Carrier-Ethernet:
Das Langstrecken-LAN

von Ahmed Abdelhalim

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09.11.2007

Ursprünglich rein für den lokalen Bereich entwickelt, erobert Ethernet jetzt den Wide-Area-Bereich.

(Fortsetzung des Artikels von Seite 1)

Seit ihren Ursprüngen in den 1970er Jahren hat die Ethernet-Technik stets eine hohe Anpassungsfähigkeit an veränderte Marktbedingungen bewiesen.

Ursprünglich als reiner LAN-Standard mit einer Übertragungsrate von 10 MBit/s konzipiert, steigerten sich ihre Übertragungsgeschwindigkeiten im Laufe der Zeit enorm – über 100 MBit/s und 1 GBit/s bis hin zu den heute verfügbaren 10 GBit/s. Nachdem Ethernet im LAN-Bereich quasi zum Standard wurde, hat es das Metropolitan-Area-Network-Segment (MAN) erobert.

Heute wird zunehmend klar, dass sich die Vorteile der Ethernet-Technik auch auf die Konnektivitätsanforderungen im Wide-Area-Network übertragen lassen und man so die Lücke zwischen LAN und WAN schließen kann.

Als Folge der steigenden Ansprüche von Endverbrauchern und Unternehmen an moderne konvergente Kommunikationsdienste steigen deshalb immer mehr Carrier und Provider auf Ethernet um.

Die Analysten von Infonetics Research erwarten folglich in ihrem »Ethernet Services Market Size Forecast« von 2006 für den Zeitraum 2005 bis 2009 einen Umsatzanstieg mit Ethernet-Diensten von 280 Prozent auf 22,5 Milliarden Dollar. Immerhin 30 Prozent des Wachstums sollen auf den EMEA-Raum entfallen.

In erster Linie bezeichnet Carrier-Ethernet einen überall verfügbaren, standardisierten Netzwerkdienst. Das entscheidende Stichwort lautet hier standardisiert, denn Carrier-Ethernet lässt sich nicht nur über traditionelle (native) Ethernet-basierte Netze bereitstellen, sondern auch auf der Basis anderer Datentransporttechnologien.

Hierfür kommen beispielsweise MPLS-basierte Layer-2-VPNs, IEEE-802.1ad-Provider-Bridges oder Ethernet-over-Sonet in Betracht. Dieses einheitliche Konzept für Carrier-Ethernet vergrößert kostensparend den Einzugsbereich der Ethernet-Technik und verhilft den Endanwendern von Carrier-Ethernet-Diensten zu beträchtlichen Einsparungen.

Die fünf Attribute von Carrier-Ethernet

Carrier-Ethernet ist durch fünf Merkmale gekennzeichnet: Standardisierte Dienste, Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit, Quality-of-Service sowie Service-Management. Für die Bereitstellung von Carrier-Ethernet hat das Metro-Ethernet-Forum (MEF) zwei standardisierte Diensttypen definiert: »E-LINE« und »E-LAN«.

Diese sind aus der Perspektive des User-Network-Interface (UNI) festgelegt, das heißt am Demarkationspunkt zwischen dem Ethernet-Netzwerk des Providers und dem Unternehmensnetzwerk des Kunden.

E-Line ist eine virtuelle Verbindung mit Punkt-zu-Punkt-Struktur zwischen zwei UNIs in einem Ethernet-Netz. Der Provider kann Unternehmen diesen Diensttyp in zwei Varianten anbieten:

Der »Ethernet Private Line«-Service (EPL) ermöglicht es einen Punkt-zu-Punkt-Dienst zwischen zwei UNIs einzurichten und den kundenseitigen Frames einen hohen Grad an Transparenz zu bieten. Hierfür wird eine spezielle physische Schnittstelle benötigt. Der EPL-Service erfordert folglich sehr wenig Koordinationsaufwand mit dem Provider und ist gegebenenfalls der ideale Ersatz für eine bisher möglicherweise genutzte Mietleitung.


Der Ethernet-Virtual-Private-Line-Service (EVPL) bietet zusätzlich die Möglichkeit eines Service-Multiplexings am UNI. Ein EVPL-Dienst ersetzt die sonst genutzte Punkt-zu-Punkt-Frame-Relay-Verbindung oder eine ATM/PVC.

E-LAN dagegen ist eine virtuelle Verbindung mit Multipoint-to- Multipoint-Struktur, die eine Mehrpunkt-Konnektivität zwischen mehreren UNIs in einem Metro-Ethernet-Netzwerk einrichtet.

Im Rahmen dieser standardisierten Service-Definitionen legt der Provider für jeden Dienst bestimmte Attribute wie die physische Übertragungsrate am UNI, das Bandbreitenprofil an jedem UNI beziehungsweise der jeweiligen Class-of-Service-Identifiers oder das Verhalten des Layer-2-Control-Processings fest.

Unternehmen erhalten dadurch ihren individuellen Erwartungen entsprechende Dienste mit dazu passenden Service-Level-Agreements (SLAs). Für diese maßgeschneiderten Dienste sind keine Änderungen am LAN-Equipment oder in den Netzwerken nötig.

Skalierbarkeit für den wachsenden Kapazitätsbedarf

Die Ethernet-typische Skalierbarkeit ist die Grundvoraussetzung, um mit dem wachsenden Kapazitätsbedarf Schritt zu halten. Bereits jetzt unterstützt Ethernet ein weites Spektrum von Übertragungsraten von 10 MBit/s bis 10 GBit/s.

Grundsätzlich ist bei einer Transferrate von 10 GBit/s noch kein Ende erreicht, denn bereits heute arbeitet die »Higher Speed Study Group« (HSSG) des IEEE an der Definition von Standards für ein 100-Gigabit-Ethernet-Interface. Aber auch am unteren Ende des Spektrums ermöglicht das so genannte Mid-Band-Ethernet Datenraten von 2 MBit/s.

Ein weiterer wichtiger Vorteil von Carrier-Ethernet besteht darin, dass Anwender die Bandbreite eines existierenden Ethernet-Dienstes in der Regel ohne großen Aufwand erweitern können.

NOC legt Bandbreite fest

Da sich ein und die selbe physische Schnittstelle für Übertragungsraten von 10, 100 und 1000 MBit/s eignet, lassen sich Bandbreitenänderungen einfach per Software im Network-Operations-Center (NOC) vornehmen. Letztlich ebnet dies den Weg zu neuen Anwendungsmöglichkeiten, wie der bedarfsweisen Anforderung von Bandbreite für eine kurze Zeitspanne, die Einrichtung von Selbstbedienungsportalen und vieles mehr.

Eine weitere Skalierbarkeitsdimension betrifft die geografische Reichweite, denn Carrier-Ethernet deckt Metro-Netze ebenso ab wie landesweite und globale Infrastrukturen.

Das MEF arbeitet derzeit daran, die Verbindung von Ethernet-Netzwerken verschiedener Service-Provider zu standardisieren. Ziel ist es, die Reichweite dieser Dienste weiter zu vergrößern, so dass Unternehmen einen einheitlichen, lückenlosen Service erhalten.

Carrier-Ethernet erkennt Flaschenhälse

Die traditionelle LAN-basierte Ethernet-Technik wurde stets als ein Verbindungsmechanismus angesehen, der nach dem Best-Effort-Prinzip – »so gut wie möglich« – funktioniert. Carrier-Ethernet arbeitet hier anders, denn es erkennt und behebt Knoten-, Verbindungs- oder Dienstausfälle. Unternehmen profitieren so von einer besonders hohen Verfügbarkeit.

Kommt es dennoch zu Ausfällen, werden diese in weniger als 50 ms automatisch behoben. Diese Zeit ist so kurz, dass selbst höchste Anforderungen hinsichtlich Qualität und Zuverlässigkeit bei der Bereitstellung von wichtigen Applikationen und hochwertigen Sprach- sowie Videodiensten erfüllt werden.

Quality-of-Service für ausgefeilte SLAs

Durch die Definition von Attributen zu den jeweiligen Diensten bietet Carrier-Ethernet Unternehmen weiterhin die Möglichkeit, ausgefeilte Service-Level-Agreements (SLAs) mit dem Service-Provider abzuschließen. Diese können zum Beispiel garantierte Übertragungsraten am UNI, eine maximale Frame-Verlustquote, Latenzzeit oder Jitter beinhalten.

Gerade die Garantie kurzer Laufzeiten und geringer Laufzeitschwankungen sind zwingende Voraussetzungen für die zuverlässige Sprachkommunikation. Auf der anderen Seite verlangen insbesondere Finanzapplikationen, die zeitsensible Informationen übertragen, dass bestimmte Frame-Verlustquoten nicht überschritten werden.

Das fünfte Dienstattribut, das Carrier-Ethernet auszeichnet, ist schließlich seine Fähigkeit zur Überwachung, Diagnose und zentralen Verwaltung des Netzwerks mit standardisierten Tools, die nicht an bestimmte Anbieter gebunden sind.

Um ein ausgefeiltes Service-Management zu realisieren, müssen die Tools unter anderem Dienste zügig bereit stellen, Konnektivitätsprobleme und Netzwerkfehler diagnostizieren und die Performance-Charakteristika eines bereitgestellten Netzwerkdienstes messen.

Zur Bewältigung der eben umrissenen Aufgaben gibt es eine ganze Reihe von Tools wie IEEE 802.3ah OAM, IEEE 802.1ag, ITU Y.1731 und MEF15, die bereits standardisiert sind oder deren Standardisierung derzeit vorbereitet wird.

Niedrigere Kosten, einfacherer Betrieb

Das rasante Wachstum von Carrier-Ethernet ist vor allem seinen herausragenden Merkmalen zu verdanken. Endanwender von Carrier-Ethernet-Diensten, die derzeit auf konventionelle Dienste wie Mietleitungen, ISDN, Frame-Relay oder ATM setzen, profitieren von einem niedrigeren Preis pro Bit, zusätzlicher Leistung und einem einfacheren Betrieb.

Mit Carrier-Ethernet können Unternehmen ihren Ethernet-Verkehr über die Kern-Netzwerke hinweg bis in die Zugangsnetze ausdehnen. Die Abrechnung erfolgt dabei transparent und planbar, weil sie abhängig von der Nutzung ist.

Mit Carrier-Ethernet können Unternehmen zum Beispiel Mietleitungen durch Ethernet-Private-Line-Dienste (EPL) ersetzen oder statt einer Frame-Relay-Verbindung oder ATM-PVC Ethernet-Virtual-Private-Line-Services (EVPL) einsetzen. An die Stelle von mehreren Punkt-zu-Punkt-Mietleitungen oder ATM/FR-PVCs, die von Gegenstellen zu einem zentralen Netzknoten führen, können dann E-LAN-Services für echte Mehrpunkt-Fähigkeiten treten.

Ahmed Abdelhalim,
Director Service Provider Systems, Foundry Networks