Оператор Ethernet

Carrier Ethernet — это маркетинговый термин, обозначающий расширения Ethernet для поставщиков услуг связи , которые используют технологию Ethernet в своих сетях.

Фон

Ethernet имеет долгую историю. Он стал доминирующим в корпоративных сетях. Это доминирование привело к увеличению объемов производства компонентов, что, в свою очередь, позволило обеспечить чрезвычайно низкую стоимость бита. Аналогичным образом, Ethernet имеет долгую историю переосмысления себя. Из исходного формата медного коаксиального кабеля (« толстая сеть ») он распространился практически на все медные, оптоволоконные и беспроводные физические носители . Скорость передачи данных продолжает расти, традиционно увеличиваясь в десять раз каждый раз, когда определяется новая скорость. Интерфейсы Gigabit Ethernet широко используются на ПК и серверах, а интерфейсы 10 Гбит/с — в магистральных сетях локальных сетей (LAN).Скорости до 100 Gigabit Ethernet были стандартизированы в 2010 и 2011 годах.

Доминирование Ethernet отчасти объясняется простыми преимуществами для отрасли принятия единого стандарта для увеличения объемов и снижения цен. Частично это также связано с простотой развертывания, использованием возможности самоконфигурации на основе ключевых концепций «обучения моста» ( рассылки и связывания изученных адресов назначения с портами моста ) и « протокола связующего дерева » (протокола используется для предотвращения образования петель).

Исторически сложилось так, что конкурирующие протоколы и кабели создавались для доступа к более высокоскоростным устройствам, чем современные устройства, подключенные к Ethernet, и по доступной цене. Примеры включают FireWire и Light Peak . Одним из мотивов создания конкурирующих стандартов было снижение цен на устройства Ethernet с сопоставимой скоростью. Как только эта цель будет достигнута, конкурирующие стандарты имеют тенденцию исчезать или ограничиваться очень специализированными нишами.

Ethernet — это довольно простой протокол, скорость которого увеличена в сотни тысяч раз и который постоянно адаптируется к потребностям и требованиям новых рынков. Например, в IEEE 802.3 Ethernet добавляются возможности временной области для поддержки IEEE 802.1 Audio Video Bridging (AVB), и эти возможности будут применимы к приложениям, чувствительным ко времени, таким как IEEE 1588 .

Сети локальных сетей клиентов все чаще подключаются к глобальным телекоммуникационным сетям через интерфейсы Ethernet или к устройствам, соединяющим их с цифровой абонентской линией (DSL) или беспроводной связью. Более того, клиенты знакомы с возможностями сетей Ethernet и хотели бы расширить эти возможности на сети с несколькими площадками. Между тем, потребности таких сетей расширились и теперь включают в себя множество услуг, которые ранее предоставлялись только в локальной сети или через специализированные соединения, в частности видео и резервное копирование. Непрактично расширять пропускную способность большинства небольших сетей за пределы 1G или, самое большее, 2G ( гигабитное двойное объединение ) на сегмент, поскольку узким местом остаются глобальные связи с другими офисами и онлайн-сервисами.

Ограничения оператора связи

Таким образом, поставщики глобальных сетей (WAN) и городских сетей (MAN) сталкиваются с тремя потребностями:

1. Предоставлять своим клиентам услуги Ethernet.
2. Использовать объемные и ценовые преимущества технологий Ethernet в своих сетях.
3. Заменить технологии, отличные от Ethernet, конкурентами Ethernet, имеющими достаточную емкость для хранения , резервного копирования и HD-видео , а также гарантийные функции (надежность передачи, низкая задержка), необходимые для поддержки этих услуг.

Они также ограничены, поскольку услуги не могут быть перенесены с локальных на глобальные услуги слишком быстро, иначе они превысят общий доступный объем ресурсов и приведут к неприемлемому качеству. Службы, которые пытаются расширяться слишком быстро, теряют деньги, а те, которые ждут слишком долго, теряют клиентов. Соответственно, операторы связи должны консервативно расширять свои услуги и уделять пристальное внимание качеству обслуживания (QoS).

Начало: Metro Ethernet

MEF была создана в 2001 году с целью разработки повсеместных бизнес-услуг для корпоративных пользователей, доступ к которым осуществляется преимущественно через оптические городские сети для подключения их корпоративных локальных сетей. Основная концепция заключалась в том, чтобы привнести в глобальную сеть простую и экономичную модель Ethernet.

Расширение до операторского Ethernet

Успех Metro Ethernet Services привлек внимание всего мира, когда концепция расширилась и включила в себя всемирные услуги, пересекающие национальные и глобальные сети:

• Сети доступа для обеспечения доступности гораздо более широкому классу пользователей по оптоволоконным, медным, кабельным, пассивным оптическим сетям (PON) и беспроводным сетям.
• Экономия за счет масштаба за счет создания конвергентных деловых, бытовых и беспроводных сетей, использующих одну и ту же инфраструктуру и услуги.
• Масштабируемость и быстрое развертывание бизнес-приложений
• Принятие программы сертификации
• И все это при сохранении экономичности и простоты Ethernet.

Операторские услуги Ethernet

Чтобы создать рынок услуг Ethernet, необходимо уточнить и стандартизировать предоставляемые услуги. Понимая это, отрасль создала MEF. Это сыграло ключевую роль в определении:

• Виртуальная частная линия Ethernet или E-Line : услуга, соединяющая два клиентских порта Ethernet через глобальную сеть.
• Виртуальная частная локальная сеть Ethernet или E-LAN : многоточечная услуга, соединяющая набор конечных точек клиента , создающая для клиента видимость мостовой сети Ethernet, соединяющей сайты.
• Виртуальное частное дерево Ethernet или E-Tree : многоточечная услуга, соединяющая один или несколько корней и набор листьев, но предотвращающая связь между листьями.

Все эти услуги предоставляют стандартные определения таких характеристик, как пропускная способность, отказоустойчивость и мультиплексирование услуг, что позволяет клиентам сравнивать предложения услуг и облегчает заключение соглашений об уровне обслуживания (SLA). Аналогичные определения для беспроводных сетей определены в IEEE 802.21 и IEEE 802.11u , хотя они предназначены для гораздо более коротких временных обязательств и услуг, подходящих только для мобильных пользователей.

Виртуальное частное дерево Ethernet

Виртуальное частное дерево Ethernet или E-Tree — это виртуальное соединение Ethernet «точка-многоточка», определенное MEF — конфигурация Ethernet VLAN , подходящая для услуг многоадресной рассылки .

Частная линия Ethernet

Частная линия Ethernet ( EPL ) и виртуальная частная линия Ethernet ( EVPL ) — это службы передачи данных, определенные MEF. EPL обеспечивает двухточечное виртуальное соединение Ethernet (EVC) между парой выделенных интерфейсов пользователь-сеть (UNI) с высокой степенью прозрачности. EVPL обеспечивает соединение «точка-точка» или «точка-многоточка» между парой UNI.

Услуги классифицируются как услуги E-line с низкой задержкой кадров , изменением задержки кадров и коэффициентом потерь кадров . EPL реализуется с использованием двухточечного EVC без мультиплексирования служб в каждом UNI (физическом интерфейсе), т. е. все служебные кадры в UNI отображаются в один EVC (так называемое объединение «все-к-одному»).

Из-за высокой степени прозрачности EPL часто используется для предоставления двухточечной прозрачной службы локальной сети (TLS), где заголовок и полезная нагрузка служебного кадра идентичны как в исходном, так и в целевом UNI. Некоторые реализации туннелируют большинство протоколов управления Ethernet уровня 2 (L2CP), за исключением некоторых L2CP канального уровня, таких как кадры паузы IEEE 802.3x .

В отличие от EPL, EVPL позволяет мультиплексировать сервисы, т. е. использовать несколько сервисов EVC или Ethernet на один UNI. Другое различие между EVPL и EPL заключается в степени прозрачности: хотя EPL очень прозрачен и фильтрует только кадры паузы, EVPL требуется либо для однорангового соединения, либо для удаления большинства протоколов управления уровня 2.

Виртуальная частная локальная сеть Ethernet

Виртуальная частная локальная сеть Ethernet (EVP-LAN) — это виртуальное соединение Ethernet между несколькими точками, определенное MEF — операторский Ethernet-эквивалент службы виртуальной частной локальной сети (VPLS) или прозрачных служб локальной сети . EVP-LAN обеспечивает сквозную связь между всеми местоположениями клиентов, связанными с виртуальными соединениями Ethernet (EVC) клиента. Он классифицируется как тип услуги E-LAN, с ожидаемой низкой задержкой кадров, изменением задержки кадров и коэффициентом потери кадров. Мультиплексирование услуг разрешено в UNI, а типы услуг EVPL и EVP-LAN могут использовать один и тот же порт. Идентификаторы CE-VLAN сохраняются во всей сети.

Транспортировка услуг Ethernet

MEF не определяет, как услуги Ethernet должны предоставляться в сети оператора связи. Несмотря на описанные выше преимущества, Ethernet традиционно имеет ряд ограничений в приложениях WAN. Описанные выше концепции «моста» и «остовного дерева» не масштабируются для крупных международных сетей. Более того, в Ethernet отсутствуют некоторые функции надежности, необходимые для этого приложения (в частности, механизмы изоляции трафика одного клиента от другого, измерения производительности экземпляра службы поддержки клиентов и быстрого обнаружения и устранения сбоев в крупных сетях). Из-за этих ограничений, а также из-за необходимости использования ранее существовавшего оборудования, услуги Ethernet передаются по глобальным сетям с использованием других технологий. Широко используются два типа технологии, а третий (транспорт Carrier-Ethernet) быстро становится жизнеспособным и логичным вариантом для услуг Carrier-Ethernet.

Ethernet через SDH/SONET

Каналы Ethernet «точка-точка» передаются по сетям SDH/SONET с использованием виртуальной конкатенации (ITU-T G.707) и LCAS (схема регулирования пропускной способности канала – ITU-T G.7042) для создания пакета несущих соответствующего размера. , общей процедуры формирования кадра оборудования SDH , и использует преимущества функций управления и восстановления SDH для обеспечения высокой доступности и устойчивости к сбоям.

Ethernet через MPLS

Услуги Ethernet передаются по сетям IP / MPLS с использованием широкого спектра протоколов, связанных с IP (см. псевдопроводные стандарты IETF, например, RFC 3985, RFC 4448). Каналы Ethernet передаются как «псевдопровода» с использованием путей с коммутацией меток MPLS (LSP) внутри внешнего «туннеля» MPLS. Эта стратегия может поддерживать как услуги «точка-точка» (виртуальная частная проводная служба — VPWS), так и многоточечные (служба виртуальной частной локальной сети — VPLS), и в последнее время она получила широкое распространение в маршрутизируемых сетях. Он использует ряд основных транспортных протоколов, включая SDH и (все чаще) Ethernet.

Ethernet через транспортную сеть Ethernet (CET)

Сторонники Ethernet операторского класса утверждают, что Ethernet является лучшим вариантом для городских сетей, поскольку весь трафик данных исходит из Ethernet. Повсеместное присутствие Ethernet в локальных сетях по всему миру снижает стоимость Ethernet как технологии. Таким образом, использование Ethernet в городской сети позволяет поставщикам услуг использовать объемы, которыми располагает гораздо более крупный корпоративный сегмент. Carrier-Ethernet Transport (CET) обычно представляет собой развитие обычного Ethernet и включает в себя множество технологических компонентов. Магистральные мосты провайдера (PBB) обеспечивают масштабируемость и безопасное разграничение, а управление трафиком магистрального моста провайдера (PBB-TE, обычно называемое PBT) обеспечивает организацию трафика и эффективный транспорт для защищенных сервисов Ethernet. Управление неисправностями подключения (CFM-OAM) обеспечивает столь необходимый OAM, который обеспечивает операторский уровень Ethernet .

Разграничение несущей Ethernet

Демаркация Carrier Ethernet является ключевым элементом в услугах Carrier Ethernet и транспортных сетях для бизнеса, оптовой торговли и мобильных транспортных сетей, поскольку она позволяет поставщикам услуг расширять свой контроль над всем маршрутом обслуживания, начиная с точек передачи обслуживания. Это достигается за счет подключения оборудования в помещении клиента (CPE) к сети с помощью демаркационных устройств, принадлежащих провайдеру, которые развернуты в местах расположения клиентов, тем самым обеспечивая четкое разделение между сетями пользователя и провайдера.

Устройства демаркации операторского Ethernet (EDD) необходимы для поддержки таких услуг, как частная линия Ethernet (EPL), виртуальная частная линия Ethernet (EVPL или E-LAN) и виртуальное частное дерево Ethernet (E-Tree), как указано в MEF. . Такая поддержка должна включать в себя возможности управления соглашением об уровне обслуживания (SLA) с стабильной производительностью по оптоволокну, DSL, связанным линиям доступа PDH и SDH/SONET. В результате обязательные функции разграничения Carrier Ethernet включают сложные механизмы управления трафиком и иерархического качества обслуживания (QoS), стандартные сквозные операции, администрирование и обслуживание (OAM) и мониторинг производительности, расширенное управление сбоями и диагностику, а также Устойчивость на уровне SDH/SONET для снижения эксплуатационных расходов и капитальных затрат поставщика услуг.

Технологии операторского Ethernet

Промышленность предприняла согласованные усилия по устранению описанных выше ограничений Ethernet в глобальной сети, чтобы позволить сетевым провайдерам использовать «родные» технологии Ethernet. Ключевую роль сыграли комитеты по стандартам Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) 802.1 и 802.3 . В стандарте IEEE 802.1 решены проблемы масштабируемости и управления в стандартах мостов провайдера (802.1ad) и магистральных мостов провайдера (802.1ah). Эти стандарты позволяют создавать сети Ethernet планетарного масштаба. Сопутствующие стандарты ( IEEE 802.1ag и соответствующий стандарт ITU-T Y.1731) предоставляют возможности эксплуатации и обслуживания (OAM), позволяющие проверять подключение, быстрое восстановление и измерение производительности. Текущая работа над PBB-TE (802.1Qay: Provider Backbone Bridging-Traffic Engineering) позволяет управлять таким Ethernet с помощью внешнего приложения контроля или управления (например, приложения управления сетью или плоскости управления транспортировкой, такой как GMPLS (IETF). RFC 3945)), чтобы предоставить сетевому провайдеру полный спектр политик и стратегий управления трафиком.

Рабочая группа IEEE 802.3 в тесном сотрудничестве с ITU работает над упрощением транспортировки технологий 40G и 100G, разрабатываемых обеими организациями: 802.3 для LAN и ITU для OTN . OIF . и Ethernet Alliance также сотрудничают со своими членами, чтобы обеспечить будущие усовершенствования Ethernet для WAN, одновременно ориентируясь на будущую скорость технологий и услуг Ethernet

См. также

• 10PASS-TS (Ethernet через VDSL )
• Ориентированный на соединение Ethernet
• Ethernet на первой миле (EFM)
• Стекирование VLAN IEEE 802.1ad или Q-in-Q
• IEEE 802.1ah-2008 Магистральные мосты поставщика
• IEEE 802.1AX Агрегация каналов
• Метро Ethernet
• Проектирование трафика магистрального моста провайдера
• Магистральные мосты провайдера

Внешние ссылки

• Форум Metro Ethernet, Carrier Ethernet и CE 2.0
• «Службы Metro Ethernet — технический обзор» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 мая 2015 г.
• «Оператор Ethernet 2.0» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 апреля 2014 г.   (1412 КиБ )
• «МЭФ 6.1» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 3 сентября 2013 г.   (472 КиБ ) — Определения служб Metro Ethernet, этап 2)
• «МЭФ 6» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 июля 2014 г.   (472 КиБ ) — Определения служб Metro Ethernet, этап I — заменено MEF 6.1)
• «МЭФ 10.1» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 29 июля 2012 г.   (1720 КиБ ) — атрибуты служб Ethernet, этап 2
• Обзор служб Carrier Ethernet.pptx PPT (3,8 МБ )
• Форум Metro Ethernet
• https://www.mef.net/Assets/Technical_Specifications/PDF/MEF_6.1.pdf