В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
10GE - развитие GE при увеличении скорости еще в 10 раз по сравнению с HDX GE.
Особенности
При разработке lOGE сохранены особенности базовой технологии Ethernet. Однако режима HDX, как и монопольного режима, нет, то есть реализован только FDX режим передачи. Стандарт поддерживает не только LAN и MAN, но и WAN. Он позволяет инкапсулировать пакеты IOGEb SONET/SDH STS-192c/STM-64c, то есть в VC 10-гигабитного конкатенированного уровня иерархий. Для этого наряду с межкадровым интервалом IFG введен переменный межкадровый пробел IFS (минимум 40 Б И на интерфейсе XGMII, DTE, или 47 БИ на интерфейсе АШ, DTE) для учета переменных сетевых задержек, выравнивания точности и перекоса таймеров синхронизации при многопоточной Ethernet-передаче.
Новые интерфейсы и модель физического уровня
Стандарт ввел 3 новых 10-гигабитных интерфейса:
Для увеличения длины интерфейса XGMII можно использовать расширитель в виде последовательности интерфейсов: XGXS-XAUI-XGXS. У него отдельные пути приема и передачи данных (32 бита), в которых используется двоичное кодирование типа 8В/10В.
Спецификации 10GE (или 10GbE, 10GigE)
Для кодирования данных на физическом уровне используют код 64В/66В (скорость 10,3125 Гбит/с) или 8В/10В (12,5 Гбит/с). Стандарт описывает 3 базовых семейства версий lOGE:
Итак, технологии: 10GBase-X, 10GBase-R и lOGBase- W позволили разработать 7 спецификаций, см. табл. 5.
Тракты передачи lOGE характерны для топологии "точка-точка" и представлены многопотоковой (lOGBase-X) и однопотоковой (10GBase-R/W) схемами. Первая использует WDM для мультиплексирования агрегатного потока из четырех потоков входных данных, а вторая - такого мультиплексирования не использует.
Тракт передачи спецификации 10GBase-X
10GBase-X представлена версией 10GBase-LX4. Схема тракта передачи приведена на рис. 1. Тракт осуществляет прием/передачу между PMD- и MDI-интерфейсами и включает функции управления, которые могут быть реализованы при вводе-выводе управляющих данных ( МDIО).
Четыре входных потока (со скоростью 3,125 Гбит/с) подаются на PMD, где выравниваются и ресинхронизируются с помощью функции ретайминга. Затем потоки преобразуются в оптические с помощью модуляторов несущих выходного транспондера (4 диапазона по 13,4 нм). На приеме сигнал демультиплексируется, потоки вновь ресинхронизируются и поступают на приемный интерфейс PMD.
100GE представлен в окончательном варианте 40/100GE в 2010 [8, 9], см. табл. 6. Он имеет: 2 скорости: (40 и 100 Гбит/с); IFG = 0,96 не; не использует IFS; в остальном сохраняет те же параметры, что и lOGE; поддерживает FDX и оптические сети передачи (OTN); длина передачи не меньше 10/40 км на ОМ ОВ и 100 м на ММ ОВ.
По сравнению с lOGE PHY здесь используется многопотоковая масштабируемая схема, позволяющая достичь высоких скоростей передачи. Она снижает скорость потока до 10/25 Гбит/с. При этом для уровня РН Y не используется подуровень WAN PHY, введенный в lOGE для совместимости с технологией SDH, так как в стандарте WAN-интерфейсы реализуются на основе рек. G.709 (OTN), а не G.707 (SDH).
MAC-подуровень и его роль не изменились. Он преобразует пакеты в кадры Ethernet, используя код 64В/66В, то есть преобразует последовательные потоки МАС-подуровня в параллельные 64-битные потоки.
CGMII в общем случае используется как интерфейс между 100GE MAC и уровнем PHY Он затем разбивается на 3-5 подуровней: PCS, PMA, PMD, FEC и AN - автосогласование возможности использования FEC (последних двух нет в схеме lOGE) с интерфейсами между ними: САШ, CPPI (их также нет в схеме lOGE) и MDI. Кодирование FEC (упреждающая коррекция ошибок) опционально (спецификации 100GBase-CR10 H40GBase-CR4/KR4).
Интерфейс САШ используется для передачи 100 Гбит/с через 10x10-гигабитных интерфейсов при оптической передаче на короткие дистанции (100GBase-CR10) или через 4x25-гигабитных интерфейса при передаче на длинные дистанции (lOOGBase-LR4). Интерфейс CPPI используется, как и САШ, для 10-потоковой передачи 100-гигабитного потока на короткие дистанции (lOOGBase-SR10).
Для 40GBase-SR4 и lOOGBase-SRIO PMD выполняет функции приема-передачи, доставляя данные между подуровнем PMD и интерфейсом MDI. Схема тракта приема-передачи Ethernet: 40/100GBase-LR4 и 100GBase-ER4, приведена на рис. 1. Ее отличие - использование мультиплексоров WDM и ОМ ОК как среды передачи. Причем типы LR4 и ER4 реализуются по 4-поточной схеме с четырьмя несущими WDM: 1295, 1300, 1305 и 1310 нм, выбранными во 2-м окне прозрачности по частотной сетке ITU-T G.694.1 с шагом 800 ГГц. Передача в дуплексном режиме осуществляется по двум ОВ. Подробно схемы реализации см. в [2, 3]
GE можно использовать: в ГлС для передачи по транспортным сетям WDM/CWDM напрямую [4] или по сетям NG-SDH с помощью виртуальной конкатенации (VCAT) [5]; для организации (с помощью IP/MPLS) мультисервисных ГлС [6]; для создания технологии EPON с зоной действия 20 км; в коммутируемых структурах последовательного типа (КСПТ) для замены схемы передачи по шине PCI на PCI Express [7].
Кроме того, специально для EPON была разработана модель звена передачи (канальный подуровень OSI), имеющая подуровень МРМС (многоточечного МАС-управления типа: Р2МР), необходимый при работе в сетях PON с разветвителями (см. IEEE 802.3ah). В результате к спецификациям СЕ были добавлены две новые спецификации, работающие на медной паре: 10PASS-TS - спецификация физического уровня для звена типа "точка-точка" для работы на скорости до 100 Мбит/с по медной паре и 2BASE-TL - спецификация физического уровня для звена типа "точка-точка" для работы на скорости до 5,696 Мбит/с по медной паре, см. IEEE 802.3ah.
Применение lOGE не отличается от применения GE: разработка интерфейсов lOGE для WDM; инкапсуляция его в SDH (STM-64/256); использование IP/MPLS-сетей и продвижение технологии EPON до уровня технологии 10GEPON, а КСПТ на основе GE до уровня lOGE [4-7]. После разработки стандарта lOGE была создана рабочая группа 10GEPON, которая разработала 10-гигабитный вариант EPON (10GEPON), предусматривающий две конфигурации 10GEPON: симметричную (10 Гбит/с вверх и вниз) и несимметричную (10/1 Гбит/с вниз/вверх), см. табл. 7.
40/100GE можно использовать: в современных суперкомпьютерных системах на основе замены традиционной МП-шины PCI на PCI Express с помощью версии 40GBase-KR4; в аппаратных комнатах Л С для коммутации аппаратуры Л С с помощью версии 40GBase-CR4 и 100Base-CR10; для организации сегментов офисной Л С (версии 40GBase-SR4 и 100Base-SR10 с длиной сегмента до 100/125 м); в корпоративных Л С и транспортных или городских ГлС, используя версии 40GBase-LR4 и 100Base-LR4 или в сетях OTN, используя версии lOOBase-ER4; 100GE, вместе с WDM для организации высокопроизводительных транспортных ГлС, объединяющих ЛС.
40GE не имеет такой версии, кадры которой могли бы быть инкапсулированы в поле полезной нагрузки SDH STM-256 (40 Гбит/с), в отличие от версии lOGE. Поэтому 40GE принципиально не может передаваться по сетям SDH. Однако 40/100GE могут быть переданы по сетям AON/OTN и WDM, так как инкапсулируются в оптические транспортные блоки OTN OTUk. Так, кадр 40GE (41,25 Гбит/с) можно поместить в блок OTU3 (43,02 Гбит/с), а кадр 100GE (103,12 Гбит/с) - в блок OTU4 (111,81 Гбит/с), см. ITU-Т рек. G.709. Указанные блоки можно передать по сети WDM и восстановить на терминальном узле сети метро-Ethernet.
Сети Ethernet передают около 90% трафика ЛС. Сетевые операторы задумались, как использовать Ethernet для создания СПД, сравнимых по уровню с ТфОП и способных заменить сети FR, ATM и даже SONET/SDH в рамках архитектуры метро-сетей. Для этого Ethernet нужно довести до уровня, сопоставимого с технологиями СПД-ОП ГлС, что возможно благодаря новым стандартам IEEE, IETF, ITU-T и МЕЕ Так возник Carrier grade Ethernet - Ethernet операторского класса. Он потребовал обеспечить: соединение с большим, чем 4096, числом пользователей; расширение возможностей методов модуляции QAM; поддержку требований QoS; сервис голоса и данных, например Ethernet over MPLS (EoMPLS).
Протоколы сетей Ethernet, связанных мостовыми переходами, были улучшены благодаря использованию мостов провайдера РВ/РЕВ, см. IEEE 802. lad. Это решение часто применяют как недорогой вариант агрегирования в приложениях, связанных с высокоскоростным интернет-доступом (HSIA) в метро-сетях.
Выше были рассмотрены технологии ШПД: xDSL, DOCSIS, xPON, включая EPON, GEPON, 10GEPON, а также собственно технологии Ethernet: FE, GE, 10GE и 40/100GE, причем переносчиком последних могут быть сети IP/MPLS, SDH, CWDM/DWDM. Ясно, что использование той или иной технологии доступа зависит от многих факторов, например типа сервиса, его широкополосное™ и существующей инфраструктуры транспортных сетей. Практика показывает, что в понятие сервиса пользователи часто включают не одну, а несколько услуг: передачу голоса, видео и данных, то есть то, что получило название услуги Triple play [5]. Многие операторы пытались определить также жизнеспособность услуги IPTV в рамках бизнес-услуг, и она была поддержана развитием сетей xPON (с их запросом на VoD) и миграцией в сторону NGN и высокоскоростного Интернета (HSI).
В контексте сказанного компанией Alcatel-Lucent была разработана архитектура предоставления услуги Triple play в одном канале (TPSDA). Она стала одним из образцов конвергентной сети, полностью ориентированной на технологию IP. Эта архитектура позволяет удовлетворить практически всем требованиям, накладываемым на сеть Triple play. Вариант ее реализации приведен на рис. 2 (функции, реализуемые ее компонентами, сведены в таблицу [6]).
Сеть отличается хорошей масштабируемостью и гибкостью, а ее компоненты доступа, агрегирования, транспорта и пограничные узлы - способны удовлетворить всем требованиям пользователей. Ее ядром является ОВ-сеть IP/MPLS, поддержанная ШП-маршрутизаторами сервиса 7750SR и транспортным коммутатором сервиса 1850 TSS. Оптический транспорт представлен интеллектуальным мультиплексором доступа (ШП-узлом доступа) семейства ISAM, транспортным коммутатором 1850 TSS, формирующим оптическую подсеть управления (OMSN, здесь DMX - цифровой матричный коммутатор), агрегатором трафика на базе 7450 ESS и компактной транспортной (C/D)WDM-платформой 1696 MS.
Литература
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #2, 2013
Посещений: 8660
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
