Пакетные сети Carrier Ethernet и MPLS
Carrier Ethernet – это Ethernet операторского класса. Сама по себе технология Ethernet изначально создавалась для сетей ЛВС уровня предприятий или Enterprise. По мере развития сетевых технологий Ethernet переместился на уровень сетей операторского класса, где практически полностью заменил такие классические WAN технологии, как XDSL, ATM, PPP, FrameRelay и другие. В настоящее время на базе Ethernet строятся сети уровня города (Metropolitan Ethernet Network- MEN), сети для передачи мобильного трафика Mobile Backhaul, магистральные сети IPBB. Все это предъявляет к Ethernet новые требования по масштабируемости, надежности, QoS и сетевому управлению. Для работ по созданию и развитию Carrier Ethernet в 2001 году была создана организация Metro Ethernet Forum (MEF).
MEF определяет следующие ключевые компоненты Carrier Ethernet:
- Сервисы – выделенная линия - E-Line, частная выделенная сеть - E-LAN, дерево - E-Tree и E-Access, причем как на уровне физического порта, так и на уровне VLAN;
- Масштабируемость – возможность предоставления сервисов для миллионов абонентов;
- Надежность – технология должна обеспечивать защиту от сбоев и иметь время восстановления сервисов менее 50 миллисекунд. Такая скорость восстановления требуется для передачи трафика, чувствительного ко времени, например, для передачи голосового, видео или трафика TDM;
- Диагностика – встроенные средства мониторинга сервисов и каналов связи;
- Качество – обеспечение заданного уровня SLA (Service Level Agreement) сервиса, а также приоритезацию клиентского трафика при передаче его через сеть оператора.
Технология Carrier Ethernet также вводит понятие EVC (Ethernet Virtual Connection) – или другими словами виртуальный канал Ethernet. В данном случае, сеть оператора прозрачна для клиента и не подразумевает внесений изменений в конфигурацию пограничного оборудования. Со стороны абонента это выглядит как отдельная выделенная линия из одного офиса в другой. Internet protoco l(IP) – основной протокол современных пакетных сетей передачи данных. Именно этот протокол был выбран в качестве основного протокола в сети Интернет. В середине 1990 годов большинство операторов связи столкнулось с проблемой лавинообразного роста числа абонентов Интернет. Появилась необходимость в технологии, которая сможет упростить и ускорить процессы маршрутизации и передачи IP трафика. Технология MPLS (Multiprotocol Switching), в основе которой лежит принцип “IP-коммутации”, была предложена компанией Ipsilon в 1996 году. С этого момента технология MPLS стала быстро развиваться и распространяться в сетях операторов связи.
Сегодня MPLS это основной протокол для построения мультисервисных IP сетей операторов связи. MPLS работает совместно с протоколом IP и протоколами динамической маршрутизации, такими как IS-IS, OSPF, BGP. Ключевой компонент MPLS – LSP (Label Switched Path) или MPLS туннель, по которому передаются клиентские данные. Это своего рода EVC в терминологии Carrier Ethernet, проще говоря, транспорт. Технология MPLS полностью поддерживает сервисную модель Carrier Ethernet и отвечает всем требования по надежности и масштабированию. Более того, при помощи MPLS меток, каждому определенному информационному потоку, может быть присвоен соответствующий класс обслуживания согласно SLA (Service Level Agreement). Таким образом в MPLS обеспечивается механизм QoS. Было бы некорректным разделять две эти технологии, каждая из них дополняет друг друга. Так CE стандартизирует сервисную модель сервисов Ethernet, IP/MPLS предоставляет надежный транспортный механизм.
Как отмечалось выше, Carrier Ethernet и MPLS применяются на уровне сетей операторов связи или больших предприятий. Кроме того, все современные сети, помимо обычного низкоприоритетного трафика, передают высокоприоритетный трафик - видео, голосовой и TDM. Такой тип трафика предъявляет особые требования к сети передачи данных. В отличие от низкоприоритетного трафика, который толерантен к задержкам и потерям пакетов, трафик высокого приоритета строго задает параметры (или SLA) для каждого сервиса. Например, для голосового трафика односторонняя задержка в 200 миллисекунд и до 1 процента потерь пакетов считается приемлемым. С таким SLA возможна передача голосового трафика высокого качества через пакетную сеть. При ухудшении этих параметров будет происходить деградация голосового трафика. Похожие требования предъявляются и к другим группам высокоприоритетного трафика. Поэтому обеспечение SLA на всем пути пакета одно из основных требований, предъявляемых к мультисервисной сети. Это достигается за счет конфигурации соответствующих QoS политик на сетевом оборудовании, а также резервированием оборудования и каналов связи. Причем время переключения на резервный канал не должно превышать 50 мс. В IP/MPLS есть механизм Fast Reroute, который позволяет обеспечить переключение на резервный канал с задержкой менее 50 мс.
Передача трафик TDM добавляет еще и требование по синхронизации сетевого оборудования. Изначально Ethernet не был приспособлен для передачи синхросигнала по сети, поэтому передать трафик TDM было проблематично. Сегодня технологии SyncE и IEEE1588 (Precision Time Protocol - PTP) позволяют передавать синхросигнал по пакетным сетям, что делает возможным передачу трафика TDM в режиме эмуляции физического канала.
Создание и конфигурация таких сетей требует глубоких знаний IP/MPLS и Carrier Ethernet технологий.
При проектировании и создании мультисервисных сетей особое внимание требуется уделить масштабированию, QoS, отказоустойчивости, а также встроенным механизмам диагностики и мониторинга сервисов и каналов связи.
