Абонентские терминалы Gateray GR-EP-ONU1-1 были протестированы на возможность использования с линейными терминалами OLT BDCOM и показали полную совместимость и прекрасную функциональность.
Оборудование для пассивных оптических сетей с технологией EPON активно применяется российскими операторами связи. Осенью прошлого года мы презентовали начало поставок линейных терминалов OLT и абонентских терминалов ONU EPON от Gateray. Моновендорное решение Gateray показало высокую производительность и функциональность. Мы решили проверить, как работают ONU с оборудованием других вендоров, например — с распространенным в России производителем BDCOM.
Для теста оборудования был собран стенд с линейным терминалом OLT BDCOM серии 3616, абонентскими терминалами Gateray GR-EP-ONU1-1 и BDCOM серии 1501C. Абонентские терминалы были подключены к головной станции через оптический сплиттер 1×8 с равномерным делением.
На OLT использовался следующий шаблон конфигурации ONU:
epon onu-config-template T1
cmd-sequence 1 switchport port-security dynamic maximum 6
cmd-sequence 2 switchport port-security mode dynamic
cmd-sequence 3 epon onu all-port ctc vlan mode tag %1
cmd-sequence 4 epon onu all-port loopback detect
Терминал GR-EP-ONU1-1 в штатном режиме подключился к OLT и успешно принял конфигурацию из шаблона. Для проверки базовых характеристик сигнала были произведены замеры уровней мощности сигнала на OLT и терминалах. Замеры оптической мощности на стороне абонентских терминалов, как положено, показали эквивалентный уровень. При измерении на стороне OLT передатчик Gateray GR-EP-ONU1-1 показал уровень, на 1 дБм больший, нежели передатчик терминала BDCOM.
В ходе теста была проверена общая совместимость оборудования Gateray и BDCOM. Была протестирована схема двойного тегирования VLAN QinQ, для чего был создан шаблон с отдельной VLAN для ONU Gateray, нормально принятый терминалом. Функция LBD (LoopBack Detection) работает без особенностей и штатно отключает порт Ethernet.
В целом, абонентский терминал Gateray GR-EP-ONU1-1 показал высокую совместимость с оборудованием BDCOM и достойную производительность, в результате чего может быть рекомендован для замены терминалов BDCOM серии 1501C для увеличения экономической эффективности развертывания сетей PON.
Вы можете получить в свое распоряжение абонентский терминал GR-EP-ONU1-1 и провести любые тесты. Просто свяжитесь с отделом продаж «СКЕО».
Абонентский терминал PON SK-ONU-EPON-1G
Новый оптический абонентский терминал SK-ONU-EPON-1G обеспечивает надежное и стабильное подключение абонентов к пассивной оптической сети GEPON. Высокая скорость работы, надежность и привлекательный дизайн компактного корпуса SK-ONU-EPON-1G удовлетворяют техническим требованиям операторов связи и эстетическим требованиям клиентов.
Абонентский терминал SK-ONU-EPON-1G основан на уже знакомом чипе ZTE zx279110, производительности которого с лихвой хватает для обеспечения быстрой и бесперебойной работы терминала. Устройства на его основе имеют высокую кроссвендорную совместимость. вы можете использовать терминалы с оптическими линейными терминалами ZTE, Huawei, BDCom, Fora, Fiberhome, Alcatel-Lucent и многих других. SK-ONU-EPON-1G полностью соответствует стандарту IEEE802.3ah и поддерживает все сопутствующие методы и технологии.
Особенности SK-ONU-EPON-1G
Полное соответствие стандарту IEEE802.3ah
Рабочая дистанция до 20 км
Высокая стабильность работы
Функции DHCP сервера, сетевого экрана, перенаправления портов
Встроенная справочная система, возможность отключения светодиодных индикаторов
Web-интерфейс для управления через LAN
Обновление программного обеспечения в онлайн режиме
Управление и удаленное обновление ПО с применением SNMP
Внешний вид
Абонентский терминал PON SK-ONU-EPON-1G имеет 4 светодиодных индикатора, которые позволяют визуально контролировать работу устройства: состояние электропитания, наличие подключения LAN и PON, передаются ли данные. Все индикаторы, кроме индикатора электрического питания, могут быть отключены в панели управления.
POWER — индикатор питания
PON — индикатор пассивной сети
LOS — индикатор оптического сигнала
LAN — индикатор локальной линии
На задней панели ONU расположены разъемы питания, порт оптической линии SC/UPC, порт RJ45, кнопка включения и сброса. Для сброса устройства используйте скрепку, кнопка сброса углублена на 6 мм.
PON — розетка SC/UPC для подключения линии PON
RST — кнопка сброса RESET
LAN — розетка RJ-45 для подключения LAN
ON/OFF — кнопка включения и выключения устройства
PWR — розетка для подключения источника питания
Порт LAN со скоростью передачи до 1.25Гбит/c и аппаратные возможности SK-ONU-EPON-1G по переадресации пакетов позволяют комфортно использовать сеть интернет, видеосервисы с качеством видео FullHD.
Терминал может быть расположен на столе или закреплен на стене. Для устойчивого расположения у onu имеется 4 прорезиненных ножки, на нижней поверхности есть 2 универсальных отверстия для надежного крепления устройства к стене.
Система управления
Для доступа к локальной системе управления используйте IP адрес 192.168.101.1 (SK-ONU-EPON-1G default ip). Локальная система управления имеет web-интерфейс и позволяет проводить базовые настройки устройства и расширенных функций. Доступны функции dhcp сервера, межсетевого экрана с широкими возможностями, фильтра MAC адреса и сетевых протоколов, перенаправление портов, отключения индикаторов.
Абонентское устройство GEPON (ONU GR — EP — ONU1-1) в индиви
Абонентское устройство GEPON (ONU GR — EP — ONU1-1) в индивидуальной упаковке (в комплекте с адаптером питания и сетевым кабелем).
Статус:
Объявлен
Регион:
Краснодарский край
Начальная цена:
9 702
₽
Задаток:
970,2
₽
Прием заявок:
31.05
-
25.06
Проведение торгов:
29.06
Вид аукциона:
Продажа обращенного в собственность государства имущества стоимостью более 100 тыс. руб
Вид торгов:
Продажа государственного и муниципального имущества
Номер извещения:
280521/4982924/01
Общая информация:
Абонентское устройство GEPON (ONU GR — EP — ONU1-1) в индивидуальной упаковке (в комплекте с адаптером питания и сетевым кабелем).
Обременение:
нет
Реквизиты документа — основания реализации имущества:
Срок и порядок внесения задатка:
В соответствии с информационным извещением
Место и порядок подачи заявок на участие в приватизации/продаже:
Заявка подается путем заполнения ее электронной формы, размещенной в открытой части электронной площадки, с приложением электронных документов.
Адрес сайта торгов:
http://torgi.gov.ru/
Решение о согласовании сделки по продаже:
Условия договора купли-продажи и срок заключения:
В соответствии с информационным извещением
Перечень представляемых документов, требования к оформлению:
В соответствии с информационным извещением
Краснодарский край, г Краснодар, ул им Атарбекова, 1/2 д
На карте
Организатор:
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «СПЕКТР-ЮГ»
Вид:
Коммерческая организация (иная)
Код:
4982924
Порог крупной сделки:
2.0E8
ИНН:
2311151060
КПП:
231101001
ОКАТО:
03401370000
ОКПО:
10099608
ОГРН:
1122311012779
Почтовый адрес:
350062, Краснодарский край, г Краснодар, ул им Атарбекова, д. 1/2, кв. 2
Контактный телефон:
89094519760
Фактический адрес:
Краснодарский край Динской район ст. Динская
Контактное лицо:
РЫЖАК ИГОРЬ ВЛАДИМИРОВИЧ
Место проведения аукциона:
https://utp.sberbank-ast.ru/AP/NBT/PurchaseView/13/0/0/754311
Наименование банка:
ОАО «Банк УРАЛСИБ»
БИК платежных реквизитов:
040349700
Расчетный счет:
40702810747200000340
ONU gepon fora EP-1001E1
Первая настройка BDCOM 3310C или 3310B через консольный порт
Настройка будет проводится на ОС Linux Для подключения OLT BDCOM к компьютеру через COM порт нужен консольный кабель который шел в комплекте
Заходим в «Терминал» для подключения нам понадобится программа minicom которая есть в репозиториях если у вас она не установлена то установите
sudo apt-get update sudo apt-get install minicom
далее проверим все настройки в ней
Настроqка minicom
sudo minicom -s Настройка последовательного порта
У меня такие настройки:
+-----------------------------------------------------------------------+
| A - Последовательный порт : /dev/ttyUSB0 |
| B - Размещение lock-файла : /var/lock |
| C - Программа при выходе : |
| D - Программа при запуске : |
| E - Скорость/Чётность/Биты : 9600 8N1 |
| F - Аппаратное управление потоком : Нет |
| G - Программное управление потоком : Нет |
| |
| Какую настройку изменить? |
+-----------------------------------------------------------------------+
после того как настроили minicom выходим или заходим уже просто без ключа -s
sudo minicom
Включаем OLT 3310 и видим загрузку:
System Bootstrap, Version 0.4.1, Serial No:00316002571
Copyright (c) by Shanghai Baud Data Communication Co., Ltd.
Current time: 1970-1-1 0:00:00
SDRAM Fast Test...............................PASS!
Flash Fast Test...............................PASS!
RTC Test......................................PASS!
Loading Switch.bin......
Start Decompress Switch.bin
####################################################
Decompress 7398459 byte. Please wait system up...
old idle is 873315f0,new idle is 30
System startup OK
read database config ok!
Loading tiger.blob.....
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
++++++++++++++++
%OLT-INI: File tiger.blob len 2035 KB.
SUCCESS:Empty ifindex configuration.
Loading startup-config ... Creating VLAN(s),please wait...
OK!
SUCCESS:2350 bytes loaded, 87 commands are successful executed.
Jitomirskaya_166_new console 0 is now available
Press RETURN to get started
Наживаем Enter вводи логин admin и пароль admin все мы вошли далее приступаем на индивидуальной настройки
Разрешаем авторизацию
enable
config
aaa authentication login default local
aaa authentication enable default none
aaa authorization exec default local
Создадим management vlan ‘999’ для дальнейшего управления:
no interface vlan 1
interface vlAN 999
ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
ip default-gateway 192.168.1.1
exit
vlan 1,888,999
Влан 999 будет для управления девайсом а 888 бля клиентов
Настраиваем SNMP и NTP
snmp-server community public ro
snmp-server host 192.168.1.1 version v2c public
sntp server 192.168.1.1
epon snmp-ipaddress 192.168.1.1
ntp server 192.168.1.1
GEPON ONU — блок доступа 1 гигабит + 1 порт Fast Ethernet
Происходит из семейства AD-net GEPON, которое предлагает полностью интегрированное решение Triple Play для предоставления ТВ, Интернета и телефонных услуг на одной платформе
Несколько сервисов на одной платформе, без дорогостоящих перестроек в сети последней мили
Топология многоточечной связи с разветвителем без требований к полевому питанию
Предложите настоящую сеть доступа будущего с гибкостью и возможностью модернизации
Пассивные разветвители для устранения требований к внешнему питанию предприятия и поля, для снижения CAPEX и OPEX (для разветвителя энергия не требуется)
Поддерживает такие функции, как устаревшие DDN и голос, QoS и SLA, что дает операторам связи возможность создавать прибыльные приложения и индивидуальные предложения услуг.
Простое управление, легкий учет и простое обновление с гибкостью и масштабируемостью
Поддержка многоадресной передачи для потокового видео IPTV
Передаточное отношение до 1:32 и 1:64 до 20 км
Функции маршрутизации L2 / L3
Управляется логичным и простым менеджером с графическим интерфейсом и SNMP
Емкость системы
Обеспечивает 2 порта — 1 10/100/100 Gigabit и 1 10/100 Fast Ethernet Бюджет канала:> 29 дБ
Интерфейс PON
Скорость передачи 1 Гбит / с Дальность действия сети: 30 км Чувствительность приемника: <= - 26 дБм Безопасность: аутентификация ONU
120 ~ 240 В переменного тока соответствует требованиям расширения Потребляемая мощность: макс. 10 Вт
Служба Ethernet
Изучение MAC и группировка DBA Качество обслуживания Контроль скорости ACL RSTP Ограничение широковещательной передачи Шифрование Изоляция уровня 2 Многоадресная рассылка IGMP
Мощность
120 ~ 240 В переменного тока, соответствует требованиям расширения
Видео: продукты и приложения GEPON: ЧАСТЬ 1
Видео: строительные блоки и топологии GEPON: ЧАСТЬ 2
АН-Э-ОНУ 100/1000
1 порт Fast Ethernet 100 Мбит / с + 1 порт 10/100/1000 Gigabit Ethernet, 1 восходящий канал PON, GEPON ONU
Описание
Это самый популярный и самый маленький ONU от AD-net, предлагаемый в настоящее время — он имеет 2 интерфейса Ethernet, 1 FE и 1 GE, и может использоваться для доступа SOHO / FTTH, для подключения таких услуг, как IPTV, доступ в Интернет. и телефония
(PDF) Базовая эффективность архитектуры на основе EPON для межсетевых подстанций
Базовая эффективность в архитектуре на основе EPON
для межсетевых подстанций
a
Али Раза *, Халил Уллах **, Салим Ахмед **, Салман Ахмед
1
, Хёк-Су Джанг * и Хё-Сик Ян
2
Аннотация — Разработка экономичной, функционально совместимой и эффективной архитектуры связи
действительно является одной из неотложных потребностей
. только для реализации автоматизации подстанции
(SA) в соответствии со спецификацией IEC61850, но также для соединения
различных подстанций с минимальными затратами для передачи данных
со всех подстанций на единую информационную магистраль
, тем самым прокладывая плавный путь для централизации всей доступной информации
услуги электроснабжения для конечных пользователей. SA был успешно внедрен
за последние 30 лет [1].
IEC61850 — это новый развивающийся стандарт для создания инновационной дорожной карты
для процесса автоматизации подстанции
. Множество присущих IEC61850 функций, таких как использование объектно-ориентированной модели данных
, выбор основной коммуникационной технологии
требует специального ответа
, указанного в спецификациях IEC61850. Для спецификации, проектирования и разработки
наиболее важной особенностью стандарта
IEC61850 является его поддержка строгого формального описания подстанции
и ее системы автоматизации.В стандарте
,
проект стандарта IEC61850, требования к функциональным характеристикам и характеристикам
предъявляются к интеллектуальным электронным устройствам
(IED) для достижения функциональной совместимости для процесса автоматизации, как
в целом. Функциональные требования должны учитывать
,
требуемые возможности для IED, а, с другой стороны, требования к рабочим характеристикам
,
ориентированы на сквозное время реакции или времени отклика
. Для достижения функциональных требований
для IED применяется модульный подход
, который рассматривается в стандарте IEC61850, который является объектно-ориентированным.
Напротив, цели по достижению производительности
требования резко меняются по мере того, как технология связи
становится умнее день ото дня [2].
С появлением стандарта IEC61850 технология связи
продемонстрировала значительный прогресс, тем самым поставив перед поставщиками, участвующими в процессе автоматизации
подстанций, сложную задачу построения эффективной, надежной и ориентированной на будущее архитектуры связи
для цифровой мир подстанции
.Для поддержки обмена данными в этом сценарии
коммуникационная инфраструктура также является важным элементом
наряду с протоколами связи. Ethernet как протокол связи
был предпочтительным вариантом для
SA из-за его доступности, эффективности, рентабельности,
и проверенной совместимости. Широкое распространение технологии Ethernet
обеспечивает огромную базу поддержки поставщиков, а также
, теперь Ethernet не только используется для локальной связи, но
также обеспечивает поддержку для дальней связи в качестве высокоскоростной магистрали связи
, тем самым обеспечивая
поддержка передачи локальных пакетов по технологии доступа
без затрат на преобразование протокола
без проблем [2].Технически, волоконно-оптическая система связи
,
является одним из наиболее привлекательных средств связи
, доступных на арене связи. Оптоволоконные системы связи
значительно привлекли внимание
к SA из-за его высокой пропускной способности, покрытия, эффективности и безопасности
. [6]
В этой статье изучается эффективность технологии Ethernet как протокола связи
и волоконно-оптической системы связи
как среды связи для SA.EPON
предлагается здесь как желаемая парадигма связи
для SA, которая поставляется с двумя наиболее требовательными
P
Ethernet — Обзор областей его применения.pdf
Выписка
Открытый архив Toulouse Archive Ouverte (OATAO)
OATAO — это репозиторий с открытым доступом, который собирает работы тулузских исследователей и по возможности делает их свободно доступными через Интернет.
Это депонированная автором версия, опубликованная по адресу: http: // oatao.univ-toulouse.fr/ Eprints ID: 2236
Ссылка на эту статью: DOI: 10.1109 / SURV.2010.021110.00086 URL: http://dx.doi.org/10.1109/SURV.2010.021110.00086
Чтобы процитировать эту версию: SOMMER Jörg, GUNREBEN Sebastian, MIFDAOUI Ahlem, FELLER Frank, KOHN Martin, SAB Detlef, SCHARF Joachim. Ethernet — обзор областей его применения. Обзоры и учебные пособия по коммуникациям IEEE, 2010, том 12 (№ 2). С. 263-284. ISSN 1553-877X.
Любую корреспонденцию, касающуюся этой услуги, следует отправлять администратору репозитория: [электронная почта защищена]
1
Ethernet — обзор областей его применения
Йорг Зоммер, Себастьян Гунребен, Франк Феллер, Мартин Кан, Детлеф Сасс, Иоахим Шарф oo Университет Штутгарта, Институт сетей связи и компьютерной инженерии Pfaffenwaldring 47, 70569 Stuttgart, Germany Электронная почта: [адрес электронной почты защищен] Ahlem Mifdaoui Toulouse University , ISAE 1 место Эмиль Блуэн, 31056 Тулуза, Франция Электронная почта: [адрес электронной почты защищен]
Аннотация. В течение последних десятилетий Ethernet постепенно стал наиболее широко используемой технологией локальных сетей (LAN).Помимо установок LAN, Ethernet стал также привлекательным для многих других областей применения, от промышленности до авионики, телекоммуникаций и мультимедиа. Расширенное применение этой технологии в основном связано с ее значительными преимуществами, такими как снижение стоимости, обратная совместимость, гибкость и расширяемость. Однако эта новая тенденция порождает некоторые проблемы, касающиеся служб протокола и требований для каждого приложения. Таким образом, для интеграции этой коммуникационной технологии в каждую область применения необходимы определенные приспособления.Наша основная цель — показать, как Ethernet был усовершенствован для соответствия определенным требованиям нескольких областей приложений, особенно в транспортном, встроенном и мультимедийном контекстах. В документе сначала описывается общая технология Ethernet LAN и выделяются ее основные особенности. В нем рассматриваются наиболее важные конкретные версии Ethernet с учетом требований каждой области применения. Наконец, мы сравниваем эти различные области применения и уделяем особое внимание фундаментальным концепциям и возможностям качества обслуживания каждого предложения.I. ВВЕДЕНИЕ В 1972 году Роберт Меткалф и его коллеги из исследовательского центра Xerox в Пало-Альто разработали технологию локальной сети (LAN) для соединения станций, серверов и периферийных устройств в одном здании с помощью общей системы шин [1]. Это было рождением первой версии Ethernet. Они повысили пропускную способность установленной сети Aloha [2] с помощью алгоритма обнаружения коллизий [3] и в 1977 г. получили соответствующий патент [4]. Это было создание протокола управления доступом к среде передачи данных Ethernet с множественным доступом с обнаружением коллизий (CSMA / CD, [5]).Вместе с Intel и DEC, Xerox впервые опубликовала модифицированную версию Ethernet в 1980 году, которая стала широко известной версией DIX Ethernet II. Первые продукты были доступны в начале 1980-х годов. В 1985 году IEEE начал стандартизировать различные версии Ethernet. Они отказались от фирменного наименования Ethernet и вместо этого назвали технологию 802.3 CSMA / CD [1]. До середины 1990-х годов с Ethernet сосуществовали несколько других технологий ЛВС, включая Token Ring [6], волоконно-распределенный интерфейс передачи данных (FDDI, ANSI X3T9.5) и подключенной ресурсной компьютерной сети (ARCnet, ANSI / ATA 878.1-1999). Однако Ethernet удалось стать доминирующей LAN.
технология для компаний, так как она быстро адаптируется к новым требованиям. Основными требованиями к технологии LAN для компании являются надежность планирования, перспективное оборудование и простота управления (например, возможности plug-and-play). Это особенно касается масштабируемости в отношении размера сети и скорости соединения, а также простой миграции. Следовательно, быстрое развитие полосы пропускания в середине / конце 1990-х годов при сохранении обратной совместимости заложило основы истории успеха Ethernet.С момента изобретения скорость передачи данных Ethernet увеличилась с 2,94 Мбит / с до более высоких: 10 Мбит / с в начале 1980-х (DIX Ethernet II), 100 Мбит / с в 1995 году (IEEE 802.3u), 1 Гбит / с в 1998 году (IEEE 802.3z, [5] ) и 10 Гбит / с в 2002 году (IEEE 802.3ae). В настоящее время рабочая группа IEEE P802.3ba работает над 40 Гбит / с и 100 Гбит / с [7]. На рисунке 1 показан рост пропускной способности. В дополнение к установкам, ограниченным отдельными отделами крупных компаний, Ethernet стал привлекательным для развертывания в масштабах кампуса, а также для небольших компаний / офисов (SOHO).С ростом проникновения постоянного широкополосного доступа в Интернет то же самое относится и к домашним пользователям. Простая адаптируемость Ethernet позволила добиться успеха в самых разных условиях. Для домашних пользователей Ethernet предлагает операцию plug-nplay, практически не требующую ручной настройки. В корпоративных сетях Ethernet позволяет создавать сложные сети, как описано в следующем разделе. Точно так же устройства Ethernet различаются по своей сложности и функциональности от простых, широко доступных массовых продуктов без особой функциональности (кроме пересылки кадров) до специализированных, высокопроизводительных и многофункциональных устройств.Помимо проводного соединения, Ethernet также поддерживает соединение беспроводных технологий, например. грамм. Wi-Fi, совместимый с IEEE 802.11 [8]. Ethernet органично объединяет проводные и беспроводные технологии, поскольку они демонстрируют один и тот же интерфейс логического канального уровня. Такая гибкость Ethernet — ключ к успеху в корпоративных сетях и сетях SOHO. Кроме того, благодаря низкой стоимости, длительному сроку службы и простой интеграции с другими сетевыми технологиями, Ethernet стал привлекательным вариантом и в других областях.Обещание Ethernet быть недорогим как с точки зрения массового рынка оборудования, так и с точки зрения простоты эксплуатации, а также его преобладание в клиентских локальных сетях делают его интересным для операторов транспортных сетей. Таким образом, Ethernet — это
Эта работа была отправлена в IEEE для возможной публикации. Авторское право может быть передано без предварительного уведомления, после чего эта версия может стать недоступной.
2
Скорость передачи данных 100 Гбит / с 10 Гбит / с 1 Гбит / с 100 Мбит / с 10 Мбит / с Шина LAN Xerox 3 Мбит / с 1973 Расширение 1980 10Base2 1990 2000 2010 10 GbE Gigabit Ethernet Транспортные сети Fast Ethernet ▪ Операторский класс ▪ Ethernet на первой миле 100 GbE
Локальные сети ▪ Корпоративная локальная сеть ▪ SOHO
Домашние мультимедийные сети ▪ AVB
Встроенные сети ▪ Промышленность ▪ Авионика ▪ Автомобильная промышленность
Инжир.2.
Классификация областей применения Ethernet
D sy st Et em he rn et IE EE 80 2. 3 St M d. AC Bridge s VL Tr AN af fic & cl as se s
Сегодня
Кондиционер
Общая среда
Точка-точка
Рис. 1. История успеха Ethernet, его усовершенствования и области применения
привлекательная замена для городских и базовых сетевых технологий, а также технологии доступа. В то время как производственные компании соединяют свои офисы между собой с помощью Ethernet, для межмашинной связи используются полевые шины. Конвергенция обеих сетей требует общей коммуникационной инфраструктуры, такой как Ethernet в промышленной сфере.Окружающая среда морских и железнодорожных приложений аналогична промышленной среде. Мы рассматриваем их как частные случаи промышленного Ethernet. Легкие устройства, продукты массового потребления и широкополосная связь сделали возможным успех Ethernet в самолетах. Кроме того, мультимедийные устройства нуждаются во взаимосвязи в различных сферах нашей жизни. Обсуждаемая технология соединения этих устройств дома или в автомобиле — это Ethernet. Мы классифицируем эти области применения Ethernet в соответствии с их характеристиками и требованиями, как показано на рисунке 2.Ethernet начинался как технология локальной сети в корпоративных сетях и SOHO. Оттуда он превратился в публичные и частные сети. К общедоступным сетям относятся операторские сети (Ethernet операторского класса) и Ethernet на первой миле. Частные сети включают встроенные сети (промышленные, авиационные, автомобильные), а также мультимедийные сети. Поскольку частные организации управляют этими сетями, они обладают определенными характеристиками. Домашние мультимедийные сети фактически находятся между локальными и встроенными сетями.Они демонстрируют почти все характеристики исходной локальной сети Ethernet, но также близки к встроенным сетям, поскольку управляются частным образом. В этой статье мы представляем Ethernet в различных областях применения и показываем его эволюцию. Сначала мы даем введение в общую технологию LAN Ethernet, которая используется и формируется в основном в корпоративных сетях, и выделяем движущие силы этой технологии в разделе II. Это основа для расширенных версий Ethernet. Мы показываем модифицированные версии Ethernet для транспорта.
сети, а именно городские и базовые сети, а также Ethernet на первой миле в разделах III и IV, соответственно.Мы обращаемся к Ethernet во встроенных средах с безопасными и критичными ко времени приложениями, такими как управление машинами, самолетами и транспортными средствами, в разделах V, VI и VII соответственно. Еще одна область применения Ethernet, которая в настоящее время находится в процессе стандартизации, — это область аудио и видео, описанная в разделе VIII. В каждом из этих разделов мы вводим ограничения и требования соответствующей области применения. В разделе IX мы сравниваем и сравниваем эти разные версии Ethernet с точки зрения общих характеристик и основных различий.Мы завершаем эту статью разделом X.
SM C
Интегрированный кондиционер
D
IX
Область применения
Dw epa id r t e m in e st nt C alla am tio in stpuns al la s-w tio i ns de Indu st Av ria l Acioni Cescs ar s AV rie r AuB Gr ad to m e ot iv e
II. E THERNET LAN ТЕХНОЛОГИЯ В этом разделе представлена информация о технологии локальной сети Ethernet и ее основных функциях. Основным стимулом для Ethernet является простота его применения в корпоративных и жилых сетях. Некоторые функции Ethernet напрямую связаны с потребностями корпоративных сетей.На рисунке 1 показаны особенности Ethernet и время их изобретения. Сначала мы представляем соответствующие стандарты и стек протоколов Ethernet. При восходящем подходе мы затем представляем физический уровень и уровень кадрирования MAC и сосредотачиваемся на функциях Ethernet на каждом уровне. Функциональность моста Ethernet и его концепции для маршрутизации и пересылки кадров закрывают этот раздел.
A. Семейство IEEE 802 на рис. 3 классифицирует стек протоколов Ethernet по отношению к нижним уровням эталонной модели ISO / OSI.IEEE 802.3 Ethernet разделяет функциональность уровня канала данных (DLL) на три разные части: управление логическим каналом (LLC, IEEE 802.2, [9]), уровень моста (IEEE 802.1, [10]) и доступ к среде передачи. уровень управления (MAC, IEEE 802.3, [5]). IEEE 802.3 также определяет физический уровень эталонной модели ISO / OSI, PHY в Ethernet. Ethernet PHY предлагает интерфейс, независимый от среды передачи (xMII), для уровня MAC и интерфейс, зависящий от среды (MDI), для физической среды. Между этими уровнями находятся уровни физического кодирования (PCS), подключения к физической среде (PMA) и уровни зависимости от физической среды (PMD).Подробные сведения о функциях каждого из этих уровней можно найти в IEEE 802.2 [9] и [1], поскольку они выходят за рамки данной статьи.
3
Процесс автосогласования модулирует импульсы канала, которыми обмениваются на незанятых каналах Ethernet, с информацией о скорости линии. После приема импульсов оба устройства определяют общую скорость линии и дуплексный режим. 3) Авто-кроссовер: для соединения двух устройств Ethernet «задняя часть» потребовался специальный перекрестный кабель для медных 10BaseT и 100Base-T Ethernet для правильного соединения контактов.В 1000Base-T IEEE предложил дополнительную функцию автокроссовера, чтобы исключить необходимость в этих специальных кабелях [5]. Внутренний кроссовер на микросхеме приемопередатчика в устройстве PHY обеспечивает функцию автоматического кроссовера. Автоматическая настройка интерфейса, зависящего от носителя (MDI / MDI-X1), включает эту функцию, если устройство ее поддерживает. Если ни одно из соединенных между собой устройств не поддерживает автопереключение, необходимо использовать перекрестные кабели. C. Кадрирование MAC
Рис. 3. Стек протоколов Ethernet, включая его функции.
Б.Физический уровень В этом разделе представлены доступные физические среды Ethernet, дается краткий обзор эволюции линейных скоростей и функции автоматического X на физическом уровне. IEEE 802.3 [5] служит справочником для различных носителей. 1) Скорость передачи данных и скорость линии: в первые дни технология Ethernet предлагала скорость линии 10 Мбит / с с использованием общей шины с применением коаксиального кабеля. Такая установка долгое время была стандартом в локальной сети. Помимо коаксиального кабеля, IEEE 10Base-F также поддерживает оптическую передачу.Ethernet эволюционировал в сторону более высоких скоростей 100 Мбит / с (Fast Ethernet) с использованием кабеля на основе витой пары или волокна. IEEE 100BaseTX / T4 относится к экранированной и неэкранированной витой паре с максимальным радиусом действия около 100 м с использованием кабелей категории 4 или 5. Помимо меди, IEEE также определил использование одномодового и многомодового волокна. Это увеличило дальность действия до нескольких километров. Следующим шагом эволюции стал 1 Гбит / с (Gigabit Ethernet). Соответствующими технологиями являются 1000Base-LX / SX, определяющие типы дальнего и ближнего действия для одномодовых и многомодовых волокон, каждая из которых использует выделенную длину волны.Помимо оптических носителей, Gigabit Ethernet также поддерживает медные кабели. Для более поздних 10 Гбит / с (10 Gigabit Ethernet) доступны те же типы носителей, даже на медной основе, как это определено 10GBase-CX4. В то время как Gigabit Ethernet по-прежнему поддерживает полудуплексный режим и CSMA / CD, 10 Gigabit Ethernet работает только в полнодуплексном режиме. Рабочая группа IEEE в настоящее время определяет Ethernet со скоростью линии 40 Гбит / с и 100 Гбит / с в IEEE 802.3ba [7]. 2) Автоматическое согласование: устройства Ethernet до Gigabit Ethernet имеют обратную совместимость, поддерживая скорость до 10 Мбит / с.Два соединенных между собой устройства с разной скоростью линии согласовывают общую скорость линии. Функция автосогласования Ethernet PHY обеспечивает эту функциональность. Он находится в нижней части PHY, если используется медный кабель (на правом рисунке 3). Для модулей оптического присоединения функциональные возможности находятся на подуровне физического кодирования (слева на рисунке 3).
В этом разделе представлен обзор наиболее распространенных форматов кадров Ethernet, определенных в IEEE 802.3. Кроме того, мы выделяем расширение кадра Ethernet для виртуальных локальных сетей IEEE 802.1 кв. На рисунке 4 показаны эти различные форматы кадров. Мы начнем описывать общие поля, используя формат кадра Ethernet II. Преамбула (Pre) служит для синхронизации между отправителем и получателем с использованием чередующейся битовой последовательности. После преамбулы начало ограничителя кадра (SFD) указывает начало кадра. Адрес назначения (DA), а также адрес источника (SA) — это 6-байтовые глобально уникальные адреса, администрируемые IEEE, или локальные уникальные адреса, назначаемые администратором локальной сети.Помимо одноадресных адресов, Ethernet определяет широковещательные и многоадресные адреса [5]. Поле данных содержит полезную нагрузку кадра. Он имеет минимальный размер 46 байт, необходимый для обнаружения коллизий с помощью CSMA / CD. В случае меньшей полезной нагрузки драйвер MAC добавляет данные заполнения. Последнее поле, последовательность проверки кадра (FCS), также называемая циклическим избыточным кодом (CRC), содержит 4 байта для обнаружения ошибок. 2 байта, следующие за адресом источника, различают различные версии Ethernet. Мы обсудим их в следующих двух разделах.1) Форматы кадров: значение 2-байтового поля типа / длины (T, соответственно, L) зависит от контекста. Он либо идентифицирует тип блока данных протокола полезной нагрузки, либо размер кадра MAC. В Ethernet II T определяет тип протокола в поле полезной нагрузки. Ethernet PHY определяет конец кадра в проводе и предоставляет эту информацию на уровень MAC. Поскольку PDU полезной нагрузки в любом случае указывает длину данных, нет необходимости указывать длину кадра MAC в самом кадре MAC.Напротив, IEEE способствует инкапсуляции PDU полезной нагрузки в независимый от уровня MAC кадр LLC. Тем самым это гарантирует взаимодействие различных базовых технологий ЛВС. В этом случае кадр MAC предоставляет информацию о длине кадра LLC (поле L в кадре 802.3 на рисунке 4). Сервис, т. е. применяемый протокол, затем определяется точкой доступа к услуге назначения (DSAP) и точкой доступа к услуге источника (SSAP) в
1 MDI-X
означает MDI с перекрестной проводкой
4
Инжир.4.
Форматы кадров Ethernet IEEE 802.3
ООО каркас. 1-байтовое поле управления (CTL) дополняет эту информацию [9]. Поскольку доступно только 256 возможных значений SAP, а количество используемых протоколов намного больше, IEEE определил специальные значения как для DSAP, так и для SSAP. Они используют значение 0xAA для DSAP / SSAP и 0x03 для поля управления, чтобы указать дополнительные уровни после заголовка LLC. Эта точка доступа к подсети (SNAP) указывает поставщика с помощью 3-байтового уникального организационного идентификатора (OUI) и 2-байтового поля типа полезной нагрузки (TYPE).Из соображений совместимости современные устройства различают оба случая по значению поля типа / длины [11]:
• •
значение меньше 0x0600 (153610) указывает размер кадра LLC. большие значения указывают на тип сетевого протокола, например. грамм. 0x0800 для интернет-протокола (IP).
Например, кадр Ethernet, содержащий IP-пакет, выглядит по-разному в зависимости от версии Ethernet. Ethernet II указывает 0x0800 в поле T, в IEEE 802.3 значения SAP либо 0x06 для IP, либо 0xAA, указывающие заголовок SNAP типа 0x0800.Для полноты картины мы также упоминаем версию Novell Ethernet для передачи протокола Novell IPX [12]. Он интерпретирует поле типа как поле длины, за которым следует протокол Novell IPX без заголовка LLC. Поскольку первый байт протокола IPX (0xFF) отличается от всех возможных значений поля DSAP, возможно разделение таких кадров Ethernet в одном и том же сегменте LAN. Помимо этой необработанной инкапсуляции, Ethernet также может транспортировать пакеты IPX в кадре LLC или в специальном кадре SNAP [5], [9]. Наиболее распространенной версией Ethernet в современных локальных сетях является Ethernet II, где поле типа / длины указывает тип полезной нагрузки.2) Расширение виртуальной локальной сети: в целях организации трафика и безопасности IEEE расширил кадр Ethernet в IEEE 802.1Q [13] в 1998 году. Расширение позволяет виртуально разделить несколько локальных сетей на одной и той же физической инфраструктуре.
структура. Последняя строка на рисунке 4 показывает это расширение формата кадра. Расширение состоит из дополнительного 4-байтового поля, вставляемого перед полем типа Ethernet. Его первые 2 байта указывают идентификатор протокола тега (TPID), а вторые 2 байта представляют поле информации управления тегом (TCI).TPID соответствует полю типа / длины в Ethernet II, а его значение 0x8100 идентифицирует кадр IEEE 802.1Q. Поле TCI содержит идентификатор VLAN (12 бит), информацию о приоритете (3 бита) и однобитовый индикатор канонического формата. Идентификатор VLAN указывает VLAN, к которой принадлежит фрейм. Информация о приоритете указывает класс приоритета пользователя. IEEE 802.1Q определяет восемь различных классов приоритета, учитываемых планировщиками блоков взаимодействия. Это расширение заголовка позволяет увеличить общий размер кадра Ethernet до 1522 байта.Для дальнейшего чтения мы отсылаем к [14] и [15] для более глубокого обсуждения этой концепции. D. Дополнительные уровни MAC Стандарт IEEE допускает дополнительные функции на уровне MAC выше функциональности кадрирования MAC (см. Рисунок 3, [5]). Это включает в себя управление MAC и функции агрегирования каналов. Одним из представителей управления MAC является функция управления потоком. В следующих подразделах мы рассмотрим эту функцию и функцию агрегирования ссылок. 1) Управление потоком: IEEE 802.3 определяет специальное значение 0x8808 для поля типа (TYPE), чтобы указать кадры управления MAC.В кадре управления MAC код операции различает различные операции. Одна операция — это управление потоком через Ethernet. Управление потоком через Ethernet доступно только между напрямую подключенными устройствами. Это позволяет перегруженному устройству попросить соседнее устройство прервать отправку, прежде чем ему придется отбрасывать кадры. Устройство Ethernet отправляет кадр управления Ethernet на соседнюю станцию, используя глобально назначенный многоадресный адрес2 и код операции для операции паузы управления MAC.
2 Ethernet
многоадресный адрес кадра управления: 01-80-c2-00-00-01
5
Тело кадра указывает время ожидания перед возобновлением отправки кадров.Этот параметр применим только в полнодуплексном режиме и когда оба устройства способны принимать эти кадры паузы. Это определяется на этапе автосогласования. Поскольку этот механизм обратной связи может мешать работе механизмов обратной связи протоколов более высокого уровня, e. грамм. контроль перегрузки протокола управления передачей (TCP), контроль потока Ethernet в основном отключен в управляемых корпоративных сетях. Фойзер и Венцель изучили эту тему в [16] и количественно оценили влияние на механизмы обратной связи более высоких уровней протокола.2) Агрегация каналов. Агрегация каналов Ethernet — еще одна дополнительная функция для устройств Ethernet с возможностью полного дуплекса (IEEE 802.3, [5], раздел 43). Он вводит дополнительный уровень абстракции между уровнем управления логическим каналом и дополнительным уровнем управления MAC (см. Рисунок 3). Агрегация каналов обеспечивает единый логический интерфейс для параллельных физических каналов между двумя устройствами. Это увеличивает доступность канала и позволяет линейно увеличивать пропускную способность. Администрация сети может настроить агрегацию каналов вручную или применить протокол управления агрегацией каналов (LACP, IEEE 802.3ad) для автоматического обнаружения параллельных ссылок. Использование параллельных ссылок может привести к появлению вне очереди. В общем, протоколы более высокого уровня, например. грамм. TCP страдает из-за несоответствия последовательности поступлений. Следовательно, механизм агрегации ссылок должен избегать этого, но стандарт не предлагает никакого механизма. Хеш-функции в парах источник / место назначения являются общими методами для обеспечения этого. Для дальнейшего чтения мы ссылаемся на Watanabe et al. В [17] они показывают преимущества и экономию средств при использовании агрегации каналов Ethernet в компьютерном кластере.E. Уровень моста В этом разделе обсуждаются функции уровня моста IEEE 802.1 Ethernet. Таким образом, мы фокусируемся на межсетевом взаимодействии Ethernet. Сначала мы представляем доступные сетевые элементы Ethernet и общие топологии. Пересылка кадров и протокол связующего дерева, обсуждаемые далее, являются элементарными принципами в локальной сети Ethernet. Концепция аутентификации порта закрывает этот раздел. 1) Сетевые элементы: затухание ограничивает пространственное расширение сегмента локальной сети Ethernet. Для каждой среды стандарт определяет соответствующее максимальное пространственное расширение.Раньше повторители3 использовались для соединения сегментов до максимального расширения домена коллизии. Сегодня прозрачные мосты реализуют межсоединения сегментов LAN. Они взаимодействуют на уровне MAC и ограничивают домены конфликтов отдельными сегментами. Сегодня продукты Switch5 реализуют эту функцию. За последние десятилетия количество станций в локальной сети увеличилось. Поскольку увеличивающееся количество станций снижает пропускную способность сети из-за конфликтов, топология LAN меняется. Сегодня мосты соединяют станции напрямую с помощью витой пары или оптоволокна, образуя физическую топологию «звезда».Они работают в полнодуплексном режиме, избегая коллизий, и не применяются
3 концентратора 4 коммутатора
многопортовые повторители многопортовые мосты
CSMA / CD. Связанные мосты образуют сетчатую топологию. Таким образом, Ethernet превратился из шинной топологии в так называемую микросегментированную сеть с полнодуплексными линиями связи между станциями и мостами. 2) Пересылка кадров: основная задача мостов — пересылка кадров. Таким образом, MAC-адрес назначения определяет решение о пересылке, т.е. е. исходящий порт. Алгоритм изучения MAC-адреса позволяет сопоставить MAC-адрес назначения и соответствующий порт [10], [1].В этом разделе представлены как алгоритм обучения моста, так и архитектуры коммутаторов, развернутые сегодня. На каждом полученном кадре мосты выполняют следующий алгоритм обучения. Они хранят MAC-адрес источника вместе с идентификатором принимающего порта в базе данных пересылки (FDB). Кроме того, они поддерживают метку времени для каждой записи, чтобы адаптироваться к изменениям в сети. Решение о пересылке кадра основывается на поиске DA в FDB. Если DA уже находится в FDB, мост пересылает кадр на соответствующий порт.Если поиск в базе данных завершается неудачно, выполняется пересылка кадра на все порты, кроме принимающего, т.е. е. они передают его через сеть. Сегодняшние мосты могут следовать одному из двух широко распространенных принципов пересылки: с промежуточным хранением или сквозным. Метод с промежуточным хранением получает кадр полностью и пересылает его после обработки кадра. Следовательно, он может проверять целостность кадра и применять функции к инкапсулированным протоколам. Метод сквозной передачи пересылает кадр как можно скорее после получения частей заголовка Ethernet.Таким образом, обычно невозможно проверить целостность кадра. Метод сквозной пересылки показывает меньшую задержку пересылки, чем метод промежуточного хранения. Поскольку ни один из методов не может гарантировать какую-либо ограниченную задержку, при использовании приоритета возможны только относительные гарантии времени. Сегодняшние устройства в основном реализуют технику с промежуточным хранением, поскольку преимущество сквозной техники по сравнению с ее сложностью незначительно [15]. 3) Протокол связующего дерева. Поскольку современные сети Ethernet имеют ячеистую топологию, могут возникать петли, которые могут вызывать бесконечную циклическую смену кадров.Поскольку собственный Ethernet не позволяет избежать петель, Радиа Перлман разработал протокол связующего дерева (STP, [10]) для решения этой проблемы. Он формирует минимальное связующее дерево в данной топологии, блокируя выбранные порты моста. Назначая веса ссылкам и приоритеты мостам, сетевой администратор может определять произвольное связующее дерево в топологии ячеистой сети Ethernet, например. грамм. для удовлетворения требований к балансировке нагрузки. Исходный протокол связующего дерева показывает медленную сходимость за десятки секунд.Протокол быстрого связующего дерева (RSTP) улучшил время сходимости до менее одной секунды [10]. Множественное связующее дерево (MSTP) основано на RSTP и обеспечивает несколько экземпляров RSTP в расширенных сетях VLAN [13]. Сегодняшние сети Ethernet в основном используют RSTP и MSTP. Для дальнейшего чтения мы ссылаемся на Olifer et al. В [18] они обсуждают протокол связующего дерева как одну из расширенных функций локальных сетей. 4) Аутентификация порта: в собственном Ethernet мосты позволяют добавлять новые станции к свободным портам.Эти новые станции
6
сразу получить доступ к сетевым ресурсам. В некоторых средах, особенно в корпоративных сетях, добавление неавторизованных станций нежелательно. В 802.1X [19] IEEE определяет концепцию аутентификации порта, служащую этой цели. Мост, применяющий аутентификацию порта, пересылает кадры только аутентифицированных станций. Во-первых, новая станция (соискатель) должна отправить сообщение аутентификации мосту (аутентификатору), используя расширяемый протокол аутентификации (EAP, [20]), инкапсулированный в кадры Ethernet (EAP через LAN, EPOL).Значение 0x888E в поле типа / длины Ethernet характеризует сообщение EPOL по заранее заданному групповому адресу 5 EPOL. Мост пересылает это сообщение аутентификации на централизованный сервер аутентификации. После успешной аутентификации станция может участвовать в LAN, в противном случае ее кадры блокируются. Поскольку проблемы безопасности вызывают серьезную озабоченность в сегодняшних корпоративных сетях, несколько авторов обращаются к этой теме и предоставляют подробную информацию и руководства о том, как сделать локальные сети безопасными.Мы отсылаем к двум книгам, [21] и [22] для дальнейшего чтения. III. Обещание недорогой сети Ethernet как с точки зрения массового рынка, так и с точки зрения простоты эксплуатации, привлекает операторов транспортных сетей. Поскольку городская область часто рассматривается как начальная цель развертывания Ethernet в таких сетях, термин городской Ethernet используется как синоним для операторского Ethernet или Ethernet операторского уровня. Существует два основных подхода к внедрению Ethernet в операторские сети.С одной стороны, услуги Ethernet описывают интерфейс на основе Ethernet для корпоративных клиентов, которые приобретают возможность соединения между разными сайтами в качестве транспортной услуги. Поскольку подавляющее большинство корпоративных локальных сетей полагается на Ethernet, интерфейс Ethernet делает ненужным преобразование протокола. Кроме того, он позволяет распределять полосу пропускания с большей степенью детализации, чем традиционные транспортные услуги, и изменение этой полосы пропускания возможно без замены интерфейсного оборудования. С другой стороны, транспорт Ethernet представляет собой класс новых пакетно-ориентированных транспортных технологий, предназначенных для замены традиционных транспортных сетей, таких как синхронная цифровая иерархия / синхронные оптические сети (SDH / SONET).Этот класс транспортных технологий Ethernet многообразен. Некоторые технологии адаптируют Ethernet под свои нужды, другие вообще к нему не относятся. Тем не менее, последняя группа также считается принадлежащей к транспорту Ethernet, поскольку она обеспечивает услуги Ethernet. Два выдающихся представителя этой группы основаны на многопротокольной коммутации меток (MPLS, [23]), которая является дополнением к IP, вводя операции, ориентированные на соединение: транспортный MPLS (T-MPLS, [24]), стандартизованное подмножество MPLS. ITU-T и будущий транспортный профиль MPLS (MPLS-TP, [25]), который в настоящее время определяется совместно IETF и ITU-T.Подходы, которые фактически адаптируют технологию локальной сети Ethernet, в основном добавляют поля заголовков, но могут также противоречить некоторым из наиболее фундаментальных принципов локальных сетей Ethernet, таким как работа без установления соединения. Наше описание Ethernet
5 EPOL
Transport фокусируется на наиболее известных подходах, основанных на Ethernet. A. Услуги Ethernet. Услуги Ethernet описывают прозрачную транспортировку кадров Ethernet через сети оператора. Metro Ethernet Forum (MEF), отраслевой альянс, основанный в 2001 году для продвижения развертывания операторского Ethernet, предлагает спецификации таких услуг с точки зрения клиента.В описаниях услуг согласно MEF 6.1 [26] проводится различие между услугами Ethernet (E) на основе портов и виртуальными услугами Ethernet (EV). Последние поддерживают мультиплексирование услуг на основе разных тегов VLAN. Предлагаемые сервисные топологии включают в себя сервисы E-Line точка-точка (соответственно EV-Line), сервисы E-LAN (или EV-LAN) со многими точками (соответственно EV-LAN) и сервисы E-Tree (соответственно EV-Tree). Последние обеспечивают двустороннюю связь между одним центральным экземпляром и несколькими дочерними компаниями. Сервисные атрибуты, определенные в MEF 10.1 [27] предоставляют более подробную спецификацию этих услуг. Вдохновленные описанием услуг асинхронного режима передачи (ATM), они основаны на профилях полосы пропускания, указывающих четыре параметра: подтвержденная скорость передачи информации (CIR), подтвержденный размер пакета (CBS), избыточная скорость передачи информации (EIR) и избыточный размер пакета (EBS). Трафик соответствует CIR, и CBS получает гарантированное обслуживание; трафик, превышающий CIR и CBS, но соответствующий EIR и EBS, перенаправляется с максимальной эффективностью. В дополнение к деятельности MEF 15-я исследовательская комиссия ITU-T определяет услуги Ethernet с точки зрения оператора, уделяя особое внимание услугам точка-точка в G.8011 [28], G.8011.1 [29] и G.8011.2 [30]. Широкий спектр транспортных технологий может поддерживать услуги Ethernet, от традиционных технологий с коммутацией каналов, таких как SDH [31] — [33] и оптические транспортные сети (OTN) [34], [35], до более современных технологий с коммутацией пакетов. как транспорт MPLS и Ethernet. B. Транспортные сети Ethernet. Транспортные сети сталкиваются с рядом требований, которые отличаются от требований LAN. Масштабируемость важна, поскольку транспортные сети охватывают большие пространственные расширения и огромное количество подключенных устройств, что подразумевает большое адресное пространство.Флудинг особенно проблематичен в больших сетях, поскольку реплицированные кадры могут перемещаться на большие расстояния, чтобы их окончательно отбросить, тем самым теряя пропускную способность. Другой набор требований связан с характеристиками качества обслуживания (QoS), которые оператор транспортной сети должен гарантировать своим корпоративным клиентам. Такие свойства, определенные в соглашении об уровне обслуживания (SLA), включают полосу пропускания, доступность, а также задержку и дрожание. Механизмы, обеспечивающие соблюдение SLA, очень важны, поскольку штрафные санкции по контракту могут стать очень дорогими.Любая новая технология транспортной сети должна соответствовать стандартам, установленным SDH / SONET, традиционной, широко распространенной технологией. Тест на доступность составляет 99,999% или выше с пресловутой верхней границей 50 мс для времени восстановления в случае сбоя. Это подразумевает механизмы защиты или быстрого восстановления, а также функции эксплуатации, администрирования и обслуживания (OAM), позволяющие
адрес группы: 01-80-C2-00-00-03
7
DA B-DA SA B-SA ET FCS VID S-VID C-VID B-VID I-SID
Адрес назначения Магистраль DA Исходный адрес Магистраль SA EtherType Последовательность проверки кадров Идентификатор виртуальной локальной сети VID VID клиента VID Backbonde VID Backbone Service Идентификатор экземпляра
DA
SA
ET
Полезная нагрузка
FCS
802.3 рамка Ethernet
DA
SA
VID
ET
Полезная нагрузка
FCS
Маркировка 802.1Q VLAN
DA
SA
S-VID C-VID
ET
Полезная нагрузка
FCS
802.1ad Provider Bridging
B-DA B-SA B-VID I-SID
DA
SA
S-VID C-VID
ET
Полезная нагрузка
FCS
Магистральное соединение провайдера 802.1ah
Ярлык переключения
Магистральное мостовое соединение поставщика 802.1Qay с управлением трафиком
Рис. 5.
Расширения формата кадра Ethernet
VLAN агрегации для разделения клиентов Metro VLAN для управления сетью Базовые туннели Point-to-Point Metro VLAN для управления сетью VLAN агрегации для разделения клиентов Корпоративная локальная сеть 4 Клиент B
Корпоративная ЛВС 1 Заказчик A
Корпоративная локальная сеть 2, клиент B
Корпоративная ЛВС 3 Клиент A
Мост провайдера (802.1ad)
Магистральный мост провайдера (802.1ah)
PBB с управлением трафиком (802.1Qay)
Магистральный мост провайдера (802.1ah)
Мост провайдера (802.1ad)
Рис. 6.
Примерный сценарий развертывания транспортных технологий Ethernet
обнаружение и локализация сбоев, а также мониторинг производительности. Механизм отображения кадров на соответствующего клиента, т.е. е. разделение трафика требуется для доставки кадров в нужный интерфейс. Кроме того, он способствует соблюдению SLA, позволяя отслеживать параметры QoS для каждого клиента.1) Формат кадра и работа: основные принципы Ethernet, такие как STP и изучение адресов, позволяют простую настройку и работу локальных сетей, но не подходят для выполнения требований, изложенных выше [36]. Чтобы удовлетворить эти требования к операторам связи, IEEE определил адаптацию Ethernet в серии поправок к стандарту 802.1. Расширения содержат дополнительные поля заголовков, изображенные на рисунке 5, а также изменения в принципах работы. Разделение трафика достигается в локальных сетях Ethernet с помощью виртуальных локальных сетей, механизма тегирования.Однако соответствующий стандарт IEEE 802.1Q разрешает только один тег в кадре (см. Рисунок 5), не позволяя оператору добавить тег VLAN для разделения клиентов, когда клиенты уже используют VLAN в своих сетях. Следовательно, расширение IEEE 802.1ad [37] мостового соединения провайдера (PB) позволяет объединять теги VLAN (VID) в стек, т.е. е. введение второго, так называемого служебного тега VLAN (S-VID) в дополнение к тегу VLAN клиента (C-VID). Таким образом, операторы могут определять VLAN в своих транспортных сетях независимо от назначения VLAN клиенту.Благодаря расположению поля служебной VLAN в заголовке Ethernet, мосты, совместимые с 802.1Q, могут выполнять переключение внутри PB-сети.
В больших сетях возникают проблемы с плоской схемой адресации Ethernet, которые PB не решает. Мосты в сети оператора связи должны будут поддерживать огромное количество записей для конечных устройств в своих базах данных пересылки. На практике это означает частое обновление записей в таблице и последующую пересылку по новым неизвестным адресатам. Кроме того, сервисные теги VLAN PB позволяют различать не более 4094 клиентов, что серьезно ограничивает поддерживаемую клиентскую базу.Расширение 802.1ah [38] для магистрального моста провайдера (PBB), одобренное в июне 2008 года, решает обе проблемы путем расширения кадра Ethernet с помощью так называемого заголовка магистрального Ethernet. На рисунке 5 показан такой внешний заголовок, который содержит MAC-адреса магистрали, назначенные граничным узлам сети PBB, с указанием точки входа и точки выхода кадра в сети PBB. Следовательно, внутри сети оператора видны только магистральные адреса, что решает проблему масштабируемости, связанную с плоской схемой адресации.24-битный идентификатор услуги (I-SID), введенный в дополнение к тегу магистральной VLAN, позволяет дифференцировать большее количество клиентов. Что касается PB, стандартные мосты с поддержкой VLAN могут работать с заголовками PBB. Плоскость управления Ethernet осталась неизменной от LAN до PBB. Он основан на протоколе связующего дерева (STP), пересылке кадров в неизвестные места назначения и изучении MAC-адресов. Однако эти механизмы несовместимы с требованиями к масштабируемости, надежности, управляемости и QoS транспортных сетей.Во-первых, деактивируя физические каналы, STP тратит ценные ресурсы, предотвращает балансировку нагрузки.
8
и искусственно удлиняет пути передачи. Кроме того, единственным ответом на отказы активных каналов или узла является изменение конфигурации связующего дерева. Таким образом, даже улучшенные версии STP, а именно RSTP и MSTP, не могут обеспечить целевое время восстановления. Во-вторых, наводнение не зависит от размера сети. Наконец, изучение STP и MAC-адресов, а также принцип пересылки без установления соединения оставляют операторам связи мало места для управления работой своих сетей.В частности, они предотвращают проектирование трафика, желаемое для улучшенного использования сети, улучшенных возможностей QoS и точных механизмов защитной коммутации. Поскольку вышеупомянутые проблемы неразрывно связаны с STP, плоскостью управления на основе потоков и работой Ethernet без установления соединения, расширения, подобные PB и PBB, недостаточны для их решения. Таким образом, рабочая группа IEEE 802.1Qay [39] в настоящее время определяет работу, ориентированную на соединение, в сетях Ethernet оператора связи с использованием формата кадра PBB, получившего название «магистральная сеть провайдера — проектирование трафика» (PBB-TE).Кадры пересылаются по путям с коммутацией меток (LSP), настроенным плоскостью управления или будущей плоскостью управления. Таким образом, функциональность плоскости управления Ethernet заменяется системой управления, заполняющей базы данных пересылки мостов. Метка коммутации состоит из магистрального адреса назначения и тега магистральной VLAN, который различает несколько путей к одному и тому же месту назначения. Поскольку метка остается неизменной на всем пути, принципы пересылки уровня данных Ethernet сохраняются.Следовательно, независимые коммутаторы с возможностью обучения VLAN, соответствующие стандарту 802.1Q, позволяющие управлять своими базами данных пересылки, могут работать внутри сети PBB-TE. Благодаря возможности определять несколько путей между любыми двумя сетевыми узлами, PBB-TE обеспечивает защитную коммутацию и управление трафиком. PB, PBB и PBB-TE — это не только эволюционные шаги к транспорту Ethernet на основе IEEE 802.1. Все эти стандарты обладают особыми свойствами, что делает их пригодными для различных частей сети Ethernet оператора связи.Например, как PB, так и PBB изначально поддерживают услуги E-LAN / EV-LAN посредством многоадресной передачи по мосту, тогда как PBB-TE требует эмуляции такого поведения с использованием нескольких туннелей. На рисунке 6 изображен примерный сценарий развертывания, в котором сеть PB сначала агрегирует трафик от разных клиентов. Затем несколько таких сетей PB присоединяются к городской сети на основе PBB. Учитывая большой объем трафика в базовой сети, PBB-TE является подходящей технологией, среди прочих. Например, другие авторы [40] объединяют Ethernet MAN с базовой сетью на основе IP / MPLS.Помимо расширений протокола, IEEE определил Ethernet PHY для операторских сетей. Они отличаются высокими скоростями передачи данных (работа над 100 Гбит / с продолжается) и расширенной дальностью связи до 40 км и более. Кроме того, существуют адаптационные PHY для транспортировки кадров Ethernet через SDH / SONET. 2) OAM и управление. Механизмы управления и восстановления сети операторского уровня требуют функций OAM для наблюдения за сетью и быстрого обнаружения и локализации сбоев, соответственно. IEEE определяет сообщения управления ошибками подключения (CFM) в 802.1ag [41]. Они включают проверку целостности для проверки существующего пути, проверку обратной связи для локализации.
сбойная ссылка и трассировка ссылки для идентификации мостов на заданном пути. Эти сообщения, отличающиеся особым значением (0x8902) в поле типа / длины, пересылаются в плоскости данных Ethernet и, таким образом, следуют по тому же пути, что и кадры данных. Это обеспечивает их прозрачную транспортировку по другим технологиям (возможно, имеющим собственный набор функций OAM). Сообщения OAM либо направляются конкретному узлу, идентифицированному его индивидуальным MAC-адресом, либо отправляются на зарезервированный адрес многоадресной рассылки OAM6.Ethernet OAM можно развернуть на нескольких иерархических уровнях, например. грамм. сквозной и на отдельных участках пути. В рекомендации Y.1731 [42] ITU-T определяет аварийные сообщения для координации реакций OAM в этой иерархии. Кроме того, они описывают протоколы измерения потерь, задержки и пропускной способности. Общей характеристикой PBB-TE и T-MPLS является работа с установлением соединения с помощью LSP. Эти подходы оставляют плоскость управления пустой и, как сети SDH / SONET, полагаются на централизованные системы управления.Однако предусматривается будущая плоскость управления, основанная на автоматически коммутируемых транспортных сетях / универсальной многопротокольной коммутации меток (ASTN / GMPLS, [43], [44]) или GMPLS Ethernet-коммутации меток (GELS, [45]), соответственно. Централизованное управление транспортными сетями Ethernet в сочетании с сервисными контрактами, уступающими место формированию трафика на границе сети, обеспечивает гарантии QoS. Обеспечение соответствующего соотношения резервирования к доступным ресурсам позволяет гарантировать полосу пропускания, предлагаемую клиенту, и верхнюю границу задержки.Благодаря прогрессу в стандартизации, поставщики оборудования и сетевые операторы отдали предпочтение T-MPLS перед PBB-TE. Опасения по поводу несовместимости между T-MPLS и MPLS сместили акцент на MPLS-TP. С четкой миссией преодолеть эту проблему и продвигаемой IETF, а также ITU-T, MPLS-TP находится в хорошем положении, чтобы стать доминирующей технологией для транспорта Ethernet. В этой статье, однако, более интересны фактические технологии на основе Ethernet. Поэтому мы берем PBB-TE как представителя Ethernet операторского класса для сравнения в разделе IX.IV. ЭЛЕКТРОННЫЙ ТЕРНЕТ В ПЕРВОМ МЕСТЕ Хотя в предыдущем разделе мы обсуждали основные и городские сети на базе Ethernet, в этом разделе мы сосредоточимся на доступе к сети и, в основном, на связи между оборудованием в помещении клиента (CPE) и сетевым узлом, т.е. . е. так называемый местный шлейф. Что касается базовых сетей, Ethernet обещает быть недорогой и простой в эксплуатации сетевой технологией для части доступа к сети. Таким образом, это привлекательно для сетевых операторов. Исходя из аналоговых и цифровых коммутируемых телефонных сетей общего пользования (PSTN), локальный шлейф реализуется с помощью выделенного однопарного медного кабеля голосового качества длиной до нескольких километров.Для увеличения скорости передачи данных используются технологии цифровой абонентской линии (DSL) в соответствии с Рекомендациями ITU-T G.99x. Это подразумевает транспортный протокол ATM, который почти не используется где-либо еще в операторе связи.
6 01-80-c2-00-00-3y, где y зависит от уровня иерархии и типа сообщения OAM.
9
сети. Чтобы уменьшить количество протоколов и упростить управление сетью, в игру вступает Ethernet. Однако стандартный Ethernet не подходит для локальной петли по двум причинам. Во-первых, интерфейсы Ethernet PHY были разработаны для определенных типов кабелей и волокон, а также длины.Кроме того, системы трансмиссии были адаптированы для домашних условий. Однако в условиях «первой мили» ситуация иная. Характеристики кабеля в поле различаются (частотный спектр, количество проводов, длина кабеля и т. Д.), И волокна редко развертываются на первой миле. Кроме того, условия окружающей среды, такие как диапазон температур и влажность, являются более сложными. Соответственно, нам нужна либо новая кабельная инфраструктура, либо новые интерфейсы PHY. При этом необходимо учитывать два критерия: стоимость и время на внедрение новой технологии.Анализируя распределение затрат на первой миле, стоимость кабеля является одним из основных факторов, и узлы необходимо заменять в любом случае. Кроме того, замена узлов возможна с ограниченными временными затратами, тогда как развертывание новой кабельной инфраструктуры занимает много времени. Соответственно, необходимо повторно использовать кабельную инфраструктуру первой мили, развернутую в поле. Следовательно, Ethernet на первой миле требует новых интерфейсов PHY. Во-вторых, для работы сети необходимо контролировать ссылки и анализировать неожиданное поведение.В Ethernet отсутствует какой-либо механизм обработки исключений, и он полагается только на дополнительные внешние инструменты (например, для проверки целостности линии). В сценариях с локальной сетью это не проблема, поскольку возможен физический доступ ко всем частям сети, а площадь покрытия мала. Однако в сценариях первой мили ситуация иная. Во-первых, в то время как один из узлов, завершающих линию связи первой мили, расположен в помещении оператора, другой конечный узел, оборудование в помещении клиента (CPE), находится в собственности абонента и, таким образом, недоступен для оператора.Во-вторых, операторы связи управляют сетями по всей стране с десятками тысяч клиентов с одним центральным центром управления. В такой среде инициализация и работа сети должны быть автоматизированы по причинам стоимости. Следовательно, Ethernet на первой миле требует функций управления на канальном уровне. В 2001 году стандартизация IEEE 802.3ah: Ethernet in the First Mile (EFM) началась с утверждения запроса на авторизацию проекта. В последующие годы эта целевая группа разработала новый стандарт для интерфейсов PHY на основе медных и волоконных линий, а также функций для управления и мониторинга каналов на уровне PHY.Новый стандарт был утвержден в 2004 году как IEEE 802.3ah и интегрирован в IEEE 802.3 [5] в 2005 году. Сегодня продукты доступны от нескольких производителей. Параллельно с этим в 2001 году был основан Ethernet in the First Mile Alliance (EFMA) как международный некоммерческий промышленный консорциум. Его основная цель — позиционировать продукты и технологии, опираясь на новые стандарты EFM. В 2005 году EFMA стала частью форума Metro Ethernet (MEF). A. Интерфейсы PHY Для уровня PHY было определено несколько новых интерфейсов, отражающих особые требования к прокладке кабелей вне помещений.Интерфейсы EFM Copper (EFMC) стандартизированы, что позволяет повторно использовать установленные медные кабели голосового качества. Они нанимают
Технология передачи SHDSL (ITU-T G.991.2, [46]) и VDSL (ITU-T G.993.1, [47]) со скоростью передачи данных до 10 Мбит / с. Интерфейсы EFM Fiber (EFMF) для одномодовых волокон, также разработанные для соединений точка-точка, позволяют увеличить скорость передачи данных до 1 Гбит / с. Интерфейсы пассивной оптической сети EFM (EFMP) представляют пассивные оптические сети (PON), которые являются совершенно новой концепцией в Ethernet.Ethernet PON (EPON) — это полнодуплексная однопроводная сеть с топологией «точка-множество точек» и скоростью передачи данных до 1 Гбит / с7. Как показано на рисунке 7, он состоит из центрального оконечного устройства оптической линии (OLT) и нескольких блоков оптической сети (ONU), которые соединены пассивным разделителем / сумматором. Каждый ONU подключает к сети одного или нескольких клиентов. Пакеты от OLT к ONU, т.е. е. в нисходящем направлении они передаются OLT разделителю / объединителю, который транслирует их всем ONU независимо от места назначения пакета.ONU фильтруют поток пакетов и пересылают только пакеты для соответствующего получателя, в то время как все остальные пакеты отбрасываются. Для этого выбора OLT назначает идентификатор логического канала (LLID) каждому ONU и маркирует все пакеты с помощью LLID принимающего ONU. Наоборот, т. е. в восходящем направлении все пакеты передаются в разделитель / объединитель, который пересылает объединенный сигнал всех ONU без какой-либо обработки в OLT. Соответственно, ONU никогда не принимают сигнал, передаваемый другим ONU.B. Доступ к среде передачи Очевидно, что в нисходящем направлении среда предназначена для одного отправителя, а именно OLT, тогда как в восходящем направлении она совместно используется. Исторически Ethernet хорошо подходит для работы с общей средой. Тем не менее, типичная схема доступа к среде Ethernet CSMA / CD неприменима, так как зондирование невозможно. Таким образом, для управления EPON был введен протокол многоточечного управления (MPCP, [5]). MPCP реализован на уровне управления MAC и централизованно координирует доступ к среде ONU на основе принципа множественного доступа с временным разделением (TDMA).Кроме того, он позволяет динамически распределять пропускную способность между ONU, регулируя продолжительность временных интервалов. Для этого OLT сигнализирует каждому ONU время начала и продолжительность его следующего временного интервала, по крайней мере, каждые 50 мс. В течение этого временного интервала ONU может передавать пользовательские данные и сигнализировать о текущем уровне заполнения своих очередей передачи в OLT. На основе этой информации уровня планировщик в OLT выделяет ONU дополнительный временной интервал. Поскольку планировщик не указан, можно реализовать множество различных стратегий планирования (см.[48]). C. OAM канального уровня Задача OAM канального уровня состоит в том, чтобы позволить сетевому оператору управлять и контролировать путь между двумя объектами уровня MAC, e. грамм. между OLT и ONU. Для этого подуровень OAM был определен как клиент уровня управления MAC или MAC с медленным протоколом, т.е. е. протокол с ограниченной скоростью передачи данных [49].
7
Целевая группа IEEE P802.3av работает над скоростью 10 Гбит / с
10
(5) (2) (1) Предварительно LLID SFD DA SA Splitter and Combiner
1
2 3 1
ONU
1 1 2 2 3 3 2
Конечный пользователь 1 Конечный пользователь 2 Конечный пользователь 3
OLT
1
2 3
Upstream
Вниз по течению
1
2 3 2 2
1 2
2
3 1
ONU
Пакеты переменной длины IEEE 802.3 формат
2 3 3
ONU
Рис. 7.
Нисходящий и восходящий трафик EPON
Он полагается на внутриполосную сигнализацию и передает выделенные кадры OAM через MAC и PHY, которые также используются для пользовательских данных. Такие сообщения OAM могут быть отправлены несколько раз, чтобы повысить надежность в ситуациях с высоким коэффициентом ошибок. Следует отметить, что вся система может использоваться с любым PHY и, таким образом, не ограничивается ни локальным шлейфом, ни сетями доступа. Помимо обнаружения возможностей OAM соседних узлов, существует три вида функций, обеспечиваемых OAM канального уровня.Во-первых, терминалы данных могут сигнализировать о критических и некритических событиях. В то время как некритические события предназначены для постоянного наблюдения за частотой ошибок в определенных временных интервалах (несколько символов, кадров и т. Д.), О критических событиях сообщается, если двусторонний обмен сообщениями невозможен. Наиболее заметным критическим событием является сбой соединения, о котором сообщается, если тракт приема нарушен. Во-вторых, для локализации неисправностей введен режим удаленного шлейфа. В этом режиме подуровень OAM отражает все полученные кадры отправителю.Это позволяет тестировать путь MAC-to-MAC. В-третьих, поскольку нижние уровни Ethernet плохо информируют своих соседей об ошибках, определен механизм поиска переменных. Это позволяет считывать объекты из базы управляющей информации удаленной станции. V. ПРОМЫШЛЕННЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ТЕРНЕТ После того, как IEEE начал стандартизировать Ethernet, различные поставщики (например, Siemens, [50]) приняли Ethernet для промышленных приложений. Сегодня производители в основном используют термин промышленный Ethernet для решений на базе Ethernet. В отличие от Ethernet корпоративных локальных сетей, промышленный Ethernet должен удовлетворять повышенным требованиям, таким как синхронизация времени, (жесткая) работа в реальном времени и высокая доступность.Кроме того, промышленные разъемы и оборудование Ethernet должны соответствовать требованиям заводского оборудования к условиям окружающей среды, таким как электрические помехи, вибрация, температура и долговечность [51]. Движущей силой было снижение постоянно растущих затрат и сложности, а также подключение широкого спектра устройств в инфраструктуру автоматизации и управления производства. Еще одна цель состояла в том, чтобы соединить фабрику и офисную сеть для простого удаленного доступа к отдельным устройствам. Кроме того, пропускная способность Ethernet и ее дальнейшее развитие обещали покрыть будущие потребности [52], которыми он занимается по сей день.В последние годы все больше и больше устройств оснащены встроенным интерфейсом Ethernet. Поскольку Ethernet был адаптирован для удовлетворения промышленных требований, он начал заменять технологии полевой шины, такие как Profbus [53] и Sercos [54], которые
близки к достижению предела своих возможностей. Тенденция использования Ethernet в промышленных средах также влияет на связанные области применения с аналогичными требованиями. В настоящее время Ethernet удовлетворяет коммуникационные потребности во многих встроенных сетях, например. грамм. в морских приложениях и автоматизации зданий.Традиционно это также были домены полевых шин, которые постепенно заменяются Ethernet. A. Требования к сети Промышленные сети должны передавать информацию (например, данные о температуре или положении) между датчиками, участниками и контроллерами. В автоматизации производства мы классифицируем сетевые компоненты и технологии в соответствии с характеристиками производительности, типами передаваемой информации и стоимостью. Характеристики производительности включают количество подключенных устройств, скорость передачи данных, размер физической сети, время отклика, размер полезной нагрузки и частоту обмена данными.Таким образом, мы классифицируем сетевые компоненты и технологии по иерархическим уровням. Типичные уровни — это уровень предприятия, уровень управления и уровень устройства [55], [56]. Преимущество Ethernet заключается в том, что он может покрывать все уровни как единая интегрирующая сетевая технология. Уровень завода включает в себя весь производственный объект и соединяет большое количество заводских ячеек и контроллеров технологического процесса. Этот уровень выдерживает время реакции до нескольких сотен миллисекунд [57]. Уровень управления соединяет умеренное количество специализированных вычислительных устройств, таких как системы управления машинами, на умеренно большой площади.На этом уровне время реакции должно быть меньше 10 мс [58]. Уровень устройства обеспечивает связь между датчиками и исполнительными механизмами и обычно требует времени отклика менее 1 мс с джиттером менее 1 мкс [59] для управления движением с высокой частотой и небольшой полезной нагрузкой [57]. На рисунке 8 показаны эти различия рабочих характеристик. Уровни также структурируют информационный поток, необходимый для автоматизации производства и процессов [58]. B. Решения Ethernet в реальном времени Сегодня существует ряд различных решений Ethernet в реальном времени, поддерживающих различные классы QoS.Из-за множества решений и истории их развития невозможно дать четкое определение термина Ethernet реального времени. Один из основных критериев — совместимость решения с устройствами, совместимыми с IEEE 802.
