Ethernet в міських мережах

Ethernet в міських сетях

Николай Лихачев В останні роки Ethernet досяг довершеного домінування в локальних і кампусных мережах. Інші технології при побудові нових мереж розглядаються в тому разі, якщо потрібно розширювати існуючу мережу, однак і тоді найчастіше приймають рішення перейти на Ethernet. Трохи інша ситуація з міськими мережами, де Ethernet ще забезпечив собі повного переваги, але тенденції того свідчать, що й інші технології можуть витіснити з рынка.

Ethernet в міських мережах Росії: загальний взгляд

Сети Ethernet у російських містах почали створювати не як операторські, а лише як альтернативні. Річ у тім, що операторські сітці були нерозвинені, але «вимагали» за неякісні і найвужчі канали дуже великих грошей. Розрізнені домові мережі почали шукати альтернативні варіанти для свого об'єднання, а оскільки вони було побудовано на Ethernet, те й для каналів між собою вони також почали використати цю технологію. Через війну окремі досягли досить великі розмірів, а компанії, володіють ними, зросли до невеликих провайдерів в масштабах району, або цілого города.

Параллельно з цим міські Ethernet-сети почали будувати незалежні провайдери Інтернету, які розуміли, створення власної мережі дозволить їм прив’язати себе дуже багато користувачів й забезпечити сталий розвиток. Звісно, устаткування, що вони використовували, було від кращих зразків. Частіше всього між будинками протягувалася вита пара, яка мала бути корисними і не оснащена грозозащитой, а будинках встановлювалися найдешевші концентратори чи комутатори. Але, попри це, швидкість мережі була вищою, аніж за модемном доступі, при цьому з'єднання було постійним, що викликало масовому припливу користувачів. «Я вдома виділенка», — це слово підвищували статус яка заявляє. Так Ethernet-сети росли на глазах.

Наиболее спритні першопрохідники домовлялися з владою й отримували офіційне дозволу розміщення устаткування й прокладку кабелів по стовпах висвітлення. Це було важливо, оскільки кабельні криниці контролювалися телефонними операторами, які категорично хотів втрачати монополію. Так само вдалим ходом була пропозиція про провести Інтернет у школи. Отже, мережу отримувала точки присутності переважають у всіх мікрорайонах, та під'єднання нових будинків проводилося з мінімальними витратами. Грошей за підключення, отримані від організацій корисною і користувачів, багатьом вистачало навіть у прокладку волоконно-оптичних линий.

В результаті виникла ситуація, у якій широкосмугові мережі, створювані місцевими телефонними операторами, не знаходили своїх користувачів. З іншого боку, створені невеликі Ethernet-сети було неможливо надавати нових послуг, оскільки мали достатніх засобів для инвестиций.

Сегодня багато російських оператори зв’язку переглянули власну політику і почали активно будувати мережі Ethernet у містах. Про це свідчать і те, що у минулої виставці «Связь-Экспокомм-2005» всі великі інтегратори пропонували свої послуги і демонстрували готові чи модельні проекти мереж Metro Ethernet. Таким чином, найближчими роками Росію може спіткати бум будівництва мереж Metro Ethernet операторами.

Ethernet, націлений на міські сети

Успех Ethernet обумовлений передусім такими причинами: висока швидкість, легкість масштабирования технологій і її простота масової использования.

Легкость масштабирования була розробки технології, що дало їй конкурентні переваги перед технологіями з кільцевими топологиями. У час серійно виробляються устрою, підтримують 10 Гбит/с, і цілком можливо, що вже кілька років Ethernet досягне швидкості 40, 80 і навіть 100 Гбит/с.

Хотя Ethernet було задумано як розділюваний середовище передачі, наступне розвиток самого стандарту, технологій вищих рівнів моделі OSI і устаткування дозволяє їй однакові суперничатиме із усіма конкуруючими системами. Перш за все це позначилося тому, хто був створено механізми, гарантують якість обслуговування, що дозволяє використовувати Ethernet передачі мультимедійних данных.

Развитием технології Ethernet в міських мережах займається Форум Metro Ethernet (MEF) — некомерційна організація, створена просування концепції побудови операторських мереж з урахуванням Ethernet і прискорення їх розгортання в усьому світі. Учасниками Форуму є провідні сервис-провайдеры, найбільші оператори зв’язку, практично всі відомі виробники мережного, телекомунікаційного і тестового устаткування, і навіть низку інших компаній, виявили інтерес до ринків Metro Ethernet.

В жовтні 2003 р. Metro Ethernet Forum (MEF) ратифікував перший стандарт, описує служби Metro Ethernet: MEF Technical Specification — Ethernet Services Model Phase 1. Ha сьогодні вже випущено 11 технічних документов.

Во що свідчить результатом зусиль MEF було те, що, за даними IDC, обсяг ринку які у міських мережах продуктів Ethernet сягнув у 2004 р. 1,7 млрд дол., а період до 2009 р. усереднений щорічний коефіцієнт його розвитку становитиме 26%. У IDC припускають, щодо 2009 р. ринок Metro Ethernet перевершить за обсягом ринок що застосовуються у міських мережах пристроїв Synchronous Optical Network (SONET) і Synchronous Digital Hierarchy (SDH).

Что ж зумовило такі зміни? Передусім це цінової чинник. У порівняні з технологіями, мають схожі споживчі властивості, наприклад SDH/SONET, реалізація Metro Ethernet коштує середньому у 2−3 рази дешевше від, тоді як все витрати на остаточному підсумку оплачує споживач. До то-му ж пропускна здатність каналів Ethernet на «останньої милі» значно вища. Таким чином, використовувати з залученням клієнтів провайдер отримує більші конкурентні переваги, що дозволяють переконати клієнтів перейти саме до нему.

Второй причиною яких є активний розвиток нових технологій. Впровадження IP-телефонії, передача відеоінформації та інші нові сервіси дуже вимогливі до смузі пропускання, й тут Ethernet цілком їм відповідає. До того ж користувач може отримувати різні додаткові сервіси, приміром, віртуальні приватні мережі (Virtual Private Network, VPN) другого і третього рівнів з гарантованими угодами про рівень обслуговування (Service Level Agreement, SLA).

Третья причина — активна підтримка виробниками цього стандарту. Нині все серйозні постачальників устаткування випускають обладнання Metro Ethernet і паралельно ведуть активну маркетингову політику щодо його просуванню на рынке.

Общие концепції побудови мережі metro ethernet

Типовая мережу Metro Ethernet будується по трирівневої ієрархічної схему, і включає ядро, рівень агрегації і культурний рівень доступа.

Ядро мережі будується на високопродуктивних маршрутизаторах і відданість забезпечує високошвидкісної бездротової передачі трафіку. Рівень агрегації також створюється на маршрутизаторах і відданість забезпечує агрегацію підключень рівня доступу, реалізацію сервісів і валовий збір статистики. Залежно від масштабу мережі ядро і культурний рівень агрегації можуть бути. У ядрі сіті й лише на рівні агрегації використовується технологія MPLS. Канали між маршрутизаторами можуть будуватися з урахуванням різних високошвидкісних технологій, найчастіше SDH/.

SONET, RPR (DPT) чи Gigabit Ethernet, останнім часом для мереж з великим трафіком використовують 10-Gigabit Ethernet. У цьому необхідно враховувати вимогами з відновленню мережі при збої і структуру побудови ядра. У ядрі на рівні агрегації необхідно забезпечити резервування компонентів маршрутизаторів, а також топологічне резервування, що дозволяє продовжувати надання послуг при одиночних збої каналів та вузлів. Суттєвого скорочення часу на відновлення можна здобути популярність лише шляхом застосування технології канального уровня.

Уровень доступу будується по кільцевої чи зіркоподібною схемою комутаторах Metro Ethernet для підключення корпоративних клієнтів, офісних будинків, і навіть домашніх і SOHO клієнтів. На рівні доступу реалізується повний комплекс заходів безпеки, які забезпечують ідентифікацію і ізоляцію клієнтів, захист інфраструктури оператора.

Использование технології MPLS разом із Metro Ethernet дозволяє реалізувати наскрізні механізми якості обслуговування й за необхідності забезпечити прозоре туннелирова-ние клієнтської QoS маркування трафіку. На всіх щаблях мережі може підтримуватися многоадресная розсилання, це важливо при реалізації таких послуг, як телебачення поверх IP.

При виборі устаткування необхідно заздалегідь визначити весь список додаткових сервісів, що може підтримувати устаткування. Часто значних клієнтів важлива підтримка прозорою передачі міток VLAN, забезпечувана протоколом VPLS. При ориентировании оператора про надання послуг NGN чи Triple Play необхідно дуже уважно вивчити, який функціонал задля забезпечення якості обслуговування надає устаткування, наскільки широкий діапазон настройок. Хоча устаткування Ethernet і сумісно між собою, слід відразу визначитися і із устаткуванням СРЕ, оскільки він має бути ув’язано системою управління, матимуть можливість автоконфигурирования при підключенні до мережі й відповідати побажанням клієнтів. Найкраще підібрати кілька моделей щодо різноманітних груп клиентов.

Сервисы ETHERNET

Один із ключових атрибутів Ethernet-сервисов — віртуальне з'єднання Ethernet (Ethernet Virtual Connection, EVC). Воно окреслюється зв’язок двох чи більше UNI (User-Network Interface), де UNI — інтерфейс Ethernet, який є точкою поділу між СРЕ абонента і мережею провайдера послуг. Спрощено EVC можна порівняти з PVC в ATM чи Frame Relay.

Чтобы чітко визначити Ethernet-сервисы, MEF розробив базову структуру Ethernet Services Framework. Мета стандартизації у тому, аби з’ясувати типи Ethernet-сервисов (EST) і обрати назви, і навіть визначити атрибути і пов’язані із нею параметри, використовувані кожного з сервісів. У цей час MEF розрізняє два типу EST — Ethernet Line (E-Line) і Ethernet (E-LAN).

Сервис E-Line є з'єднання типу «точка — точка» з фіксованою пропускною спроможністю між двома клієнтськими інтерфейсами (Customer Premises Equipment, СРЕ). Як протоколу передачі між СРЕ і пристроєм доступу до неї (Customer Located Equipment, CLE) використовується Ethernet. Клієнтський інтерфейс називається також інтерфейсом «користувач — мережу» (User Network Interface, UNI). У найпростішому разі сервіс надає симметричную в обох напрямах смугу пропускання без використання ньому параметрів якості обслуговування, і можна порівняти зі звичайною виділеної лінією. Але якщо споживач затребувана додаткові послуги, то, на ньому забезпечити такі параметри, як CIR, PIR, ще, гарантовані затримку, коливання затримки, особливо важливу для голосового трафіку, і продуктивності при поєднанні двох UNI, які працюють із різними швидкостями передачі. Підтримується і мультиплексування EVC, т. е. одного фізичному порту UNI може підключатися кілька EVC.

В як приклад застосування E-line можна навести поєднання двох офісів щодо виділеного каналу чи підключення користувача до Інтернету. Якщо абонент хоче використовувати своє підключення для кількох цілей, то цьому випадку використовується мультиплексування EVC.

Сервис E-LAN, навпаки, забезпечує багатоточкові сполуки, т. е. може з'єднувати кілька UNI, забезпечуючи цим для користувачів створення прозорого «хмари». Що стосується поєднання двох UNI у вигляді многоточечного EVC допускається, на відміну типу E-Line, підключення додаткових UNI. Кожен UNI приєднується до багатоточкового EVC, і в міру додавання нових абонентів можуть підключатися при цьому EVC. Дані абонента, відправлені від однієї UNI, можна отримати однією або кількома UNI. Що ж до якості обслуговування, то тут для кожного з UNI може бути задано самі параметри, що у сервісі E-line.

Большим компаніям, у яких багато підрозділів (мережі роздрібних магазинів чи страхові компанії), зазвичай, потрібно об'єднати в одну мережу, щоб користувачі всіх філій мали змогу використовувати системи електронного документообігу та інших бізнес-додатків. Саме цього можна використовувати E-LAN.

Обеспечение безпеки в Metro ETHERNET

Одновременно зі зростанням кількості спроб отримати недозволений доступом до мереж та його компонентами дедалі більше складними і комплексними стають протиборчі їм технології. Недозволений доступом до даним клієнта чи системам внаслідок недостатнього забезпечення безпеки мережі можуть призвести до втрати клієнтів, порушення продуктивності сіті або важчим наслідків. Тому оператор мережі Metro Ethernet має ще для будівництва і розгортанні мережі максимально задіяти усі засоби защиты.

В сучасних пристроях при цьому можна використовувати такі механізми:

— Remote Authentication Dial-In User Service (RADIUS) і Terminal Access Controller Access Control System (TACACS+);

— 802. lx аутентификация пользователей;

— різні списки доступа;

— функція Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) snooping;

— різні методи запобігання підробки МАС-адре-сов;

— інші механізми безпеки, розроблені виробниками (розширення 802.1х компанії Cisco Systems та інших.). Рекомендується не обмежуватися однією з засобів захисту, а використовувати їх комплексно.

Управление і моніторинг рівня обслуживания

Внедрение і управління якістю обслуговування у мережі Metro Ethernet без використання автоматизації - досить складна й трудомістка технологія, тому на етапі побудови мережі великі оператори закладають у ній комплексні системи управління. Сучасна система OSS керувати якістю обслуговування в Metro Ethernet повинна містити такі основні компоненты:

— управління каталогом класів обслуживания;

— управління клієнтськими даними і їх рівнем обслуговування (SLA);

— управління реєстром мережевих компонент та його конфигурацию;

— надання і активація класів обслуживания;

— моніторинг якості надання класів обслуживания;

— системне адміністрування і функції забезпечення безопасности.

Сетевой оператор визначає послугу з урахуванням сервісних параметрів і додаткових експлуатаційних прикордонних значень, зокрема, її готовність, середнє час ремонту, середнє час між відмовами. Параметри обслуговування клієнта встановлюються мережним оператором відповідно до договором про рівень обслуговування. Користувачі можуть контролювати оператора через отримання ними відомостей про стан каналів через Інтернет у режимі реального времени.

После активізації послуги перед оператором постає завдання моніторингу параметрів SLA. Для збирання цих з пристроїв і наступного їх перевірки заданими параметрами необхідні такі інтерфейси і протоколы:

— SNMP;

— протоколи для виміру трафіку Sflow (стандарт RFC 3176) чи Netflow (Cisco);

— стандартизований інтерфейс (TMF 814а) між двома OSS.

При перевищенні граничних значень систему управління повинен мати заздалегідь певний алгоритм дій зі реагування кожну із можливих помилок, а чергові - оперативно розпочати усунення несправності. Якщо цю систему має функціями прогнозування і автоматичного перебування помилок, це дозволить безупинно забезпечувати надання послуги з гарантируемым якістю більш тривалий період.

Список литературы

Журнал «Connect!», № 11.2005.