Das Carrier-Netz der Zukunft

Ausschlaggebend für eine Vereinfachung des Gesamtnetzes ist, dass alle Dienste, die dieses Netz
transportiert, möglichst über das einheitliche Transportprotokoll Ethernet laufen. Das gilt für den
einfachen Internet-Zugang oder den spontanen Videoverkehr via Youtube genauso wie für
Quality-of-Service-(QoS-)Broadband- und -Video-Dienste.

Für QoS-Dienste muss das optische Netz jedoch unterschiedliche Service-Levels erkennen und
handhaben können. Das heißt, auch am Netzwerk-Edge muss eine unterschiedliche Behandlung von
verschieden priorisiertem Verkehr möglich sein. Dies ist über einen zusätzlichen Ethernet-Switch am
Edge oder über eine Erweiterung des optischen Transportnetzes um Layer-2-Ethernet-Funktionen
realisierbar.

Die meisten der führenden Hersteller gehen den zweiten Weg und integrieren in unterschiedlichem
Maße Layer-2-Funktionalität in ihre optischen Plattformen. Das ist für die Betreiber in der Regel
kostengünstiger als ein externer Switch. Dennoch sind ein paar zusätzliche Kernkomponenten dafür
nötig: Eine Ethernet Demarcation Unit (EDU) bietet Anwendern über einen verwalteten
Demarkationspunkt direkt aus dem optischen Netzwerk heraus Carrier-Class-Ethernet-Services an, wie
sie vom Metro Ethernet Forum (MEF) definiert sind. Damit kann ein Betreiber zum einen schnell und
einfach auf die wachsende Nachfrage nach aktuellen Ethernet-Services reagieren. Zum anderen erhält
er damit die Möglichkeit, unterschiedlich wichtige Dienste entsprechend zu verwalten.

Die zweite Kernkomponente ist der Ethernet-Muxponder (EMXP). Er bietet Ethernet-Aggregation und
-Switching in einem Gerät, sodass der aggregierte Traffic als Standard-10GbE-Signal im Core-Netz
über Switches oder Router weiterversendet werden kann. So gibt es zum Beispiel von Transmode ein
Gerät mit 22 10/ 100/1000-Ethernet-SFP-Portszum Edge und zwei 10GbE-LAN-PHY-XFP-Ports zum
Core-Netz. Solche Muxponder erlauben ein Traffic-Management mit unterschiedlichen
Bandbreitenprofilen und eine Versendung nach Class of Service mit intelligentem
Bandbreiten-Shaping. Damit können Betreiber sicherstellen, dass ihre Netzressourcen so effizient
wie möglich genutzt werden.

Unterschiede gibt es in der Art und Weise, wie die Netzbetreiber den Ethernet-Verkehr innerhalb
ihrer Netze transportieren. Der Optical-Transport-Network-Standard (OTN) eignet sich zum Beispiel
besonders gut für Core-Netze, da hier immense Verkehrsströme zwischen Knoten mit zusätzlichen
Layer-2-Geräten verarbeitet werden. Am Edge eines solchen optischen Netzwerks, etwa in
Metro-Netzen, stellt OTN den Betreiber aber vor einige Herausforderungen. So gibt es derzeit
unterschiedliche Sub- 2,5-GBit/s-Alternativen von verschiedenen Herstellern, was den Aufbau von
Multi-Vendor-Netzen und die Integration langsamerer Ethernet-Services erschwert. Zudem ist der
primäre High-Speed-Client-Service 10G-LAN-PHY-Ethernet zu schnell für den Standard-OTN-Frame. Es
gibt nun Empfehlungen zum Overclocking dieses Standard-Frames, um schnellere Dienste zu
unterstützen, was wiederum zu unterschiedlichen Lösungen verschiedener Hersteller führt und den
Aufbau von Multi-Vendor-Netzen noch schwieriger gestaltet.

Native Packet Optical Transport im Detail

Ein alternativer Ansatz für den integrierten Layer-2-Verkehr am Edge ist ein Native Packet
Optical Transport. Dabei arbeitet der Carrier in den Metro-Netzen am Edge weiterhin mit einem
Standard-Ethernet-Framing und nutzt OTN erst im Core-Netz.

Native Packet Optical Transport belässt die wesentliche Nutzlast des Transportnetzwerks als
natives Ethernet, insbesondere 10G LAN PHY. Um die benötigten optischen Layer-1-Funktionen zu
unterstützen, fügt Native Packet Optical Transport für jeden einzelnen Link zwischen den
Switching-Nodes spezielle Overheads hinzu, die denen in OTN ähneln. Das betrifft zum Beispiel die
Forward Error Correction (FEC), um die optische Leistung und die Inband-Management-Kanäle zur
Verwaltung der Verstärkerstationen (amplifier sites) zu verbessern. Der einzige Unterschied besteht
also darin, die Nutzlast mit dem Standard-Ethernet-Frame zu transportieren und nicht mit OTN-Frames
(ODU2 oder ODU2e).

Der Carrier kann somit Komponenten, die Layer-2-Informationen verarbeiten können, innerhalb
seines optischen Netzwerks nutzen, um Ethernet-Frames auf Basis ihres Service-Typs und ihres Ziels
schnell und einfach zu transportieren.

Hierzu verwendet das System zum Beispiel VLAN-Tags oder MPLS-TP-Labels und kann so zwischen
IP-Services und Transport-Services unterscheiden. So switcht das System Frames mit Daten für
High-Quality- und entsprechend hochpreisige IP-Services (IP-VPN, MPLS oder VPLS) auf die jeweiligen
IP-Geräte. Frames für Transport-Services (Ethernet, MPLS-TP oder OTN) dagegen können innerhalb des
Transportnetzes verbleiben, ohne die teuren Komponenten für das Ethernet-Switching und IP-Routing
sonderlich zu belasten.

Die Verarbeitung von Layer-2-Informationen am Edge des optischen Netzwerks ließe sich auch in
einem reinen OTN-Netz realisieren, aber die Implementierung wäre komplexer und teurer. Da OTN den
Ethernet-Frame innerhalb der ODU2e-Nutzlast verpackt, muss jeder Node, der für eine
Switching-Entscheidung auf den Ethernet-Frame zugreifen muss, zunächst das komplette OTN-Signal
terminieren, dann den Switching-Vorgang durchführen und anschließend das OTN-Signal
wiederherstellen. Dies bedeutet drei Schritte statt einem und damit zusätzliche Komplexität und
Kosten. Zudem wird so das End-to-End-Management des OTN-Verkehrs unmöglich.

Der Einsatz von Native Packet Optical Transport im Metro-Netzwerk kombiniert mit OTN im Core
ermöglicht es dem Betreiber dagegen, sein Netzwerk zu vereinfachen und eine skalierbare, flexible
und ökonomische Lösung zu realisieren.

Info: Transmode Tel.: 06157/402140 Web: www.transmode.com