой задачи развивались и адаптировались к современным потребностям. Некоторые ветви этой «эволюции» были обрублены, другие, как, например, DSL, внедряются в мировом масштабе. Как же определить, какая из ветвей выдержит испытание временем? Проанализировав прошлое, можно заметить, что технологии-победители вносили оптимальный баланс качества обслуживания, надежности, доступной полосы канала, гибкости, совместимости, простоты в эксплуатации, стоимости оборудования и стоимости обслуживания. Технологии, которые не удовлетворяют любому из этих параметров, не найдут широкого применения и в конечном счете исчезнут или будут вытеснены в узко-специализированные сегменты.
Инкапсуляция фреймов — это процесс, посредством которого Ethernet-фреймы помещаются как полезная нагрузка внутри другого формата для передачи данных по неEthernet. Основная задача инкапсуляцииобозначить начальные и конечные байты фрейма. В реальных сетях Ethernet начало разделителя фреймов и поле длины выполняют функцию выявления фреймов. Вторая задача инкапсуляции — преобразовать случайный («пульсирующий») трафик в равномерный, непрерывный поток данных. Существует несколько технологий инкапсуляции — High-Level Data Link Control (HDLC), Link Access Procedure для SDH (LAPS/X.86) и Generic Framing Procedure (GFP). Хотя любая технология инкапсуляции может теоретически применяться для EoPDH, все же GFP имеет значительные преимущества и является предпочтительным методом инкапсуляции. Как правило, оборудование EoPDH также поддерживает инкапсуляцию HDLC и X.86 для совместимости с существующими системами.
Процедура GFP описана в ITU-T G.7041 и использует алгоритм выявления фрейма на основе Заголовка с Коррекцией Ошибки (Header with Error Control, HEC). В некоторых других протоколах, которые используют флаги Старт/Стоп, как, например, HDLC, при обнаружении этих флагов в пользовательских данных их нужно заменять более длинными корректирующими последовательностями, что приводит к увеличению трафика. Используя процедуру HEC выявления фрейма, GFP не требует выполнения замены флагов в потоке данных. Это дает огромное преимущество GFP, так как она формирует предсказуемую нагрузку на канал связи, что особенно важно операторам, которые должны обеспечить потребителю гарантированную полосу пропускания канала связи. На рис. 1 показан формат GFP для преобразования фрейма (GFP-F) вместе с HDLC для сравнения. Следует отметить, что количество октетов для чистого Ethernet и GFP-F инкапсулированного Ethernet одинаково. Одна эта маленькая деталь упрощает адаптацию скорости. Как только Ethernet-фреймы инкапсулированы в протокол более высокого уровня, который выполняет выявление фреймов, они могут быть преобразованы к виду, пригодному для передачи по синхронной сети [1].
Мэппинг — это процесс, посредством которого инкапсулированные фреймы помещаются в «контейнер» для транспортировки по каналу связи. Первичная задача «контейнера» — обеспечить перераспределение информации. Некоторые контейнеры также обеспечивают маршрут для управления, сигнализации и мониторинга качества канала связи. В SDH «контейнеры» называются C-11, C-12 и C-3. Термины «транк» и «поток» используются в отношении к PDH-контейнерам. Примерами PDH-контейнеров являются структуры DS1, E1, DS3 и E3. В большинстве случаев один или больше низкоскоростных контейнеров можно поместить внутрь («мэппировать») в контейнеры с большей скоростью. В SONET/SDH-сетях виртуальные каналы (VC) и потоки также определены и согласуются с жесткими требованиями основных контейнеров для обеспечения гибкости.
Формат фрейма для основного потока E1 показан на рис. 2. Структурированный формат фрейма повторяется каждые 125 мс. Группа из 24 фреймов E1 формирует расширенный суперфрейм (ESF). Группа из 16 фреймов E1 формирует мультифрейм. Используя служебную информацию, приемник может разделить приходящие биты на тайм-слоты или каналы. В традиционной телефонии каждый тайм-слот (или канал) несет оцифрованную информацию об одном телефонном звонке. Для передачи данных все тайм-слоты могут быть использованы как один контейнер [2].
Объединение каналов — это объединение двух или более физических связей в одно виртуальное соединение. Объединение каналов — это фактически структурированная методология для распределения данных по нескольким физическим каналам с различными задержками и корректного восстановления данных для прозрачности с протоколами верхнего уровня. Объединение каналов также не является новой технологией. Multi-Link Frame Relay (MLFR), Multi-Link PPP (MLPPP), Multi-Link Procedure (X.25/X.75 MLP) и Inverse Multiplexing over ATM (IMA) являются примерами технологий объединения каналов. Из них IMA и MLFR распространены больше прочих.
Объединение каналов обычно использовалось для увеличения пропускной способности сети между двумя ее узлами, позволяя отсрочить модернизацию канала более высокоскоростным потоком PDH или SDH. Популярная сейчас форма объединения каналов Ethernet in the First Mile (EFM, описана в IEEE 802.3ah) объединяет несколько DSL-линий для увеличения пропускной способности на заданном расстоянии, или (чаще) для увеличения расстояния при заданной пропускной способности. Основная технология объединения каналов в сетях SONET/SDH называется Virtual Concatenation (VCAT) и описана в ITU-T G.707.
Вместе объединенные соединения (линки) составляют виртуально объединенную группу (Virtually Concatenated Group, VCG). Все члены VCG имеют собственный заголовок VCAT, как показано на рис. 3. Также на рис. 3 обозначено место расположения данных членов VCG. Полная спецификация по объединению PDH-соединений (линков) описана в ITU-T G.7043.
Настройка пропускной способности соединения используется для изменения совокупной пропускной способности посредством добавления или удаления логических соединений между двумя узлами. Когда члены VCG добавляются или должны быть удалены, два конечных узла договариваются о транзакции с использованием LCAS. Для проведения переговоров LCAS использует путь заголовка VCAT. С использованием LCAS можно увеличить пропускную способность VCG без прерывания потока данных. В дополнение неисправные связи автоматически удаляются с минимальным влиянием на трафик. Полный стандарт LCAS описан в ITU-T G.7042/Y.1305.
Тэггирование позволяет провайдеру однозначно определять трафик абонента в любом месте сети. Для этой цели используется несколько техник: тэги VLAN, MPLS и GMPLS. Все эти техники вставляют несколько байтов идентификации в каждый Ethernet-фрейм в точке входа (когда трафик впервые попадает в сеть) и удаляют эту информацию, когда фрейм покидает сеть оператора. Каждая из этих техник помимо тэггирования обеспечивает и другие функции. Например, VLAN-тэги также содержат поля для приоритезации трафика, а MPLS/GMPLS разрабатывалась, чтобы коммутировать трафик (то есть определять адрес назначения фрейма и перенаправлять его только в ту часть сети, для которой он предназначен) [1].
Приоритезация может использоваться, когда Ethernet-фреймы буферизованы в некоторой точке сети. Пока фреймы ожидают своей очереди в буфере, трафик с наивысшим авторитетом может быть перераспределен так, чтобы быть переданным в первую очередь. Приоритетизацию можно представить как перестановку автомобилей перед светофором. Буферизация происходит, если скорость выходного потока данных ниже, чем скорость входящего потока. Обычно эти условия носят временный характер из-за кратковременных перегрузок в сети. Если скорость выходного потока долгое время остается меньше, чем скорость входного потока, необходимо использовать управление потоком (Flow control), чтобы запустить механизм «backpressure» и уменьшить скорость источника данных. Эти две концепции — приоритезация и управление потоком— являются ключевыми в технологии, известной как качество обслуживания (Quality of Service, QoS). Однако многие неверно представляют, что приоритезация трафика обеспечивает «свободный канал» для трафика с высоким приоритетом. На практике приоритезация и планирование всего лишь позволяют обеспечить наименьшую задержку в буфере для «более важного» трафика.
Технология EoPDH предоставляет способ передачи Ethernet-фреймов по существующей телекоммуникационной инфраструктуре PDH. Попробуем выделить преимущества EoPDH, оценив ее по следующим характеристикам:
- Качество обслуживания. OAM увеличивает качество связи над нижележащими транспортными уровнями DS1/E1 или DS3/E3. Операции по мониторингу, а также отчеты о деградации качества, ошибках при соединении и восстановлении работоспособности могут быть автоматизированы. Так как транспортом нижнего уровня является PDH, можно использовать готовые средства управления PDH. Со временем средства управления PDH и Ethernet могут быть объединены, обеспечив прозрачность и единый интерфейс.
- Требования к полосе пропускания и масштабируемость. Объединение каналов в EoPDH позволяет наращивать требуемую полосу пропускания сшагом 1,5 Мбит/с от 1,5 Мбит/с до 360 Мбит/с. Этот диапазон перекрывает все существующие потребности современных сетей доступа, например IPTV. Применение Committed Information Rate (CIR) каналов в точке входа позволяет иметь даже меньший шаг наращивания полосы пропускания для абонента.
- Совместимость и простота использования. EoPDH использует существующую широко распространенную технологию PDH. Обученные сотрудники узлов связи понимают, как подготовить к работе и технически обслуживать потоки PDH, для тестирования которых оборудование доступно. Совместимость EoPDH дает большие материальные выгоды при использовании традиционных сетей SONET/SDH. Комбинация этих технологий называется Ethernetover-PDH-over-SONET/SDH, или EoPoS. EoPoS уменьшает стоимость модернизации за счет использования установленного оборудования TDM-over-SONET/SDH. Вместо замены существующих узлов SONET/SDH на мультисервисные мультиплексоры Ethernet-over-SONET/SDH (EoS), PDH-потоки могут быть демультиплексированы обычными ADM и переданы более дешевой абонентской аппаратуре, осуществляющей объединение потоков посредством EoPDH VCAT/LCAS.
- Стоимость оборудования и эксплуатационные расходы. При транспорте Ethernet по существующей сети SDH/PDH только узлы доступа должны поддерживать EoPDH. В большинстве случаев для этого потребуется маленький модем или медиаконвертор. Advanced Ethernet OAM уменьшает эксплуатационные расходы посредством мониторинга каналов и быстрого определения неисправности. В будущем оборудование сможет использовать протоколы на основе Ethernet для автоматической конфигурации, что значительно упростит его установку. EoPDH уменьшает затраты не только для оператора связи — часто для абонента оплата нескольких объединенных каналов E1 значительно дешевле, чем аренда более скоростного канала E3 или STM-1.
На сегодняшний день есть несколько компаний, которые производят чипы с поддержкой EoPDH. Среди них и крупные известные бренды (как Maxim/Dallas), и небольшие, но быстро развивающиеся компании — TranSwitch, Galazar Networks, Arrive Technologies. В таблице представлены их продукты [3–6].
Таблица. Сравнение микросхем с поддержкой EoPDH различных производителей
Чип EtherMap-PDH компании TranSwitch (выпускается с IV квартала 2005 года) содержит 4 интерфейса Ethernet 10/100 Мбит/с, фреймы которых инкапсулируются в PDH-структуры сигналов E1/T1/J1 и DS3 посредством GFP-F/HDLC с использованием VCAT и LCAS на уровне PDH. EtherMap-PDH «умеет» совмещать трафик Ethernet с традиционным голосовым E1/T1/J1 посредством объединения их в канал DS3 с резервированием. Востребованной функцией является разделение пакетного трафика нескольких абонентов по подсетям VLAN, поддержка передачи голоса (протоколов FR, ATM) и услуг Ethernet поверх существующей инфраструктуры PDH. Поддержка QoS обеспечивается расширением PDH-фреймов, обработкой заголовков, мониторингом производительности [3].
Семейство чипов CopperNode фирмы Galazar Networks (выпускается с 2007 года) преобразует голосовой и пакетный трафик в структуры транспорта PDH DS1/E1 иDS3/E3. Они содержат интерфейсы для подключения к выделенным линиям (DS1/E1) и сетям данных Ethernet (10/100/1000 Мб/с), а также интерфейс SPI-3 для подключения сетевого процессора и возможности транспорта других протоколов. Комбинация портов Gigabit и Fast Ethernet с интерфейсом сетевого процессора и портами DS1/E1 обеспечивает стыковку широкого спектра существующего оборудования и передачу услуг связи нового поколения. Поддерживается мэппинг Ethernet-трафика в контейнеры PDH, а также объединение трафика нескольких Ethernet-пользователей в один контейнер PDH с помощью VLAN иQ-in-Q [4, 5].
Анонсировав в 2007 году семейство чипов DS33X162, фирма Maxim/Dallas решила задачу увеличения сегментов локальных сетей Ethernet (10/100/1000 Мбит/с) по существующей инфраструктуре PDH. DS33X162 использует инкапсуляцию MAC-фреймов в структуры PDH/TDM-потоков посредством GFP-F, HDLC, cHDLC или X.86 (LAPS). Микросхемы поддерживают услуги Ethernet-доступа — eLAN, eLINE и VLAN, процедуры VCAT/LCAS используются для динамического объединения каналов. Последовательные интерфейсы связи поддерживают двунаправленное синхронное соединение на скорости до 52 Мбит/с поверх xDSL, T1/E1/J1, T3/E3, или V.35 [6].
Технология EoPDH может применяться во многих типах телекоммуникационного оборудования, которое помещает Ethernet-фреймы в PDH, TDM или каналы с последовательной передачей. Примерами такого оборудования являются удаленные DSLAM, WAN-маршрутизаторы, устройства доступа в сеть, оборудование для связи базовых станций сотовых операторов. В России создана огромная инфраструктура PDH, использующая в качестве среды передачи информации как медный кабель, так и радиочастотный ресурс. Зачастую перед операторами связи стоит задача обеспечить предоставление новых информационных услуг абонентам (доступ в сеть Internet, IP-телефония, IPTV, биллинг в реальном режиме времени и др.), но средств на полную реконструкцию сети нет. В этом случае оборудование на базе EoPDH будет наиболее удачным решением, так как за небольшую плату оно позволяет предоставить абонентам новые услуги, при этом улучшая параметры сети и снижая операционные издержки на эксплуатацию.
PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)
Идея Bell всем понравилась и инженеры стали трудиться над созданием стандартов. Америка взяла за основу опыт своих соотечественников из Bell, Европа решила немного доработать концепцию. В итоге появились технологии называемые в общем (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy ). Речь идет именно о иерархии. Раз уж мы начали с Bell, то с ними и продолжим.- 24 канала (Digital Signal 0, DS0) мультиплексируются в первичный уровень иерархии, мы получаем DS1 (24 x 44 + служебка = 1544 Кбит/с).
- 4 DS1 канала мы мультиплексируем в канал высшей иерархии (вторичный) DS2, получаем (1544 х 4 + служебка = 6312 Кбит/с)
- 7 DS2 объединяем в DS3 (44,7 Мбит/с)
- 6 DS3 объединяем в DS4 (274,1 Мбит/с)
- 32 канала DS0 пакуется в E1(2 с гаком Мбит/с)
- 4 E1 в E2 (8 с гаком Мбит/с)
- 4 E2 в E3 (34 с гаком Мбит/с)
- 4 E3 в E4 (139 с гаком Мбит/с)
По началу PDH использовался телефонистами и объединял крупные узлы телефонной сети. Для своих нужд он был довольно функционален. Однако, рано или поздно, возникла необходимость передавать данные, к чему PDH изначально был не очень приспособлен. К тому же, в мире существовало 3 стандарта PDH, и европейцы, японцы и американцы не могли передавать трафик между друг-другом. Хотя наверное как-то могли все же. Однако, в общем и целом, технологии не были совместимы.
Основной проблемой PDH обычно обозначается тот факт, что из потока данных нельзя вычленить данные более мелких уровней не демультиплексируя поток до него. Что я имею в виду?
Факт выше наряду с другими недостатками PDH (низкая скорость передачи, поддержка только топологии точка-точка) привели к ещё одному витку развития транспортных сетей.
SHD (Synchronous Digital Hierarchy)
Новая технология сразу создавалась для передачи любых данных. Она была призвана избавить инженеров от всех проблем, который принес в их жизнь PDH. Стоит сказать, что технология SDH действительно удалась. Мне она очень нравится, даже не смотря на её сложность.
Принцип работы SDH схож с PDH. Все тоже мультиплексирование TDM, однако для того чтобы расширить функционал, сама схема мультиплексирования немножко усложнилась. Сразу обратимся к одной из них. Технология много раз дорабатывалась, в итоге редакций этих схем штуки три точно. Да, забыл упомянуть, что создать одну единственную схему работы опять не получилось, в итоге есть SONET (американцы) и просто SDH (разрабатывался европейским институтом ETSI). Различий не так много, на схеме ниже встретимся с первым из них. Рисовать самому схему мультиплексирования было бы слишком, поэтому я нашел картинку в интернете.
- запихнуть в STM-1
- смултиплексировать (х4) в AUG-4 и положить в STM-4
- смултиплексировать (х4) в AUG-4 и затем смультиплексировать (х4) в AUG-16 и положить в STM-16
- и так далее.
Protection
В заголовке POH, который добавляется на уровне VC присутствует так же информация, которая позволяет организовать запасные пути для каналов.
Они могут быть:
На уровне Client Trail. В нашем примере это уровень VC-12, когда появился первый заголовок POH. Это уровень наиболее близкий к абоненту, по сути это и есть абонентский канал.
На уровне Server Trail. Здесь так же можно организовать protection. В нашем случае это уровень, в котором добавляется второй заголовок POH, а именно уровень VC-4. Один Server trail передает много Client Trail, соответственно, на этом уровне защита организуется сразу для нескольких клиентских потоков.
Обычно SDH сеть представляет собой кольцо, соответственно строиться два канала по двум сторонам кольца. Один из них рабочий, другой запасной.
Много всего осталось за пределами поста, может в будущем исправлюсь. Стоит, как минимум, поговорить о конкатенации, схемах резервирования, заголовках. но это как-нибудь потом. Так же для меня остается открытым вопрос, почему PDH - почти синхронная иерархия, а SDH - уже совсем синхронная. )
Ну что же, в следующих постах возвращаемся в MPLS. Поговорим о такой штуке как VLL.
Update: Подумал, что нужно продолжить серию "Что Ethernet-инженеру нужно знать о. ". В следующих постах напишу про ATM и DSL, далее, наверное, будет PON.
Ethernet and SDH technologies are focused on computer and information networks. But the main problem in their interaction is pairing constant fixed speed SDH channels with pulsating Ethernet traffic. For example, VC-4 has a speed of 149.760 Mb / s, while Ethernet 100Base-T has a speed of 100 Mbit / s, respectively. Thus SDH payload channel is 70%, whereas the payload transmission GigabitEthernet generally drops to 40%. To solve these problems using technology GFP, VCAT and LCAS. In fact, these procedures have formed SDH network of the New Generation (NG SDH). Many network operators are given the opportunity to upgrade their networks instead of complete replacement of existing equipment.
Components NG SDH
It is believed that the SDH system belongs to a new generation, if it includes support for the following components:
- The general procedure for division into frames (General Framing Procedure, GFP), that provides the adaptation of asynchronous data traffic on the basis of variable length frames to byte-oriented SDH traffic with minimal latency and redundant headers; ITU-T G.7041.
- Virtual Concatenation (Virtual Concatenation, VCAT), allows the association at the logical level of a few containers VC-12, VC-3 or VC-4 in a data channel. ITU-T G.707, G.783.
- Driving adjust the channel capacity (Link Capacity Adjustment Scheme, LCAS) - allows you to implement any changes in capacity without interrupting data transmission. ITU-T G.7042.
GFP was created to replace these methods HDLC encapsulation data over SDH and simultaneously reduce the cost and complexity of implementation of the method in the equipment.
GFP encapsulation method supports services such as 10/100/1000 Mb / s Ethernet, IP, PPP, protocol SANs FiberChannel (FC), FICON, ESCON.
GFP adapts the data stream based on variable-length frames to byte-oriented data stream SDH network, displaying various services in a general frame, which is then mapped into SDH frames. This frame structure better identifies and corrects errors and provides greater bandwidth efficiency than traditional methods of encapsulation.
GFP frame contains the following components: main title (GFP Header), the title of the payload (Payload Header), the area of the payload (Payload Area), optional field error checking FCS payload.
The main header contains the length PLI frame GFP and cHEC field (core Header Error Control) to identify and header error correction.
cHEC used together with PLI to find the beginning of the frame (frame synchronization). This procedure uses the same principles as in the ATM technology to synchronize to the cell stream. First Receiver GFP frame is able to find the beginning of the frame (Hunt State), scanning the bit-by-bit and comparing the calculated CHEC for PLI with the received stream of CHEC. When a match is found, the unit goes into a state of Pre-Sync State in which it is already known to the starting point of the next frame GFP. If the next frame is calculated cHEC coincides with that obtained, it is assumed that frame synchronization is established and the receiver switches to normal sync Sync State.
Types client signal adaptation
The two types of client signal adaptation NG SDH networks are used: GFP-Framed (GFP-F) and GFP-Transparent (GFP-T).
GFP-F encapsulation method is focused on one single frame GFP client signal frame (PDU) and has the following features:
- PDU is buffered before encapsulation (because it has a variable length);
- PDU can be displayed for different transmission rates (including variable using VCAT / LCAS);
- Operates at Layer 2 (Layer 2), i.e. It uses byte sequence PDU, extracted from the physical layer;
- Title payload (Payload Header) provides information on the encapsulated protocol;
- Well suited for data traffic (Ethernet, IP), however delays may be unacceptable for protocol storage area network (SAN).
GFP-T method is focused on the signals using the coding 8B / 10B (Gigabit Ethernet, SAN protocols).
In conventional SDH network is determined by the degree of detail of the transport band capacity containers VC-12, VC-3, VC-4 and related groups, for example, VC-4-4c - four contiguous VC-4.
Virtual Concatenation (association), certain recent ITU-T, eliminating restrictions related techniques. Virtual Concatenation logically connects the individual containers in a single compound. Any number of any type of containers (VC-12, VC-3 or VC-4) can be grouped together to form a logical channel
The parameters that are responsible for the payment delay (512 ms) and ensure the integrity of all members of the group are transferred in the header of individual containers tract (H4 byte for VC-4 / VC-3 and K4 byte for VC-12). For this function is responsible LCAS protocol, which is one of the last developed standards for NG SDH. It is performed between two network elements (NE), connecting the user interfaces in the SDH network. Each byte H4 / K4 transmits a control package, consisting of information on virtual concatenation and LCAS protocol.
Functional diagram of Ethernet over SDH
Built-in Ethernet switch is optional, but its presence is expanding set implemented in the Ethernet services. Built-in Ethernet switch support VLAN (802.1Q), technology Q-in-Q (802.1ad), prioritization 802.1p frames in combination with GFP, VCAT, LCAS and other features of SDH allow to build regional Ethernet network (Metro-Ethernet) Carrier Class .
Высокопроизводительные сети передачи данных становятся решающим фактором конкурентной борьбы. Объединять локальные сети для обеспечения возможности использования информационных ресурсов в рамках всего предприятия приходится прежде всего организациям с распределенными филиалами. Появление новых мультимедийных услуг и критичных ко времени приложений, например систем планирования корпоративных ресурсов и сетей хранения данных (Storage Area Network, SAN), приводит к ежегодному удвоению трафика в операторских сетях, а потребность в пропускной способности удовлетворяется за счет высокоскоростных соединений с высокой степенью готовности через волоконно-оптическую магистраль стандарта синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH).
Однако услуги связи в глобальных сетях оказываются чрезмерно дорогими для компаний среднего размера, поэтому многие предпочитают выбирать глобальные соединения на размер поменьше. Если рассматривать общую стоимость эксплуатации, то основным фактором увеличения издержек оказывается отнюдь не плата за канал, а расходы на приобретение и эксплуатацию маршрутизаторов с интерфейсными картами для подключения выделенной линии, преобразующих кадры Ethernet в протоколы SDH. Они переводят асинхронные данные в синхронный поток и обратно.
В большинстве случаев из-за сложности устройств достаточно много приходится платить и по контрактам на обслуживание или за обучение технического персонала. Нередко возникает парадоксальная ситуация, когда в локальной сети данные перемещаются со скоростью 100 Мбит/с или 1 Гбит/с, а между филиалами — со скоростью в 2 Мбит/с, т. е. при переводе потока Ethernet в глобальную сеть между филиалами образуется «бутылочное горлышко».
ЭКОНОМИЯ БЛАГОДАРЯ ЕДИНОМУ ПРОТОКОЛУ
Операторы все-таки разработали недорогую альтернативу: они «продлили» стандарт для локальных сетей в область глобальных и организовали службы Ethernet в городских сетях (Metropolitan Area Networks, MAN). Между тем европейские провайдеры восприняли эту стратегию и направили Ethernet в метросети по оптическим или медным кабелям вплоть до корпоративных клиентов.
С появлением Ethernet в глобальных сетях стоимость коммуникационной инфраструктуры для предприятий значительно снижается, поскольку теперь они могут обойтись без дорогостоящих маршрутизаторов. Вместо этого подключение к локальной сети производится через соединение Ethernet по методу plug-and-play: интерфейс глобальной сети и локальная сеть взаимодействуют между собой посредством Fast Ethernet по одному и тому же протоколу. Пользователь может обращаться ко всем системам в локальной сети — принтеру или телефонной IP-системе, — независимо от того, находятся ли они на одном этаже с ним или удалены на сотни километров.
Кроме того, соединения Ethernet лучше масштабируются. Традиционные выделенные линии при потребности в пропускной способности свыше 2 Мбит/с смогут предложить лишь 34 и 155 Мбит/с, за что приходится платить сполна. Ethernet для глобальных сетей, напротив, отличается лучшей гранулярностью пропускной способности и поддерживает тот же стандарт, по которому работают локальные сети — например, немецкий оператор T-Com предлагает скорости 2, 10 или 100 Мбит/с. Особой интерес для многих компаний среднего размера представляет собой ступень в 10 Мбит/с, каковая, к примеру, необходима для использования SAP в масштабах всего предприятия.
По сравнению с классической выделенной линией со скоростью передачи 2 Мбит/с по медному кабелю за соединение Ethernet со скоростью 10 Мбит/с по оптическому носителю приходится платить не намного большую ежемесячную арендную плату. При этом нет необходимости покупать более производительное аппаратное обеспечение, поскольку переход между локальной сетью и восходящим каналом Ethernet реализуется по той же технологии. Единственное условие: коммутаторы локальной сети на стороне клиента должны поддерживать желаемую пропускную способность. Но это вряд ли может служить препятствием, поскольку сегодня предприятия предпочитают использовать по меньшей мере Fast Ethernet, а многие уже перешли на Gigabit Ethernet. В случае классических выделенных линий, напротив, переход к более высокой пропускной способности часто требует дополнительных инвестиций в более производительные маршрутизаторы, потому что многие организации по причине высокой стоимости оборудования приобретают устройства без запаса производительности.
Вследствие этого не слишком крупные предприятия предпочитают выделенной линии соединение с глобальной сетью по Ethernet. Потенциал для экономии, который обещает Ethernet в глобальной сети, оборачивается для рынка оборудования Ethernet двузначными темпами роста. Так, до 2007 г. IDC обещает для Metro Ethernet годовой рост в 60%, а Infonetics прогнозирует, что оборот от продажи оборудования для сетей Metro Ethernet вырастет с 2,4 до 6,2 млрд евро.
ETHERNET: САМ ПО СЕБЕ ИЛИ ПО SDH
Операторы сетей в зависимости от потребностей своих клиентов исповедуют различные подходы к обеспечению доступности своих услуг в городских и межрегиональных сетях. В европейских регионах ставка делается главным образом на обычный Ethernet, так что трафик Ethernet передается без обращения к промежуточному уровню по медным или оптическим носителям. Потребность в недорогой пропускной способности неуклонно возрастает, поэтому в городских сетях все явственнее наблюдается тенденция перехода от обычного Ethernet к так называемому оптическому Ethernet со скоростью передачи данных до 10 Гбит/с. Эти сети проникают из локальной области в глобальные сети и связывают клиентские филиалы в различных городских сетях по глобальному каналу.
С прочими требованиями — к примеру с необходимостью повсеместной доступности — сталкиваются те, кто эксплуатирует волоконно-оптические сети SDH в масштабах всей страны. На этой платформе они предлагают ряд глобальных услуг. Благодаря Ethernet по SDH (Ethernet over SDH, EoSDH) они получают преимущества географической достижимости. Однако SDH и Ethernet совместно работают неэффективно, поскольку сети SDH изначально строились для передачи таких сигналов, как голос с постоянной скоростью передачи бит, а сети Ethernet, в которых потребность в пропускной способности сильно варьируется, напротив, передают сигналы переменной длины. Поэтому в случае традиционных выделенных линий в каждом клиентском филиале выполняется преобразование при помощи дополнительных маршрутизаторов. Совсем иначе обстоит дело с EoSDH: сетевой оператор интегрирует интеллект преобразования в свою сеть. T-Com, в частности, оснащает мультиплексоры SDH интерфейсами Ethernet от Lucent, чтобы Ethernet можно было провести непосредственно к конечному пользователю. В результате клиент получает простой интерфейс Ethernet, а до остального ему нет дела (см. Рисунок 1).
Все это позволяет реализовать недавно принятые стандарты общей процедуры синхронизации кадров (Generic Framing Procedure, GFP), группы виртуальной конкатенации (Virtual Concatenation Group, VCG) и схемы настройки емкости канала (Link Capacity Adjustment Scheme, LCAS). С их помощью операторы модулируют данные Ethernet из локальной клиентской сети таким образом, что они эффективно могут передаваться через структуру SDH. GFP приводит пакеты Ethernet разной длины в соответствие с требованиями стандартных транспортных контейнеров SDH. VCG обеспечивает гранулярное предоставление пропускной способности в сети SDH. Для этого метод объединяет различные маршруты в сети SDH в виртуальный пучок. Преимущество заключается в том, что при помощи VCG пропускная способность в сетях SDH масштабируется с меньшим шагом. Наконец, LCAS предлагает еще одну адаптированную для передачи Ethernet альтернативу традиционным защитным механизмам SDH. Она отвечает за то, чтобы высокая готовность SDH оставалась и у Ethernet. Если один из объединенных посредством VCG путей откажет, то остальные продолжат выполнять его задачи.
ДВА ПОДХОДА
Преимущества обоих подходов базируются на их техническом происхождении. Ethernet адаптирован к потребностям локальных сетей и почти не прибегает к централизованному управлению трафиком данных. Такие сети могут быть построены с использованием простых и недорогих компонентов. Узкие места Ethernet компенсирует не за счет повышения эффективности, а путем увеличения пропускной способности. В локальных сетях это оказалось экономичным решением, поскольку компьютеры и сетевое оборудование, становясь мощнее, неуклонно дешевеют. Региональные операторы вместе с обычным Ethernet попытались перенести этот принцип в область городских сетей. Они стали использовать Ethernet точно так же, как в территориальных сетях, и ожидают, что смогут предложить недорогую альтернативу для городских сетей.
Однако на основании параметров обычного Ethernet сделать точные выводы относительно качества передачи вряд ли возможно. Это удается в случае некоторых приложений лишь на более высоком уровне, к примеру с помощью TCP/IP, что затрудняет анализ ошибок. Особую критичность это обстоятельство приобретает на длинных линиях передачи.
SDH, напротив, оптимизирован для передачи данных в оптических глобальных сетях и обладает механизмами для мониторинга и управления трафиком данных. Кроме того, благодаря синхронной передаче данных сети SDH работают очень эффективно. Отображение GFP в EoSDH использует это преимущество и функционирует эффективнее асинхронного трафика данных в локальных сетях (см. врезку «Аналитические функции EoSDH»).
Благодаря перечисленным инструментам операторы сетей способны обеспечить высокое качество услуг: в случае EoSDH они могут предоставить такие же обязательства в отношении производительности, что и для классических фиксированных соединений SDH. При этом EoSDH с методом LCAS превосходит их в отношении готовности. Так, в случае отказов LCAS все-таки позволяет предоставить минимальную пропускную способность. При соответствующем назначении приоритетов можно, к примеру, по-прежнему передавать голосовые данные. Виртуальные локальные сети для голосовых данных выделяют голосовому трафику приоритетную пропускную способность.
Операторы и производители сетевого оборудования продолжают работать над совершенствованием методов назначения потокам данных приоритетов и управления готовностью. К их числу относится возможность немедленной активизации резервных соединений в случае отказа. При помощи расширенной, по сравнению с традиционными фиксированными соединениями, дифференциации услуг операторы хотели бы реагировать на запросы пользователей более гибко. Так, Deutsche Telekom в рамках своего проекта Global Seamless Network проводит испытания метода добавления пропускной способности по запросу. Услуги должны ориентироваться на профиль используемых приложений. Обычный Ethernet, как и EoSDH, позволяет объединять несколько филиалов в сеть, причем в зависимости от плотности трафика или требований к обслуживанию применяются либо Ethernet, либо EoSDH, либо обе технологии одновременно.
Все чаще в своих магистральных сетях операторы обращаются к высокоэффективным методам глобальных сетей, в частности мультиплексированию по длине волны с высокой плотностью (Dense Walelength Division Multiplexing, DWDM). Однако в сетях доступа все в большей мере пользуются спросом более простые и гибкие технологии, такие, как Ethernet. В конечном итоге, оператор сети должен определиться с тем, какие услуги он собирается предлагать в своей глобальной сети. Например, во франкфуртском банковском квартале имеет смысл использование EoSDH с его высокой гарантированной производительностью. Для сетей, где работает множество пользователей и предъявляются высокие требования к гибкости услуг, наиболее подходит обычный Ethernet.
С дальнейшим развитием сетей и услуг EoSDH и обычный Ethernet будут все теснее сближаться, так что их преимущества объединятся. С одной стороны, операторы городских сетей ищут пути для управления потоками данных в сетях Ethernet, с другой — EoSDH постепенно приобретет дополнительные функции с ориентацией на пакеты. Скорее всего, именно в городских сетях будет сконцентрирована критическая масса пользователей, которые и сделают построение структур Ethernet рентабельным для операторов. Однако большая часть клиентов — как правило, предприятия среднего размера — расположена вне крупных центров. Они и дальше будут пользоваться имеющимися услугами.
Петер Нойманн — менеджер по маркетингу Clear Channel в T-Com. Д-р Вольф Пискалар — советник по техническим вопросам отдела продаж Lucent.
Аналитические функции EoSDH
В отличие от обычного Ethernet технология EoSDH предлагает операторам возможность контроля за потоками данных от одного порта локальной сети к другому при помощи существующей системы управления SDH. Эти системы отличаются чрезвычайно многочисленными функциями мониторинга в рамках специфицированных в SDH возможностей. Так, с мониторингом и формированием услуг даже в очень больших сетях со многими десятками тысяч элементов оператор справится при помощи одного-единственного инструмента. Кроме того, контролируемые в SDH параметры оптимизированы специально для передачи по оптическому волокну и соответствующим образом стандартизированы. Контрольные точки можно анализировать на уровнях SDH, GFP и Ethernet и в случае ошибки соответствующим образом реагировать. Таким образом, качество соединения всегда контролируется, что имеет особое значение для передачи данных в глобальных сетях. Обычный Ethernet пока не предлагает подобные оптимизированные для оптической инфраструктуры функции мониторинга, поэтому необходимо помнить об ограничениях этой технологии в зависимости от требований к услугам и эксплуатационным возможностям.
Читайте также: