Ethernet на первой миле

Совсем скоро транспортные сети с коммутацией пакетов смогут предоставить недорогие ориентированные на клиента услуги и распространить конвергенцию голоса и данных на магистрали оператора. Благодаря сетям доступа Ethernet предприятия уже сейчас могут воспользоваться преимуществами сетей следующего поколения. Для операторов Ethernet на первой миле открывает путь миграции к сетям следующего поколения.

В корпоративной области давно нельзя просто забыть о том, что Ethernet постепенно завоевывает городские и региональные сети (Metropolitan Area Network, MAN) и уже достиг скорости передачи данных 10 Гбит/с. Сетевой протокол, чья область применения ограничивалась поначалу исключительно локальными сетями, превратился в важнейший элемент обеспечивающей инфраструктуры телекоммуникационных компаний. С помощью стандартизированной, широко распространенной и сравнительно недорогой технологии традиционные и альтернативные сетевые операторы, а также провайдеры услуг в состоянии предложить предприятиям разнообразные услуги передачи голоса и данных по относительно низкой цене (см. Рисунок 1).

Но можно ли предоставлять столь ценные услуги непосредственно через глобальную сеть, минуя региональную сеть Ethernet? Введение Ethernet в глобальных сетях как реальной технологии операторского класса по-прежнему еще только ожидается. До сих пор обеспечение качества услуг (Quality of Service, QoS) невозможно в полной мере из-за отсутствия таких важных функций, как быстрая ремаршрутизация и отказоустойчивость соединений. Кроме того, применение встроенных механизмов эксплуатации, администрирования и обслуживания станет возможно лишь тогда, когда операторы переведут свои сети передачи данных с синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH), синхронных оптических сетей (Synchronous Optical Network, SONET) или асинхронного режима передачи (Asynchronous Transfer Mode, ATM) на магистрали Ethernet.

Рисунок 1. Ethernet представляет собой технологию доступа к следующему поколению магистральных сетей.

ДОСТУП ЧЕРЕЗ ETHERNET

Однако отсутствие той или иной функциональности глобальных сетей не должно препятствовать провайдерам в предложении услуг передачи голоса и данных на базе Ethernet. В сети доступа оператора, через которую предприятие подключается к глобальной или региональной сети, эти функции уже вполне реализуемы. Необходимость в соответствующих услугах Ethernet на первой миле (Ethernet in the First Mile, EFM) очевидна, поскольку они дают массу преимуществ: с помощью Ethernet провайдер услуг может дифференцировать пакеты уже в точке подключения и тем самым обеспечить качество услуг с гарантированным уровнем сервиса (Service Level Agreements, SLA) и поддержку любой скорости передачи данных от 64 Кбит/с до 1 Гбит/с с шагом 64 Кбит/с или 1 Мбит/с. Предприятия получают пропускную способность в соответствии со своими потребностями, и им не нужно ее резервировать сверх реально необходимой. При появлении спроса оператор способен быстро активировать новые услуги и увеличить пропускную способность для существующих служб данных. Это может сделать даже сам клиент одним щелчком мыши на консоли управления.

Использование EFM при доступе к глобальным сетям снижает затраты на оборудование, упрощает архитектуру и подключение. Благодаря значительному уменьшению расходов на приобретение и эксплуатацию провайдеры смогут снизить свои тарифы. Для потребителя услуг ценовые преимущества заключаются в том, что дорогие многофункциональные маршрутизаторы, мультиплексоры, устройства доступа frame relay и схожие устройства заменяются более дешевыми коммутаторами второго или третьего уровня и маршрутизаторами локальных сетей.

МНОЖЕСТВО СЕРВИСОВ ЧЕРЕЗ ETHERNET

Сегодня Ethernet считается технологией доступа к новым или будущим сетям с коммутацией пакетов (Packet Switching Network, PSN). Но могут ли и обычные сети передачи данных транспортировать услуги EFM? Как происходит подключение традиционных интерфейсов со стороны клиента к сети доступа на базе Ethernet и переход на магистрали от SDH или ATM к новым сетям с коммутацией пакетов с топологиями IP, многопротокольной коммутации меток (Multi-Protocol Label Switching, MPLS) или Ethernet?

На все эти вопросы ответ один: многосервисность через Ethernet (MultiService over Ethernet, MSoE), где реализован принцип эмуляции канала при помощи так называемой технологии TDM поверх IP (TDM over IP, TDMoIP). Она позволяет перекинуть мост между миром коммутации каналов и коммутации пакетов: специальные шлюзы распределяют потоки данных TDM по пакетам и добавляют к ним соответствующие заголовки IP, Ethernet или MPLS для передачи по сети с коммутацией пакетов. Таким образом, в пакетных сетях формируются виртуальные каналы. Принимающая сторона удаляет заголовки и восстанавливает подачу тактовых импульсов. Это преобразование полностью прозрачно, данные о сигнализации сохраняются, таким образом наряду с предоставлением услуг выделенной линии через общедоступную сеть можно подключить к сети доступа Ethernet традиционные телефонные системы. В результате через единственный пользовательский интерфейс Ethernet предприятия получают различные услуги глобальных/региональных сетей, включая доступ в Internet, виртуальные локальные сети, виртуальные частные сети и т. д.

Услуги выделенной линии по Ethernet заменяют существующие фиксированные соединения и каналы frame relay, позволяя объединять несколько офисов в виртуальную частную сеть с сохранением тех возможностей, которыми они располагали в локальной сети Ethernet. А службы эмуляции каналов (Circuit Emulation Services, CES) обеспечивают передачу соединений TDM по EFM, как описано выше. Операторы смогут расширить перечень своих услуг и предложить предприятиям экономичные масштабируемые услуги с гранулированной пропускной способностью.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ К ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ

Тот же подход операторы могут использовать и для подключения сети EFM к существующей сети передачи данных. Тогда переход от Ethernet к SDH происходит на телефонной станции или в точке присутствия (Point of Presence, PoP). Для этого соответствующее TDMoIP-совместимое устройство перед передачей обращается к удаленной сети через пограничное устройство.

При помощи MSoE трафик Ethernet можно транспортировать через сети SDH/SONET или АТМ. Так предприятия, подключенные к сетям доступа EFM, уже сегодня могут получить выгоду от услуг на базе Ethernet, несмотря на то что их сетевой оператор пока не счел нужным обзавестись пакетной магистралью.

ИНФРАСТРУКТУРА MSOE

На первой фазе, до построения собственно инфраструктуры MSoE, за доставку услуг Ethernet в традиционные сети доступа (Ethernet по ATM, Ethernet по SDH/SONET, см. Рисунок 2) отвечают уже инсталлированные у клиента управляемые устройства доступа с пользовательским интерфейсом Ethernet.

Во время второй фазы оператор переводит передачу на «последней миле» (с точки зрения пользователя — на первой) на EFM. В качестве среды передачи, как правило, служит уже проложенное оптическое волокно или медный кабель/цифровая абонентская линия (Digital Subscriber Line, DSL). Пассивные оптические сети и беспроводные соединения пока только рассматриваются как претенденты на эту роль. Новая сеть подключения абонентов MSoE со стороны оператора поддерживает оба типа магистралей: традиционные сети SDH/ATM и новые пакетные сети. Оператору открывается возможность не слишком затратной миграции от традиционной сети к сети с коммутацией пакетов.

ПОДХОД «СНИЗУ ВВЕРХ»

Многие сетевые операторы ограничивают свои инвестиции и нацеливаются, скорее, на то, чтобы добиться максимальной прибыли от своих глобальных сетей и одновременно снизить стоимость эксплуатации, откладывая построение новых магистралей. Но поскольку предприятия уже сегодня требуют предоставления им новых недорогих и гибких услуг, эти услуги приходится реализовывать через существующие магистрали.

С точки зрения оператора, сети доступа Ethernet решают двойную задачу: снижение стоимости и одновременное введение дополнительных услуг, ориентированных на IP/Ethernet. Если оператор привлек достаточное количество потребителей и существующая сеть достигла пределов своей производительности, то он начинает параллельно создавать пакетную сеть и в конце концов просто переключает на нее имеющиеся каналы доступа Ethernet, поскольку инфраструктура доступа MSoE уже обладает соответствующими портами со стороны глобальной сети. Таким образом, миграционный путь к следующему поколению сетей опирается практически от конечного устройства (снизу вверх) на уже установленное оборудование, и инвестиции в доступ Ethernet защищены.

После перевода сети передачи данных на коммутацию пакетов возросшая пропускная способность создает теперь условия для дальнейшего экономичного развития. Предшественников, т. е. сети SDH и АТМ, оператор может свернуть в пользу новой магистрали пакетной сети или, например, использовать только для передачи традиционных голосовых служб, для услуг мобильной радиосвязи и DSL или в качестве резервной сети.

АРХИТЕКТУРА

В инфраструктуре MSoE передачу данных от предприятия в глобальную сеть осуществляют несколько компонентов. На территории клиента за подключение к сети доступа отвечают многосервисное оборудование (Customer-Premises Equipment, CPE) и устройства окончания сети (Network Terminating Unit, NTU). NTU могут быть подсоединены либо непосредственно к интерфейсу Ethernet пограничного устройства на телефонной станции или в точке присутствия сетевого оператора, либо через агрегатор доступа. Пограничные устройства направляют трафик данных далее в глобальную сеть.

В качестве NTU применяется простой неуправляемый конвертер интерфейса или среды передачи либо интеллектуальный конвертер с поддержкой оповещения об ошибках. Еще одну возможность предоставляют выделенные управляемые устройства окончания сети Ethernet (Ethernet NTU, E-NTU). Такие управляемые E-NTU создают между сетями оператора и клиента точки разграничения: они определяют границы ответственности, и оператор сети может проводить мониторинг услуг вплоть до территории предприятия. Для контроля каналов на стороне оператора и клиента устройство подает сигналы тревоги, сообщает об ошибках, ведет протоколы диагностики и статистику. Кроме того, оно обеспечивает быстрое предоставление услуг и переконфигурацию, поддерживает управление трафиком. Это особенно важно, когда устройства оснащены несколькими Ethernet- или пользовательскими интерфейсами, как Е-1 или последовательными V.35/ X.25 для поддержки традиционных услуг, например для телефонии TDM. Для передачи традиционных услуг по Ethernet привлекается эмуляция каналов посредством TDM поверх IP.

АГРЕГАТОР ДОСТУПА

NTU могут соединяться через агрегатор доступа с пограничным шлюзом, а тот уже направляет данные в транспортную сеть передачи оператора. Оснащенный несколькими одномодовыми входными портами Ethernet, агрегатор объединяет потоки данных от разных предприятий. Наряду с разветвлением волоконно-оптических линий он отвечает за распределение приоритетов в трафике данных, а также за поддержку различных услуг в сети доступа Ethernet. Если агрегатор, подобно NTU, оснащен функциональностью TDMoIP, то он работает в качестве приемника для NTU. Кроме того, он проводит традиционные службы через Ethernet или пакетную сеть и тогда представляет собой агрегатор многосервисного доступа. Подобное устройство экономит порты и слоты на пограничном коммутаторе и тем самым снижает общую стоимость решения. Агрегатор может быть соединен с пограничным устройством либо через интерфейсы SDH/АТМ, либо интерфейсы Ethernet/MPLS.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для служб доступа Ethernet не так уж и важно, какая технология передачи применяется на магистрали. В зависимости от архитектуры транспортной сети в качестве пограничных устройств используются мультиплексоры выделения/вставки (Add/Drop Multiplexer, ADM), пограничные коммутаторы АТМ или многофункциональные коммутаторы, а агрегированный трафик Ethernet просто перекодируется в соответствующий сетевой протокол (отображение). Восходящие каналы АТМ и SDH заменяются на восходящие каналы Gigabit Ethernet или MPLS. Таким образом, переход на новое поколение магистралей с коммутацией пакетов вполне возможен.

Фолькер Бендцувайт — коммерческий директор компании RAD Data Communications. С ним можно связаться по адресу: http://www.rad.com.

? AWi Verlag