Технология Ethernet

Технология Ethernet была разработана для обмена данными в ЛВС. Стандартизация Ethernet была выполнена международной организацией IEEE – институт инженеров по электронике и электротехнике. Технология Ethernet – не единственно возможное решение для организации ЛВС, но она уверенно лидирует на соответствующем рынке. Не менее 95% портов ЛВС базируются на технологии Ethernet [41]. Поэтому многие специалисты отождествляют выражения "локальная сеть" и "сеть Ethernet".

Все разновидности стандартов Ethernet входят в общую группу IEEE802.3. Для тех вопросов, которые рассматриваются в монографии, приемлема следующая классификация этих стандартов: Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Появлению стандарта Ethernet способствовала компания Xerox, которая в середине 70-х годов разработала экспериментальную ЛВС. На физическом уровне Ethernet обеспечивает пропускную способность 10 Мбит/с. В 1995 году был разработан стандарт Fast Ethernet, который позволяет повысить скорость обмена данными до 100 Мбит/с. Следующая версия – Gigabit Ethernet – появилась в 1998 году. Доступная пропускная способность ясна из названия этого стандарта. В настоящее время пропускная способность Ethernet доведена до уровня 10 Гбит/с.

Указанные величины пропускной способности следует считать номинальными значениями. Реальная пропускная способность Ethernet обычно не превышает 50% анонсируемых величин. Учитывая, что сеть Ethernet представляет собой систему массового обслуживания (СМО), ее эффективность представляется весьма высокой.

Ethernet, работающий на скорости 10 Мбит/с, может использовать различную среду передачи. В частности, институт IEEE разработал спецификации, определяющие правила обмена данными по различным типам коаксиального кабеля, по неэкранированной витой паре (UTP), а также по одномодовому и многомодовому ОВ. Основными топологиями сети Ethernet считаются "шина", "кольцо" и "звезда".

Концептуальные положения по применению технологии Ethernet в сетях доступа разрабатываются многими компаниями, специализирующимися как в области системных исследований, так и производства инфокоммуникационного оборудования. Заметный вклад вносит международный альянс EFMA (Ethernet in the First Mile Alliance), который был создан в 2001 году. Названия стандартов, выпускаемые этим альянсом, начинаются с букв "EFM".

В настоящее время предложен ряд перспективных решений по использованию технологии Ethernet поверх пассивной оптической сети (EPON) и цифровой линии VDSL (EoV). Разработчики полагают, что аппаратно-программные средства, реализующие эти решения, станут конкурентоспособными на рынке оборудования для сетей абонентского доступа.

Ethernet, как и ATM, связан со вторым (канальным) уровнем эталонной модели OSI. По функциональному назначению стандарт Ethernet был задуман как более простая технология, ориентированная исключительно на обмен данными между компьютерами. Поэтому в рассуждениях об Ethernet обычно не звучали слова: "дорогая технология" и им подобные выражения. Следует также учесть, что стандарт Ethernet был разработан для сетей в помещении пользователя. Это означает, что речь шла о небольших расстояниях между терминалами и центром сети.

Прошло время. Заметно изменились виды информации, которыми обмениваются компьютеры. Появились новые стандарты Ethernet, обеспечивающие высокие скорости передачи данных. Возник естественный вопрос: "Нельзя ли использовать сравнительно дешевую технологию Ethernet для решения более масштабных задач, нежели создание ЛВС?". В первую очередь, специалистов привлекли сети обмена данными, создаваемые на территории города. В телефонии такие сети известны по аббревиатуре ГТС. Для сетей обмена данными обычно используется аббревиатура MAN – Metropolitan Area Network. Появился еще один термин: "Metro Ethernet". Обычно он используется в тех случаях, когда целесообразно подчеркнуть применение технологии Ethernet для мультисервисного обслуживания.

Говоря о применении технологии Ethernet в сетях Metro Ethernet, обычно подразумевают нечто большее, чем унификацию решений для обмена данными, хотя это тоже важно [42]. Речь, как правило, идет о "triple-play services" [43]. Эту тройку, уже упоминавшуюся в третьей главе монографии, образуют речь, данные и видеоинформация.

За десять лет производительность сетей Ethernet возросла с 10 до 1000 Мбит/с, то есть на два порядка, а стоимость одного порта снизилась почти в 50 раз, достигнув уровня в 20 – 25 долларов США [44]. Эволюция технологии Ethernet продолжается. Выше уже упоминались стандарты, предусматривающие скорости в 1 и 10 Гбит/с. Любопытные стоимостные соотношения, полученные компанией Net Forecast [45], приведены в [46] – рисунок 4.18. Приведенные данные справедливы для Провайдеров услуг Internet в США.

Затраты Провайдера услуг Internet на один порт

Рисунок 4.18

Еще более впечатляющие оценки приведены на сайте компании "Евразия Телеком" [47]. График, заимствованный с этого сайта, приведен на рисунке 4.19. Он иллюстрирует ценовую модель использования двух технологий: SDH и Ethernet.

Затраты на получение пропускной способности 1 Гбит/с для двух технологий

Рисунок 4.19

Конечно, столь впечатляющая динамика стоимости и производительности сетей Ethernet еще не доказывает возможность ее применения на более высоких иерархических уровнях инфокоммуникационной системы. В середине 90-х годов некоторые эксперты считали, что развитие Ethernet будет осуществляться совместно с технологией с ATM [48]. Теперь чаще упоминается связка технологий Ethernet – MPLS [41, 49]. Подобный подход поможет решить проблему качества обслуживания, которая не была существенной при использовании технологии Ethernet исключительно для обмена данными.

Еще один важный аспект применения технологии Ethernet для обслуживания всех видов трафика – обеспечение высокой надежности. В настоящее время общепринятой нормой для коэффициента готовности стала величина 0,99999 [50]. Кстати, десять лет назад коэффициент готовности 0,9999 обеспечивался далеко не всеми Операторами развитых стран [51].

В сетях SDH коэффициент готовности, равный 0,99999, обеспечивался применением кольцевых структур. Для сетей Ethernet может использоваться недавно разработанная технология RPR – устойчивое пакетное кольцо [52]. Надежность на уровне "пяти девяток" – что следует из названия этой технологии – обеспечивается за счет отказоустойчивости кольцевых топологий. Существенно то, что технология RPR рассчитана на переключение в течение 50 мс с момента отказа. Ранее столь быстрое восстановление связи было характерно только для колец SDH. Технология RPR может использоваться совместно с сетями SDH и Ethernet. Сравнение свойств отказоустойчивости SDH и RPR колец можно найти в [53].

Технология Ethernet – эффективное средство для организации виртуальных частных ЛВС (VPL – Virtual Private LAN). Соответствующие услуги известны по англоязычной аббревиатуре VPLS. Основная идея VPLS состоит в передаче кадров Ethernet через другие сети без преобразования. Такие решения обычно называют "прозрачной" передачей. Все кадры инкапсулируются в соответствии с теми принципами, которые определены для технологии MPLS. Это обеспечивает создание туннелей, которые можно "проложить" в сетях MAN и даже WAN (глобальная сеть). Иногда для названия городских сетей, которые построены таким способом, вводится забавная аббревиатура MEN – Metropolitan Ethernet Network [54, 55]. Интересную информацию о перспективах развития технологии Ethernet можно найти на сайте Metro Ethernet Forum [54].

Технология Ethernet ориентирована на коммутацию пакетов. Тем не менее, на уровне сетей MAN и WAN предусмотрены услуги эмуляции цифровых трактов, используемых в сетях с коммутацией каналов. Такие возможности будут востребованы в течение весьма длительного периода времени, который определяется длительностью формирования NGN. В настоящее время услуги, именуемые TDM Line (T-Line), предусматривают поддержку цифровых каналов в диапазоне скоростей от 64 кбит/с до 51,48 Мбит/с [54].

Известная консалтинговая компания Pioneer Consulting в своем отчете [56] приводит интересный прогноз для технологии Ethernet, ориентированной на скорость передачи 10 Гбит/с. К 2008 году ожидается рост объема продаж соответствующего оборудования до 2554,1 млн. долларов США. Объем продаж в 2003 году оценивался величиной 359,1 млн. долларов США. За эти годы объем продаж оборудования Ethernet, использующего скорость передачи 1 Гбит/с, сократится почти вдвое.

Не менее оптимистичны оценки и другой авторитетной компании – IDC [57]. В частности, доходы от услуг Metro Ethernet в США на 2008 год прогнозируются на уровне 1,2 млрд. долларов США. Существенно то, что темпы годового роста этих доходов (CAGR), как ожидают эксперты, составят 30.7%. Прогноз IDC близок к оценкам рынка технологии Ethernet в США, который представлен компанией Vertical Systems Group [58] – рисунок 4.20.

Рост доходов за счет услуг Ethernet на рынке США

Рисунок 4.20

Резюмируя изложенное выше, можно утверждать, что технология Ethernet перешла в некое новое качество. По всей видимости, она станет одним из основных средств, используемых для формирования NGN. Соответствующая концепция иногда обозначается аббревиатурой ETTx – Ethernet To The "x". Точка "x" указывает на то место, до которого создается сеть, использующая технологию Ethernet.

Технология Ethernet изначально предназначалась для сети, которая создается в помещении пользователя. Как правило, в этих помещениях ранее были проложены другие кабели – для телефонной связи и подачи программ звукового вещания. Естественно, появились идеи создания технологии, которая подобна Ethernet, но ориентирована на уже используемые линейные сооружения ТФОП. Эти соображения стимулировали появление технологии HPNA [59, 60]. Она была разработана альянсом по использованию сетей на базе существующих телефонных линий. В технической литературе (особенно в названиях стандартов) встречается также и другое обозначение данной технологии – HomePNA.

Отличительной чертой технологии HPNA можно считать возможность сокращения затрат на введение новых видов инфокоммуникационных услуг за счет уменьшения скорости обмена информацией. В частности, стандарт HomePNA v1.0 обеспечивает скорость обмена информацией до 1 Мбит/с при расстоянии между передатчиком и приемником не более 150 метров. Такие длины телефонной проводки, выполняемой обычно кабелем типа ТРП [61], характерны для жилых домов с площадью до 1000 м² [59].

Спецификация следующего поколения технологии HPNA (версия v2.0) была создана для повышения скорости обмена данными до 10 Мбит/с. Перекрываемое расстояние было увеличено до 450 метров. При этом также использовалась существующая проводка, а не СКС [62].

Для подключения ПК к сети обмена данными используется то же программное обеспечение операционной системы Windows, которое разработано для поддержки карт Ethernet. Это обстоятельство объясняет второе название технологии HPNA – мегабитный Ethernet. Описание технологии HPNA и некоторых вариантов ее реализации можно найти в [59, 60, 63 – 66], а также в Internet.

Дата добавления: 2015-07-20