مترو إيثرنت

شبكة إيثرنت للمناطق الحضرية ، أو شبكة إيثرنت MAN ، أو شبكة إيثرنت الناقلة ^{[ 1 ]} ، أو شبكة إيثرنت المترو، هي شبكة منطقة حضرية (MAN) تعتمد على معايير الإيثرنت . تُستخدم عادةً لربط المشتركين بشبكة خدمة أكبر أو للوصول إلى الإنترنت . كما يمكن للشركات استخدام شبكة إيثرنت للمناطق الحضرية لربط مكاتبها ببعضها البعض. ^{[ 2 ]}

تُعدّ واجهة الإيثرنت عادةً أكثر اقتصادية من واجهة التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن (SONET/SDH) أو التسلسل الهرمي الرقمي شبه المتزامن (PDH) ذات النطاق الترددي نفسه. ومن المزايا الأخرى الواضحة لشبكة الوصول القائمة على الإيثرنت سهولة ربطها بشبكة العميل، وذلك بفضل الاستخدام الواسع النطاق للإيثرنت في شبكات الشركات والمنازل.

تتكون شبكة مزود الخدمة النموذجية من مجموعة من المحولات والموجهات المتصلة عبر الألياف الضوئية . قد يكون تصميم الشبكة حلقيًا ، أو نجميًا ، أو شبكيًا كاملًا أو جزئيًا . كما تتضمن الشبكة تسلسلًا هرميًا: النواة، والتوزيع (التجميع)، والوصول. في معظم الحالات، تكون النواة عبارة عن بنية أساسية قائمة لبروتوكول الإنترنت / MPLS ، ولكن قد يتم تحديثها مستقبلًا إلى أشكال أحدث من نقل البيانات عبر الإيثرنت بسرعات 10 جيجابت/ثانية ، أو 40 جيجابت/ثانية، أو 100 جيجابت /ثانية ، أو حتى 400 جيجابت/ثانية، وصولًا إلى شبكة إيثرنت فائقة السرعة (تيرابت) في المستقبل.    

يمكن استخدام الإيثرنت في شبكة MAN كإيثرنت خالص، أو عبر SDH ، أو عبر MPLS، أو عبر DWDM . تُعدّ عمليات النشر القائمة على الإيثرنت دون أي بنية نقل أساسية أخرى أقل تكلفة، ولكنها أصعب في التنفيذ بطريقة مرنة وقابلة للتوسع، مما حدّ من استخدامها في عمليات النشر الصغيرة أو التجريبية. تُعدّ عمليات النشر القائمة على SDH مفيدة عند وجود بنية تحتية SDH قائمة بالفعل؛ ويتمثل عيبها الرئيسي في فقدان المرونة في إدارة النطاق الترددي بسبب التسلسل الهرمي الصارم الذي تفرضه شبكة SDH. أما عمليات النشر القائمة على MPLS فهي مكلفة، ولكنها تتمتع بموثوقية عالية وقابلية للتوسع، وعادةً ما تستخدمها شركات تقديم الخدمات الكبيرة.

من المرجح أن توجد نطاقات شبكية مألوفة بغض النظر عن تقنية النقل المختارة لتنفيذ شبكات المناطق الحضرية : الوصول، والتجميع/التوزيع، والشبكة الأساسية. ^{[ 3 ]}

• توجد أجهزة الوصول عادةً في مقر العميل أو وحدته أو محطة القاعدة اللاسلكية. هذه هي الشبكة التي تربط معدات العميل، وقد تشمل محطة الشبكة الضوئية (ONT) أو بوابة منزلية أو جهاز توجيه مكتبي.
• تتم عملية التجميع على شبكة توزيع مثل جزء من شبكة التوزيع الضوئية (ODN) . غالبًا ما تُستخدم تقنيات الشبكة الضوئية السلبية ، أو الميكروويف، أو خطوط المشترك الرقمية ، ولكن بعضها يستخدم إيثرنت من نقطة إلى نقطة عبر ألياف ضوئية مباشرة . يشمل هذا الجزء من الشبكة عُقدًا مثل محولات الوحدات متعددة المستأجرين، ومحطات الخطوط الضوئية في البنية التحتية الخارجية أو خزانة المكتب المركزي ، وإيثرنت في معدات الميل الأول ، أو جسور مزود الخدمة.
• قد تتضمن شبكة MAN تقنيات النقل MPLS و PBB-TE و T-MPLS، ولكل منها مرونتها وتقنيات إدارتها الخاصة.
• غالباً ما تستخدم الشبكة الأساسية بروتوكول IP-MPLS لربط شبكات MAN المختلفة معاً.

تُنفَّذ معظم وظائف شبكات إيثرنت الحضرية (MANs)، مثل الخطوط الخاصة الافتراضية أو الشبكات الخاصة الافتراضية، باستخدام علامات VLAN الخاصة بالإيثرنت ، والتي تسمح بتمييز كل جزء من أجزاء الشبكة. ويساعد التمييز المنطقي للشبكة المادية على تحديد صلاحيات حركة البيانات، وتسهيل إدارة حقوق وصول الأجهزة المضيفة بالنسبة للمستخدمين والشبكات الأخرى.

تستخدم شبكة مترو إيثرنت بتقنية تحويل الملصقات متعددة البروتوكولات (MPLS) بروتوكول MPLS في شبكة مزود الخدمة. يحصل المشترك على منفذ إيثرنت عبر كابل نحاسي (مثل 100BASE-TX ) أو كابل ألياف ضوئية (مثل 100BASE-FX ). تُنقل حزمة بيانات الإيثرنت الخاصة بالعميل عبر MPLS، وتستخدم شبكة مزود الخدمة الإيثرنت كتقنية أساسية لنقل بيانات MPLS. لذا، فهي شبكة إيثرنت فوق MPLS فوق إيثرنت.

يمكن استخدام بروتوكول توزيع الملصقات (LDP) كإشارة من موقع إلى موقع للملصق الداخلي (ملصق VC) وبروتوكول حجز الموارد - هندسة حركة المرور ( RSVP-TE ) أو يمكن استخدام LDP كإشارة شبكة للملصق الخارجي.

إحدى آليات الاستعادة المستخدمة في شبكات مترو إيثرنت القائمة على بروتوكول MPLS هي إعادة التوجيه السريع (FRR) لتحقيق تقارب أقل من 50 مللي ثانية لحماية MPLS المحلية . يجب دراسة فوائد MPLS وتكلفتها بعناية في كل حالة نشر، لذا إذا لم يتم تطبيقه على شبكة توزيع مزود الخدمة، فقد يكون من الأفضل تطبيقه على الشبكة الأساسية. في بعض الحالات، قد لا تبرر التكلفة الفوائد، خاصةً إذا كان زمن التقارب أقل من 50 مللي ثانية مُحققًا بالفعل باستخدام إيثرنت فقط.

مقارنة بين شبكة مترو إيثرنت القائمة على بروتوكول MPLS وشبكة إيثرنت MAN خالصة:

قابلية التوسع

في شبكة VLAN إيثرنت مصممة بشكل صحيح، يمكن أن يحتوي كل مسار مُبدَّل على 4094 شبكة VLAN أحادية العلامة. تستطيع بعض محولات التجميع والمحولات الأساسية تصنيف حركة البيانات إلى شبكتي VLAN باستخدام تقنية تكديس VLAN IEEE 802.1ad ، لذا مع وضع أجهزة التجميع هذه في مركز الشبكة، لا تتلقى أجزاء الشبكة وحلقات الأجهزة أحادية العلامة إلا حركة البيانات التي تحتاجها. عند استخدام MPLS، يكون لشبكات VLAN الإيثرنت معنى محلي فقط (مثل دوائر الحماية الدائمة في Frame Relay). تنطبق اعتبارات قابلية التوسع نفسها على عناوين MAC، حيث تتم مشاركة جميع عناوين MAC عبر شبكة MAN إيثرنت من الطبقة الثانية، على الرغم من إمكانية إدارة هذه المشكلة من خلال تصميم شبكة ذكي واختيار محولات مزودة بجداول MAC كافية لحجم أجزاء الشبكة.

المرونة

تعتمد مرونة شبكات الإيثرنت النقية على بروتوكول الشجرة الممتدة (STP )، أو بروتوكول IEEE 802.1w RSTP ، أو بروتوكول IEEE 802.1s MSTP (بزمن تقارب يتراوح بين 30 و50  مللي ثانية، حسب تصميم الشبكة). بينما تستخدم شبكات MAN القائمة على MPLS آليات مثل إعادة التوجيه السريع MPLS لتحقيق  أزمنة تقارب مماثلة لتقنية SDH (50 مللي ثانية). كما يمكن لشبكات مترو إيثرنت استخدام تجميع الروابط أو حلقة الحزم المرنة (Resilient Packet Ring) عند الحاجة لإضافة تكرار الروابط واستعادة البيانات في شبكات التوزيع. يبلغ زمن تقارب RSTP لدى بعض موردي الإيثرنت أقل من 50  مللي ثانية، ولكن قد يختلف هذا الزمن من مورد لآخر. كما تم توحيد معيار تبديل الحماية في الإيثرنت في معيار ITU G.8031 .

تقارب البروتوكولات المتعددة

مع نضج معايير الأسلاك الزائفة ( خط التأجير الافتراضي ATM VLL، FR VLL، إلخ) يمكن لشبكة مترو إيثرنت القائمة على MPLS نقل حركة مرور IP/Ethernet جنبًا إلى جنب مع أي نوع من حركة المرور القادمة من العملاء أو شبكات الوصول الأخرى (مثل تجميع ATM لـ UMTS أو تجميع TDM لـ GSM)، في حين أن هذا قد يكون أكثر صعوبة في سيناريو إيثرنت خالص.

إدارة العمليات والصيانة الشاملة

توفر شبكات MAN القائمة على بروتوكول MPLS مجموعة واسعة من أدوات استكشاف الأخطاء وإصلاحها وإدارة العمليات والصيانة (OAM) التي تُعزز قدرة مزودي الخدمة على استكشاف أخطاء الشبكة وتشخيصها بفعالية. تشمل هذه الأدوات، على سبيل المثال، اختبار اتصال MAC (ping) وتتبع مسار MAC (traceroute) واختبار اتصال LSP (ping)، وغيرها. مع ذلك، توجد الآن أدوات إدارة عمليات وصيانة (OAM) خاصة بشبكة Ethernet مُعرّفة في معايير IEEE 802.1AB و IEEE 802.1ag ^{[ 4 ]} ومعيار Ethernet in the first mile (IEEE 802.3ah) ^{[ 5 ]} لمراقبة شبكات Ethernet واستكشاف أخطائها وإصلاحها. يُعد بروتوكول EOAM (عمليات Ethernet وإدارتها وصيانتها) بروتوكولًا لتثبيت شبكات MAN و WAN ومراقبتها واستكشاف أخطائها وإصلاحها .

قامت بعض شركات الاتصالات بنشر شبكات إيثرنت مترو باستخدام تقنية الاتصال اللاسلكي الثابت . ^{[ 6 ]} تُصمم هذه الشبكات عادةً بحيث تعتمد غالبية حركة البيانات على شبكة من وصلات الميكروويف متعددة النقاط ووصلات نقطة إلى نقطة. وقد أُطلق على شركات الاتصالات مؤخرًا اسم "الشبكات اللاسلكية المترو" ^{[ 7 ] [ 8 ]} في كثير من الحالات. تتميز الشبكات اللاسلكية المترو بقدرتها على تقليل وقت التركيب نظرًا لقلة التراخيص والإجراءات المطلوبة. يعتمد العديد من المستهلكين الآن على هذا النوع من التقنية للوصول إلى الإنترنت في المناطق التي لا تغطيها شركات الهاتف والكابلات المحلية، أو التي توقفت عن تقديم الخدمة فيها بسبب سرقة خطوط النحاس أو لأسباب تجارية أخرى. كما تُستخدم الشبكات اللاسلكية بشكل شائع كمسار احتياطي حقيقي للوصول إلى الإنترنت.

في أواخر سبتمبر 2007، أعلنت شركة فيريزون للأعمال عن توفير خدمة إيثرنت مترو عبر منطقة آسيا والمحيط الهادئ، بما في ذلك أستراليا وسنغافورة واليابان وهونغ كونغ، باستخدام معدات نورتل. ^{[ 9 ]}

في أواخر يناير 2009، أعلنت شركة ويندستريم أنها ستبدأ في تقديم خدمة مترو إيثرنت لعملاء الشركات الصغيرة والمتوسطة. ^{[ 10 ]}

في مايو 2011، أعلنت شركة كومكاست عن خدماتها الخاصة بشبكة إيثرنت الحضرية لعملاء الأعمال في الولايات المتحدة. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

• شبكة إيثرنت الناقلة

• الحلبي، سام (2003). مترو إيثرنت . مطبعة سيسكو. رقم ISBN 1-58705-096-X.

• منتدى مترو إيثرنت (MEF)
• تحديات الوصول إلى شبكة الإيثرنت
• "منتدى إيثرنت الناقل" . موقع مجموعة نقاش على الإنترنت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أغسطس 2011 .