Городская вычислительная сеть ( MAN ) — это компьютерная сеть , которая соединяет пользователей с компьютерными ресурсами в географическом регионе размером с мегаполис . Термин MAN применяется к взаимосвязи локальных вычислительных сетей (LAN) в городе в одну большую сеть, которая затем может также предлагать эффективное подключение к глобальной вычислительной сети . Этот термин также используется для описания взаимосвязи нескольких LAN в мегаполисе посредством использования соединений точка-точка между ними. [1] [2]
К 1999 году локальные вычислительные сети (ЛВС) были хорошо развиты и обеспечивали передачу данных в зданиях и офисах. [3] Для соединения ЛВС в пределах города предприятия в первую очередь полагались на телефонную сеть общего пользования . Но в то время как телефонная сеть могла поддерживать пакетный обмен данными, реализованный различными протоколами ЛВС, пропускная способность телефонной сети уже находилась под большим спросом со стороны голосовой связи с коммутацией каналов , а телефонные станции были плохо спроектированы для того, чтобы справляться с пиками трафика, которые, как правило, создавали ЛВС. [4] : 11
Для более эффективного соединения локальных сетей было предложено соединять офисные здания с помощью одномодовых оптоволоконных линий, которые к тому времени широко использовались в междугородных телефонных магистралях. Такие темные волоконно-оптические линии связи в некоторых случаях уже были установлены в помещениях клиентов, и телефонные компании начали предлагать свое темное волокно в своих абонентских пакетах. Волоконно-оптические городские сети эксплуатировались телефонными компаниями как частные сети для своих клиентов и не обязательно имели полную интеграцию с общедоступной глобальной сетью (WAN) через шлюзы. [4] : 12
Помимо крупных компаний, которые соединили свои офисы в столичных районах, университеты и научно-исследовательские институты также приняли темное оптоволокно в качестве магистральной сети городской области. В Западном Берлине проект BERCOM создал многофункциональную широкополосную систему связи для соединения мэйнфреймов , которые размещались в государственных университетах и научно-исследовательских институтах города. Проект BERCOM MAN мог быстро продвигаться, поскольку Deutsche Bundespost уже проложила сотни миль оптоволоконного кабеля в Западном Берлине. Как и другие столичные сети темного оптоволокна в то время, сеть темного оптоволокна в Западном Берлине имела топологию звезды с концентратором где-то в центре города. [4] : 56 Основой выделенной сети BERCOM MAN для университетов и научно-исследовательских институтов было оптоволоконное двойное кольцо, которое использовало высокоскоростной протокол щелевого кольца, разработанный Исследовательским центром GMD по инновационным компьютерным системам и телефонии. Таким образом, магистраль BERCOM MAN могла поддерживать передачу данных дважды по 280 Мбит/с. [4] : 57
Продуктивное использование плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (DWDM) дало еще один импульс для развития городских сетей в 2000-х годах. DWDM большой протяженности с диапазонами от 0 до 3000+ км были разработаны для того, чтобы компании, хранящие большие объемы данных на разных сайтах, могли обмениваться данными или устанавливать зеркала своих файловых серверов . С использованием DWDM на существующих оптоволоконных MAN операторов компаниям больше не нужно было подключать свои локальные сети с помощью выделенного оптоволоконного канала. [5] : 14 С DWDM компании могли строить выделенные MAN, используя существующую сеть темного волокна провайдера в городе. Таким образом, MAN стали дешевле в строительстве и обслуживании. [5] : 15 Платформы DWDM, предоставляемые поставщиками темного волокна в городах, позволяют разделить одну пару волокон на 32 длины волны. Одна длина волны может поддерживать от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с. Таким образом, компании, которые платили за MAN для соединения различных офисных площадок в городе, могли увеличить пропускную способность своей магистральной сети MAN в рамках своей подписки. Платформы DWDM также устранили необходимость преобразования протоколов для соединения локальных сетей в городе, поскольку любой протокол и любой тип трафика могли передаваться с помощью DWDM. Фактически это давало компаниям, желающим установить MAN, выбор протокола. [5] : 16
Metro Ethernet использует оптоволоконное кольцо в качестве магистрали Gigabit Ethernet MAN в пределах крупного города. Кольцевая топология реализована с использованием протокола Интернета (IP), чтобы данные можно было перенаправить, если соединение перегружено или выходит из строя. [6] В США Sprint был одним из первых, кто внедрил оптоволоконные кольца, которые маршрутизировали IP-пакеты по магистрали MAN. В период с 2002 по 2003 год Sprint построил три кольца MAN для покрытия Сан-Франциско , Окленда и Сан-Хосе и, в свою очередь, соединил эти три кольца метро с еще двумя кольцами. Кольца метро Sprint маршрутизировали голос и данные, были подключены к нескольким местным точкам обмена телекоммуникациями и в общей сложности насчитывали 189 миль оптоволоконного кабеля. Кольца метро также соединяли многие города, которые впоследствии стали частью технологического центра Кремниевой долины , такие как Фремонт , Милпитас , Маунтин-Вью , Пало-Альто , Редвуд-Сити , Сан-Бруно , Сан-Карлос , Санта-Клара и Саннивейл . [7]
Кольца Metro Ethernet, которые не маршрутизировали IP-трафик, вместо этого использовали одну из различных реализаций протокола spanning tree ; каждое кольцо MAN имело корневой мост . [8] Поскольку коммутация уровня 2 не может работать, если в сети есть петля, все протоколы для поддержки колец L2 MAN должны блокировать избыточные соединения и, таким образом, блокировать часть кольца. [5] : 41 Протоколы капсулирования, такие как многопротокольная коммутация по меткам (MPLS), также были развернуты для устранения недостатков работы колец L2 metro Ethernet. [5] : 43
Metro Ethernet фактически был расширением протоколов Ethernet за пределы локальной вычислительной сети (LAN), и последующие инвестиции в Ethernet привели к развертыванию Carrier Ethernet , где протоколы Ethernet используются в глобальных вычислительных сетях (WAN). Усилия Форума Metro Ethernet (MEF) по определению передовой практики и стандартов для городских вычислительных сетей, таким образом, также определили Carrier Ethernet. [9] В то время как IEEE пытался стандартизировать появляющиеся фирменные протоколы на основе Ethernet, отраслевые форумы, такие как MEF, заполнили пробел и в январе 2013 года запустили сертификацию для сетевого оборудования, которое может быть настроено для соответствия спецификациям Carrier Ethernet 2.0 . [10]
Точки обмена интернет-трафиком (IX) исторически были важны для подключения MAN к национальному или глобальному Интернету . Boston Metropolitan Exchange Point (Boston MXP) позволила провайдерам городского Ethernet, таким как HarvardNet, обмениваться данными с национальными операторами, такими как Sprint Corporation и AT&T . Точки обмена также служат в качестве каналов с низкой задержкой между сетями кампуса , таким образом, Массачусетский технологический институт и Бостонский университет могли обмениваться данными, голосом и видео с помощью Boston MXP. Другие примеры городских интернет-обменников в США, которые работали по состоянию на 2002 год, [update]включают Anchorage Metropolitan Access Point (AMAP), Seattle Internet Exchange (SIX), Dallas-Fort Worth Metropolitan Access Point (DFMAP) и Denver Internet Exchange (IX-Denver). [11] Verizon ввела в эксплуатацию три региональных городских обмена для соединения MAN и предоставления им доступа к Интернету. MAE -West обслуживает MANs Сан-Хосе , Лос-Анджелеса и Калифорнии . MAE-East соединяет MANs Нью-Йорка , Вашингтона, округ Колумбия , и Майами . В то время как MAE-Central соединяет MANs Далласа , Техаса и Иллинойса . [12]
В крупных городах несколько местных провайдеров могли построить темную волоконную магистральную сеть MAN. В Лондоне кольца Metro Ethernet нескольких провайдеров составляют инфраструктуру London MAN. Как и другие MAN, London MAN в первую очередь обслуживает потребности своих городских клиентов, которым обычно требуется большое количество соединений с низкой пропускной способностью, быстрый транзит к другим провайдерам MAN, а также доступ с высокой пропускной способностью к национальным и международным провайдерам дальней связи. В MAN крупных городов столичные точки обмена теперь играют жизненно важную роль. London Internet Exchange (LINX) к 2005 году построил несколько точек обмена по всему региону Большого Лондона . [13]
Города, в которых размещен один из международных обменов интернет-трафиком, стали предпочтительным местом для компаний и центров обработки данных . Амстердамский обмен интернет-трафиком (AMS-IX) является вторым по величине в мире обменом интернет-трафиком и привлекает в Амстердам компании, которые зависят от высокоскоростного доступа в интернет. Столичная сеть Амстердама также выиграла от высокоскоростного доступа в интернет. [14] : 105 Аналогичным образом Франкфурт стал магнитом для центров обработки данных международных компаний, поскольку он размещает некоммерческий DE-CIX , крупнейший обмен интернет-трафиком в мире. [14] : 116 Бизнес-модель метрополитена DE-CIX заключается в снижении стоимости транзита для местных операторов за счет хранения данных в столичном районе или регионе, в то же время обеспечивая дальний пиринг с низкой задержкой по всему миру с другими крупными MAN. [15]
MAN оптимизирована для большей географической области, чем LAN, от нескольких кварталов зданий до целых городов.
Затем в один прекрасный день оборудование стало смехотворно дешевым, программное обеспечение знало об оборудовании, и вы могли фактически подключить пару машин вместе, и они бы общались друг с другом. Настоящий год LAN тихо наступил.