Ethernet, изначально разработанный для локальных сетей, проникает сегодня в глобальные сети. Классической выделенной линии предлагается недорогая альтернатива, особенно выгодная организациям среднего размера. Операторы следуют различным стратегиям для удовлетворения растущей потребности в пропускной способности: неважно, Ethernet по SDH, обычный Ethernet, медь или оптическое волокно — оптимальное решение в итоге зависит от нужд предприятия.

Высокопроизводительные сети передачи данных становятся решающим фактором конкурентной борьбы. Объединять локальные сети для обеспечения возможности использования информационных ресурсов в рамках всего предприятия приходится прежде всего организациям с распределенными филиалами. Появление новых мультимедийных услуг и критичных ко времени приложений, например систем планирования корпоративных ресурсов и сетей хранения данных (Storage Area Network, SAN), приводит к ежегодному удвоению трафика в операторских сетях, а потребность в пропускной способности удовлетворяется за счет высокоскоростных соединений с высокой степенью готовности через волоконно-оптическую магистраль стандарта синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH).

Однако услуги связи в глобальных сетях оказываются чрезмерно дорогими для компаний среднего размера, поэтому многие предпочитают выбирать глобальные соединения на размер поменьше. Если рассматривать общую стоимость эксплуатации, то основным фактором увеличения издержек оказывается отнюдь не плата за канал, а расходы на приобретение и эксплуатацию маршрутизаторов с интерфейсными картами для подключения выделенной линии, преобразующих кадры Ethernet в протоколы SDH. Они переводят асинхронные данные в синхронный поток и обратно.

В большинстве случаев из-за сложности устройств достаточно много приходится платить и по контрактам на обслуживание или за обучение технического персонала. Нередко возникает парадоксальная ситуация, когда в локальной сети данные перемещаются со скоростью 100 Мбит/с или 1 Гбит/с, а между филиалами — со скоростью в 2 Мбит/с, т. е. при переводе потока Ethernet в глобальную сеть между филиалами образуется «бутылочное горлышко».

ЭКОНОМИЯ БЛАГОДАРЯ ЕДИНОМУ ПРОТОКОЛУ

Операторы все-таки разработали недорогую альтернативу: они «продлили» стандарт для локальных сетей в область глобальных и организовали службы Ethernet в городских сетях (Metropolitan Area Networks, MAN). Между тем европейские провайдеры восприняли эту стратегию и направили Ethernet в метросети по оптическим или медным кабелям вплоть до корпоративных клиентов.

С появлением Ethernet в глобальных сетях стоимость коммуникационной инфраструктуры для предприятий значительно снижается, поскольку теперь они могут обойтись без дорогостоящих маршрутизаторов. Вместо этого подключение к локальной сети производится через соединение Ethernet по методу plug-and-play: интерфейс глобальной сети и локальная сеть взаимодействуют между собой посредством Fast Ethernet по одному и тому же протоколу. Пользователь может обращаться ко всем системам в локальной сети — принтеру или телефонной IP-системе, — независимо от того, находятся ли они на одном этаже с ним или удалены на сотни километров.

Кроме того, соединения Ethernet лучше масштабируются. Традиционные выделенные линии при потребности в пропускной способности свыше 2 Мбит/с смогут предложить лишь 34 и 155 Мбит/с, за что приходится платить сполна. Ethernet для глобальных сетей, напротив, отличается лучшей гранулярностью пропускной способности и поддерживает тот же стандарт, по которому работают локальные сети — например, немецкий оператор T-Com предлагает скорости 2, 10 или 100 Мбит/с. Особой интерес для многих компаний среднего размера представляет собой ступень в 10 Мбит/с, каковая, к примеру, необходима для использования SAP в масштабах всего предприятия.

По сравнению с классической выделенной линией со скоростью передачи 2 Мбит/с по медному кабелю за соединение Ethernet со скоростью 10 Мбит/с по оптическому носителю приходится платить не намного большую ежемесячную арендную плату. При этом нет необходимости покупать более производительное аппаратное обеспечение, поскольку переход между локальной сетью и восходящим каналом Ethernet реализуется по той же технологии. Единственное условие: коммутаторы локальной сети на стороне клиента должны поддерживать желаемую пропускную способность. Но это вряд ли может служить препятствием, поскольку сегодня предприятия предпочитают использовать по меньшей мере Fast Ethernet, а многие уже перешли на Gigabit Ethernet. В случае классических выделенных линий, напротив, переход к более высокой пропускной способности часто требует дополнительных инвестиций в более производительные маршрутизаторы, потому что многие организации по причине высокой стоимости оборудования приобретают устройства без запаса производительности.

Вследствие этого не слишком крупные предприятия предпочитают выделенной линии соединение с глобальной сетью по Ethernet. Потенциал для экономии, который обещает Ethernet в глобальной сети, оборачивается для рынка оборудования Ethernet двузначными темпами роста. Так, до 2007 г. IDC обещает для Metro Ethernet годовой рост в 60%, а Infonetics прогнозирует, что оборот от продажи оборудования для сетей Metro Ethernet вырастет с 2,4 до 6,2 млрд евро.

ETHERNET: САМ ПО СЕБЕ ИЛИ ПО SDH

Операторы сетей в зависимости от потребностей своих клиентов исповедуют различные подходы к обеспечению доступности своих услуг в городских и межрегиональных сетях. В европейских регионах ставка делается главным образом на обычный Ethernet, так что трафик Ethernet передается без обращения к промежуточному уровню по медным или оптическим носителям. Потребность в недорогой пропускной способности неуклонно возрастает, поэтому в городских сетях все явственнее наблюдается тенденция перехода от обычного Ethernet к так называемому оптическому Ethernet со скоростью передачи данных до 10 Гбит/с. Эти сети проникают из локальной области в глобальные сети и связывают клиентские филиалы в различных городских сетях по глобальному каналу.

С прочими требованиями — к примеру с необходимостью повсеместной доступности — сталкиваются те, кто эксплуатирует волоконно-оптические сети SDH в масштабах всей страны. На этой платформе они предлагают ряд глобальных услуг. Благодаря Ethernet по SDH (Ethernet over SDH, EoSDH) они получают преимущества географической достижимости. Однако SDH и Ethernet совместно работают неэффективно, поскольку сети SDH изначально строились для передачи таких сигналов, как голос с постоянной скоростью передачи бит, а сети Ethernet, в которых потребность в пропускной способности сильно варьируется, напротив, передают сигналы переменной длины. Поэтому в случае традиционных выделенных линий в каждом клиентском филиале выполняется преобразование при помощи дополнительных маршрутизаторов. Совсем иначе обстоит дело с EoSDH: сетевой оператор интегрирует интеллект преобразования в свою сеть. T-Com, в частности, оснащает мультиплексоры SDH интерфейсами Ethernet от Lucent, чтобы Ethernet можно было провести непосредственно к конечному пользователю. В результате клиент получает простой интерфейс Ethernet, а до остального ему нет дела (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Передача с оптимизированной пропускной способностью при помощи технологии TransLAN SDH от Lucent.

Все это позволяет реализовать недавно принятые стандарты общей процедуры синхронизации кадров (Generic Framing Procedure, GFP), группы виртуальной конкатенации (Virtual Concatenation Group, VCG) и схемы настройки емкости канала (Link Capacity Adjustment Scheme, LCAS). С их помощью операторы модулируют данные Ethernet из локальной клиентской сети таким образом, что они эффективно могут передаваться через структуру SDH. GFP приводит пакеты Ethernet разной длины в соответствие с требованиями стандартных транспортных контейнеров SDH. VCG обеспечивает гранулярное предоставление пропускной способности в сети SDH. Для этого метод объединяет различные маршруты в сети SDH в виртуальный пучок. Преимущество заключается в том, что при помощи VCG пропускная способность в сетях SDH масштабируется с меньшим шагом. Наконец, LCAS предлагает еще одну адаптированную для передачи Ethernet альтернативу традиционным защитным механизмам SDH. Она отвечает за то, чтобы высокая готовность SDH оставалась и у Ethernet. Если один из объединенных посредством VCG путей откажет, то остальные продолжат выполнять его задачи.

ДВА ПОДХОДА

Преимущества обоих подходов базируются на их техническом происхождении. Ethernet адаптирован к потребностям локальных сетей и почти не прибегает к централизованному управлению трафиком данных. Такие сети могут быть построены с использованием простых и недорогих компонентов. Узкие места Ethernet компенсирует не за счет повышения эффективности, а путем увеличения пропускной способности. В локальных сетях это оказалось экономичным решением, поскольку компьютеры и сетевое оборудование, становясь мощнее, неуклонно дешевеют. Региональные операторы вместе с обычным Ethernet попытались перенести этот принцип в область городских сетей. Они стали использовать Ethernet точно так же, как в территориальных сетях, и ожидают, что смогут предложить недорогую альтернативу для городских сетей.

Однако на основании параметров обычного Ethernet сделать точные выводы относительно качества передачи вряд ли возможно. Это удается в случае некоторых приложений лишь на более высоком уровне, к примеру с помощью TCP/IP, что затрудняет анализ ошибок. Особую критичность это обстоятельство приобретает на длинных линиях передачи.

SDH, напротив, оптимизирован для передачи данных в оптических глобальных сетях и обладает механизмами для мониторинга и управления трафиком данных. Кроме того, благодаря синхронной передаче данных сети SDH работают очень эффективно. Отображение GFP в EoSDH использует это преимущество и функционирует эффективнее асинхронного трафика данных в локальных сетях (см. врезку «Аналитические функции EoSDH»).

Благодаря перечисленным инструментам операторы сетей способны обеспечить высокое качество услуг: в случае EoSDH они могут предоставить такие же обязательства в отношении производительности, что и для классических фиксированных соединений SDH. При этом EoSDH с методом LCAS превосходит их в отношении готовности. Так, в случае отказов LCAS все-таки позволяет предоставить минимальную пропускную способность. При соответствующем назначении приоритетов можно, к примеру, по-прежнему передавать голосовые данные. Виртуальные локальные сети для голосовых данных выделяют голосовому трафику приоритетную пропускную способность.

Операторы и производители сетевого оборудования продолжают работать над совершенствованием методов назначения потокам данных приоритетов и управления готовностью. К их числу относится возможность немедленной активизации резервных соединений в случае отказа. При помощи расширенной, по сравнению с традиционными фиксированными соединениями, дифференциации услуг операторы хотели бы реагировать на запросы пользователей более гибко. Так, Deutsche Telekom в рамках своего проекта Global Seamless Network проводит испытания метода добавления пропускной способности по запросу. Услуги должны ориентироваться на профиль используемых приложений. Обычный Ethernet, как и EoSDH, позволяет объединять несколько филиалов в сеть, причем в зависимости от плотности трафика или требований к обслуживанию применяются либо Ethernet, либо EoSDH, либо обе технологии одновременно.

Все чаще в своих магистральных сетях операторы обращаются к высокоэффективным методам глобальных сетей, в частности мультиплексированию по длине волны с высокой плотностью (Dense Walelength Division Multiplexing, DWDM). Однако в сетях доступа все в большей мере пользуются спросом более простые и гибкие технологии, такие, как Ethernet. В конечном итоге, оператор сети должен определиться с тем, какие услуги он собирается предлагать в своей глобальной сети. Например, во франкфуртском банковском квартале имеет смысл использование EoSDH с его высокой гарантированной производительностью. Для сетей, где работает множество пользователей и предъявляются высокие требования к гибкости услуг, наиболее подходит обычный Ethernet.

С дальнейшим развитием сетей и услуг EoSDH и обычный Ethernet будут все теснее сближаться, так что их преимущества объединятся. С одной стороны, операторы городских сетей ищут пути для управления потоками данных в сетях Ethernet, с другой — EoSDH постепенно приобретет дополнительные функции с ориентацией на пакеты. Скорее всего, именно в городских сетях будет сконцентрирована критическая масса пользователей, которые и сделают построение структур Ethernet рентабельным для операторов. Однако большая часть клиентов — как правило, предприятия среднего размера — расположена вне крупных центров. Они и дальше будут пользоваться имеющимися услугами.

Петер Нойманн — менеджер по маркетингу Clear Channel в T-Com. Д-р Вольф Пискалар — советник по техническим вопросам отдела продаж Lucent.

Аналитические функции EoSDH

В отличие от обычного Ethernet технология EoSDH предлагает операторам возможность контроля за потоками данных от одного порта локальной сети к другому при помощи существующей системы управления SDH. Эти системы отличаются чрезвычайно многочисленными функциями мониторинга в рамках специфицированных в SDH возможностей. Так, с мониторингом и формированием услуг даже в очень больших сетях со многими десятками тысяч элементов оператор справится при помощи одного-единственного инструмента. Кроме того, контролируемые в SDH параметры оптимизированы специально для передачи по оптическому волокну и соответствующим образом стандартизированы. Контрольные точки можно анализировать на уровнях SDH, GFP и Ethernet и в случае ошибки соответствующим образом реагировать. Таким образом, качество соединения всегда контролируется, что имеет особое значение для передачи данных в глобальных сетях. Обычный Ethernet пока не предлагает подобные оптимизированные для оптической инфраструктуры функции мониторинга, поэтому необходимо помнить об ограничениях этой технологии в зависимости от требований к услугам и эксплуатационным возможностям.

? AWi Verlag