Динамика развития сетей Ethernet

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта и связи Украины

Одесская национальная академия связи им. А.С. Попова

Кафедра сетей связи

Реферат

на тему: «Динамика развития сетей Ethernet»

Выполнила:

студент ИК - 4.02

Грушенко Алесандр Андреевич

Одесса 2012

Введение

Нарастающая конкуренция между традиционными и альтернативными операторами на рынке местных линий связи заставляет и тех и других оптимизировать свои сети в целях предоставления наиболее выгодных с точки зрения стоимости услуг. Как правило, это единый пакет, включающий передачу речи, данных, мультимедиа и доступа в Интернет. Кроме того, провайдеры услуг могут получить конкурентные преимущества и привлечь новых клиентов за счет решений «с запасом на будущее», используя сетевую архитектуру, готовую к быстрому росту приложений, требующих большой полосы пропускания, таких как видео по IP и мультимедийные приложения Internet. городской сеть ethernet маршрутизатор

В плотно заселенных городских районах все более востребованными оказываются оптоволоконные линии для жилых домов, многоквартирных зданий (MDU -- Multiple Dwelling Units) и организаций типа малого офиса/домашнего офиса (SOHO -- Small Office/ Home Office). Возможности широкополосного доступа могут быть задействованы в многоквартирных домах, бизнес-центрах с многочисленными арендаторами и в отелях. Таким образом, малый бизнес становится прибыльным сегментом рынка широкополосных услуг.

Построение сетей может осуществляться с использованием различных типов среды передачи: оптоволокно, коаксиальный кабель, витая пара категории 5, существующие телефонные линии (используя DSL) и технологии беспроводных сетей.

Экономичность, скорость и выгодность с точки зрения затрат, а также простота, легкость использования и известность Ethernet -- основные преимущества новой технологии построения городских сетей. Городские сети (Metropolitan Area Networks) широкополосного Ethernet-доступа становятся все более жизнеспособным решением, поскольку обеспечивают высокую пропускную способность при низкой стоимости. Но что наиболее важно, оптоволокно открывает возможность для прибыльных дополнительных услуг

1. Транспортный уровень

В большинстве российских регионов транспортная сеть имеет ряд особенностей, существенных с точки зрения перевода их на IP-технологии. Важнейшими из них считаются использование устаревших линий передачи, чрезмерная удаленность и труднодоступность некоторых населенных пунктов. От технологий, используемых на уровне NGN, во много зависит качество работы всей сети и количество предоставляемых сервисов. В качестве транспорта могут быть использованы АТМ, MPLS, Ethernet и другие сети.

Технология АТМ более адаптирована к применению NGN, прежде всего благодаря наличию встроенных механизмов обеспечения заданного качества сервиса, возможности адаптации к разнородному трафику данных, гибкого перераспределения полосы пропускания между различными сервисами. Эта достаточно дорогая технология применяется, прежде всего, в больших сетях, что обусловлено ее надежностью и гибкостью. В качестве транспортной среды передачи технология АТМ часто использует SDH. Такое сочетание позволяет добиться высочайшей надежности и управляемости транспортной сети.

Сети IP, основанные на Ethernet-коммутаторах и маршрутизаторах, это наиболее дешевое решение, а потому достаточно часто встречающееся в небольших сегментах NGN. Такие сети просты в проектировании и эксплуатации, легко наращиваются и модернизируются, однако, они имеют ряд недостатков, ограничивающих их применение в качестве транспортной среды для NGN. Основной из них - недостаточная адаптированность к пропуску разнородного трафика, особенно потоков данных, используемых наиболее востребованными приложениями (VoIP,Video IP). При использовании IP-сетей очень сложно обеспечить требуемое качество работы таких приложений. Единственный выход - это увеличение пропускной способности магистралей, что не всегда приводит к положительному результату.

Развитие технологии Ethernet привело к появлению нового транспорта - PoS (Pocket over SDH/SONET), или New Gen SDH (NG SDH). По сути, это симбиоз двух хорошо знакомых технологий Ethernet и SDH/SONET. Такая технология имеет преимущества системы передачи SDH, характеризующейся высочайшей надежностью и управляемостью сети IP, позволяющей предоставлять все необходимые услуги передачи пакетного трафика, включая такие приложения как VPN, VoIP и др.

Другое направление развития IP-сетей - это использование оптических кабелей в качестве среды передачи непосредственно. Наращивание скорости передачи до 1 или 10 Гбит/с подразумевает использование оптических технологий и создание так называемого Optical Ethernet. В городах строительство транспортных оптических сетей оправдывается наличием потребительского спроса на широкополосные услуги и территориальной концентрацией абонентов. Возможность построения подобной транспортной сети в сельской местности на сегодняшний день довольно призрачна. Однако даже с учетом огромной полосы пропускания каналов такая IP-сеть методологически несет в себе все недостатки «младших» Ethernet. Дальнейшее совершенствование IP-сетей привело к созданию MPLS.

Технология MPLS изначально задумывалась как средство снижения нагрузки на маршрутизаторы и адаптации IP-сетей к разнородному трафику данных. Она давала путь сопряжения сетей IP и АТМ и закономерно стала одной из технологий транспортного уровня NGN. Это произошло, прежде всего, благодаря реализованным на ее основе приложениям: управление трафиком, таким как TE (Traffic Engineering), виртуальные частные сети (VPN), быстрое восстановление соединений - FRR (Fast Re-Route), обеспечение качества обслуживания. Технология MPLS заключается в том, что устройства опорной сети передают пакеты только с использованием меток и не анализируют заголовки IP-пакетов. В точке выхода метки удаляются, пакеты передаются в пункт назначения. Таким образом, на основе метки осуществляется ускоренная коммутация пакетов в узлах сети, дифференцируется трафик и поддерживается сквозное качество услуг IP-сети . Технология MPLS позволяет строить множество виртуальных частных IP-сетей с собственной (изолированной) системой IP-адресации на базе единойтранспортной сети и, таким образом, может служить основой для построения масштабируемых мультисервисных сетей. Сегодня большинство производителей оборудования NGN, так или иначе, декларируют поддержку технологии MPLS.

С уровнем доступа чаще всего сталкиваются клиенты сети. Под термином «доступ» подразумевается очень широкое понятие от цифровых абонентских линий до пограничных шлюзов и конвергентной сигнализации. Доступ в общем виде - это все оборудование, которое связывает сеть NGN с традиционными TDM - сетями и даже небольшими локальными сетями передачи данных. Естественно, здесь нельзя забывать и абонентов сети. Можно выделить несколько способов включения их в сеть следующего поколения. Наиболее интересный - это непосредственное подключение пользователей к пакетной сети через IP-телефоны. Такое подключение наиболее «удобно» с точки зрения NGN, предоставление мультимедийного трафика, управления ресурсами сети. Однако в силу многих технологических трудностей, связанных с невозможностью доставить к абоненту сеть Ethernet или MPLS в чистом виде, операторы не могут оказать такой услуги. IP-телефонами чаще всего пользуются корпоративные абоненты, постоянно работающие в интегрированной локальной NGN сети. Остальные абоненты включаются в сеть через широкополосную сеть доступа. Природа такого подключения может быть разной: DSL-системы, использующие медные кабельные пары (наиболее часто встречающийся тип), системы кабельного телевизионного вещания, активно развивающиеся сейчас беспроводные системы (Wi-Fi и WiMAX), оптические технологии доступа, например, PON. Объединяет их одно - в качестве конечного интерфейса абоненту они предоставляют IP-подключения, которые дают возможность использовать интеллектуальный терминал с доступом к большому количеству дополнительных сервисов. Гораздо сложнее ситуация с подключением абонентов TDM -сетей. Единственный возможный вариант для них - это опосредованное включение в NGN через шлюзы стандартной телефонии. Естественно абоненты «старой» сети не могут получить всего перечня услуг, доступного IP-абонентам, но даже здесь NGN позволяет предоставлять некоторые услуги цифровой сети нового поколения всем абонентам.

2. Экономическая эффективность Ethernet

Рост Ethernet становится все более заметным. Эта технология стала стандартом де-факто для корпоративных локальных сетей. 100-мегабитный Ethernet доминирует в качестве стандарта для рабочих мест, тогда как на магистральных каналах наблюдается колоссальный рост 1 и 10-гигабитных скоростей.

Интенсивная динамика роста новой технологии обусловлена главным образом ее простотой и низкой стоимостью. Ethernet, Fast Ethernet и 1/10-гигабитный Ethernet за несколько первых лет с начала поставок дешевели в среднем на 30% в год. Триумф Fast Ethernet над ATM для рабочих мест хорошо известен. Возможно, что по тем же самым причинам -- простота и низкая стоимость -- гигабитный Ethernet и 10-гигабитный Ethernet в ближайшем будущем станут более популярны в опорных сетях, чем ATM.

Рис. 2 Тенденция цен на Ethernet

3. Совместимость с существующими локальными сетями

Сегменты 100VG-AnyLAN достаточно просто могут быть внедрены в существующие сети. Каждый концентратор может быть сконфигурирован на поддержку либо кадров 802.3 Ethernet либо кадров 802.5 TokenRing. Все концентраторы, расположенные в одном и том же логическом сегменте (не разделенном мостами, коммутаторами или маршрутизаторами), должны быть сконфигурированы на поддержку кадров одного типа. Для связи сегмента 100G-AnyLAN сегментами Ethernet или TokenRing нужно использовать коммутатор или маршрутизатор, так как частота передачи бит и способ их кодирования отличаются, и концентратор не может справиться с такими проблемами. Коммутатор может достаточно быстро передавать кадры из сегмента 100VG-AnyLAN в сегмент традиционной технологии и обратно, так как трансляция формата кадра и пересчет контрольной суммы не требуется.

Основные проблемы, которые решают разработчики стандарта GigabitEthernet, сосредоточены в следующих областях:

· В связи с ограничениями, накладываемыми методом CSMA/CD на длину кабеля, версия GigabitEthernet для разделяемой среды допускала бы длину сегмента всего в 25 метров. Так как существует большое количество применений, когда нужно повысить диаметр сегмента хотя бы до 100 метров, то сейчас предпринимаются усилия по использованию всего потенциала современных технологий для преодоления "врожденного" ограничения метода CSMA/CD.

Одно из предложений состоит в расширении минимального размера кадра с 64 до 512 байт. Если поле данных состоит из меньшего количества байт, то кадр дополняется до 512 байт служебными символами. Такой подход позволяет увеличить диаметр сети до 100 м, но снижает полезную пропускную способность сети.

Второе предложение основано на применении для соединения узлов в сегмент буферизующего полнодуплексного повторителя. Такой повторитель разрешает станциям работать со своими портами по полнодуплексной схеме, снимая реализацию метода доступа CSMA/CD с сетевых адаптеров компьютеров. Однако, повторитель по прежнему реализует разделяемую среду в 2 Гб/c за счет применения алгоритма CSMA/CD к кадрам, поступившим в буфер порта. Такой подход позволяет строить связи между узлом и повторителем той же длины, что и в случае использования коммутатора. Сам же полнодуплексный повторитель оказывается дешевле коммутатора, так как его внутренняя производительность должна составлять всего 2 Гб/c вместо N/2x2 Гб/c при построении коммутатора с N портами GigabitEthernet. Полнодуплексный повторитель позволяет соединять сегменты GigabitEthernet с сегментами Ethernet и FastEthernet.

4. 10-гигабитный ethernet

· Новый стандарт 10-гигабитного Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN, MAN и WAN. В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.

· 10GBASE-CX4 -- Технология 10-гигабитного Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров), используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand.

· 10GBASE-SR -- Технология 10-гигабитного Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в зависимости от типа кабеля), используется многомодовое волокно. Он также поддерживает расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового волокна (2000 МГц/км).

· 10GBASE-LX4 -- использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300 метров по многомодовому волокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при использовании одномодового волокна.

· 10GBASE-LR и 10GBASE-ER -- эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 километров соответственно.

· 10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW -- Эти стандарты используют физический интерфейс, совместимый по скорости и формату данных с интерфейсом OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Они подобны стандартам 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER соответственно, так как используют те же самые типы кабелей и расстояния передачи.

· 10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 -- принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Использует экранированную витую пару. Расстояния -- до 100 метров.

Комитет 802.12, ведомый специалистами компании Hewlett-Packard, также ведет работы по разработке варианта этой технологии для скорости передачи данных в 1 Гигабит в секунду. Вариант этой технологии также ориентируется на физический уровень стандарта FibreChannel, а в качестве метода доступа предполагается использовать метод DemandPriority.

К энтузиастам перевода технологии VG на гигабитные скорости относятся также компании CompaqComputer, TexasInstrument и Motorola.

5. Перспективы

О Terabit Ethernet (так упрощенно называют технологию Ethernet со скоростью передачи 1 Тб/с) стало известно в 2008 году из заявления создателя Ethernet Боба Меткалфа на конференции OFC который предположил, что технология будет разработана к 2015 году, правда, не выразив при этом какой-либо уверенности, ведь для этого придется решить немало проблем. Однако, по его мнению, ключевой технологией, которая может обслужить дальнейший рост трафика, станет одна из разработанных в предыдущем десятилетии -- DWDM.

«Чтобы реализовать Ethernet 1 Тб/с, необходимо преодолеть множество ограничений, включая 1550-нанометровые лазеры и модуляцию с частотой 15 ГГц. Для будущей сети нужны новые схемы модуляции, а также новое оптоволокно, новые лазеры, в общем, все новое, -сказал Меткалф. -- Неясно также, какая сетевая архитектура потребуется для ее поддержки. Возможно, оптические сети будущего должны будут использовать волокно с вакуумной сердцевиной или углеродные волокна вместо кремниевых. Операторы должны будут внедрять больше полностью оптических устройств и оптику в свободном пространстве (безволоконную). Боб Меткалф».

6. Экономическая эффективность Ethernet

Рост Ethernet становится все более заметным. Эта технология стала стандартом де-факто для корпоративных локальных сетей. 100-мегабитный Ethernet доминирует в качестве стандарта для рабочих мест, тогда как на магистральных каналах наблюдается колоссальный рост 1 и 10-гигабитных скоростей.

Интенсивная динамика роста новой технологии обусловлена главным образом ее простотой и низкой стоимостью. Ethernet, Fast Ethernet и 1/10-гигабитный Ethernet за несколько первых лет с начала поставок дешевели в среднем на 30% в год. Триумф Fast Ethernet над ATM для рабочих мест хорошо известен. Возможно, что по тем же самым причинам -- простота и низкая стоимость -- гигабитный Ethernet и 10-гигабитный Ethernet в ближайшем будущем станут более популярны в опорных сетях, чем ATM.

Заключение

Производители носителей и систем хранения данных могли получить лицензии на технологию LTO Ultrium второго поколения еще с января 2002 года. А уже осенью прошлого года компания Hewlett-Packard первой в индустрии (по ее утверждению) начала поставлять своим партнерам опытные образцы ленточных накопителей Ultrium второго поколения (HP StorageWorks Ultrium 460). Эти устройства обладают повышенным быстродействием и емкостью - так, они позволяют сохранять сжатые данные на картриджи размером 400 Гбайт, причем время заполнения такого картриджа составляет менее 2 ч. В связи со слиянием с Compaq новые устройства носят теперь название StorageWorks.

Технологии резервного хранения информации продолжают совершенствоваться. Несмотря на все достижения в области повышения надежности и обработки ошибок, дальнейшие улучшения здесь по-прежнему необходимы. Немало усилий требует увеличение скорости ленточных накопителей в соответствии с сегодняшними стандартами; необходимо также повышение интеллектуального уровня устройств и совершенствование средств управления ими.

Размещено на Allbest.ru