Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Сети Ethernet операторского класса (CE/CGE).Часть III

Carrier Grade Ethernet (CE/CGE).
Part III

В 3-й части статьи завершается описание первой генерации сети Ethernet операторского класса CE-1.0, начатой и продолженной в ТСС № 3 и 4 2015.

In the 3-rd Part of the article author completed the first generation CE (CE-1.0) description, Carrier Ethernet (CE/CGE), that was published in "Comminication Technologies & Equipment" Magazine №3 (Part 1) and 4 (Part 2) in 2015.

Николай Слепов
К.т.н., с.н.с. РАН
Nikolay Slepov
PhD Tech., senior staff scientist of the RAS
Ключевые слова:
CE/CGE-1, MEF, PBB-TE, PBT, VLAN
Keywords:
CE/CGE-1, MEF, PBB-TE, PBT, VLAN

Магистральный транспорт провайдера (PBT)

В 2009 г. IEEE выпустил дополнение 10 (802.1Qay), которое затем вошло в стандарт 802.1Q-2011, где была описана сеть Ethernet PBB-TE Регион, или PBT класса CE/CGE-1. Эта сеть обычно занимает место между двумя сетями пользователя (см. рис. 9) и выполняет функции магистрального транспорта провайдера (PBT).

Сеть PBB-TE "Регион" объединяет непрерывный набор магистральных пограничных мостов с компонентами I и B, или просто IB-мостов (IB-BEB), и магистральных мостов ядра сети (BCB), которые могут предоставить сервисы вариантов технического проектирования трафика (TE) и имеют распределенное подмножество ID VLAN (B-VID) для управления внешними агентами, ответственными за установление коммутируемых маршрутов Ethernet (ESP). Каждый IB-мост может обеспечить интерфейсы, которые инкапсулируют кадры пользователя в ESP, позволяя операторам сети PBBN предлагать варианты сервисов TE.


Сеть PBB-TE "Регион", обеспечивающая MAC-сервис установленным на ней станциям, моделируется в виде последовательности релейных функций [12]. Таблица конфигурации MST, ассоциируемая с каждым мостом BCB или B-компонентой IB-моста, содержит набор идентификаторов VLAN, каждый из которых может использоваться в этой сети для формирования части ESP-идентификатора, называемого ESP-VID, и ассоциируется со специальным значением MSTID в таблице конфигурации MST (его обозначают TE-MSTID), указывающим, что этот VID не управляется протоколом STP.

Варианты сервисов TE являются вариантами MAC-сервиса, поддержанными набором ESP, помеченным единым идентификатором TE-SID, формирующим двунаправленный сервис. Обычно описываются два типа вариантов сервиса TE:

  • сервис TE типа "т-т", поддерживаемый двумя ESP типа "т-т", где конечные точки ESP имеют те же MAC-адреса CBP;
  • сервис TE типа "т-мт", поддерживаемый набором ESP, который объединяет один маршрут ESP типа "т-мт", идущий из корня к каждому из n листьев, плюс один маршрут ESP типа "т-т", идущий от каждого из этих n листьев к этому же корню.

Хотя ESP идентифицируется трехкомпонентным кортежем <ESP-DA, ESP-SA, ESP-VID> (см. рис. 9), только пара ESP-DA и ESPVID используется для принятия решения о форвардинге. Комбинация (ESP-DA, ESP-VID) обрабатывает единый 60-битный адрес, где 12 бит соответствует ESP-VID, а 48 бит – ESP-DA. Это поле (ESP-VID) используется как селектор маршрута, переводящий его на CBP, а не на B-VLAN ID, что позволяет организовать до 212 уникальных маршрутных деревьев к любому CBP. На рис. 9, например, сконфигурированы 2 маршрута, позволяющие достичь S2. Эти маршруты разнесены путем использования различных значений ESP-VID в комбинации с адресом назначения второго маршрута ESP-DA.

Ниже будет дан обзор спецификаций, выпущенных MEF за первые 10 лет своего существования, и указана их роль в развитии Ethernet [12, 13], а затем более подробно будет описан Ethernet операторского класса 2-го поколения (CE 2.0) [13].

Спецификации MEF и Ethernet операторского класса

Основная работа MEF состояла в разработке спецификаций и стандартов, которые вместе обеспечили бы возможность формирования и функционирования сетей CE (на основе предложенной модели, набора атрибутов и параметров), а также их управление и техническое обслуживание (OAM) с определенным уровнем качества (QoS) и надежности. Эти спецификации и стандарты позволили CE эффективно взаимодействовать с традиционными глобальными и мобильными сетями связи, преодолев присущие им вначале недостатки.

Хотя в этих спецификациях и используется еще обобщающий термин сети Metro Ethernet (MEN), этот термин покрывает сегодня большой круг сервисных сетей, включающий сети доступа, метросети и сети дальней связи. Новые спецификации используют обычно термин CEN (сети CE, или сети Ethernet операторского класса), который более точен, хотя эти термины можно использовать взаимозаменяемо.

Архитектура сетей CE/CGE

Когда поток кадров движется между доменами Ethernet, он использует транспортный (3-й) уровень трехуровневой модели архитектуры, применяемой для сетей CE/CGE (см. рис. 10).


Это позволяет трафику CE/CGE быть независимым по отношению к сетям, через которые он проходит. При этом данные перемещаются по сети между двумя интерфейсами UNI (см. рис. 11).


Модель сетей CE/CGE – двумерная (см. рис. 5–10). В одном измерении она представлена тремя боковыми плоскостями: данных (Data Plane), управления (Control Plane) и менеджмента (Management Plane).

В другом измерении каждая плоскость состоит из трех уровней:

  • первый (ASL) – прикладной уровень сервисов (например, приложения: IP, MPLS, PDH и др.);
  • второй (ESL) – Ethernet-уровень сервисов (представляет протокольный блок данных – PDU);
  • третий (TSL) – транспортный уровень сервисов (IEEE 802.1, SONET/SDH, MPLS).

Сеть CE/CGE (см. рис. 11) связывает конечных пользователей (CE) с помощью сети CEN, объединяющей сети двух сервис-провайдеров (1 и 2), связанных с помощью интерфейса сеть–сеть (NNI), разбитого на две части: I-NNI – внутренний NNI – и E-NNI – внешний NNI. Пользователи при этом представлены их оборудованием (CE) и подключены через интерфейсы UNI, разбитые на две части: части UNI-C, выделенной на стороне и под ответственность пользователя (CE), и части UNI-N, выделенной на стороне сети сервис-провайдера.

Нужно заметить, что у интерфейса UNI есть свои особенности:

  1. UNI – это одна точка – точка демаркации между пользователем и сервис-провайдером/оператором связи или мультисервисным оператором (MSO).
  2. UNI обычно ассоциируется с портом активного устройства, которым владеет и управляет сервис-провайдер, хотя он может быть привязан к порту устройства пользователя или даже может быть между пользователем и провайдером.
  3. UNI в сети CEN использует физический интерфейс Ethernet, работающий на скорости от 10 Мбит/с до 100 Гбит/с.

Функциональными элементами UNI-C и UNI-N являются элементы трех типов плоскостей: данных, управления и менеджмента (см. рис. 12).


Поток сервисных кадров между UNI-C и UNI-N, включая данные пользователя, а также кадры управления и менеджмента, обрабатывается, соответственно, функциональными элементами этих плоскостей: данных, управления и менеджмента (см. рис. 12).

Кадры управления между пользователем и сервис-провайдером обрабатываются функциональными элементами плоскости управления интерфейсов UNI-C и UNI-N, а кадры менеджмента между пользователем и сервис-провайдером обрабатываются функциональными элементами плоскости менеджмента интерфейсов UNI-C и UNI-N.

Краткий обзор спецификаций Форума MEF для сервисов Ethernet операторского класса

Существуют три типа спецификаций:

  • технические спецификации – включают: определения, архитектурные и абстрактные модели, необходимые для создания технических требований, и определения элементов и атрибутов сетей CE/CGE (UNI, NNI, сервисов);
  • соглашения о реализации (IA), которые обычно определяют количественные характеристики параметров и атрибутов, содержащихся в технических спецификациях, чтобы обеспечить их успешную реализацию;
  • наборы абстрактных тестов (ATS) – серии тестов для измерения соответствия определенным спецификациям MEF с целью создания плана тестирования, похожего на программу сертификации MEF.

Ключевыми для CE 1.0 обычно считают две пары спецификаций:

  • MEF 6.1 и 10.2 – дают определения и описывают атрибуты сервисов CE 1.0;
  • MEF 9 и 14 – описывают наборы ATS: для сервисов Ethernet на интерфейсе UNI (9) и менеджмента трафика (14).

Кроме них, существуют и другие спецификации, наиболее важные из них:

  • MEF 4 и 12.1 – в них даны основы архитектуры сетей Metro-Ethernet, части 1 (4) и 2 (12.1);
  • MEF 7.1 – в ней дана информационная модель (фаза 2) систем элемент-менеджмента (EMS) и сетевого менеджмента (NMS) и описана применимость логических элементов менеджмента из рекомендации ITU-T Q.840.1;
  • MEF 11, 13 и 20 – в них рассмотрены интерфейсы UNI: требования (11), UNI тип 1 (13) и UNI тип 2 (20);
  • MEF 16 – в ней определен интерфейс локального менеджмента сети Ethernet;
  • MEF 17 – в ней даны сервисные требования системы технического обслуживания (OAM);
  • MEF 18, 19, 21/24 – в них приведены наборы ATS для сервиса эмуляции цепей (CES) (18), UNI типа 1 (19) и 2 (21/24);
  • MEF 3 – в ней описан сервис эмуляции цепей для туннельной проводки TDM-трафика по сети Metro-Ethernet;
  • MEF 8 – эмуляция TDM-цепей PDH для передачи по сетям Metro-Ethernet.

Внешний интерфейс "сеть–сеть" (ENNI): сервисные возможности и требования

Интерфейс ENNI и его использование описаны в MEF 26 на примере двух моделей: простой модели с двумя сетями – оператора и сервис-провайдера – и транзитной модели с тремя сетями, представленной на рис. 13.


Транзитная модель состоит из двух сетей сервис-провайдеров (1 и 2), связанных между собой сетью транзитного оператора с помощью интерфейсов ENNI. Простая модель получается из транзитной удалением сети транзитного оператора и объединением интерфейсов ENNI.

В рамках простой и транзитной моделей сети обладают следующими особенностями:

  • виртуальные соединения Ethernet (EVC) между UNI распространены среди транзитных сетей с тремя и более сетями;
  • для каждого сегмента EVC существует виртуальное соединение оператора (OVC).

Ключевые требования ENNI:

  • сервисы: "т-т" и "т-мт" типа EVC, одиночные и множественные CoS на одно EVC;
  • инкапсуляция: стандартный S-Tag (формат кадра);
  • масштабируемость: 1 и 10 (100) Гбит/с на физическом уровне;
  • защита ENNI: двухзвенный LAG (объединение звеньев связи), активный/резервный и протокол управления объединением звеньев связи (LACP).

Набор абстрактных тестов для UNI типа 2

Набор абстрактных тестов для UNI типа 2, включающий: часть 5 – расширенные атрибуты UNI – и часть 6 – обработка протокола L2CP (управляющий протокол уровня 2), описан в MEF 27. В нем определены процедуры тестирования, основанные на требованиях, описанных в MEF 20: UNI тип 2, соглашение о реализации.

Согласно MEF 27, набор ATS для UNI типа 2 состоит: из звеньев OAM, интерфейса E-LMI, сервиса OAM, защиты, расширенных атрибутов UNI и обработки L2CP.


В MEF 27 представлены 4 тестовые конфигурации, показанные на рис. 14.

Классы сервиса (CoS): фазы 1 и 2

Классы сервиса CoS для CE/CGE введены и описаны в документе MEF 23.


Они служат дальнейшему развитию сервисов CE/CGE, которые могли бы поддержать будущие приложения пользователей (см. рис. 15).

Схемы и сервисы доступа через туннель UNI

Виртуальное соединение оператора (OVC) дает возможность осуществить сервис доступа через туннель UNI путем соединения виртуального UNI (VUNI) и удаленного UNI (RUNI) (см. рис. 16). Операторы, поддерживающие такой туннель, могут не заботиться о деталях сервиса. Ответственность за них ложится на оператора, поддерживающего VUNI.


Указанная схема туннельной проводки позволяет организовать доступ к сервису Ethernet через сеть доступа и транспортную сеть, как показано на рис. 17. Здесь провайдер сети доступа обеспечивает оператору виртуального соединения Ethernet CEVC1 соединение между пользовательским UNI1 (RUNI) и ENNI1, дающим выход в транспортную сеть провайдера.


Провайдер транспортной сети обеспечивает оператору CEVC2 соединение между ENNI1 и интерфейсом ENNI2, дающим выход в сеть провайдера сервиса Ethernet. Последний обеспечивает пользователю сквозной (End-to-End) сервис Ethernet, подсоединяя VUNI к терминирующему туннелю (TT) и формируя EVC между UNI1 и UNI2.

Спецификация сетевых интерфейсных устройств (NID) и гибридный NID-сервис (HNS)

Различают 5 типов NID: транспортный, сервисный, туннельный, туннельно-сервисный и гибридный (включающий туннельный сервис и сервис пользователя). Из них гибридный NID определяет гибридный NID-сервис (HNS) – стандартный, определенный MEF, туннельный и пользовательский сервис, обеспечиваемый неавторизованным (OOF) оператором, который владеет и управляет им. Этот сервис позволяет OOF-оператору передать сервис-провайдеру управление некоторыми функциями.

Операторское виртуальное соединение (OVC)

Операторское виртуальное соединение – это соединение ассоциированных внешних интерфейсов (UNI или ENNI) одного оператора (см. рис. 18). Цель такого соединения – реализовать спецификацию сервисов доступа к Ethernet (EAS). Фаза 1 фокусируется на определении двух сервисов OVC типа "т-т": прозрачный сервис и стандартный сервис. Детальное определение сервисов, основанное на атрибутах, приведено в документе MEF 26 (ENNI).


Виртуальное соединение EVC является примером сквозного ("из конца-в-конец") сервиса, а OVC – примером локального (в расчете на сеть MEN одного оператора) сервиса. Любой входящий кадр пользователя, отображенный на OVC на одном из интерфейсов, может быть доставлен к любому или ко всем другим интерфейсам, которые отображены на тот же OVC. При этом физическая среда у ENNI – полнодуплексная 802.3 LAN, а формат кадра – 802.3 (S-tag).

Защита сервиса

Защита сервиса – спецификация, которая определяет требования документов MEF для защиты сервиса в зоне внешних интерфейсов. Механизм такой защиты обеспечивает локальную защиту сервисов Ethernet между сетевыми границами в зоне взаимосвязи (Interconection zone, рис. 19).


Здесь под зоной взаимосвязи понимаются узлы, порты и звенья связи, соединяющие смежные сети. Эти узлы передают трафик из сети в зону взаимосвязи и из этой зоны в сеть.

Абстрактные тестовые наборы ENNI

Абстрактные тестовые наборы (ATS) используются для тестирования функций, механизмов защиты и восстановления двух взаимодействующих MEN с помощью их внешних интерфейсов "сеть–сеть" (ENNI). Эти наборы делятся на 4 части:

  • часть 1: основные ATS, используемые для тестирования: CEVC, ENNI, конечных точек CEVC для ENNI, VUNI, CEVC для UNI и CEVC для VUNI;
  • часть 2: ATS для OAM;
  • часть 3: ATS, определенные согласно требованиям по объединению звеньев связи (LA – Link Aggregation);
  • часть 4: ATS для тестирования профиля полосы пропускания.

Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #2, 2016
Посещений: 4767

Статьи по теме

  Автор

Николай Слепов

Николай Слепов

Независимый эксперт

Всего статей:  23

В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций