Native Packet Optical Transport
Das Carrier-Netz der Zukunft
Netzbetreiber verzeichnen zwar eine explosionsartig wachsende Nachfrage nach Bandbreite, dennoch sinken die Preise pro Bit. Darauf reagiert die Branche mit noch mehr Ethernet-Konvergenz in den optischen Netzwerken. Der Transport von IP- und Ethernet-Traffic wird neu bewertet. Dazu gehört auch die Überlegung, ob und wie Funktionen aus höheren OSI-Schichten im Protokoll-Stack der Transportschicht integrierbar sind, um das Netzwerk einfacher zu gestalten und Kosten einzusparen.
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
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