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Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 50

Carrier Ethernet – die Revolution im Wide Area Networking (WAN)

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Den steigenden Anforderungen Rechnung tragen

Um diesen Anforderungen Rechnung tragen zu können, investieren die Carrier in Projekte, die alle das Ziel haben, ultra-leistungsfähige Paket-Netzwerke zu realisieren, um den wachsenden Paketstrom handhaben zu können. Dabei wenden sie sich besonders von TDM und SONET/SDH ab, weil man genau weiß, dass derartige Systeme nicht schnell genug wachsen können, einen erheblichen Overhead erzeugen, von der technischen Basis her teuer sind und zudem auch noch einen erheblichen personellen Betriebsaufwand nach sich ziehen.

Aus all diesen Projekten hat man bereits folgendes gelernt: je niedriger der Layer ist, desto geringer sind die Betriebskosten. Das bedeutet, dass die Übertragung von Paketverkehr auf Layer 3 (IP) teurer ist als auf Layer 2 (Ethernet) oder Layer 1 (WDM). Weiterhin hat man gelernt, dass das Netzwerk um so billiger zu betreiben ist, je einfacher es aufgebaut ist. Viele übereinander gestapelte Layer kosten Overhead, Umsetzung und Geld. Das wissen wir eigentlich schon seit langem theoretisch, aber es gibt jetzt eine Reihe von Projekten, die das wirklich im großen Maßstab nachweisen.

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Projekte zur IP-Netz Transformation begannen vor einigen Jahren. Auf dem WAN-Bereich ist besonders 21CN von BT bekannt geworden. Auf dem Metro-Bereich waren Konzepte sofort erfolgreich, die keine Ablösung darstellen mussten, sondern als IP-Netz neu beginnen konnten. Ein bekannter Vertreter ist hier Yipes. Bis alle Carrier-Netze umgebaut sind, wird es wohl bis 2015 dauern, alleine wegen der Größe mancher Netze. Das Endziel aller dieser Bemühungen ist ein Netzwerkmodell mit nur zwei Schichten, das einen IP-Ethernet Service über einer optischen Ethernet-WDM-Transportschicht aufbaut.

Ethernet ist das Bindeglied zwischen den beiden Schichten. Der optische Pakettransport wird so gestaltet, dass er den sanften Übergang zwischen schaltkreis-basierten optischen SONET/SDH-Transportnetzen und dem effizienten paketbasierten Ethernet-Transport erlaubt. Während der üblicherweise langen Migrationsperiode wird SONET zwar immer noch ein integraler Bestandteil sein, seine Bedeutung aber nach und nach verlieren.

WDM in seinen unterschiedlichen Ausprägungen ist die einzige Technologie, die das grundsätzliche Problem des rasanten Wachstums des Verkehrsaufkommens lösen kann und die Tatsache, dass der meiste Verkehr eben auf der Basis von Ethernet-Paketen an das Netz herangetragen wird, macht Ethernet zu einem weiteren Lösungsbaustein.

Dazu muss Ethernet aber um die schaltkreisbasierten Vorzüge des SONET erweitert werden, sonst kann SONET nicht abgelöst werden. Das ist Sinn und Zweck neuer Ethernet-TunnelProtokolle wie PBT (Provider Backbone Transport), PBB-TE (Provider Backbone Bridging Traffic Emngineering), MPLS-TP und anderen.

Die Ethernet-Tunnel erlauben den Service-Providern Wege für den Ethernet-Verkehr zu schaffen, sagen wir einmal einen Weg von London nach Rom, wobei der Verkehr für den Weg zwischen London und Rom innerhalb der optischen Transportschicht verbleiben kann und nicht zwischendurch immer wieder in jeder Stadt auf dem Wege durch Router neu vermittelt werden muss. So etwas kennen wir ja in den Corporate Netzen als Fast-IP oder IP-Switching, nur eben jetzt so angewendet, dass die optische Transportschicht nicht verlassen werden muss. Neben dem reinen Geschwindigkeitsvorteil bedeutet das übrigens auch, dass man weniger Routerports und damit weniger oder kleinere Router benötigt, was die Kosten senkt.

Eine neue Produktklasse

Um die Komplexität der Migration zu reduzieren und das exponentielle Wachstum des Verkehrs zu unterstützen, hat sich eine neue Klasse von Produkten gebildet: Packet Optical Network Platforms (PONPs) oder Packet Optical Transport Systems, die konfigurierbare Teile für Carrier Ethernet Switching, SONET/SDH/OTN, ADM Crossconnect (MSPP), OTM/WDM-Transport und ROADM haben. Packet Optical Network Platforms erlauben es den Service-Providern, Konfigurationen vom kompletten klassischen TDM bis zum kompletten Ethernet-Transport aufzubauen, und so die Migration langsam durchzuführen.

Ein wesentlicher Vorzug der Packet Optical Network Platforms ist ein einziges Management-System, um Ethernet, WDM und SONET/SDH zu verwalten, anstatt der drei bisher dafür zuständigen Systeme. PONPs realisieren den verschmolzenen Ethernet-WDM-Transport durch eingebettete Elemente des WDM-Transports, RODM/WSS und Ethernet Transport. Für die Migration besitzen sie SONET/SDH mit elektrischen Crossconnect-Funktionen. Zu diesen Hauptfunktionen brauchen sie zwei weitere Ingredienzien: Connection-Oriented Ethernet (COE) für SDH/SONET-ähnliche Funktionalität und OTN (G.709 Optical Transport Network) für Service-Transparenz und Verwaltung der WDM-Layer.

Man hat jetzt schon eine Reihe Erfahrungen mit PBT/PBB-TE und MPLS-TP sammeln können. Das macht diese Protokolle zu wahrscheinlichen Kandidaten für die Implementierung von Connection Oriented Ethernet COE, um die einer unmittelbaren geschalteten Verbindung ähnlichen Qualitäten von SONET wie Unverwüstlichkeit und deterministische Datenübertragung von Ende zu Ende auch im Paketnetz zu haben. COE ist die Mainstream-Technik für PONPs und integraler Bestandteil eines jeden IP-Netzwerk-Transformations-Projektes.

Der ITU G.709-Standard OTN definiert transparentes Framing für 2,5G, 10G, 40G und zukünftig 100G Payloads auf DWDM-Systemen. Manche Anbieter wie Ciena haben das heruntergebrochen, um auch Verkehrsströme höherer Granularität kleiner 2,5G damit steuern zu können. Jeder Client-Strom, einschließlich SDH, SONET, Ethernet, SAN-Protokolle wie FC usw. kann in einen ODU-Frame gepackt werden. G.709 definiert außerdem Performance-Monitoring und Forward Error Correction FEC. OTN versetzt die optische Ebene in die Lage, jeden TDM oder Paketstrom auf Wellenlängen abzubilden und damit transparent zu übertragen.