Сейчас, в XXI веке, подавляющее большинство новых инсталляций в сетевом мире приходится на долю оборудования Ethernet. Массовость, дешевизна и универсальность семейства протоколов с коммутацией пакетов привела к взрывообразному росту трафика в таких сетях связи. Даже в области голосовой связи всё больше и больше новых инсталляций основано на протоколах с пакетной коммутацией.
Однако, TDM-сети не только существуют, но и требуют своего развития. При этом зачастую в одну точку клиентского подключения необходимо подвести оба окончания – например, канал Е1 для подключения унаследованной УПАТС и канал передачи данных для работы информационных систем.
Традиционное решение таких задач – выделение отдельных оптоволоконных каналов для трафика разного типа. Однако, такой подход имеет существенные недостатки с экономической точки зрения, особенно если речь идет о подключении относительно медленных каналов емкостью до STM-1.
Поэтому, как только производительность сетей Ethernet выросла до определенного уровня, стали появляться различные варианты устройств для передачи TDM-трафика через Ethernet.
Мультиплексоры E1+Ethernet
Исторически первый тип таких устройств- это мультиплексоры, объединяющие в один оптоволоконный канал трафик E1 и Ethernet по принципу “точка-точка”. Они работают, как правило, с использованием закрытых протоколов мультиплексирования, не совместимых между устройствами разных производителей и не допускающими возможностей масштабирования. Строго говоря, такие мультиплексоры не передавали E1 через Ethernet. Их устройство предполагало передачу Е1 совместно с Ethernet по выделенным прямым волокнам. При этом способе мультиплексирования эти два вида трафика передаются независимо, и никакого взаимодействия одного протокола с другим не происходит.
Полноценное использование Ethernet-инфраструктуры для передачи TDM-трафика стало возможным после появления протоколов инкапсуляции, таких как TDMoIP (запатентована компанией RAD), TDMoP или SAToP.
Как правило, такие устройства содержат в себе управляемый Ethernet-коммутатор и блок интерфейсов E1.
Настройка интерфейсов Е1 в таких устройствах, как правило, предусматривает указание IP или MAC-адреса удалённого шлюза (на котором требуется вывести данный TDM-поток из Ethernet-сети) и – при необходимости – номер порта на удалённом устройстве.
Передача STM через Ethernet
Если туннелирование E1 через Ethernet – задача, в общем, тривиальная (пропускная способность Ethernet-сети значительно превышает скорость потока E1, а восстановление синхронизации в E1 не требуется), то передача синхронных потоков STM через пакетные сети требует особых решений.
Самой важной задачей при транспорте STM через Ethernet является задача надежного восстановления синхронизации. Кроме этого, STM-трафик необходимо доставлять без потерь пакетов и без нарушения последовательности кадров.
В отличие от синхронных сетей, обычные сети Ethernet не могут гарантировать равномерность потока данных. Возможны как пропадание кадров, так и нарушение последовательности. Синхронизация STM-потоков – при отсутствии высокоточных устройств синхронизации на базе GPS и аналогичных – возможна только на основании данных из передаваемого TDM-потока. Однако, по мере роста потребностей рынка в таких решениях, стали появляться надстройки над Ethernet, призванные обеспечить синхронизацию TDM-узлов.
В частности, появились протоколы IEEE 1588-2008 (Precision Time Protocol), предназначенный для передачи временных меток с высокой точностью и Synchronous Ethernet (G.8262), распространяющий сигнал синхронизации по всей Ethernet-сети. Так появилась возможность строить STM-туннели через Ethernet-сегменты по-настоящему операторского качества.
Шлюзы точка-точка в корпусе SFP
Вершиной технической мысли среди всего разнообразия шлюзов STM-через-Ethernet можно назвать устройства, выполненные в миниатюрном корпусе SFP-трансивера.
С точки зрения Ethernet, шлюз Modultech Smart SFP-STM выглядит как полноценное GigabitEthernet-устройство с собственным MAC; при этом оптический интерфейс у него полностью совместим с STM/SONET. Доступны модификации STM1/SONET OC-3 (например, MT-TSoP-SFP-155-DF-31-15-ID) или STM4/SONET OC-12 (например, MT-TSoP-SFP-622-DF-31-15-ID).
Входящий синхронный поток кодируется и упаковывается в Ethernet-кадры. Поток Ethernet передается по RTP-протоколу на ответный шлюз. Для передачи RTP может использоваться многоадресная (multicast) или одноадресная (unicast) рассылка.
Полученные RTP-кадры преобразуются в битовый поток STM/SONET.
В качестве источника синхронизации этот шлюз может использовать входной поток STM, сигнал синхронизации SyncEthernet или синхронизироваться по инкапсулированному RTP-потоку. В последнем случае для надежной синхронизации необходим источник точного времени (PTP по IEEE 1588-2008), доступный обоим окончаниям STM-туннеля.
Шлюзы Smart SFP-STM используют для своей работы протокол SAToP, что позволяет организовать взаимодействие с устройствами других вендоров. Управление и мониторинг шлюзов возможны на втором уровне Ethernet, по MAC-адресам шлюзов. IP-протокол не используется.
Мультиплексор в корпусе SFP и шлюзы трибутарных потоков в корпусе SFP
С помощью шлюзов “точка-точка”, описанных выше, можно эффективно решить задачу построения прозрачных туннелей для пропуска синхронного трафика через Ethernet-сеть.
Однако, довольно часто встает задача подключения клиентов с помощью низкоскоростных потоков Е1. Безусловно, её можно решить с помощью низкоскоростных шлюзов “точка- точка”. Но для случая, когда множество потоков Е1 должны придти на один узел связи, есть лучшее решение – мультиплексор Smart SFP-Channelized SDH в корпусе SFP в связке с SAToP-шлюзом E1 в корпусе SFP.
Принцип работы этих устройств аналогичен шлюзам Modultech SmartSFP-STM. При этом один мультиплексор SmartSFP может принимать данные от нескольких (до 63) шлюзов SFP-E1, упаковывая их данные в один SDH-поток. Таким образом, вместо организации многих туннелей “точка-точка” для потоков Е1 и подключения их к коммутатору SDH через интерфейсную карту Е1, возможно консолидировать все эти туннели на одном оконечном устройстве SmartSFP.
Применение
Шлюзы Modultech SmartSFP-STM и мультиплексоры SmartSFP-Channelized SDH – хороший вариант для интеграции унаследованных систем SDH в современные мультисервисные сети, основанные на Ethernet. Благодаря таким устройствам возможно организовать подключение всех необходимых клиентских сервисов к одному оконечному Ethernet-устройству.
Применение таких устройств возможно как для подключения новых клиентов в точках, удалённых от узлов связи SDH-сети, так и для модернизации SDH-сети и интеграции магистральных SDH-соединений с Ethernet-трафиком.
Для обеспечения требуемого качества синхронных каналов связи, передаваемых через Ethernet, нужно обеспечить передачу сигнала синхронизации. Самый надежный способ – это использование оборудования, поддерживающего Sync Ethernet, на всём пути следования SAToP-трафика.
Заключение
Конвергенция разнородных сетей связи и интеграция разнообразных сервисов на одной технологической платформе – это естественный путь развития телекоммуникаций. Компактные шлюзы и мультиплексоры SDH в корпусе SFP позволяют сделать ещё один шаг на пути к построению единой универсальной сети связи.