Metro ethernet что это

Обновлено: 09.01.2025

Обычно сервис-провайдеры
развертывают технологии, а не сервисы.
© Cisco Systems Users Magazine.

Преимущества сети Metro Ethernet

Сеть Metro Ethernet обеспечивает следующие преимущества.

Преимущества сети Metro Ethernet

Manage Risk Smartly

Though multiple network functions converge on a single chassis, all the functions run independently, benefiting from operational, functional, and administrative separation. Partitioning a physical system, such as Broadband Network Gateway (BNG), into multiple independent logical instances ensures that failures are isolated. The partitions do not share the control plane or the forwarding plane, but only share the same chassis, space, and power. This means failure in one partition does not cause any widespread service outage.

Flexibility—Supports a wide variety of services and transports.
Reliability—Ethernet operations, administration, and maintenance (OAM) performs path discovery, detects and reports connection failures, and measures performance.
Cost Effectiveness/Ease of Use—Networks are less complicated and easier to maintain than WAN networks, which lowers equipment and ownership costs.
Quality of Service (QoS)—Supports QoS features, such as: classification, marking, policing, queuing, and scheduling.
Scalability— Supports speeds from one Mbps to 10 Gbps. Customers can increase bandwidth dynamically, and often without the need to purchase or install new equipment.

Что такое Metro Ethernet?

Metro Ethernet — это транспортная сеть Ethernet (см. рисунок 1), которая обеспечивает сервисы подключения типа «точка-точка» или многоточечного подключения в городской сети (MAN). Стандарт Ethernet произошел от технологии локальных сетей и заменил низкоскоростные технологии сетей WAN.

Сеть Metro Ethernet для поставщиков услуг

Корпоративные, бытовые и мобильные абоненты выбирают Ethernet-сервисы от поставщиков услуг из-за их эффективности, гибкости и простоты. Поставщики услуг используют сеть Metro Ethernet для следующих целей.

Межсоединение офисов и центров обработки данных. С помощью Metro Ethernet можно соединить два или несколько сотен объектов.
Подключение бытовых или корпоративных абонентов к Интернету.
Обеспечение подключения к общедоступным и частным облачным центрам обработки данных.
Предоставление услуг по передаче сотового трафика для предприятий оптовой торговли.
Обеспечение многоадресной передачи данных, используемой бизнес-клиентами для проведения видеоконференций, а также бытовыми абонентами для просмотра интернет-телевидения и видео.

На рисунке 2 показаны транспортные технологии, доступные в сети Metro Ethernet.

Решения для сети Metro Ethernet компании Juniper Networks

Решения для сети Metro Ethernet компании Juniper Networks поддерживают автоматическое развертывание и сертифицированы по стандарту CE2.0 форума MEF. Эта сертификация обеспечивает следующие преимущества.

Экономия времени и сокращение затрат на тестирование
Более быстрое развертывание сервисов
Упрощение возможностей подключения между операторами связи

В таблице 1 перечислены функции и преимущества решений для сети Metro Ethernet компании Juniper Networks.

Сеть Metro Ethernet через оптимизированную технологию MPLS

Ethernet-сервисы можно выполнять в своей сети через технологию MPLS от ядра до сегмента доступа. Эта технология обеспечивает гибкость сервисов и масштабирование городской сети с возможностью остановки сервисов Metro Ethernet в любой точке сети.

Сеть Metro Ethernet через оптическую транспортную сеть

Компания Juniper Networks предлагает множество одноплатформенных решений на основе пакетов. Среди них доступны фиксированные (встроенные) или модульные (с линейной платой) варианты, благодаря которым можно развертывать оптические сервисы (DWDM) с той же платформы. Это обеспечивает большую дальность транспортировки между сетевыми элементами или передачу трафика оптической сети (например, конфигурируемому оптическому мультиплексору ввода-вывода (ROADM)).

Маршрутизаторы универсального доступа серии ACX

Эти компактные, энергоэффективные и сертифицированные по стандарту CE 2.0 форума MEF маршрутизаторы доступа и агрегации для сетей Ethernet операторов связи обеспечивают расширенные функции слоя 2, слоя 3 и MPLS, возможности программирования, а также поддержку эксплуатации, администрирования и технического обслуживания сети Ethernet.

Универсальные 3D-маршрутизаторы серии MX

Эти маршрутизаторы обеспечивают высокую производительность для конвергентных бытовых и мобильных сервисов, а также сервисов сети Metro Ethernet на единой платформе.

MetroEthernet vs PON – технология последней мили сегодняшнего дня

В настоящее время развитие технологий связи сопровождается активным ростом «аппетита» абонентов, использующих ресурсоемкие приложения, все более требовательные к производительности и пропускной способности сетей передачи данных. Поэтому перед операторами все отчетливее вырисовывается вопрос: «Как выгоднее и эффективнее организовать инфраструктуру доступа для существующих и новых абонентов?»

Введение

К 2000 году стандарт Ethernet, как наиболее доступный и удобный, стал основной технологией организации доступа для домашних и корпоративных абонентов, так как операторские и клиентские устройства, работающие на базе этого протокола, обеспечивали достаточную скорость передачи данных при невысокой стоимости оборудования. Ethernet последовательно предоставлял скорости передачи данных в 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с и 10 Гбит/с, удовлетворяя большую часть запросов пользователей своего времени. Технологические особенности MetroEthernet определили и область применения стандарта: крупные города и населенные пункты с высокой плотностью населения и небольшими расстояниями от узла связи до абонента.

В то же время, задача ликвидации цифрового неравенства, особенно актуальная для нашей страны, вынуждает операторов искать решения для организации высокоскоростного доступа по всей стране. В дополнение к этому многие операторы вплотную подошли к необходимости модернизации устаревшей медной инфраструктуры, и, учитывая сложившуюся ситуацию, выбор в пользу Ethernet выглядит уже не столь очевидным. Высокие требования абонентов и необходимость поиска наиболее экономически эффективных решений в конкурентных условиях заставляет даже лидеров рынка присмотреться к новым технологиям, позволяющим не только решить задачи сегодняшнего дня, но и сформировать базу для будущего развития сетей. В частности, технологии PON могут стать основой для предоставления доступа в малонаселенных регионах, когда установка дополнительных устройств концентрации является нецелесообразной.

Различные технологии для подключения абонентов

Российские операторы активно развивают несколько технологий подключения абонентов к своим сетям, и каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Выбор технологии определяется сразу несколькими факторами: потребностями абонента, техническими условиями и экономической целесообразностью реализации доступа со стороны провайдера.
Согласно исследованиям, проведенным компанией J'son & Partners Consulting в 2010 году, наиболее популярной технологией подключения абонентов в России остается технология DSL. За ней следуют технологии Metro Ethernet и Docsis.
Чтобы разобраться в отличиях, мы более подробно остановимся на каждом из семейств технологий.

xDSL - просто и доступно

Если необходимо обеспечить доступ абонента к ресурсам Интернета, проще всего использовать уже имеющуюся инфраструктуру, которая была создана при прокладке телефонных линий, сети электропередач, радиоточек или других коммуникаций. Именно поэтому семейство технологий DSL (DigitalSubscriberLine) получило столь обширное распространение во всем мире. Оператору необходимо лишь установить на своей стороне специальные мультиплексоры DSLAN, а на стороне абонента - DSL-модем.

Очевидным недостатком xDSL является физическое ограничение скорости передачи данных. Наиболее популярный стандарт ADSL 2+ может обеспечить поток лишь 24 Мбит/с к абоненту при соблюдении идеальных условий подключения, а учитывая качество и протяженность медных проводов, используемых на постсоветском пространстве для организации телефонной связи, реальная скорость передачи данных составляет в среднем 1-5 Мбит/с. Преодоление этого скоростного барьера в рамках технологий xDSL представляется сегодня весьма дорогостоящей и сложной задачей, а организация связи на расстоянии более 5 км от места установки концентратора представляется и вовсе невозможной.

Metro Ethernet - наиболее популярная технология для строительства новых сетей

Вторым по популярности методом подключения является стандарт Ethernet. Его использование требует прокладки отдельного кабеля к каждому абоненту, но зато позволяет решить вопрос с пропускной способностью инфраструктуры доступа. В качестве физического носителя здесь по-прежнему используется «медь», а точнее, - одна или несколько витых пар проводов. За счет протокола FastEthernet, достаточно доступного и работающего со скоростью 100 Мбит/с, значительно обгоняя провайдеров xDSL, многие поставщики успешно решили проблему организации инфраструктуры доступа, однако уже сегодня ресурсов созданных сетей не хватает. Даже рядовые абоненты активно переходят на безлимитные тарифы со скоростью передачи данных до 30 Мбит/с и выше, а это означает, что для предоставления требуемых параметров необходимо последовательно переходить к оборудованию, поддерживающему протоколы GbE (1 Гбит/с) и 10GbE (10 Гбит/с).

К недостаткам технологии Metro Ethernet (FTTB) следует отнести малую дистанцию подключения (расстояние между операторским и абонентским оборудованием). В большинстве крупных городов при плотной застройке данная проблема вряд ли актуальна, однако, в сельских районах, дачных, коттеджных поселках следует применение технологии Metro Ethernet существенно увеличивает расходы на оптоволокно.
Потребности в более высоких скоростях ведут к непропорциональному росту затрат оператора при увеличении абонентской базы, так как оборудование стандартов GbE, 10GbE, а также грядущих 40GbE и 100GbE оказывается весьма дорогостоящим.

По словам создателя стандарта Ethernet Боба Меткалфа, технология передачи данных протокола Ethernet со скоростью 1 Тбит/с будет разработана к 2015 году, но при этом потребует решения множества проблем, связанных с физическими явлениями.

Коаксиальные сети - традиционный подход

Третьим по популярности методом подключения является использование коаксиальных сетей DOCSIS, использующих телевизионный кабель. В отличие от ADSL, технология DOCSIS позволяет обеспечить передачу данных с большими скоростями - до 150 Мбит/с к абоненту и до 50 Мбит/с от абонента (стандарт DOCSIS 3.0). При этом провайдеру, также как при использовании технологии DSL, не приходится прокладывать дополнительные кабели; нужно только установить на стороне клиента терминальное устройство, позволяющее подключить компьютер или беспроводной роутер. Впрочем, инвестиции в инфраструктуру передачи данных, включая коммутационные устройства и промежуточные усилители, могут также оказаться значительными.

Беспроводные сети - там, где другие не смогут

В тех случаях, когда прокладка кабеля оказывается затруднительной, операторы прибегают к применению беспроводных технологий связи. Несмотря на попытки продвижения Wi-Fi - стандарта Wi-Fi (802.11x), в России эта технология практически не прижилась в качестве средства обеспечения связи «последней мили». Способные обслуживать на одной точке доступа несколько абонентов одновременно, точки доступа наиболее поздней вариации протокола 802.11n обеспечивают скорость передачи данных 300 Мбит/с. Впрочем, она редко достигаются в реальности, поскольку ограничена параметрами окружающей среды. Скорость доступа также снижается по мере удаления абонента от базовой станции, и уже на расстоянии порядка 500 метров ограничивается параметрами 802.11b - 11 Мбит/с. На практике соединение возможно и на больших расстояниях - до 10 км, но для этого требуется применение весьма дорогостоящих направленных антенн.

Альтернативой Wi-Fi при обслуживании абонентов на обширных пространствах является WiMAX - технология, позволяющая предоставить доступ в интернет со скоростью до 75 Мбит/с на каждого абонента в радиусе 25-80 км. Разрабатываемый сегодня стандарт WiMAX 2 позволит преодолеть барьер в 1 Гбит/с, работая уже на расстояниях до 150 км. Однако в любом случае оборудование WiMAX остается дорогостоящим и требует тщательной настройки антенн для получения оптимальных результатов и высокой скорости работы инфраструктуры доступа.

Но самым популярным видом беспроводной связи в России являются сети 3G сотовых операторов, постепенно переходящие к LTE и 4G - более высоким скоростям передачи данных. Для подключения абонентов в данном случае требуется лишь наличие покрытия соответствующей плотности и USB-модема, который, в свою очередь, устанавливается в роутер или прямо в ПК. Впрочем, тарифная политика операторов такова, что без снижения скорости передачи данных сегодня можно работать лишь с каналами 256 или 512 Мбит/с - в остальных случаях при загрузке через сотового оператора определенного количества гигабайт, скорость снижается до 64 или даже 32 кбит/с.

Оптоволоконные сети - большие перспективы

Оптические волокна обладают уникальной особенностью передавать сигнал на значительные расстояния с высокой скоростью. Так, в сентябре 2012 года японская компания NTT продемонстрировала передачу данных со скоростью 1 Пбит/с (1 000 000 Гбит/с) на расстояние в 52,4 км по одному жгуту оптоволокна без использования промежуточного оборудования, доказав, что ресурсы данной технологии еще долго останутся неисчерпанными.

Топология оптоволоконной сети может быть организована в виде кольца, инфраструктуры точка-точка или дерева, причем дерево может быть построено на базе активных либо пассивных узлов. Для организации абонентского доступа больше всего подходят пассивные оптические сети PON, позволяющие подключить максимальное количество абонентов при минимальных затратах на оборудование и кабели. В данном случае множество абонентов обслуживает единый центральный коммутатор OLT (OpticalLineTerminal), пассивные ретрансляторы обеспечивают передачу всего потока данных к абонентам, а клиентские устройства ONT (OpticalNetworkTerminal) выхватывают из него только адресованную им информацию. Все абонентские узлы ONT ведут передачу в обратном потоке на одной и той же длине волны, используя концепцию множественного доступа с временным разделением TDMA (TimeDividedMultipleAccess).

Технология передачи данных по оптическим сетям, безусловно, обладает большими возможностями за счет использования минимального количества активных компонентов и ресурсов оптических сетей. Однако на начальном этапе ее развитие сдерживалось отсутствием принятых стандартов, а также высокой стоимостью оборудования.

Консорциум FSAN, созданный в 1995 году, сформировал первую спецификацию пассивной передачи данных в оптических сетях GPON (PassiveOpticalNetworks) только в 2003 году. В процессе развития первой версии PON на базе стандарта ATM скорость передачи данных росла с 155 Мбит/с до 622 Мбит/с на абонента. Переход к базовому протоколу Ethernet в 2004 году позволил создать стандарт EPON, предлагающий скорости до 1 Гбит/с, но обладающий значительно меньшим потенциалом для контроля качества предоставления сервиса QoS. А наиболее популярный сегодня стандарт GPON, поддерживает до 128 абонентских узлов на одно волокно и обеспечивает скорость передачи данных до 2,5 Гбит/ск абоненту и 1,6 Гбит/с от абонента, значительно обгоняя конкурирующие технологии по соотношению скорость/затраты. Длительное время распространение технологии xPON сдерживалось за счет дороговизны клиентских устройств ONT, которые, однако, становятся все дешевле. Например, в среднем абонентское устройство GPON за три года стало доступнее на 30% при цене в 11 000 рублей против 17 000 в 2009 году, и эта тенденция продолжает набирать обороты. Компания QTECH в настоящее время выпускает одни из самых доступных терминалов ONT, которые, фактически, просто обладают интерфейсом Ethernet, конвертируя сигнал в доступный для работы на любом ПК или ноутбуке, либо для подключения роутера.

Перспективы GPON сегодня

Наиболее перспективной для развертывания сетей на малозаселенных территориях на сегодняшний день становится технология GPON. Например, федеральный оператор «Ростелеком» использует именно GPON для расширения возможностей сетей широкополосного доступа в различных регионах России. Высокая скорость передачи данных, которая составляет 2488 Мбит/с к абоненту и 622, 1244 или 2488 Мбит/с от абонента (в зависимости от конкретной модели устройства), позволяет качественно расширить полосу доступа в интернет для каждого абонента. Возможности оптического уплотнения позволяют операторам дополнительно увеличить полосу пропускания, а также добавлять и удалять абонентские устройства без изменения существующей инфраструктуры сети, предлагая абонентам в точности те скорости, за которые последние готовы платить.

Применение пассивных оптических сетей обеспечивает оператору помехоустойчивость каналов связи, а также использование всех популярных протоколов и технологий коммуникаций IGMP, DHCP, STP,TCP/IP и так далее. В отсутствие промежуточных активных элементов, управление абонентскими устройствами и обновление их программного обеспечения происходит централизовано и автоматически, благодаря чему сохраняются инвестиции в новое оборудование.

Новое оборудование - новые возможности

Современные устройства GPON - коммутаторы OLT и клиентские устройства ONT - стали функциональными. Различные размеры и плотность портов позволяют операторам выбирать те решения, которые позволят им соблюсти баланс между количеством подключаемых абонентов и затратами. К примеру, компактные модели коммутаторов QTECH (GPON OLT) форм-фактора 1U оснащаются 8 портами GPON и 8 интерфейсами (10/100/1000Base-T или 1000Base-X), позволяя подключить до 256 абонентов через однопортовые терминалы ONT. Более масштабные коммутаторы форм-фактора 4U GPON OLT, в свою очередь, совмещают высокую плотность портов с возможностями резервирования. В таких моделях предусмотрены две платы управления, два блока питания и 4 платы, собственно, обеспечивающие коммутацию GPON плат. Таким образом, оператор получает возможность подключить до 1024 абонентов на одном коммутаторе, одновременно гарантируя отказоустойчивость коммуникационной среды.
Что касается терминалов ONT, операторы предоставляют их клиентам в аренду, в лизинг или просто продают в рассрочку, а в некоторых случаях - используют один терминал для обслуживания сразу нескольких абонентов, которые подключаются уже через интерфейс Ethernet устройства ONT (у многих современных моделей терминалов имеется встроенный концентратор локальной сети). В случае с доступными терминалами QTECH также перспективной представляется возможность прямого подключения конечных потребителей по технологии GPON. При этом не требуется никаких дополнительных надстроек или согласования протоколов - пассивные оптические сети позволяют сразу же предоставить доступ к интернет-ресурсам в привычном режиме, но с более высокой скоростью и меньшими затратами со стороны оператора.

Заключение

Каждая из технологий позволяет решить определенные задачи при построении инфраструктуры доступа для различных категорий абонентов. Чтобы получить преимущества от каждой из них операторам необходимо сформулировать актуальную стратегию развития сетей с учетом региональных особенностей и технических характеристик уже созданной инфраструктуры.
Бесспорно, решения на базе DSL будут по-прежнему использоваться для подключения удаленных от магистральных сетей связи объектов, но уже имеющие медную инфраструктуру, а также для организации выхода в интернет для частных абонентов по невысоким тарифам с невысокой скоростью подключения.

Адаптеры Ethernet, встроенные во все современные персональные компьютеры, обеспечат широкое применение данной технологии для подключения конечных устройств. Также увеличение скорости протокола Ethernet позволит эффективно развивать инфраструктуру доступа для объектов с небольшой численностью абонентов и ограниченными расстояниями. В таком случае не нужно будет устанавливать большое количество активных концентраторов.

Беспроводные сети по-прежнему обеспечат связь для труднодоступных объектов, а также будут использоваться для комфортного подключения конечных устройств в совмещении с другими технологиями, такими как Ethernet, DSL и оптические сети.

Что касается технологий xPON, долгое время находившихся в тени, они становятся все более актуальными за счет широких возможностей масштабирования, высокой скорости передачи данных и активного снижения стоимости абонентских терминалов. Пожалуй, именно эти решения способны удовлетворить растущие запросы абонентов в высоких скоростях, одновременно решая задачу оператора по снижению сложности и повышению надежности инфраструктуры доступа. Особую роль технологии PON могут сыграть в рамках строительства сетей передачи данных для удаленных и малонаселенных регионов, где возможность выделения широкой полосы передачи данных на значительные расстояния без дополнительного оборудования является ключевым фактором успеха.

Интеллектуальное управление рисками

Несмотря на то, что несколько сетевых функций объединяются на одном шасси, все они функционируют независимо друг от друга и делятся на эксплуатационные, функциональные и административные. Деление физической системы, такой как широкополосный сетевой шлюз (BNG), на несколько независимых логических экземпляров обеспечивает изоляцию сбоев. У подобных разделов отсутствует общая плоскость управления или плоскость передачи, однако они объединены на одном шасси, расположены в одном пространстве, а также питаются от одного источника. Это означает, что отказ в одном из разделов не вызывает обширного сбоя в работе сервисов.

Гибкость: поддержка широкого спектра сервисов и видов транспорта.
Надежность: в ходе процессов эксплуатации, администрирования и технического обслуживания сетей Ethernet осуществляется обнаружение путей, поиск и регистрация ошибок подключения, а также измерение производительности.
Экономическая эффективность и удобство использования: такие сети устроены проще, их легче обслуживать, чем сети WAN, что сокращает затраты на оборудование и снижает стоимость владения.
Качество обслуживания (QoS): поддержка функций QoS, таких как классификация, маркировка, ограничение трафика, организация очередей и планирование.
Масштабируемость: поддержка скоростей от одного Мбит/с до 10 Гбит/с. Клиенты могут динамично увеличивать пропускную способность часто без необходимости приобретения или установки нового оборудования.

Benefits of Metro Ethernet

Metro Ethernet provides the following benefits:

Benefits of Metro Ethernet

Metro Ethernet. Архитектура и технологии.

Технологии Metro Ethernet.

Транспортные технологии уровня магистрали.

SONET/SDH.
ATM.
POS.
EoSDH.
WDM.
DPT/RPR
Ethernet (FE,GE, xGE).

Транспортные технологии уровня доступа.

Базовые контрольно-управляющие технологии.

Перефразируя эпиграф, можно сказать, что рекламой и услугами должны заниматься менеджеры, а настоящие специалисты (типа нас с вами) – технологиями. Поэтому предлагаю перейти к инженерным аспектам построения сетей Metro Ethernet.

Архитектура мультисервисных сетей Metro Ethernet.

Классическим на сегодня подходом к построению городских сетей является функциональная декомпозиция на уровни доступа: опорная сеть (магистраль), уровень распределения/агрегации, уровень доступа (клиентский доступ).

Для обеспечения повышенной надежности и резервирования широко применяется топологическая модель кольца. Кольца обычно создают на уровнях опорной сети и доступа.

Впрочем, никто не запрещает в некоторых случаях использовать и топологию типа "звезда" (не забывая о резервировании каналов).

Технологии Metro Ethernet.

Транспортные технологии уровня магистрали.

Традиционной физической средой передачи данных по магистральным сетям является оптическое волокно. Способы его применения классифицируют по названию точки сопряжения с потребителем и объединяют названием FTTx – оптоволокно до точки "x". Чаще всего применяется: FTTB (Fiber To The Building) - оптика до административного здания, FTTC (Fiber To The Curb) - до распределительного шкафа, FTTH (Fiber To The Home) - до жилого дома, FTTR (Fiber To The Remote) - до абстрактного выносного модуля.

Базовыми магистральными технологиями на сегодня являются следующие: SONET/SDH, ATM, POS (Pocket over Sonet), EoSDH (Ethernet over SDH), DWDM, CWDM, DPT/RPR, Fast/Gigabit/10 Gigabit Ethernet.

SONET/SDH.

Изначально основной задачей телекоммуникационных структур являлась передача голосового трафика. Собственно, поток оцифрованного звука (Pulse Code Modulation - PCM) и является основной единицей измерения скорости передачи данных: 8 бит с аналого-цифрового преобразователя умножаются на частоту дискретизации 8000 герц и получаются те самые 64 килобита в секунду (базовый поток Digital Signal - DS0). Дальше эти потоки агрегируются и передаются по высокоскоростным каналам. Агрегирование происходит по технологии временного мультиплексирования каналов Time Division Multiplexing (TDM) – данным подканалов последовательно предоставляются интервалы времени, в течение которых осуществляется передача. Непосредственное слияние и разделение каналов производят специальные устройства – мультиплексоры. Например, на вход мультиплексора может поступать 30 потоков DS0 (64 кбит/c * 30 плюс два сигнальных по 64 кбит/с), а на выходе получается один E1 (2048 кбит/с) и наоборот.

В свою очередь, для мультиплексирования потоков информации при формировании мощных региональных и межрегиональных каналов были разработаны стандарты для высокоскоростных оптических сетей связи – сначала PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy – плезиохронная цифровая иерархия), а затем и более совершенная SDH (Synchronous Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия), распространенная в Европе, и ее американский аналог SONET. SONET/SDH предполагает использование метода временного мультиплексирования и синхронизацию временных интервалов трафика между элементами сети и определяет уровни скоростей прохождения данных и физические параметры. Основными устройствами являются мультиплексоры, а физической средой передачи – оптоволокно. При построении сети SDH обычно используется топология двойного кольца. По одному кольцу передается синхронизирующая информация, а по другому – непосредственно трафик. Использование колец дает возможность автоматического восстановления при авариях. Сам метод передачи называется коммутированием каналов.

Основными достоинствами данной технологии являются стандартизованность, масштабируемость и высокая надежность (время восстановления порядка 50 мс).

К недостаткам можно отнести ориентацию на передачу голосового трафика, фиксированную полосу пропускания, не зависящую от загрузки каналов, и неэффективное использование колец.

SONET/SDH является самой зрелой и поэтому самой распространенной технологией для построения магистральных каналов передачи данных. Основная область ее применения – первичные сети операторов связи. Мультиплексоры, объединенные оптическими линиями связи, образуют единую среду, в которой прокладываются цифровые каналы между оборудованием телефонных сетей или сетей передачи данных. Кроме того, технология SONET/SDH может являться транспортной основой для более современных протоколов, таких как ATM, POS и MPLS.

ATM.

В свое время, с целью создания мультисервисной (для всех существовавших видов трафика: голос, видео, интернет) и высокоскоростной технологии передачи данных появилась Asynchronous Transfer Mode – ATM. Повсеместного распространения (несмотря на известный лозунг "ATM everywhere") не получилось (в локальных сетях победил Ethernet), но для построения магистралей ATM стала базовой на многие годы.

Ориентация на высокие скорости определила наиболее предпочтительную физическую среду передачи для ATM – оптическое волокно. Очень часто магистральные сети ATM выполняются наложением на существующую инфраструктуру SONET/SDH, что изначально предусмотрено стандартом. Однако данный метод неэффективен и, естественно, уступает непосредственному соединению ATM оборудования.

Технология ATM – транспортный механизм, использующий метод передачи (коммутации) пакетов (ячеек) небольшого размера (53 байта) фиксированной длины. Это минимизирует задержки при прохождении и упрощает коммутацию, которая происходит последовательно (по мере поступления – отсюда asynchronous в названии).

В дополнение к коммутации ячеек концепция ATM базируется на установлении соединения между участниками сетевого взаимодействия – предварительно создается так называемый виртуальный канал (прокладывается маршрутизация). Далее коммутация ячеек происходит на основе идентификаторов виртуального канала (VPI/VCI), присутствующих в заголовках.

Кроме того, ATM отличает встроенная поддержка обеспечения гарантированного качества обслуживания, позволяющая реализовать любые Service Level Agreement (SLA).

В настоящее время наблюдается заметное преобладание трафика IP над всеми другими видами данных. И термин "мультисервисность" сегодня скорее означает "разнообразие поверх IP". Передача IP пакетов в сетях ATM может производиться несколькими способами: Classical IP (RFC 1577), Bridged & routed PVC (RFC 1483) и LANE. Все они довольно сложны в реализации и не лишены недостатков (в виде накладных расходов). Кроме того, обеспечение высокой скорости передачи пакетов с минимальной задержкой может быть достигнуто и другими техническими решениями (с меньшей стоимостью), а не только на основе коммутации маленьких фиксированных ячеек. Вероятно, ATM все-таки не имеет будущего (мнение автора).

POS.

Для решения проблемы накладных расходов в случае передачи IP трафика через сети SONET/SDH с использованием ATM была разработана технология Packet Over Sonet/SDH (POS), непосредственно инкапсулирующая данные в кадры SDH. Практически вы получаете интерфейс с IP адресом, который использует все преимущества транспортной оптической технологии, не задействуя никаких промежуточных протоколов.

EoSDH.

Отвечая потребностям рынка по передаче непосредственно Ethernet трафика по наследованным оптическим сетям, появилась технология Ethernet over SONET/SDH. Причем, если вначале допускались только соединения типа точка-точка, то в дальнейшем появились многоточечные каналы.

WDM.

Непрерывно возрастающие объемы трафика требуют повышения пропускной способности оптических магистралей. Кроме тривиального повышения скоростей передачи существует и другой способ решения данной задачи – уплотнение (мультиплексирование) каналов. Наиболее развитой в настоящее время является технология оптического спектрального уплотнения, называемая обычно мультиплексированием с разделением по длине волны – Wavelength Division Multiplexing (WDM).

Принцип ее действия очень прост: потоки данных от отдельных источников переносятся световыми волнами разной длины (каждому каналу принадлежит своя длина – т.е. частота, а значит и цвет) и объединяются мультиплексором в единый многочастотный сигнал, который передается по оптическому волокну. На приемной стороне происходит обратное преобразование.

Технология WDM соответствует физическому уровню сетевых взаимодействий и работает независимо от типа и формата передаваемых данных, то есть является протокольно независимой. К WDM мультиплексору можно подключить практически любое оборудование: SONET/SDH, ATM, Ethernet. Подобная гибкость в сочетании с огромной (по текущим меркам) пропускной способностью делает WDM идеальной технологией для магистральной сети.

WDM бывает двух видов: плотное волновое мультиплексирование – Dense Wavelength Division (DWDM) и грубое волновое мультиплексирование Coarse Wavelength Division (CWDM).

DWDM может обеспечить большое число спектральных каналов на одно оптоволокно (32, 64 или даже 128). Отсюда ее основная отличительная особенность – малые расстояния между мультиплексными каналами (а значит высокая технологическая прецизионность и следовательно цена).

CWDM системы рассчитаны на меньшее число каналов (4, 8 или 16). Поэтому в них спектры соседних информационных каналов расположены на гораздо больших расстояниях друг от друга, чем в DWDM (следовательно, оборудование – проще, цена - ниже). Так же следует отметить, что скорости передачи CWDM систем несколько ниже, чем у DWDM.

DPT/RPR

DPT, RPR, а теперь уже и IEEE 802.17 символизирует окончательную победу IP трафика в глобальных сетях (во всяком случае преобладание над всеми остальными видами данных - точно).

Суть этой передовой технологии пакетной передачи данных заключается в следующем: берется IP пакет, добавляется прослойка второго уровня (MAC) и помещается в произвольную физическую оптическую среду c топологией двойного кольца.

Данные одновременно передаются по двум кольцам в противоположных направлениях (тем самым эффективно используя пропускную способность). Поток данных в каждом кольце включает непосредственно транспортируемые в данном кольце данные и контрольные пакеты для соседнего кольца.

В итоге, стандарт 802.17 (вобравший в себя DPT/RPR) позиционируется как высокоскоростная технология динамической передачи IP пакетов, предназначенная для решения задач построения нового поколения сетей Metro. Для данной технологии физическая оптическая среда совершенно прозрачна (это может быть SONET/SDH, WDM, Ethernet, Dark Fiber).

Технология Ethernet в своем стремительном развитии уже давно перешагнула уровень локальных сетей. Она избавилась от коллизий, получила полный дуплекс и гигабитные скорости.

Широкий спектр дешевых решений для оптического транспорта – одномодовые и многомодовые конвертеры и модули позволяют смело внедрять Ethernet на магистралях. Честно говоря, большинство современных провайдеров так и поступают.

Транспортные технологии уровня доступа.

Существует широкий спектр решений для обеспечения абонентского доступа (так называемая "первая/последняя миля"): Ethernet (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet), LRE, xDSL (HDSL, ADSL, VDSL, SDSL), PNA (Phoneline Networking Alliance), Wireless (802.11), Infrared, PON (Passive Optical Network), EFM (Ethernet in the First Mile alliance 802.3ah), Satellite. Все они, за исключением PON и EFM, хорошо известны и успешно применяются на практике.

В настоящее время отмечается подавляющее преобладание IP трафика в потребительских сетях. И вот уже для передачи TDM сигналов (например, для связи между цифровыми АТС) разрабатывается протокол TDMoIP, эмулирующий TDM каналы, прозрачные для всех протоколов и сигнализаций. Если раньше пакеты транспортировались в сетях с коммутированием каналов, то теперь все может быть наоборот.

Базовые контрольно-управляющие технологии.

VLAN.

Без сомнения, базовой для построения развитых Ethernet сетей является технология виртуальных локальных сетей – Virtual Private Lan (VLAN). Она позволяет создавать в едином Ethernet сегменте независимые логические области, ограничивающие на канальном уровне пределы распространения трафика (в том числе и широковещательного). Для этого (согласно стандарту IEEE 802.1Q) в заголовок Ethernet фрейма вводится дополнительная информация о принадлежности к вилану (VLAN). Так получается помеченный кадр данных (Tagged Vlan), который передается по транковым линиям (802.1Q Trunk). Это позволяет передавать по одному каналу данные нескольких изолированных локальных сетей. Дальнейшая коммутация происходит с учетом 802.1Q метки. На выходе из коммутатора (например, на стороне клиентского порта) метка (Tag) убирается (это называется вхождением порта в нетегированный вилан – Untagged Vlan).

Хрестоматийный и всячески рекомендованный (сами знаете кем) дизайн сети под названием "эскимо" ("маршрутизатор на палочке" – "router on stick") выглядит следующим образом: клиентские подсети изолируются друг от друга путем подключения к раздельным виланам (через порты с Untagged Vlan), а связь между ними организуется при помощи маршрутизатора (Layer 3 OSI) через 802.1Q транки (содержащие Tagged Vlan).

На практике использование виланов дает возможность гибко изменять логическую организацию сети независимо от реальной физической топологии.

Q-in-Q.

Непосредственным решением присущих 802.1Q виланам ограничений (например, их максимальное число 4096) явилась технология Q-in-Q. Ее концепция очень проста (как и все гениальное): операторское устройство, получающее клиентский Ethernet фрейм, добавляет еще одну 802.1Q метку, которая и принимается во внимание при дальнейшей коммутации. Так получается целый блок меток, а сам процесс называется стекированием виланов (802.1Q stacking). На выходе из провайдерской сети дополнительная метка удаляется. Это позволяет строить полностью прозрачные на канальном уровне (Layer 2 OSI) операторские сети класса Metro.

STP.

Как известно, в сетях Ethernet коммутаторы поддерживают только древовидные, то есть не содержащие петель связи. И именно технология Spanning Tree Protocol (STP) позволяет создавать отказоустойчивые топологии канального уровня (Layer 2 OSI) типа "кольцо", являясь совершенно прозрачной для вышестоящего стека сетевых протоколов (IP).

Принцип действия STP выглядит следующим образом. После активирования коммутаторы обмениваются специальными информационными пакетами (BPDU) с помощью которых вначале выбирается корневой мост (который будет в итоге находиться на вершине древовидной структуры) а затем кратчайшие (в смысле пропускной способности) пути от каждого из коммутаторов до корневого. В конечном итоге формируется логическая беспетельная топология путем блокирования некоторых избыточных связей (портов).

В настоящее время все большее признание получает Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) – учитывающий ограничения и недостатки STP стандарт.

OSPF.

Протокол маршрутизации Open Shortest Path First (OSPF) тоже находит себе применение в сетях Metro. Он позволяет строить отказоустойчивые топологии сетевого уровня (Layer 3 OSI). Вероятно, это идеологически неправильно, но, в случае организации нескольких резервных каналов между маршрутизаторами, оправданно. Кроме того, в отличие от STP, OSPF допускает использование всех имеющихся линий связи.

MPLS.

Самой передовой технологией для построения операторских сетей является Multiprotocol Label Switching (MPLS), как наиболее эффективная архитектура для передачи IP трафика.

Для продвижения данных по сети MPLS использует технику, известную как коммутация пакетов по меткам. На входе в MPLS домен пакеты получают метки, которые определяют маршруты их следования, а на выходе – удаляются. В ядре сети поддерживается только коммутация по меткам, что обеспечивает решение основной задачи – быстрой передачи пакетов. Кроме того, MPLS поддерживает и другие дополнительные сервисы: Traffic Engineering (TE), QoS, VPN, EoMPLS и AToM. Их подробное рассмотрение выходит за рамки текущего обзора.

Заключение.

Данная публикация создавалась исключительно с целью структуризации комплекса технологий под названием "Metro Ethernet". Несомненно, что многие позиции требуют более глубоких и развернутых описаний (которые, надеюсь, появятся на данном сайте). Но, думаю, что главное было определиться с понятиями и выделить основные тенденции развития сетей Metro.

Теперь можно смело рассуждать о различных высоких материях и с нисходительной улыбкой разглядывать рекламу ведущих производителей сетевого оборудования. Кстати, светлое будущее, о котором они так много говорят, может оказаться к вам гораздо ближе (и доступнее), чем кажется.

What is Metro Ethernet?

Metro Ethernet is an Ethernet transport network (shown in Figure 1) that provides point-to-point or multipoint connectivity services over a metropolitan area network (MAN). Ethernet originated as a LAN technology, and became a replacement for low-speed WAN technologies.

Service Provider Metro Ethernet Network

Business, residential, and mobile subscribers select Ethernet services from service providers because of its cost effectiveness, flexibility, and simplicity. Service providers use Metro Ethernet to:

Interconnect business offices or data centers. Metro Ethernet can connect two sites or hundreds of sites.
Connect residential subscribers or businesses to the Internet.
Provide connectivity to public or private cloud data centers.
Provide wholesale mobile backhaul services.
Provide multicast delivery used by business customers for video conferencing, and used by residential subscribers for IPTV and video applications.

Shows the available transport technologies in a Metro Ethernet network.

Juniper Networks Metro Ethernet Solutions

Juniper Networks Metro Ethernet solutions support zero touch deployment and are MEF CE2.0 certified. This certification:

Saves time and reduces testing costs
Provides faster rollout of services
Facilitates inter-carrier connectivity

Table 1 lists the features and benefits of Juniper Networks Metro Ethernet solutions.

Metro Ethernet over Seamless MPLS

You can run Ethernet services over your MPLS network from the core to the access segment. It provides service flexibility and scaling of the MAN where you can terminate Metro Ethernet services at any point in the network.

Metro Ethernet over Optical Transport Networks

Juniper Networks offers many single-platform, packet-based solutions that include either fixed (built-in) or modular (line card) options to deploy optical (DWDM) services from the same platform. This enables longer reach transport between network elements, or traffic hand-off to an optical network (e.g., reconfigurable optical add/drop multiplexer (ROADM)).

ACX Series Universal Access Routers

These compact, power-efficient, and MEF CE 2.0–certified Carrier Ethernet access and aggregation routers offer rich Layer 2, Layer 3, and MPLS features, programmability, and Ethernet OAM support.

MX Series Universal 3D Routers

These routers offer high performance for converged residential, mobile, and Metro Ethernet services on a single platform.

Читайте также: