Carrier Ethernet — маркетинговый термин, обозначающий расширения Ethernet для поставщиков услуг связи , использующих технологию Ethernet в своих сетях.
Ethernet имеет долгую историю. Он стал доминирующим в корпоративных сетях. Это доминирование привело к высокому объему производства компонентов, что в свою очередь позволило добиться чрезвычайно низкой стоимости за бит. Аналогично, Ethernet имеет долгую историю переосмысления себя. От первоначального формата медного коаксиального кабеля (« thicknet ») он распространился почти на все медные, оптоволоконные и беспроводные физические среды . Скорость передачи данных продолжала расти, традиционно увеличиваясь в десять раз каждый раз, когда определялась новая скорость. Интерфейсы Gigabit Ethernet широко используются в ПК и серверах, а 10 Гбит/с — в магистральных линиях локальной сети (LAN). Скорости до 100 Gigabit Ethernet были стандартизированы в 2010 и 2011 годах. [1] [2] [3]
Доминирование Ethernet частично объясняется простыми преимуществами для отрасли от принятия единого стандарта для увеличения объемов и снижения цен. Частично это также связано с простотой развертывания, используя его способность к самонастройке на основе ключевых концепций "обучающегося моста" ( флудинга и связывания изученных адресов назначения с портами моста ) и " протокола связующего дерева " (протокола, используемого для избежания мостовых петель).
Исторически конкурирующие протоколы и кабели создавались для доступа к более скоростным устройствам, чем современные устройства, подключенные к Ethernet, по доступной цене. Примерами служат FireWire и Light Peak . Одним из мотивов создания конкурирующих стандартов было снижение цены на сопоставимые по скорости устройства Ethernet. Как только эта цель достигнута, конкурирующие стандарты, как правило, исчезают или ограничиваются очень специализированными нишами.
Ethernet — довольно простой протокол, который масштабируется до скоростей в сотни тысяч раз более высоких и последовательно адаптируется для удовлетворения потребностей и запросов новых рынков. Например, возможности временной области добавляются к IEEE 802.3 Ethernet для поддержки IEEE 802.1 Audio Video Bridging (AVB), [4] и эти возможности будут применимы к чувствительным ко времени приложениям оператора, как и IEEE 1588 .
Клиентские сети LAN все чаще подключаются к глобальным телекоммуникационным сетям через интерфейсы Ethernet или к устройствам, которые соединяют цифровую абонентскую линию (DSL) или беспроводную связь с ними. Более того, клиенты знакомы с возможностями сетей Ethernet и хотели бы расширить эти возможности на многосайтовые сети. Между тем, потребности таких сетей расширились и включают в себя множество услуг, которые ранее обрабатывались только в LAN или с помощью специализированных соединений, в частности видео и резервное копирование. Нецелесообразно расширять большинство небольших сетей за пределы 1G или максимум 2G ( dual teaming gigabit) емкости на сегмент, поскольку узким местом остаются глобальные соединения с другими офисами и онлайн-сервисами.
Таким образом, поставщики услуг глобальной вычислительной сети (WAN) и городской вычислительной сети (MAN) сталкиваются с тремя потребностями:
Они также ограничены, поскольку услуги не могут быть перенесены с локальных на глобальные услуги слишком быстро, чтобы не превысить общий доступный уровень и не привести к неприемлемому качеству. Услуги, которые пытаются расширяться слишком быстро, теряют деньги, а те, которые ждут слишком долго, теряют клиентов. Соответственно, операторы должны расширять свои услуги консервативно и уделять пристальное внимание качеству обслуживания (QoS).
MEF был сформирован в 2001 году с целью разработки повсеместных бизнес-сервисов для корпоративных пользователей , доступ к которым осуществлялся в основном через оптические городские сети для подключения их корпоративных локальных сетей. Основная концепция заключалась в том, чтобы привнести простоту и стоимость модели Ethernet в глобальную сеть. [5]
Успех Metro Ethernet Services привлек внимание всего мира, когда концепция расширилась и включила в себя всемирные услуги, охватывающие национальные и глобальные сети: [5]
Для создания рынка услуг Ethernet необходимо прояснить и стандартизировать предоставляемые услуги. Осознавая это, отрасль создала MEF. Это сыграло ключевую роль в определении:
Все эти сервисы предоставляют стандартные определения таких характеристик, как пропускная способность, устойчивость и мультиплексирование сервисов, что позволяет клиентам сравнивать предложения сервисов и облегчает соглашения 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 сервисов, подходящих только для мобильных пользователей.
Виртуальное частное дерево Ethernet или E-Tree — это виртуальное соединение Ethernet типа «точка-многоточка», определенное MEF — конфигурация Ethernet VLAN , подходящая для многоадресных служб.
Частная линия Ethernet ( EPL ) и виртуальная частная линия Ethernet ( EVPL ) — это службы передачи данных, определенные MEF. EPL обеспечивает виртуальное соединение Ethernet «точка-точка» (EVC) между парой выделенных интерфейсов «пользователь-сеть» (UNI) с высокой степенью прозрачности. EVPL обеспечивает соединение «точка-точка» или « точка-многоточка» между парой UNI.
Услуги относятся к типу услуг E-line, с ожиданием низкой задержки кадров, вариации задержки кадров и коэффициента потери кадров. EPL реализуется с использованием EVC точка-точка без мультиплексирования услуг на каждом UNI (физическом интерфейсе), т. е. все кадры услуг на UNI сопоставляются с одним EVC (также известным как объединение «все к одному»).
Благодаря высокой степени прозрачности EPL часто используется для предоставления прозрачного сервиса локальной сети (TLS) типа «точка-точка», где заголовок и полезная нагрузка сервисного кадра идентичны как на исходном, так и на 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 допускает мультиплексирование услуг, т. е. несколько EVC или Ethernet-услуг на UNI. Другое различие между EVPL и EPL заключается в степени прозрачности: в то время как EPL является высокопрозрачным, фильтруя только кадры паузы, EVPL требуется либо пиринговать, либо отбрасывать большинство протоколов управления уровня 2.
Ethernet Virtual Private LAN (EVP-LAN) — это многоточечное многоточечное виртуальное соединение Ethernet, определенное MEF — эквивалент Carrier Ethernet для Virtual Private LAN Service (VPLS) или Transparent LAN Services . EVP-LAN обеспечивает связь «любой с любым» между всеми местоположениями клиентов, связанными с виртуальными соединениями Ethernet (EVC) клиента. Он классифицируется как тип обслуживания E-LAN с ожиданием низкой задержки кадров, вариации задержки кадров и коэффициента потери кадров. Мультиплексирование услуг разрешено на UNI, а типы услуг EVPL и EVP-LAN могут совместно использовать один и тот же порт. Идентификаторы CE-VLAN поддерживаются по всей сети.
MEF не определяет, как услуги Ethernet должны предоставляться в сети оператора. Несмотря на описанные выше преимущества, Ethernet традиционно имел ряд ограничений в приложении WAN. Концепции «моста» и «остовного дерева», описанные выше, не масштабируются для крупных международных сетей. Более того, Ethernet не обладал некоторыми функциями надежности, необходимыми в этом приложении (в частности, механизмами для изоляции трафика одного клиента от другого, для измерения производительности экземпляра обслуживания клиентов и для быстрого обнаружения и устранения сбоев в крупных сетях). [ необходима цитата ] Из-за этих ограничений и из-за необходимости использования уже существующего оборудования услуги Ethernet предоставлялись по глобальным сетям с использованием других технологий. Широко использовались два типа технологий, в то время как третий (транспорт Carrier-Ethernet) быстро становится жизнеспособным и логичным вариантом для услуг Carrier-Ethernet.
Соединения Ethernet «точка-точка» передаются по сетям SDH/SONET с использованием виртуальной конкатенации (ITU-T G.707) и LCAS (схема регулировки пропускной способности канала - ITU-T G.7042) для создания пакета несущих соответствующего размера, общей процедуры кадрирования оборудования SDH , а также с использованием функций управления и восстановления SDH для обеспечения высокой доступности и устойчивости к сбоям.
Услуги Ethernet передаются по сетям IP / MPLS с использованием широкого спектра протоколов, связанных с IP (см. стандарты псевдопроводов IETF, например RFC 3985, RFC 4448). Соединения Ethernet транспортируются как «псевдопровода» с использованием коммутируемых по меткам путей MPLS (LSP) внутри внешнего «туннеля» MPLS. Эта стратегия может поддерживать как услуги «точка-точка» (Virtual Private Wire Service - VPWS), так и многоточечные (Virtual Private LAN service - VPLS) и недавно достигла значительного развертывания в маршрутизируемых сетях. Она использует ряд основных транспортных протоколов, включая SDH и (все чаще) Ethernet.
Сторонники Ethernet операторского класса утверждают, что Ethernet является лучшим для сетей метро, 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 управляет гораздо более крупный корпоративный сегмент. Транспорт Ethernet операторского класса (CET) обычно включает в себя эволюцию обычного Ethernet и включает в себя несколько технологических компонентов. Мосты магистральных сетей поставщиков (PBB) обеспечивают масштабируемость и безопасное разграничение, в то время как проектирование трафика моста магистральных сетей поставщиков (PBB-TE, обычно называемое PBT) обеспечивает проектирование трафика и эффективный транспорт для защищенных служб Ethernet. Управление неисправностями подключения (CFM-OAM) обеспечивает столь необходимый OAM, который делает Ethernet операторского класса .
Демаркация Carrier Ethernet является ключевым элементом в услугах Carrier Ethernet и транспортных сетях для бизнеса, оптовой торговли и мобильных приложений backhaul, поскольку она позволяет поставщикам услуг расширить свой контроль над всем маршрутом обслуживания, начиная с точек передачи. Это достигается путем подключения оборудования в помещении клиента (CPE) к сети с помощью устройств демаркации, принадлежащих поставщику, которые развертываются в местах расположения клиентов, тем самым обеспечивая четкое разделение между сетями пользователя и поставщика.
Устройства разграничения Carrier Ethernet (EDD) требуются для поддержки таких услуг, как Ethernet Private Line (EPL), Ethernet Virtual Private Line (EVPL или E-LAN) и Ethernet Virtual Private Tree (E-Tree), как указано в MEF. Такая поддержка должна включать возможности управления соглашением об уровне обслуживания (SLA) с постоянной производительностью по оптоволокну, DSL, связанным PDH и линиям доступа SDH/SONET. В результате, обязательные функции разграничения Carrier Ethernet включают в себя сложное управление трафиком и иерархические механизмы качества обслуживания (QoS), стандартные сквозные операции, администрирование и обслуживание (OAM) и мониторинг производительности, обширное управление неисправностями и диагностику, а также устойчивость, подобную SDH/SONET, для снижения эксплуатационных расходов поставщика услуг и капитальных затрат. [6]
Отрасль предприняла согласованные усилия по устранению ограничений Ethernet в WAN, описанных выше, чтобы разрешить использование «родных» технологий Ethernet сетевыми провайдерами. [ требуется цитата ] Ключевую роль сыграли комитеты по стандартам Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) 802.1 и 802.3 . IEEE 802.1 решил проблемы масштабируемости и управления в стандартах для мостов провайдеров (802.1ad) и магистральных мостов провайдеров (802.1ah). Эти стандарты позволяют создавать сети Ethernet планетарного масштаба. [ требуется цитата ] Ассоциированные стандарты ( IEEE 802.1ag и связанный с ними стандарт ITU-T Y.1731) предоставляют возможности эксплуатации и обслуживания (OAM), позволяющие проверку подключения, 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 управления или контроля (например, приложения управления сетью или плоскости управления транспортом, такой как GMPLS (IETF RFC 3945)), чтобы предоставить поставщику сети полный спектр политик и стратегий управления трафиком. [ необходима ссылка ]
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 работают совместно со своими членами, чтобы обеспечить будущие усовершенствования Ethernet для WAN, одновременно с этим обращая внимание на будущую скорость технологий и услуг Ethernet.