コネクション指向イーサネット

コネクション指向イーサネットとは、設計上コネクションレス通信システムであるイーサネットをコネクション指向システムに変換することを指します。コネクション指向イーサネットの目的は、イーサネットの柔軟性とコスト効率をコネクション指向プロトコルの信頼性と組み合わせたネットワーク技術を作成することです。コネクション指向イーサネットは、商用キャリアグレードネットワークで使用されます。

従来のキャリア ネットワークは、非常に高い可用性でサービスを提供します。 パケット交換ネットワークは、統計的多重化に基づくサービスを提供する点で異なります。さらに、データ ネットワーキングの機械を構成するパケット トランスポート機器では、サービス品質、ルーティング、プロビジョニング、セキュリティなどのキャリア グレードの品質のほとんどがパケット処理によって実現されます。これらのニーズにコスト効率の高い方法で対応することは、パケット ベースのテクノロジにとっての課題です。

IP - MPLSアプローチは、多数のネットワーク プロトコルを使用してパケット データ ストリームを作成、維持、処理し、インターネット プロトコル上で保証されたサービスを提供することを目的としています。このアプローチは問題を解決しますが、必然的に非常に複雑になります。

その結果、広範な IP プロトコルに基づく同じ機能にイーサネットを利用するためのさまざまな方法を含むコネクション指向イーサネットが登場しました。キャリア イーサネットの課題は、コスト効率とシンプルさというそもそもの魅力を失うことなく、キャリア グレードの機能をイーサネット機器に追加することです。この課題に対処するため、一般的なコネクション指向イーサネット ソリューションでは、安定性と制御性を実現するために、パケット転送の複雑な部分を取り除くことを選択しました。これを実現するために使用される主要なコネクション指向イーサネット技術には、主にIEEE 802.1ah、プロバイダー バックボーン トランスポート、MPLS-TP、および以前のT-MPLSがあります。

プロバイダー バックボーン トランスポート(PBT) は、コネクション指向のスイッチ操作スキームおよびネットワーク管理アーキテクチャです。PBT はBritish Telecom (BT) によって発明され、Nortel (現在のAvaya ) によって開発されました。パケット交換ネットワークを介して「固定」トランクを提供することで、コネクション指向ネットワークをエミュレートする方法を定義します。PBB とのデータ プレーンの主な違いは、イーサネット スイッチ内の転送テーブルの静的構成、マルチキャスト パケットのドロップ、不明な宛先アドレスへのフレームの「フラッディング」の防止などです。構成は SDH ネットワークと同様に集中管理サーバーによって実行されますが、将来的には制御プレーンが追加される可能性があります。PBT は IEEE802 に提案され、PBB の修正版であるプロバイダー バックボーン ブリッジ トラフィック エンジニアリング(PBB-TE) (IEEE 802.1Qay) という名前で標準化するための新しいプロジェクトが承認されました。

プロバイダー バックボーン ブリッジ(PBB) は、2004 年にNortel Networks (現Avaya )によって発明されたイーサネット データ プレーン テクノロジです。イーサネット データグラムを別のデータグラム内にカプセル化し、新しい送信元アドレスと宛先アドレス (B-SA と B-DA と呼ばれる) を設定するため、MAC-in-MAC と呼ばれることもあります。IEEE802 は、このテクノロジを ( IEEE 802.1ah ) として標準化しており、現在開発中です。PBB は、British Telecom が新しい PBT ベースのイーサネット トランスポート用に選択したオリジナルのデータ プレーンです。

PBB は、ポイントツーポイント、ポイントツーマルチポイント、およびマルチポイントツーマルチポイントのネットワークをサポートできます。PBT はポイントツーポイント接続に重点を置いており、IPTV などの高度なデータ アプリケーションの主要テクノロジであるポイントツーマルチポイントへの拡張が可能です。PBT は、マルチポイントツーマルチポイント ネットワークへの対応を避けています。これは、一部の支持者の意見によると、マルチポイントツーマルチポイント ネットワークで保証されたレベルのサービスを実現することは不可能であるためです。

さらに、イーサネットは、さまざまな標準化団体 (IEEE 802.1ag、ITU-T Y.1731 および G.8021、IEEE 802.3ah) の取り組みを通じて 、運用、管理、保守(OAM) 機能が強化されています。

PBT/PBB機器はイーサネット特有の規模の経済性を活用し、同一の機能と性能を持つT-MPLS機器に比べて約30%～40%安価なソリューションを約束し、^[1] PBTは全体的な投資収益率を向上させます。^[2]

T-MPLS は、その名前が示すように、すべての MPLS シグナリング機能を放棄し、PBT と同様に集中型コントロール プレーンを使用してルーティングとトラフィック エンジニアリングを実行する MPLS の派生です。T -MPLS は現在ITU-Tでのみ標準化されており、ベンダーのサポートは強力ですが、キャリアのサポートはほとんどありません。

T-MPLS はネイティブ MPLS 派生製品であるため、既存の MPLS ルータに簡単に実装できます。ただし、T-MPLS は、制御プレーンの自動化、シグナリング、QoS など、通信事業者にとって当初魅力的だった特性が削除されているため、トランスポート ネットワークでの利点はまだ証明されていません。ITU Y.1711 で定義されている T-MPLS OAM は MPLS OAM とは異なり、通信事業者が通常期待する強力な管理ツールがありません。T MPLS は、2008 年 12 月にITU-Tによって放棄され、 MPLS-TPが採用されました。^[3]

MPLS-TPまたは MPLS トランスポート プロファイルは、 2008 年以降ITU-TとIETFの協力によりコネクション指向パケット交換 (CO-PS) 拡張として開発されたMPLSのプロファイルです。SDH 、SONET、OTNなどの長年使用されているトランスポート ネットワーク テクノロジで使用されている階層化ネットワークの同じアーキテクチャ原理に基づいて、MPLS-TP は、回線ベースのトランスポート ネットワーキングに匹敵する信頼性の高いパケット ベースの L2 テクノロジを提供し、他のパケット トランスポート テクノロジと同様に、現在の組織プロセスや大規模な作業手順に適合します。

データ ネットワークのサービスは通常、 CIR ( Committed Information Rate ) と EIR (Excess Information Rate) という 2 つの主要なカテゴリに分類されます。CIR サービスはユーザーに一定量の帯域幅を保証しますが、EIR サービスはベスト エフォート型のトランスポートのみを提供します。どちらのタイプのサービスも、容量が制限された単一のインフラストラクチャを共有します。どちらも、追加のパラメータによってさらに定義されます。

キャリアの投資収益率は、固定容量の制約があるインフラストラクチャ上でより多くのサービス インスタンスを転送し、サービス品質を高く維持する能力に直接関係しています。さらに、IPTV、音声、VPN などの幅広い付加価値サービスを提供する能力にも関係しています。これらのサービスの要件は大きく異なる可能性があり、同じインフラストラクチャを共有すると技術的な問題が生じる可能性があります。

上記を念頭に置き、キャリアの目標は、コミットされた CIR サービスを確実に提供しながら、ネットワーク上で最大限のベストエフォート EIR サービスを提供することです。これを実現するために、PBB/PBT および T-MPLS アプローチでは、ネットワーク リソースを大幅に不足させてプロビジョニングします。これは、ベストエフォート トラフィックのバーストによってコミットされたトラフィックを処理する能力が損なわれ、高額なペナルティにつながる状況を回避するためです。データ ネットワークでのベストエフォート アクセスに関するもう 1 つの問題は、クライアント間の公平な割り当てです。PBB/PBT および T-MPLS では、特定のクライアントが利用できる帯域幅の量は、クライアントの場所と現在のトラフィック状況に大きく依存します。これにより、顧客が EIR サービスに付ける価値が制限され、キャリアが余剰容量への差別化されたアクセスを提供する機会が損なわれます。

したがって、トラフィック エンジニアリングをリアルタイムで実行することが、次世代のイーサネット トランスポートの鍵となります。イーサネットをキャリア グレードのテクノロジにするには、次のような追加の特性が必要です。

• 豊富な OAM: 容量の最適化、パスの計算と構成、反復的な最適化。
• パス保護: 50 ミリ秒未満のフェイルオーバー。
• 次世代サービスのサポート: ポイントツーマルチポイントおよびマルチポイントツーマルチポイント サービスの効率的なプロビジョニング。

マルチベンダー サポート、つまりコアでさまざまなイーサネット スイッチをサポートする機能は、キャリアが安価なスイッチを使用してメトロ トランスポート ネットワークを構築できるため、望ましい属性です。Tejas Networks、Ethos Networks、Nortelなどのベンダーは、上記の要件を満たしながらもイーサネットのシンプルさと柔軟性を維持するソリューションを提供しています。

• ファーストマイルのイーサネット
• メトロイーサネット

• Nortel の PBB/PBT ページ
• Tejas Networksのページ
• IEEE 802.1Qay