Pseudowire-TDM-Dienste über Ethernet

Stratum Level nach Ansi T1.101

Das American National Standards Institute (Ansi) hat in der Richtlinie T1.101-1987 vier Definitionsebenen (Stratum Level) für die Anforderungen an die zeitlichen Stabilitäten verschiedener Abschnitte in digitalen Netzwerken festgeschrieben.

Stratum 1 beschreibt die allgemein übergeordnete Zeitbasis, die aus der Caesium-133-Strahlung abgeleitet wird. Ein Frame Slip darf hier frühestens nach 72 Tagen auftreten.

In der zweiten Ebene – diese Definitionen gilt für den Bereich der Central Offices – ist ein Slip immerhin noch erst nach sieben Tagen zulässig. Es werden also sehr hochpräzise Geräte und Synchronisationsverfahren innerhalb des gesamten Netzabschnittes benötigt.

Der dritte Stratum Level – der Bereich der Local Offices – sieht zwei Definitionen vor: Stratum 3E basiert auf Anforderungen von Sonet-Systemen. Die Stabilitätsanforderung betragen 1x10-8/Tag und die Abweichungen dürfen lediglich einen Frame innerhalb von 3,5 Stunden betragen. Dagegen ist die Definition für Stratus 3 großzügiger. Hier liegt die Stabilitätsdefinition eine ganze Dekade niedriger und so werden immerhin alle sechs Minuten Frame Slips toleriert. Stratum 3E beschreibt unter anderem die Anforderungen der Kommunikation von Basisstationen in Mobilfunknetzen.

Die Ebene 4 (Stratum 4/4E) bezieht sich auf die Endkundensysteme.

Synchronisations-Standardisierungen

Das Thema Standardisierung wird von drei – bei der Entwicklung von Carrier-Ethernet maßgeblich involvierten – Organisiationen bearbeitet:

• Die International Telecommunications Union (ITU-T) vertritt die Sichtweise der klassischen Telekommunikationsnetze. Hier liegt bisweilen noch der Schwerpunkt auf leitungsvermittelten Zeitmultiplex-Systemen, die sehr hohe Anforderungen an die Synchronität der Komponenten im Netz stellen. Bezogen auf paketorientierte Netze hat die ITU-T die Empfehlungen G.8261 und G.8262 heraus gegeben.
• Die Internet Engineering Task Force (IETF) ist die zentrale Instanz zur Definition der Internet- Protokolle und hat damit eine entscheidende Relevanz für alle Applikationen, die auf IP aufsetzen. Das Betätigungsfeld der IETF umfasst jedoch die höheren Netzebenen ab Layer 3 und berührt somit nicht die Thematik des Ethernets im Allgemeinen.
• Vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) geht die Standardisierung der Ethernet-Technologie aus. Deren Definitionen setzen bereits in der zweiten Protokollebene an und werden von den Hardware-Herstellern als Norm übernommen. Für die Synchronisation von Ethernet-Netzwerken ist IEEE 1588v2 (PTPv2) von essenzieller Bedeutung. Darüber hinaus befasst sich IEEE 802.1as (aktueller Status: Draft 2) mit dem Timing und der Synchronisation zeitkritischer Anwendungen in Bridged Local Area Networks.

Das Sekundenproblem

Um eine brauchbare Synchronisation aller beteiligten Komponenten in einem Netz zu erreichen, ist eine eindeutige Definition der Zeitbasis erforderlich. Hier gibt es jedoch bereits Probleme. Die 1956 definierte SI-Einheit „Sekunde“ wird als der 86.400ste Teil eines Sonnentages beschrieben. Allerdings ist diese astronomische Größe keinesfalls konstant, so dass innerhalb eines Jahres eine Sekunde Abweichung zu kalkulieren ist. Aktueller und präziser ist die Definition der Sekunde auf der Basis des Caesium-133- Atoms. Die Definition der SI-Einheit der Sekunde lautet hier: „Die Sekunde ist das 9.192.631.770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen der Nuklids Caesium-133 entsprechenden Strahlung.“

Während solche Feinheiten auf den menschlichen Alltag keinen Einfluss haben, sind die Abweichungen für schnelle Kommunikationsnetze dagegen gewaltig. Bei einem 10 GBit/s-System bedeutet die Abweichung bereits eine Drift von bis zu 31 Bit pro Datenframe. Von Synchronisation kann also nur dann gesprochen werden, wenn konsequent in allen Teilen des Netzes eine einheitliche Definition für die Zeitbasis verwendet wird.

Pseudowire-Standards

Standards für Pseudowire-Konzepte über Ethernet werden von der Internet Engineering Task Force (IETF), der International Telecommunications Union (ITU-T) und dem Metro-Ethernet-Forum (MEF) erarbeitet. Unter anderem sind hier zu nennen:

• IETF-RFC 3985: Pseudowire Emulation Edge-to-Edge (PW3) Architecture
• IETF-RFC 4197: Requirements for Edge-to-Edge Emulation of Time Division Multiplexed (TDM) Circuits over Packet Switching Networks
• ITU-T SG13 Q5, Y.TDMPLS: Circuit Emulation for PDH Circuits over MPLS
• ITU-T SG15 Q13: Circuit Emulation for PDH Circuits over Ethernet
• MEF3: Circuit Emulation Service Definitions, Framework and Requirement in Metro Ethernet Networks
• MEF8: Implementation Agreement for the Emulation of PDH Circuits over Metro Ethernet Networks.

1. Pseudowire-TDM-Dienste über Ethernet
2. Stratum Level nach Ansi T1.101