What is metro ethernet

Metro Ethernet

Table of Contents

Metro Ethernet Overview

Simply, Metro Ethernet is an enhanced version of Ethernet that is used between long distances with higher bandwidths. Metro Ethernet can be used both by companies to connect their sites and by end users to connect Internet.

Ethernet is a wellknown and widely used Local Area Network (LAN) standard. At the beginning, it was only used for Local area Networks (LANs), for limited distances and limited bandwidths. But with the development of Ethernet Standards, Ethernet have started to be used by Carriers for MAN (Metropolitian Area Network) and WAN (Wide Area Network). These high capacity Ethernet called Carrier Ethernet. And Carrier Ethernet used for MAN (Metropolitian Area Network) is called Metro Ethernet.

Metro Ethernet Services

In Metro Ethernet technology there are different types Services. These services types are:

• E-Line (Ethernet Line Service)
• E-LAN (Ethernet LAN Service)
• E-Tree (Ethernet Tree Service)
• E-Access (Ethernet Access Service)

These services can be used with one circuit per interface or with multiple circuit per interface with the help of VLANs. In other words, one interface can carry one more Metro Ethernet service traffic. According to these, above Service types has sub names like given below:

Service, Interface Based, VLAN Based

E-Line, Ethernet Private Line (EPL), Ethernet Virtual Private Line (EVPL)
E-LAN, Ethernet Private LAN (EP-LAN), Ethernet Virtual Private LAN (EVP-LAN)
E-Tree, Ethernet Private Tree (EP-Tree), Ethernet Virtual Private Tree (EVP-Tree)
E-Access, Access Ethernet Private Line (Access EPL), Access Ethernet Virtual Private Line (Access EVPL)

Let’s talk bout detailly on each Metro Ethernet Service.

E-Line (Ethernet Line Service)

E-Line is the simplest Metro Ethernet service that is a point-to-point connection between two nodes. This point-to-point connection is called Ethernet Virtual Circuit (EVC). Here, customer connect to the provider device via Ethernet from one point and provider transmits the customer traffic to the other point over its network. At the other end customer is also connected to the service provider via Ethernet. Customer locations are connected as Layer 2 with E-Line Service and it is like a Leased Line between customer locations.

Point-to-Point connections use one interface at each part. On that interface one or one more EVC can be used according to need. If we use one EVC per interface, this is called Ethernet Private Line (EPL). If we use one more EVC on a single interface, we need to use dot1q protocol, VLANs to differentiate different EVCs. This is called Ethernet Virtual Private Line (EVPL).

Introduction to Metro Ethernet

Ethernet was originally created for the LAN (Local Area Network) and not for the WAN (Wide Area Network), one of the reasons was the distance limitation that the first Ethernet standards offered.

The technology of Ethernet is used a lot in networking products, which makes it cheap to produce Ethernet products compared to other networking technology. This is one of the reasons why Ethernet is interesting to use outside of the LAN.

Metro Ethernet was first used outside of the LAN in metropolitan areas, called MANs (Metropolitan Area Network). We use fiber cabling because of the support for longer distances. Here are some of the standards that are suitable for Metro Ethernet:

As you can see in the table above, we can now cover distances of up to 100 Km (62 miles) and up to 100 Gbps.

Metro Ethernet was first only used in metropolitan areas, that’s why it’s called “Metro” Ethernet. Nowadays it’s also used for long-distance WAN links, often named Carrier Ethernet.

From the customer’s perspective, it’s like you are connected to a regular switch:

On the customer’s side, you get an Ethernet connection that you can connect to your router, switch or firewall. The provider will use switches on the edge of their network. The technology that is used inside the provider network is unknown to the customer. This could be something like MPLS. Ethernet frames that are sent by the customer router on one end, will be transparently transported to the other end.

Metro Ethernet Services and Topologies

There are several different Metro Ethernet services, each service has a different topology. The MEF (Metro Ethernet Forum) is a non-profit consortium that defines standards and services for Metro Ethernet. In the remaining of this lesson, we’ll discuss some of the most common services:

E-Line (Ethernet Line Service)

The Ethernet Line Service is the simplest Metro Ethernet service, it’s a point-to-point connection between two sites:

From the customer’s perspective, it’s like connecting two routers to each other with a crossover cable. It’s a layer two link so if you configure IP addresses, the routers will be in the same subnet. The point-to-point link is called an EVC (Ethernet Virtual Circuit).

If you have multiple sites, it is possible to use multiple E-lines on a single physical interface:

When you use multiple E-lines on a single physical interface, we use 802.1Q trunking and a different VLAN for each E-line.

Another common name for E-Line is VPWS (Virtual Private Wire Service). This name is used when the provider uses MPLS on their network, transporting Ethernet over the MPLS network.

E-LAN (Ethernet LAN Service)

If you have a lot of sites and you want each site to be able to send frames directly to any other site, you might want to use an E-LAN. It’s a full-mesh topology that acts like a big switch:

The green line represents a single EVC that connects all four sites together, creating one E-LAN. All sites will be able to reach each other directly.

Another common name for E-LAN is VPLS (Virtual Private LAN Service).

E-Tree (Ethernet Tree Service)

The third topology is the E-Tree, this topology is useful if you have a central site and some other sites that mostly need to access resources at the central site:

This is a root with leaves topology where CE1 is the root of the tree and CE2/CE3 are leaves. It’s also known as a hub and spoke topology, partial mesh or point-to-multipoint. Leave-to-leave communication is still possible but it will have to go through the main site.

Conclusion

You have now learned the basics of Metro Ethernet:

Metro Ethernet. Архитектура и технологии

Обычно сервис-провайдеры
развертывают технологии, а не сервисы.
© Cisco Systems Users Magazine.

Metro Ethernet. Архитектура и технологии.

Технологии Metro Ethernet.

Транспортные технологии уровня магистрали.

SONET/SDH.
ATM.
POS.
EoSDH.
WDM.
DPT/RPR
Ethernet (FE,GE, xGE).

Транспортные технологии уровня доступа.

Базовые контрольно-управляющие технологии.

Перефразируя эпиграф, можно сказать, что рекламой и услугами должны заниматься менеджеры, а настоящие специалисты (типа нас с вами) – технологиями. Поэтому предлагаю перейти к инженерным аспектам построения сетей Metro Ethernet.

Архитектура мультисервисных сетей Metro Ethernet.

Классическим на сегодня подходом к построению городских сетей является функциональная декомпозиция на уровни доступа: опорная сеть (магистраль), уровень распределения/агрегации, уровень доступа (клиентский доступ).

Для обеспечения повышенной надежности и резервирования широко применяется топологическая модель кольца. Кольца обычно создают на уровнях опорной сети и доступа.

Впрочем, никто не запрещает в некоторых случаях использовать и топологию типа «звезда» (не забывая о резервировании каналов).

Технологии Metro Ethernet.

Транспортные технологии уровня магистрали.

Базовыми магистральными технологиями на сегодня являются следующие: SONET/SDH, ATM, POS (Pocket over Sonet), EoSDH (Ethernet over SDH), DWDM, CWDM, DPT/RPR, Fast/Gigabit/10 Gigabit Ethernet.

SONET/SDH.

В свою очередь, для мультиплексирования потоков информации при формировании мощных региональных и межрегиональных каналов были разработаны стандарты для высокоскоростных оптических сетей связи – сначала PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy – плезиохронная цифровая иерархия), а затем и более совершенная SDH (Synchronous Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия), распространенная в Европе, и ее американский аналог SONET. SONET/SDH предполагает использование метода временного мультиплексирования и синхронизацию временных интервалов трафика между элементами сети и определяет уровни скоростей прохождения данных и физические параметры. Основными устройствами являются мультиплексоры, а физической средой передачи – оптоволокно. При построении сети SDH обычно используется топология двойного кольца. По одному кольцу передается синхронизирующая информация, а по другому – непосредственно трафик. Использование колец дает возможность автоматического восстановления при авариях. Сам метод передачи называется коммутированием каналов.

Основными достоинствами данной технологии являются стандартизованность, масштабируемость и высокая надежность (время восстановления порядка 50 мс).

К недостаткам можно отнести ориентацию на передачу голосового трафика, фиксированную полосу пропускания, не зависящую от загрузки каналов, и неэффективное использование колец.

SONET/SDH является самой зрелой и поэтому самой распространенной технологией для построения магистральных каналов передачи данных. Основная область ее применения – первичные сети операторов связи. Мультиплексоры, объединенные оптическими линиями связи, образуют единую среду, в которой прокладываются цифровые каналы между оборудованием телефонных сетей или сетей передачи данных. Кроме того, технология SONET/SDH может являться транспортной основой для более современных протоколов, таких как ATM, POS и MPLS.

ATM.

В свое время, с целью создания мультисервисной (для всех существовавших видов трафика: голос, видео, интернет) и высокоскоростной технологии передачи данных появилась Asynchronous Transfer Mode – ATM. Повсеместного распространения (несмотря на известный лозунг «ATM everywhere») не получилось (в локальных сетях победил Ethernet), но для построения магистралей ATM стала базовой на многие годы.

Ориентация на высокие скорости определила наиболее предпочтительную физическую среду передачи для ATM – оптическое волокно. Очень часто магистральные сети ATM выполняются наложением на существующую инфраструктуру SONET/SDH, что изначально предусмотрено стандартом. Однако данный метод неэффективен и, естественно, уступает непосредственному соединению ATM оборудования.

Технология ATM – транспортный механизм, использующий метод передачи (коммутации) пакетов (ячеек) небольшого размера (53 байта) фиксированной длины. Это минимизирует задержки при прохождении и упрощает коммутацию, которая происходит последовательно (по мере поступления – отсюда asynchronous в названии).

В дополнение к коммутации ячеек концепция ATM базируется на установлении соединения между участниками сетевого взаимодействия – предварительно создается так называемый виртуальный канал (прокладывается маршрутизация). Далее коммутация ячеек происходит на основе идентификаторов виртуального канала (VPI/VCI), присутствующих в заголовках.

Кроме того, ATM отличает встроенная поддержка обеспечения гарантированного качества обслуживания, позволяющая реализовать любые Service Level Agreement (SLA).

В настоящее время наблюдается заметное преобладание трафика IP над всеми другими видами данных. И термин «мультисервисность» сегодня скорее означает «разнообразие поверх IP». Передача IP пакетов в сетях ATM может производиться несколькими способами: Classical IP (RFC 1577), Bridged & routed PVC (RFC 1483) и LANE. Все они довольно сложны в реализации и не лишены недостатков (в виде накладных расходов). Кроме того, обеспечение высокой скорости передачи пакетов с минимальной задержкой может быть достигнуто и другими техническими решениями (с меньшей стоимостью), а не только на основе коммутации маленьких фиксированных ячеек. Вероятно, ATM все-таки не имеет будущего (мнение автора).

POS.

Для решения проблемы накладных расходов в случае передачи IP трафика через сети SONET/SDH с использованием ATM была разработана технология Packet Over Sonet/SDH (POS), непосредственно инкапсулирующая данные в кадры SDH. Практически вы получаете интерфейс с IP адресом, который использует все преимущества транспортной оптической технологии, не задействуя никаких промежуточных протоколов.

EoSDH.

Отвечая потребностям рынка по передаче непосредственно Ethernet трафика по наследованным оптическим сетям, появилась технология Ethernet over SONET/SDH. Причем, если вначале допускались только соединения типа точка-точка, то в дальнейшем появились многоточечные каналы.

WDM.

Непрерывно возрастающие объемы трафика требуют повышения пропускной способности оптических магистралей. Кроме тривиального повышения скоростей передачи существует и другой способ решения данной задачи – уплотнение (мультиплексирование) каналов. Наиболее развитой в настоящее время является технология оптического спектрального уплотнения, называемая обычно мультиплексированием с разделением по длине волны – Wavelength Division Multiplexing (WDM).

Принцип ее действия очень прост: потоки данных от отдельных источников переносятся световыми волнами разной длины (каждому каналу принадлежит своя длина – т.е. частота, а значит и цвет) и объединяются мультиплексором в единый многочастотный сигнал, который передается по оптическому волокну. На приемной стороне происходит обратное преобразование.

Технология WDM соответствует физическому уровню сетевых взаимодействий и работает независимо от типа и формата передаваемых данных, то есть является протокольно независимой. К WDM мультиплексору можно подключить практически любое оборудование: SONET/SDH, ATM, Ethernet. Подобная гибкость в сочетании с огромной (по текущим меркам) пропускной способностью делает WDM идеальной технологией для магистральной сети.

WDM бывает двух видов: плотное волновое мультиплексирование – Dense Wavelength Division (DWDM) и грубое волновое мультиплексирование Coarse Wavelength Division (CWDM).

DWDM может обеспечить большое число спектральных каналов на одно оптоволокно (32, 64 или даже 128). Отсюда ее основная отличительная особенность – малые расстояния между мультиплексными каналами (а значит высокая технологическая прецизионность и следовательно цена).

DPT/RPR

Суть этой передовой технологии пакетной передачи данных заключается в следующем: берется IP пакет, добавляется прослойка второго уровня (MAC) и помещается в произвольную физическую оптическую среду c топологией двойного кольца.

Данные одновременно передаются по двум кольцам в противоположных направлениях (тем самым эффективно используя пропускную способность). Поток данных в каждом кольце включает непосредственно транспортируемые в данном кольце данные и контрольные пакеты для соседнего кольца.

В итоге, стандарт 802.17 (вобравший в себя DPT/RPR) позиционируется как высокоскоростная технология динамической передачи IP пакетов, предназначенная для решения задач построения нового поколения сетей Metro. Для данной технологии физическая оптическая среда совершенно прозрачна (это может быть SONET/SDH, WDM, Ethernet, Dark Fiber).

Технология Ethernet в своем стремительном развитии уже давно перешагнула уровень локальных сетей. Она избавилась от коллизий, получила полный дуплекс и гигабитные скорости.

Широкий спектр дешевых решений для оптического транспорта – одномодовые и многомодовые конвертеры и модули позволяют смело внедрять Ethernet на магистралях. Честно говоря, большинство современных провайдеров так и поступают.

Транспортные технологии уровня доступа.

Существует широкий спектр решений для обеспечения абонентского доступа (так называемая «первая/последняя миля»): Ethernet (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet), LRE, xDSL (HDSL, ADSL, VDSL, SDSL), PNA (Phoneline Networking Alliance), Wireless (802.11), Infrared, PON (Passive Optical Network), EFM (Ethernet in the First Mile alliance 802.3ah), Satellite. Все они, за исключением PON и EFM, хорошо известны и успешно применяются на практике.

В настоящее время отмечается подавляющее преобладание IP трафика в потребительских сетях. И вот уже для передачи TDM сигналов (например, для связи между цифровыми АТС) разрабатывается протокол TDMoIP, эмулирующий TDM каналы, прозрачные для всех протоколов и сигнализаций. Если раньше пакеты транспортировались в сетях с коммутированием каналов, то теперь все может быть наоборот.

Базовые контрольно-управляющие технологии.

VLAN.

Без сомнения, базовой для построения развитых Ethernet сетей является технология виртуальных локальных сетей – Virtual Private Lan (VLAN). Она позволяет создавать в едином Ethernet сегменте независимые логические области, ограничивающие на канальном уровне пределы распространения трафика (в том числе и широковещательного). Для этого (согласно стандарту IEEE 802.1Q) в заголовок Ethernet фрейма вводится дополнительная информация о принадлежности к вилану (VLAN). Так получается помеченный кадр данных (Tagged Vlan), который передается по транковым линиям (802.1Q Trunk). Это позволяет передавать по одному каналу данные нескольких изолированных локальных сетей. Дальнейшая коммутация происходит с учетом 802.1Q метки. На выходе из коммутатора (например, на стороне клиентского порта) метка (Tag) убирается (это называется вхождением порта в нетегированный вилан – Untagged Vlan).

Хрестоматийный и всячески рекомендованный (сами знаете кем) дизайн сети под названием «эскимо» («маршрутизатор на палочке» – «router on stick») выглядит следующим образом: клиентские подсети изолируются друг от друга путем подключения к раздельным виланам (через порты с Untagged Vlan), а связь между ними организуется при помощи маршрутизатора (Layer 3 OSI) через 802.1Q транки (содержащие Tagged Vlan).

На практике использование виланов дает возможность гибко изменять логическую организацию сети независимо от реальной физической топологии.

Q-in-Q.

Непосредственным решением присущих 802.1Q виланам ограничений (например, их максимальное число 4096) явилась технология Q-in-Q. Ее концепция очень проста (как и все гениальное): операторское устройство, получающее клиентский Ethernet фрейм, добавляет еще одну 802.1Q метку, которая и принимается во внимание при дальнейшей коммутации. Так получается целый блок меток, а сам процесс называется стекированием виланов (802.1Q stacking). На выходе из провайдерской сети дополнительная метка удаляется. Это позволяет строить полностью прозрачные на канальном уровне (Layer 2 OSI) операторские сети класса Metro.

STP.

Как известно, в сетях Ethernet коммутаторы поддерживают только древовидные, то есть не содержащие петель связи. И именно технология Spanning Tree Protocol (STP) позволяет создавать отказоустойчивые топологии канального уровня (Layer 2 OSI) типа «кольцо», являясь совершенно прозрачной для вышестоящего стека сетевых протоколов (IP).

Принцип действия STP выглядит следующим образом. После активирования коммутаторы обмениваются специальными информационными пакетами (BPDU) с помощью которых вначале выбирается корневой мост (который будет в итоге находиться на вершине древовидной структуры) а затем кратчайшие (в смысле пропускной способности) пути от каждого из коммутаторов до корневого. В конечном итоге формируется логическая беспетельная топология путем блокирования некоторых избыточных связей (портов).

В настоящее время все большее признание получает Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) – учитывающий ограничения и недостатки STP стандарт.

OSPF.

Протокол маршрутизации Open Shortest Path First (OSPF) тоже находит себе применение в сетях Metro. Он позволяет строить отказоустойчивые топологии сетевого уровня (Layer 3 OSI). Вероятно, это идеологически неправильно, но, в случае организации нескольких резервных каналов между маршрутизаторами, оправданно. Кроме того, в отличие от STP, OSPF допускает использование всех имеющихся линий связи.

MPLS.

Самой передовой технологией для построения операторских сетей является Multiprotocol Label Switching (MPLS), как наиболее эффективная архитектура для передачи IP трафика.

Для продвижения данных по сети MPLS использует технику, известную как коммутация пакетов по меткам. На входе в MPLS домен пакеты получают метки, которые определяют маршруты их следования, а на выходе – удаляются. В ядре сети поддерживается только коммутация по меткам, что обеспечивает решение основной задачи – быстрой передачи пакетов. Кроме того, MPLS поддерживает и другие дополнительные сервисы: Traffic Engineering (TE), QoS, VPN, EoMPLS и AToM. Их подробное рассмотрение выходит за рамки текущего обзора.

Заключение.

Данная публикация создавалась исключительно с целью структуризации комплекса технологий под названием «Metro Ethernet». Несомненно, что многие позиции требуют более глубоких и развернутых описаний (которые, надеюсь, появятся на данном сайте). Но, думаю, что главное было определиться с понятиями и выделить основные тенденции развития сетей Metro.

Теперь можно смело рассуждать о различных высоких материях и с нисходительной улыбкой разглядывать рекламу ведущих производителей сетевого оборудования. Кстати, светлое будущее, о котором они так много говорят, может оказаться к вам гораздо ближе (и доступнее), чем кажется.

Ссылки.

Анонс

What is Metro Ethernet?

What is metro ethernet?

Metro Ethernet is an Ethernet transport network (shown in Figure 1) that provides point-to-point or multipoint connectivity services over a metropolitan area network (MAN). Ethernet originated as a LAN technology, and became a replacement for low-speed WAN technologies.

Service Provider Metro Ethernet Network

Business, residential, and mobile subscribers select Ethernet services from service providers because of its cost effectiveness, flexibility, and simplicity. Service providers use Metro Ethernet to:

Shows the available transport technologies in a Metro Ethernet network.

Benefits of Metro Ethernet

Metro Ethernet provides the following benefits:

Benefits of Metro Ethernet

Manage Risk Smartly

Though multiple network functions converge on a single chassis, all the functions run independently, benefiting from operational, functional, and administrative separation. Partitioning a physical system, such as Broadband Network Gateway (BNG), into multiple independent logical instances ensures that failures are isolated. The partitions do not share the control plane or the forwarding plane, but only share the same chassis, space, and power. This means failure in one partition does not cause any widespread service outage.

Juniper Networks Metro Ethernet Solutions

Juniper Networks Metro Ethernet solutions support zero touch deployment and are MEF CE2.0 certified. This certification:

Table 1 lists the features and benefits of Juniper Networks Metro Ethernet solutions.

Metro Ethernet over Seamless MPLS

You can run Ethernet services over your MPLS network from the core to the access segment. It provides service flexibility and scaling of the MAN where you can terminate Metro Ethernet services at any point in the network.

Metro Ethernet over Optical Transport Networks

Juniper Networks offers many single-platform, packet-based solutions that include either fixed (built-in) or modular (line card) options to deploy optical (DWDM) services from the same platform. This enables longer reach transport between network elements, or traffic hand-off to an optical network (e.g., reconfigurable optical add/drop multiplexer (ROADM)).

ACX Series Universal Access Routers

These compact, power-efficient, and MEF CE 2.0–certified Carrier Ethernet access and aggregation routers offer rich Layer 2, Layer 3, and MPLS features, programmability, and Ethernet OAM support.

MX Series Universal 3D Routers

These routers offer high performance for converged residential, mobile, and Metro Ethernet services on a single platform.

Metro Ethernet Vs. Carrier Ethernet

Generally speaking, Metro Ethernet refers to an Ethernet network deployed in a metropolitan area. Internet service providers have equipped most metro locations with fiber internet access, allowing users to connect to a public network.

Businesses also use Metro Ethernet to physically connect multiple locations to a network via an Ethernet Private Line. This method provides advantages in terms of cost, speed and security.

Businesses use Carrier Ethernet to overcome the slow data transmission associated with traditional Ethernet when too many computers or servers attempt to connect to the host.

Metro Ethernet vs Carrier Ethernet

How Does Carrier Ethernet Work?

Benefits of Carrier Ethernet

Carrier Ethernet provides many advantages over traditional Ethernet services. It costs significantly less per megabit, delivering high value for businesses that use high volumes of bandwidth. Carrier Ethernet is also easy to scale without the hassle of complicated re-installations or setup issues. For example, you can choose 100 Mbps speeds initially, then upgrade to 10 Gbps as your business expands. Lastly, Carrier Ethernet includes convenient resources that allow for user-friendly troubleshooting and monitoring.

Contact Us Today!

Choose an Ethernet carrier that understands your needs and provides the reliable service you deserve. Call Cable ONE Business to learn more about Ethernet solutions.