Ethernet w sieciach operatorskich
-
- Adam Urbanek,
- 27.03.2012, godz. 09:00
Wyższe wymagania wobec szerokości pasma wyznaczają aplikacje do transmisji i przetwarzania obrazów (iPTV oraz HDTV), które według wszelkich prognoz będą dominować w sieci w następnych latach. Równocześnie przybywa usług multimedialnych opartych na nowych technologiach, co wiąże się z upowszechnianiem smartfonów i tabletów. Przedsiębiorstwa, przenosząc swą działalność do sieci, zwiększają ruch w mobilnym internecie.
Zróżnicowanie wymagań dla ruchu IP skłania operatorów do instalacji wyższej klasy serwerów z portami 40/100G, które począwszy od tego roku, zaczęły pojawiać się w ofercie rynkowej. Chociaż pierwsze aplikacje 40GbE już można znaleźć w zaawansowanych produktach, to według raportu CIR (Communications Industry Researches) rozwiązania 100GbE będą powszechnie dostępne w sprzedaży dopiero od 2012 r. Obroty na rynku rozwiązań 40GbE mają osiągnąć w 2016 r. 3,1 mld USD, a jego szybsza wersja 100GbE będzie potrzebować inwestycji w wysokości ok. 1,2 mld USD.
Jeszcze więcej IP w sieci
Technologia TDM - gwarantująca wysoki poziom niezawodności pracy dzięki działaniu w trybie ciągłym - nie zapewnia jednak wysokiej efektywności wykorzystania pasma transmisyjnego. Dlatego przełączanie pakietów IP stało się sposobem usprawniania sieci teleinformatycznych, mimo że sam koszt wdrażania IP jest wyższy niż Ethernetu tradycyjnego o ok. 30-45%. Pakietowy przekaz 10G stał się główną metodą łączenia transmisji SONET/SDH (dla WAN) z przełączanym Ethernetem (LAN, MAN) między routerami IP, korzystającymi z wieloprotokołowego MPLS bądź VPLS. Konwergencja ta przebiega nie tylko na poziomie transmisji 10 Gb/s w technologii Packet over SONET/SDH (sygnowanym jako PoS), ale także pod ethernetową postacią 10GbE LAN PHY - bezpośrednio w warstwie fizycznej sieci.
Operatorzy starają się więc regulować nadmierną konsumpcję pasma przez użytkowników, ustanawiając odpowiednie poziomy jakości usługi abonenckiej (SLA) bądź zawierając odrębne umowy. Stosują też zróżnicowane klasy aplikacji ethernetowych, zwykle dostarczane przez sieci VLAN, lub wprowadzają ograniczenia związane z czasem trwania sesji w godzinach największego obciążenia. Jednak takie praktyki coraz rzadziej spotyka się w sieciach operatorskich, które - z racji globalnego zasięgu oraz popularyzacji usług IP - niemal zawsze potrzebują pasma o najwyższych parametrach transmisyjnych.
Poprzez wdrażanie jakościowych algorytmów obsługi CoS (Class of Service) i QoS (Quality of Service), dowolny typ łącza o odpowiednio zwymiarowanej przepustowości może teraz udostępniać zasoby aplikacjom o zróżnicowanych priorytetach. O ile jeszcze w połowie 2000 r. na głównych szlakach komunikacyjnych WAN na świecie dominowała przepustowość 2,5 Gb/s, o tyle w 2010 r. 91% operatorskich traktów długodystansowych obsługiwała już wielofalowa technologia DWDM - zwykle poprzez kanały optyczne 10 Gb/s. Na długich dystansach zdecydowanie przyspieszyło wdrażanie dalekosiężnych łączy 40 Gb/s, których koszt już jest niższy niż czterech pojedynczych kanałów 10G.
Wypełnione multimediami strony internetowe, blogi czy komunikacja w ramach serwisów społecznościowych (YouTube, Facebook, Twitter) generują tak olbrzymie ilości danych cyfrowych w postaci tekstów, zdjęć i filmów, że nawet trakty światłowodowe o najwyższych przepustowościach zaczynają być niewydolne. O ile jeszcze 10 lat temu pojemność sieci globalnej była wykorzystywana zaledwie w kilku procentach (wg Audytela), o tyle dziś infrastruktura ta wymaga istotnej przebudowy i dużo wyższych przepustowości.
Wykładniczo rośnie więc popyt na routery IP (MPLS, VPLS), jak szacują dostawcy tych urządzeń - średnio rocznie o 70-100%. Na newralgicznych kierunkach liczba węzłów dostępowych do internetu (np. NAP Amsterdam) notuje roczny przyrost routerów IP nawet o 120%. W rezultacie w szkieletowych sieciach operatorów ruch pakietowy IP między sąsiadującymi routerami sięgnął dziesiątków Gb/s i bliski jest (jeśli już nie przekracza) 100 Gb/s w strategicznych węzłach komunikacyjnych. Routery szkieletowe IP wkrótce będą musiały zmierzyć się z taką przepustowością, chociaż w praktyce obsługują jeszcze kanały fizyczne 10G lub najwyżej 40G.
Architekt Rozwiązań Sieciowych, Alcatel-Lucent
"Termin Carrier Ethernet (Ethernet dla operatorów) został zdefiniowany przez organizację MEF (Metro Ethernet Forum) w celu odróżnienia takich sieci od powszechnie znanych, ethernetowych sieci lokalnych. Ethernet okazał się techniką bardzo podatną na daleko idące modyfikacje a prace standaryzacyjne dostosowujące ją do wymagań sieci operatorskich ułatwiły jej wyjście poza obręb sieci LAN i poszerzanie kręgu zastosowań w sieciach miejskich i rozległych.
Pierwotnym impulsem do wdrażania rozwiązań typu Carrier Ethernet w sieciach operatorskich był ich niski koszt oraz elastyczność w odniesieniu do obsługiwanych przepływności. Porty ethernetowe pojawiły się w sieciach dostępowych, agregacyjnych i szkieletowych, co niewątpliwie przyspieszyło wdrażanie "pierwszej generacji" sieci Carrier Ethernet, które opierały się na usprawnieniach podstawowego standardu, głównie w zakresie skalowalności, niezawodności oraz różnicowania i monitorowania jakości usług, ale wdrożenia u wielu operatorów opierały się często na różniących się architekturach.
Postępujące zmiany w aplikacjach i usługach, jakich wymagają klienci oraz nowe sposoby korzystania z nich, spowodowane np. popularyzacją smartfonów i tabletów oraz wirtualizacją i rozpowszechnieniem świadczenia usług w modelu "chmury informatycznej" (cloud computing), w połączeniu z rosnącą presją na obniżanie kosztów transmisji danych, stwarzają potrzebę wdrażania nowej generacji Ethernetu operatorskiego. Technika ta musi ewoluować w kierunku uniwersalnego mechanizmu transportowego, zdolnego spełnić coraz wyższe wymagania wobec operatorów ze strony klientów biznesowych, indywidualnych i mobilnych w świecie definiowanym przez nowe standardy internetowe, wirtualizację i konwergencję sieci.
Nowe zjawiska i związane z nimi modele biznesowe wymagają m.in. ujednolicenia architektury sieci transportowych, efektywnej dystrybucji ruchu sieciowego, możliwości elastycznego gospodarowania zasobami, coraz bardziej zautomatyzowanego zarządzania usługami czy zaawansowanych gwarancji jakości świadczenia usług (SLA) - wszystko to przy uwzględnieniu wciąż rosnącej roli mobilności, multimediów i przetwarzania danych "w chmurze". Carrier Ethernet jest techniką, która jest w stanie te wymagania spełnić, pod warunkiem, że będziemy kompleksowo patrzeć na jej obecność we wszystkich warstwach sieci."
