Метрополитарные сети: от телефонных линий к оптоволокну.

Введение

Компьютерная сеть, обслуживающая густонаселённый район.

Сеть метрополитенского масштаба (MAN) — это компьютерная сеть, соединяющая пользователей с компьютерными ресурсами в географическом регионе, охватывающем территорию крупного города. Термин MAN применяется к объединению локальных сетей (LAN) в городе в единую, более крупную сеть, которая затем может обеспечивать эффективное подключение к глобальной сети. Этот термин также используется для описания объединения нескольких LAN в пределах городской территории посредством организации прямых соединений между ними.

История

К 1999 году локальные сети (LAN) были хорошо развиты и обеспечивали передачу данных в зданиях и офисах. Для соединения LAN в пределах города предприятия в основном использовали общедоступную коммутируемую телефонную сеть. Однако, хотя телефонная сеть и могла поддерживать пакетный обмен данными, который использовали различные протоколы LAN, пропускная способность телефонной сети уже была сильно загружена голосовой связью с коммутацией каналов, а телефонные станции были недостаточно подготовлены к пиковым нагрузкам, характерным для LAN. Для более эффективного соединения локальных сетей было предложено соединять офисные здания с помощью одномодовых оптических линий, которые к тому времени широко применялись в магистральных телефонных линиях связи большой протяженности. В некоторых случаях такие неактивные волоконно-оптические линии уже были проложены на территории заказчиков, и телефонные компании начали предлагать их в составе своих тарифных пакетов. Сети оптического волокна в масштабе города (MAN) обслуживались телефонными компаниями как частные сети для своих клиентов и не обязательно имели полную интеграцию с общедоступной глобальной сетью (WAN) через шлюзы. С помощью DWDM компании могли создавать выделенные MAN, используя существующую сеть неактивного волокна провайдера в городе. Таким образом, создание и обслуживание MAN стало дешевле. В США компания Sprint была одним из первых пользователей волоконно-оптических кольцевых сетей, маршрутизирующих IP-пакеты по магистрали MAN. В период с 2002 по 2003 год Sprint построила три кольца MAN для покрытия Сан-Франциско, Окленда и Сан-Хосе, а затем соединила эти три кольца метро с еще двумя кольцами. Кольцевые сети Sprint передавали голосовой трафик и данные, были подключены к нескольким местным узлам телекоммуникационного обмена и в общей сложности насчитывали 189 миль волоконно-оптического кабеля. Кольцевые сети также соединяли многие города, которые впоследствии стали частью технологического центра Кремниевой долины, такие как Фримонт, Милпитас, Маунтин-Вью, Пало-Альто, Редвуд-Сити, Сан-Бруно, Сан-Карлос, Санта-Клара и Саннивейл. Кольцевые сети Metro Ethernet, которые не маршрутизировали IP-трафик, вместо этого использовали одну из различных проприетарных реализаций протокола расширяющегося дерева; каждое кольцо MAN имело корневой мост. Поскольку коммутация второго уровня не может работать при наличии петель в сети, протоколы поддержки кольцевых сетей L2 MAN должны блокировать избыточные соединения и, следовательно, отключать часть кольца. В то время как IEEE пытался стандартизировать появляющиеся проприетарные протоколы на основе Ethernet, отраслевые форумы, такие как MEF, заполнили этот пробел и в январе 2013 года запустили сертификацию сетевого оборудования, которое можно настроить для соответствия спецификациям Carrier Ethernet 2.0.

By 1999, local area networks (LANs) were well established and providing data communication in buildings and offices. For the interconnection of LANs within a city, businesses relied primarily on the public switched telephone network. But while the telephone network was able to support the packet based exchange of data that the various LAN protocols implemented, the bandwidth of the telephone network was already under heavy demand from circuit switched voice, and the telephone exchanges were ill designed to cope with the traffic spikes that LANs tended to produce. To interconnect local area networks more effectively, it was suggested that office buildings are connected using the single mode optical fiber lines, which were by that time widely used in long haul telephone trunks. Such dark fibre links were in some cases already installed on customer premises and telephone companies started to offer their dark fibre within their subscriber packages. Fibre optic metropolitan area networks were operated by telephone companies as private networks for their customers and did not necessarily have full integration with the public wide area network (WAN) through gateways. With DWDM companies could build dedicated MANs using the existing dark fibre network of a provider in a city. MANs thus became cheaper to build and maintain. In the US the Sprint was an early adopter of fibre optic rings that routed IP packets on the MAN backbone. Between 2002 and 2003 Sprint built three MAN rings to cover San Francisco, Oakland and San Jose, and in turn connected these three metro rings with a further two rings. The Sprint metro rings routed voice and data, were connected to several local telecom exchange points and totalled 189 miles of fibre optic cable. The metro rings also connected many cities that went on to become part of the Silicon Valley tech hub, such as Fremont, Milpitas, Mountain View, Palo Alto, Redwood City, San Bruno, San Carlos, Santa Clara and Sunnyvale. The metro Ethernet rings that did not route IP traffic instead used one of the various proprietary spanning tree protocol implementations; each MAN ring had a root bridge. Because layer 2 switching can not operate if there is a loop in the network, the protocols to support L2 MAN rings all need to block redundant links and thus block part of the ring. While the IEEE tried to standardise the emerging Ethernet based proprietary protocols, industry forums such as the MEF filled the gap and in January 2013 launched a certification for network equipment that can be configured to meet Carrier Ethernet 2.0 specifications.

Метрополитенские точки обмена Интернетом

Интернет-обменные точки (IX) исторически играли важную роль в подключении MAN к национальной или глобальной сети Интернет. Бостонский метрополитенский обменный пункт (Boston Metropolitan Exchange Point, Boston MXP) позволил провайдерам метро Ethernet, таким как HarvardNet, обмениваться данными с национальными операторами, такими как Sprint Corporation и AT&T. Обменные пункты также служат каналами связи с низкой задержкой между сетями кампусов, поэтому Массачусетский технологический институт и Бостонский университет могли обмениваться данными, голосом и видео, используя Boston MXP. Другие примеры действовавших в США в 2002 году городских интернет-обменников включают Anchorage Metropolitan Access Point (AMAP), Seattle Internet Exchange (SIX), Dallas Fort Worth Metropolitan Access Point (DFMAP) и Denver Internet Exchange (IX Denver). Verizon ввела в эксплуатацию три региональных городских обменных пункта для объединения MAN и обеспечения им доступа к Интернету. MAE West обслуживает MAN в Сан-Хосе, Лос-Анджелесе и Калифорнии. MAE East соединяет MAN Нью-Йорка, Вашингтона и Майами. В то время как MAE Central соединяет MAN Далласа (Техас) и Иллинойса. В крупных городах несколько местных провайдеров могли построить магистральную сеть MAN на темном волокне. В Лондоне сети метро Ethernet нескольких провайдеров формируют инфраструктуру London MAN. Как и другие MAN, London MAN в первую очередь обслуживает потребности городских клиентов, которым обычно требуется большое количество соединений с низкой пропускной способностью, быстрый транзит к другим провайдерам MAN, а также высокоскоростной доступ к национальным и международным магистральным провайдерам. В MAN крупных городов столичные обменные пункты теперь играют жизненно важную роль. Лондонская интернет-биржа (LINX) к 2005 году создала несколько обменных пунктов в регионе Большого Лондона. Города, в которых размещены международные интернет-обменники, стали предпочтительным местом для компаний и центров обработки данных. Амстердамская интернет-биржа (AMS IX) является второй по величине в мире интернет-биржей и привлекает в Амстердам компании, зависящие от высокоскоростного доступа в Интернет. Городская сеть Амстердама также выиграла от высокоскоростного доступа в Интернет. Аналогично, Франкфурт стал магнитом для центров обработки данных международных компаний, поскольку в нем находится некоммерческая организация DE CIX, крупнейшая в мире интернет-биржа.

Internet exchange points (IXs) have historically been important for the connection of MANs to the national or global Internet. The Boston Metropolitan Exchange Point (Boston MXP) enabled metro Ethernet providers, such as the HarvardNet to exchange data with national carriers, such as the Sprint Corporation and AT&T. Exchange points also serve as low latency links between campus area networks, thus the Massachusetts Institute of Technology and the Boston University could exchange data, voice and video using the Boston MXP. Further examples of metropolitan Internet exchanges in the USA that were operational as of 2002 include the Anchorage Metropolitan Access Point (AMAP), the Seattle Internet Exchange (SIX), the Dallas Fort Worth Metropolitan Access Point (DFMAP) and the Denver Internet Exchange (IX Denver). Verizon put into operation three regional metropolitan exchanges to interconnect MANs and give them access to the Internet. The MAE West serves the MANs of San Jose, Los Angeles and California. The MAE East interconnects the MANs of New York City, Washington, D. C., and Miami. While the MAE Central interconnects the MANs of Dallas, Texas, and Illinois. In larger cities several local providers may have built a dark fibre MAN backbone. In London, the metro Ethernet rings of several providers make up the London MAN infrastructure. Like other MANs, the London MAN primarily serves the needs of its urban customers, who typically need a high number of connections with low bandwidth, a fast transit to other MAN providers, as well as high bandwidth access to national and international long haul providers. Within the MAN of larger cities, metropolitan exchange points now play a vital role. The London Internet Exchange (LINX) had by 2005 built up several exchange points across the Greater London region. Cities that host one of the international Internet exchanges have become a preferred location for companies and data centres. The Amsterdam Internet Exchange (AMS IX) is the world's second largest Internet exchange and has attracted companies to Amsterdam that are dependent on high speed internet access. The Amsterdam metropolitan area network has benefited too from high speed Internet access. Similarly Frankfurt has become a magnet for data centres of international companies because it hosts the non profit DE CIX, the largest Internet exchange in the world.