Федеральное агентство связи
Федеральное государственное бюджетное учреждение образовательное
высшего образования
«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и
информатики»
(СибГУТИ)
Кафедра многоканальной электрической связи и оптических систем (МЭС и ОС)
10.05.02 Информационная безопасность телекоммуникационных систем,
специализация «Защита информации в системах связи и управления»
(очная форма обучения)
Отчет по лабораторно-практическому занятию №9
«Изучение технологий пакетного мультиплексирования (пакетные технологии в оптических сетях доступа и транспортных сетях)»
Выполнил:
студент ФАЭС,
гр. АБ-75 /А.Е. Карелин
«__»_________ 2021 г. (подпись)
Проверил:
доц. каф. МЭС и ОС /В.Г.Фокин/
«__»_________ 2021 г. (подпись)
Новосибирск 2021
Цель занятия: изучение технологий пакетной передачи применительно к оптическим транспортным сетям и сетям доступа.
Содержание занятия
1. Изучение технологии Ethernet и TP-MPLS применительно к оптическим транспортным сетям и сетям доступа с точки зрения международной стандартизации, построение протокола, структур кадров, оборудования и его применения. В качестве примера изучить базовые характеристики оборудования различных производителей
2. Проведение сравнительной оценки Ethernet с технологиями T-MPLS/TP-MPLS
3. Составление кратких ответов на контрольные вопросы.
4. Решение задач
5. Составление отчёта с выводами по результатам работы.
Контрольные вопросы
На чём основаны пакетные транспортные технологии?
ITU-T, IEEE
Что относится к пакетным технологиям?
Ethernet, TP-MPLS, P-OTN, GFP-протокол, RPR
Почему актуальны пакетные технологии в транспортной сети?
Уменьшение удельной стоимости полосы пропускания
Что является фундаментальным принципом всех транспортных сетей?
Полная прозрачность для клиентских сервисов: все биты интерпретируются одинаково; их исходный порядок сохраняется; данные не изменяются; сеть не пытается вникнуть в содержание; сеть изолирует трафик клиента от воздействия трафика окружающих клиентов
С чем связано понятие «Транспорт» в современной сети связи?
С сетями уровня Layer 1 (SDH, OTN), однако сдвиг в сторону услуг, пакетной передачи означает, что Layer 2 теперь имеет важную роль
. К чему может привести комбинация транспортных технологий?
К формированию функциональности следующего поколения. Создание новых технологий (дешевле, удобнее, быстрее, эффективнее)
. Что можно интегрировать в одном решении для транспортной сети?
IP/MPLS и VPLS (Virtual Private LAN Service) - для таких приложений, как услуги по передачи данных и широкополосный доступ; Ethernet, ориентированный на соединения (PWE3-Pseudo Wire Emulation Edge-to-Edge, PBT, PBB-TE, T-MPLS и MPLS-TP) как эффективный транспорт для коммутации и агрегации пакетов с прямой поддержкой пользовательских интерфейсов; Встроенный SDH/SONET для совместимости с существующими транспортными потоками, мультиплексированием и коммутацией с низкой латентностью (ожиданием) для TDM услуг; Реконфигурируемый и прозрачный WDM транспорт на основе технологий OTN и ROADM, обеспечивающий кольцевые, полно связные и ячеистые топологии, динамический распределяемую емкость; Управления OAM (Operations, Administration and Maintenance) операторского класса, управление и контроль с возможностями ASTN/ASON/GMPLS (Automatic Switched Transport Network/ Automatic Switched Optical Network / Generalized MPLS) – автоматически коммутируемой транспортной сети/автоматически коммутируемой оптической сети/общей многопротокольной коммутации пометкам).
Что следует понимать под OAM в транспортной сети?
Управления OAM (Operations, Administration and Maintenance) операторского класса, управление и контроль с возможностями ASTN/ASON/GMPLS (Automatic Switched Transport Network/ Automatic Switched Optical Network / Generalized MPLS)
Чем определена транспортная сеть Ethernet?
ITU-T G.8010, G.8011, G.8012 и IEEE 802.3, IEEE 802.3ah в виде двухуровневой модели.
Какие скоростные режимы предусмотрены в Ethernet?
От 10 Мбит/с до 100, 1000 и 10 000 Мбит/с, с 2010 года скорости увеличены до 40/100 Гбит/с и есть перспективы на скорости до 1Тбит/с
Какие уровни определяются в модели сети Ethernet?
Уровень среды передачи кадров Ethernet и уровень формирования кадров (пакетов) Ethernet.
Для чего служит уровень среды передачи Ethernet?
Передача пакетов на базе медных проводов, оптического волокна, радиоканалов и атмосферных оптических каналов с использование соответствующих конверторов сигналов
Для чего служит уровень формирования кадра Ethernet?
Состоит из двух подуровней: управления логическим каналом LLC (Logical Link Control) и управления доступом к среде передачи MAC (Medium Access Control). Эти подуровни протокольные, т.е. их функции предписаны определенными алгоритмами для процессоров, которые формируют кадры с информационными данными и служебными сообщениями.
Какие структуры кадров разработаны в технологии Ethernet?
Ethernet 802.1, VLAN 802.1Q, PB 802.1ad, PBB 802.1ah
15. Что определяют байты C-DA, C-SA в кадрах IEEE802.1 basic локальной сети?
C-DA – адрес получателя. С-SA – адрес отправителя
16. Для чего нужен мост-коммутатор в локальной сети Ethernet?
Реализация обмена данными в локальной сети компьютеров.
17. Для чего нужна метка C-Tag в кадре IEEE802.1Q ?
С-Tag. 2 блока по 2 байта – метка пользователя виртуальной локальной сети VLAN
18. Какое адресное пространство для виртуальных локальных сетей заключено в метке VID?
212 = 4096 VLAN (VID)
19. Что специфицирует стандарт IEEE802.1p?
Метод указания приоритета кадра, основанный на использовании новых полей, определенных в стандарте IEEE 802.1Q
20. . Для чего нужна метка S-Tag?
Раздел пользовательских сетей VLAN на пользователей с различными услугами вводится S-Tag (2 блока по 2 байта). Идентификатор услуг виртуальной локальной сети. S-Tag – метка провайдера виртуальной локальной сети
21. В каких режимах может производится передача кадров Ethernet?
Unicast, Multicast, Broadcast, VLAN
22. Какое адресное пространство обеспечивают метки S-Tag, C-Tag совместно?
212*212 = 224 = 16777216
23. Чем принципиально отличаются кадры PBB/PBT от трёх типов предшествовавших разработок кадров Ethernet?
24. В какой части транспортной сети предусмотрено использование кадров PBT?
Мост между магистралями провайдеров
25. . Какие логические структуры Ethernet могут поддерживаться кадрами PBT?
E-line, E-LAN, E-TREE
26. Для чего создаются рабочие и резервные соединения в транспортной сети ?
Для обеспечения большей надежности
27. Для чего создана технология TP-MPLS?
Обеспечивает управляемые сквозные соединения к сетям клиентского уровня
28. Какие соединения поддерживаются в сети с TP-MPLS?
Ethernet, (LSP), PW
29. Какие организации стандартизировали TP-MPLS?
ITU-T basis, IEEE basis
30. Что входит в структуру кадра TP-MPLS?
TTL – метка времени жизни – 8 бит. Label – метка – 10 бит. EXP – экспериментальная метка – 3 бита
31. Какие характеристики TP-MPLS поддерживаются оборудованием уровня доступа и магистрали?
Головная часть, нагрузка T-MPLS c меткой, Хвостовая часть
33. Их каких участков может состоять транспортная сеть TP-MPLS?
Мультиплексирование кадров, управление их потоком, коммутация их в узлах, наблюдение соединений по потоку кадров из конца в конец или по участкам сети – всё это исполняет уровень формирования кадров. Также он обеспечивает интерфейс с источниками информационных данных (вторичными сетями, например, сетями IP, MPLS и т. д.).
34. В чём преимущество использования платформ POTS?
Настройки и обеспечение, оперативное решение проблем
35. Какие существенные отличия имеют технологии Ethernet/PBB/PBT и TP-MPLS?
MPLS-TP фрейминг более эффективен чем в Ethernet • MPLS-TP использует стекирование меток что позволяет. организовывать мультиуровневые сервисы с четким разделением • MPLS-TP имеет режимы работы со статической конфигурацией соединений либо динамической используя GMPLS • MPLS-TP позволяет резервировать полосу пропускания для соединений, поддерживает QoS и имеет встроенные механизмы HA • Интеграция с MPLS • Модель управления через NMS. Andy Malis, Webinar IXIA, Cisco, Verizon, 4/19/2011.
36. Что общего между MPLS-TP и OTN/OTH, SDH?
MPLS-TP основан на том же архитектурном принципе сетевых уровней, что используется сегодня в крупномасштабных сетях OTN и SDH
37. Какие функции стандартизированы для TP-MPLS в рекомендациях ITU-T?
Стандартизировано ITU-T: G.8110 – архитектура уровней сети MPLS;
G.8110.1 – применение MPLS в транспортной сети;
G.8112 – интерфейс NNI-MPLS;
G.8121 – функции оборудования MPLS;
Y.1720 (G.81131) – защитные переключения в сети MPLS;
Y.1711 – механизмы обслуживания и эксплуатации в сети MPLS
Client rote – PE, PE-PE, FE – client rote
38. Какие технологии могут использоваться на физическом уровне сети TP-MPLS?
39. Какие интерфейсы поддерживаются в оборудовании TP-MPLS NX 7050 ?
Оборудование NX-7050 представляет собой 3U устройство, которое может использоваться как в клиентском секторе, так и в качестве первичного устройства уровня агрегации. Устройство поддерживает 88G коммутацию и ее резервирование, а также интерфейсы E1/T1, STM-1 (ATM, SDH, POS), FE, GE, 10GE, STM-16 POS и STM-64 POS.
40. Где предпочтительно использовать технологию TP-MPLS, а где PBB/PBT
Логическим развитием модели транспортной сети Ethernet стала модель транспортной сети с пакетной передачей и коммутацией PBB/PBT (Provider Backbone Bridge, мост между магистралями провайдеров / Provider Backbone Transport, транспорт трафика опорных операторских сетей), в которой трансформирована структура кадра. Разработка этой модели нацелена на повышение эффективности использования ресурсов магистральных и внутризоновых оптических транспортных сетей с технологиями циклической цифровой передачи: SDH и OTH.
MPLS-TP основан на том же архитектурном принципе сетевых уровней, что используется сегодня в крупномасштабных сетях OTN и SDH/SONET
41. . Для чего нужны скорости передачи: 200 Гбит/с; 400 Гбит/с; 800 Гбит/с и т.д. в современных и перспективных сетях связи?
На сегодня подавляющее число абонентов, как и 10 лет назад, подключены на скорости 100 Мбит. Конечно, скорость доступа к сети Интернет возросла в десятки раз, со скромных 128 и даже 64 Кбит/сек до скорости в 100 Мбит
42. Какая организация предложила FlexE?
В 2016 году специалистами OIF были предложены разработки по изменяемой скорости передачи данных Ethernet для физического и канального уровней, которые получили название Flex Ethernet или FlexE
43. Что изменилось в протокольной среде Ethernet в связи с появлением FlexE?
Принципиальное изменение протокольной структуры Ethernet состоит в появлении протокольной «прокладки» FlexE Shim (рис.2), предназначенной для преобразования единого потока данных в ряд параллельных со своей структурой кадров, заголовков, блоков защиты от ошибок и линейным кодированием на физическом уровне, отличающегося стандартного по IEEE802.3.
44. . Каково основное назначение FlexE?
Основным назначением FlexE является поддержка соединений между ЦОД и их подключение к оптическим транспортным сетям с высокими скоростями передачи.
45-48. Что обозначает FlexE Client?
FlexE Client: поток данных на скорости Ethernet происходящий с уровня MAC
или скорость, соответствующая физическому уровню Ethernet, проходящего
через гибкий MAC. Клиентский поток FlexE MAC поддерживает FlexE формата
OIF 1.1 и 2.0 на скоростях передачи 10/40 Гбит/с и m×25 Гбит/с.
FlexE Group: передача от 1 до n связанных воедино Ethernet PHY физических
соединений (для FlexE 1.0 и 1.1 поддержка скорости PHY 100Гбит/с и для
FlexE 2.0 – 200 Гбит/с и 400 Гбит/с скорости PHY).
FlexE Shim: уровень для переноса клиентского потока в поток FlexE Group.
FlexE Mux: распределение по частям клиентского потока FlexE по картам Flex
Group.
FlexE Demux: восстановление клиентского потока FlexE из карт Flex Group.
49. Какую роль в соединении FlexE играет Flex Group?
Распределяет по физическим линиям ( каналам)
50. . Что входит в структуру кадра передачи данных FlexE?
. Кадр начинается с заголовка и состоит из временных слотов, объединённых в блоки по 20. Период повторения кадра составляет 1023 блоковые структуры. Функция Flex Shim на передаче состоит в реализации алгоритма заполнения слотов данными клиентов (мультиплексирование) с гибким распределением в FlexE Group по физическим линиям (каналам)
51. Что обозначает Calendar?
52. В чём состоят функции мультиплексирования на передаче FlexE?
53. Чем различаются на физическом уровне интерфейсы FlexE?
Плотностью (Одновременно платформа поддерживает интерфейсы высокой плотности 10GbE, 40GbE, 100GbE и 400GbE, а также устаревшие интерфейсы SONET/SDH)
54. Что обозначает bonding links?
bonding links- линия связи
55. Когда в группе FlexE используются когерентные оптические модули CFP-2 ACO/DCO?
. Физические соединения в группе FlexE на основе когерентных оптических модулей OIF-CFP2-ACO/DCO-01.0 на двух волнах диапазона С скоростью/модуляцией 150G DP8QAM
56. Для чего в структуре FlexE можно применить DWDM?
Для увеличения скорости передачи в пакетные транспортные сети местного и магистрального назначения
57. Что обозначает subrating в структуре FlexE?
subrating - нет соответствия скорости
58. Что обозначает channelization в структуре FlexE?
channelization -распределение по каналам, канализация
59. Что такое LAG?
В соединениях FlexE также допускается возможность агрегации линий (link aggregation, LAG), т.е объединения для единого потока нагрузки между клиентским оборудованием
60. На каких участках транспортных сетей используются соединения типа FlexE?
61. Какие особенности имеет транспортная платформа Juniper MX240 в реализации протоколов пакетной передачи?
Платформа обеспечивает высокую производительность и масштабируемость для широкого круга провайдеров и корпоративных приложений. К ним относятся услуги широкополосной связи для бизнеса и жилых районов, а также межсетевая работа ЦОД с большими объемами данных
Вывод: В данной лабораторно-практической работе была изучена технология пакетной передачи применительно к оптическим транспортным сетям и сетям доступа