Сети Нового Поколения

Технология Ethernet рассматривалась в нашем исследовании в качестве одной из возможных технологий широкополосного доступа (см. разд. 3.5). Исторически технология Ethernet выросла из локальных вычислительных сетей ( LAN ). В этом качестве Ethernet конкурировала с

двумя другими технологиями Token Ring и FDDT (рис. 4.17) и в течении сравнительно короткого времени победила эти две технологии и стала доминирующей. Поскольку до последнего времени трафик локальных сетей предприятий и офисов составлял более 80...90 % всего трафика данных, победа технологии Ethernet в сегменте локальных сетей означала, что трафик современных сетей NGN на 90...95 % состоит из кадров Ethernet . Дальнейшее развитие технологии Ethernet пошло по пути ее масштабирования, что можно представить как «растягивание локальной сети до уровня...». От технологии локальных сетей Ethernet пришла в сети MAN , т.е. стали создаваться открытые сети городского масштаба. Затем технология Ethernet была «растянута» до уровня междугородных и национальных сетей, так что сейчас можно рассматривать ее в качестве одной из возможных технологий для транспортного уровня NGN . Вообще технология Ethernet представляет собой целое семейство технологий, отдельно для локальных ( LAN ), городских ( MAN ) и сетей доступа.

Технология Ethernet стандартизирована в Рек. IEEE 802.3 (рис. 4.18). В январе 2005 г. окончательно были определены четыре скорости передачи данных, единые для всех типов сетей Ethernet : Ethernet на скорости 10 Мбит/с, Fast Ethernet на скорости 100 Мбит/с, Gigabit Ethernet на скорости 1 Гбит/с и 10 Gigabit Ethernet на скорости 10 Гбит/с. Указанное разделение относится ко всем несущим средам, включая витую пару, оптический кабель и беспроводные локальные сети. Скорости в 1 и 10 Гбит/с подходят для транспортной сети. Существенным преимуществом систем Ethernet является широкая машта-бируемость, которая обеспечивает эффективную конвергенцию между транспортной сетью и сетями доступа Ethernet . Кроме того, технология Ethernet оказывается максимально приближенной к стеку протоколов IP и самым распространенным форматом пользовательских данных. Все перечисленные факторы в настоящее время делают системы Ethernet самой перспективной технологией транспортных сетей NGN . Архитектура, стандарты и принципы технологии магистральных сетей Ethernet неоднократно описаны в отечественной и переводной литературе. Здесь в рамках краткого обзора имеет смысл коснуться лишь самых основ этой технологии. Как следует из рис. 4.18, технология Ethernet охватывает все уровни семиуровневой модели OSI . В зависимости от уровня коммутации в технологии Ethernet используются различные устройства:

• объединение сетей на уровне физической среды передачи выполняют самые простые устройства — хабы ( Hub );
• коммутацию на канальном уровне выполняют коммутаторы или мосты;
• коммутацию на сетевом уровне выполняют маршрутизаторы;
• преобразование на уровне приложений выполняется различными шлюзами.

Первоначально технология Ethernet предусматривала полный доступ всех клиентских устройств к единому ресурсу сети, но по мерс эво-тюции технологии сети были сегментированы, и в настоящее время доступ к ресурсам сети ограничен. Стандарт IEEE 802.3 предусматривает деление протокола на четыре уровня:

1. уровень физической среды передачи (физический уровень в модели OSI ), который в свою очередь делится на несколько подуровней (рис. 4.18);
2. уровень управления средой передачи ( Medium Access Control — MAC );
3. уровень управления логическими соединениями ( Logical Link Control — LLC );
4. верхние уровни протокола.

Современная технология транспортных сетей Ethernet ориентирована на оптическую среду передачи и широкое использование одной из модификаций технологии Ethernet — Gigabit Ethernet ( GE ). Если сама технология Ethernet рождалась как технология локальных сетей, а уже затем вышла на уровень распределенных сетей и MAN , то GE изначально разрабатывалась под задачи MAN / WAN , так что GE целесообразно использовать в территориально распределенных сетях. При этом GE является наследницей классической Ethernet и очень просто сопрягается с форматами данных локальных сетей. Таким образом, достигается интеграция между локальными сетями и MAN / WAN . Будучи современной технологией, Gigabit Ethernet в полном мере адаптирована к новым технологиям и услугам в сети, например к технологии MPLS . Как транспортная технология Gigabit Ethernet упразднила некоторые ограничения технологии Ethernet на размер сети. Эти ограничения связаны с вопросами совместного использования ресурса сети и среды передачи, а также с режимом полудуплексной передачи в сети. Технология GE должна была снять соответствующие ограничения, чтобы стать технологией высокоскоростных транспортных сетей, поэтому необходимо модифицировать стандарты Ethernet в новых условиях. Технология сетей Gigabit Ethernet использует полподуплексный режим передачи. К сетевым коммутаторам подключаются терминалы GE работающие обычно с дуплексными оптическими каналами. Исключением стал стандарт 1000 BASE - T , специально разработанный для постепенной миграции из стандартных сетей Ethernet UTP к сетям GE и к технологии транспортных сетей. Стандарты для сетей Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с появились в 1998 г Первым стандартом стал LEEE 802.3 z / ab , который определил две возможных модели архитектуры сетей Gigabit Ethernet . Одна модель получила название архитектуры 1000 BASE - X (вместо X устанавливается вариант версии: СХ, LX или SX ) и была ориентирована на использование оптической среды передачи. Другая касалась сетей на основе витой пары UTP категории 5 или выше и получила название 1000 BASE - T , Стандартизация модели также учитывала указанную двойственность: интерфейс 1000 BASE - X был стандартизирован в 802.3 z , a 1000 BASE - T -в 802.3 ab . После стандартизации сетей Gigabit Ethernet развитие этой технологи не остановилось. Более того, очень скоро были предложены новые уровни скоростей, что привело к появлению

новой технологии высокоскоростного транспорта — 10 Gigabit Ethernet или 10 GE . Технология 10 Gigabit Ethernet имеет два отличия от предыдущих версий Ethernet . Во-первых, в отличие от Gigabit Ethernet , которая может применяться на уровне локальных и транспортных сетей, технология 10 Gigabit Ethernet изначально была предложена только как транспортная. Как следствие, в ней используются мощные оптические трансиверы с дальностью действия более 40 км и одномодовые кабели, используемые в транспортных оптических сетях. Во-вторых, в стандарт 10 Gigabit Ethernet была внесена специальная модификация (опция WAN ), позволяющая прозрачно транслировать данные 10 Gigabit Ethernet по транспортным сетям NGSDH . Во многих случаях появились решения, интегрирующие технологии SDH и 10 Gigabit Ethernet , а также комбинированные системы WDM / SDH /10 GE . Стандарты 10 Gigabit Ethernet были приняты, а оборудование постепенно начало внедряться на сетях, включая и сети отечественных операторов. Современный этап развития технологии Gigabit Ethernet можно охарактеризовать как опытное внедрение сетей 10 GE и постепенный переход от технологии Gigabit Ethernet (в этой книге GE ) к 10 GE на транспортных сетях WAN . Но уже сейчас в лабораториях решается вопрос о дальнейшем развитии технологии Gigabit Ethernet и о будущих взаимосвязях ее с технологией SDH , В основном разработчики сейчас работают над созданием высокоскоростного оборудования SDH уровня 40 Гбит/с или STM -256. Для таких сетей передача в одном их контейнеров трафика 10 GE становится вполне реализуемой. С другой стороны, разработчики технологии Gigabit Ethernet также не стоят на месте, предлагая пилот-проекты оборудования 40 Gigabit Ethernet , которые будет соответствовать объемам трафика NGSDH . В то же время некоторые горячие головы предлагают по-прежнему следовать стратегии увеличения технологии на 10, сразу предлагая разработки 100 Gigabit Ethernet , однако в целом процесс разработки такой технологии буксует. Дело в том, что в настоящее время операторы более охотно внедряют технологию WDM и развертывают сети Gigabit Ethernet в разных каналах WDM . Такой подход обещает быструю отдачу в отличие от неясных перспектив разработки супервысокоскоростной технологии 40/100 GE . На уровне локальных сетей по-прежнему доминирует техно-тогия Fast Ethernet (100 Мбит/с), хотя в последнее время многие отмечают, что недостаток пропускной способности этой технологии ощущается год от года более отчетливо. Таким образом, современное состояние развития Ethernet можно характеризовать как доминирующее положение технологии Gigabit Ethernet на уровне транспортных сетей с ясной перспективой перехода на 10 GE и доминантой технологии 100BASE-T на уровне локальных сетей с постепенным переходом к GE . Последняя оказывается наиболее интересной для современного состояния и на ближайшую перспективу.

Рассмотрим архитектуру сети bigabit Ethernet [рис. 4.1У). Справа представлен стандарт IEEE 802.3 ab (1000 BASE - T ) поверх кабелей UT слева — стандарт IEEE 802.3 z (1000В ASE - X ) поверх оптического кабеля. Технология этой сети использует те же форматы кадров и типы прот -колов, что и се предшественницы — Ethernet / Fast Ethernet . Это дае~ возможность безболезненно мигрировать от одного уровня технологии Ethernet к другому без существенных капитальных затрат. Архитектурная модель расширена до модели на рис. 4.20. Отличительными чертами технологии Gigabit Ethernet стали уровни MAC » Gigabit МП ( GMII ) вместо МП для адаптации технологии к повой среде передачи и новой скорости передачи кадров, а также сушественн переработка стандартов физического уровня.

Основные изменения в архитектуре Gigabit Ethernet по сравнению с Ethernet коснулись физического уровня 1000 BASE - X (теперь здесь используется оптический кабель) и уровня кодирования ( PCS ), поскольку было предложено, чтобы технология Gigabit Ethernet опиралась па принципы кодирования и передачи сетей Fiber Channel (уровни FC -0 и FC -1). Тот факт, что данные Fiber Channel передаются по системе NGSDH прозрачно формирует основу для конвергенции сетей Gigabit Ethernet и NGSDH , о которой говорилось выше. Действительно, если использовать кодирование и протокол физического уровня Fiber Channel , то данные Gigabit Ethernet будут без существенного преобразования проходить через транспортные сети NGSDH . В результате транспортные сети Gigabit Ethernet и NGSDH вместо того, чтобы интегрироваться «по-соседски», оказываются самыми ближайшими родственниками, связываясь на основе протокола GFP . Так формируется основа глубочайшей конвергенции двух технологий, которая еще даст себя знать в будущем.