GI Proceedings.73 21

7/23/2019 GI Proceedings.73 21

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336 Ursula Eisenbltter und Ferdinand Hommes

RWTHAachen

ForschungszentrumJlich

FH Bonn-Rhein-SiegSankt Augustin

UniversittBonn

caesarBonn

UniversittErlangen

GSN+

T-SystemsNrnberg

GANTFrankfurt

Fraunhofer InstituteSankt Augustin

10 Gbit/s SDH

2,5 Gbit/s (2 x GE)

10 GE

10 Gbit/s SDH geplant in 2. Phase

10 Gbit/s SDH optional imRahmen der Zusammenarbeit vonGSN+ und VIOLA

Anwender-Knoten

geplanter Knoten

Backbone- und Anwender-Knoten

Standort NN Mnchen

Abbildung 1:VIOLA Netztopologie

2 Glasfasertechnik

Die Netzkomponenten sind ber ein eigenes Glasfasernetz (Dark Fiber) miteinander ver-

bunden (siehe Abbildung 2). Neben den privaten Glasfaserstrecken der beteiligten For-schungseinrichtungen wird Glasfaser von den kommerziellen Anbietern GasLINE, denStadtwerken Bonn und von der Telekom einsetzt. Das Zusammenschalten der Glasfaser-strecken der verschiedenen Anbieter erfolgte ohne Probleme. Fr die Glasfaserstreckenfallen in der Regel nur Wartungskosten an, auf ein Nutzungsentgelt haben die Anbieterzugunsten von VIOLA verzichtet. GasLINE hat sich hier besonders hervorgetan und wur-de deshalb als assoziierter Partner in das VIOLA-Konsortium aufgenommen.

Um Glasfaserkosten zu sparen, wurde auf einigen Strecken WDM-Technik eingesetzt (sie-he Abbildung 3). Zwischen Bonn und Sankt Augustin werden zwei FSP 3000 Systeme der

Firma ADVA eingesetzt, die vom Konsortialpartner Siemens geliefert, aufgebaut und inBetrieb genommen wurden. Auf der Strecke zwischen Sankt Augustin und Jlich kommenzwei 1696 Metro Span von Alcatel zum Einsatz. Auf den von TSI angemieteten Streckenwird ebenfalls WDM-Technik eingesetzt, jedoch wird im Rahmen von VIOLA nur eineWellenlnge genutzt.

Die nationale und internationale Anbindung von VIOLA erfolgt in Frankfurt. Aus Kos-tengrnden wurde diese Strecke sowie die Strecke zwischen Jlich und Aachen mit einer


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Netztechnologien im optischen Testbed VIOLA 337

UniBnU5

Uni BonnU1

caesarB.OG1

Uni BonnN220

FZJ

16.3-001

RWTHWendl.weg

AachenAccom

AachenHeizwerk

SWBWelschn.

SWBChlodw.

FhG-IMKB3-207FhG-SCAI

C3-T6

GasLINEPorz

ISARTiefgarage

GANTFrankfurt

GasLINENaurod

GasLINEDernbach

Uni BonnU3

Uni BonnU2

caesarA.OG1

caesarB.UG2

UniErlangen

TSIKln

TSINrnberg

FHA136

HangelarStraenbahn-

haltestelle

AachenWaldschenke

GasLINE

SWB

RWTH

FhG FhG FH

FZJ

Uni Bonn

caesar

TSI

TSI

Kabel gespleit

Jlich, HausKnigskamp

FhGC5-T19

Straevor FhG

FhGC3-T35Legende:

FhGSWB

Universitt BonncaesarGasLINEFZJ

RWTH AachenFH BRSTSI

Leitungen von:

Abbildung 2:bersicht ber die Singlemode-Glasfaserverbindungen

Bandbreite von 2,5 Gbit/s realisiert. Hier kommen jeweils FSP 1500 Systeme von ADVAzum Einsatz, die es erlauben, 2-mal Gigabit-Ethernet ber 2,5 Gbit/s SDH zu bertragen.Alle anderen Verbindungen sind 10 Gigabit Ethernet oder 10 Gbit/s SDH.

3 Netztechnik

Im Rahmen von VIOLA werden unterschiedliche bertragungsmethoden ausprobiert, umunterschiedliche Dienste fr die Anwender zu realisieren. Der parallele Einsatz von SDH-Cross-Connects und 10 Gigabit-Ethernet-Switchen im Backbone-Bereich erlaubt einer-seits die Erprobung der zurzeit fortschrittlichsten Methoden zum Aufbau von VPNs undandererseits die dynamische Anforderung von Bandbreiten durch Signalisierung:

Aufbau von Layer-2-VPNs mittels VPLS bzw. H-VPLS auf den 10-GE-Transport-Switchen von Alcatel und Riverstone

Aufbau von Layer-3-VPNs mittels Virtual Routern auf Alcatel-Switch-Routern

Signalisierung von dynamischen Bandbreiten mittels unterschiedlicher Protokolle(z. B. GMPLS , UNI, I-NNI, E-NNI) auf den SDH-Cross-Connects von Alcatel, Syca-more und Siemens

Bereitstellung von Ethernet-Diensten ber SDH mit fr Anwendungen mageschnei-derten Bandbreiten mittels GFP und LCAS.

Abbildung 3 gibt die Verbindungen zwischen den aufgebauten Netzkomponenten inner-halb und auerhalb der Backbone- und Anwenderknoten an. Da die Netzkomponenten


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Porz6 xMM

8 xMM

18 xMM

3 x MM

57 km

7,8 km

12 xMM

536 m

10 xMM

2 xMM

Uni Bonn

4 xMM

vorlufige Standorte

Alcatel

1696

ADVA

FSP

3000

ADVA

FSP

3000

SDHAlcatel1678

20 xGE

14,6 km

OptischerVerstrker

27,2 km

116,2 km

SDHSiemenshiT 7070

SDHSiemens

hiT 7070

8 xGE

8 xGE

10 xMM

8 xMM

10 xMM

2 x MM

10 xMM

8 xMM

1 x MM2 xGE

2 x MM

ADVA

FSP1500

2 xGE

ADVA

FSP15002 xGE

Naurod

Dern-bach

ca. 200 km

ADVA

FSP1500

ADVA

FSP1500

12 xTP

2 x MM 2 x MM

10GE

Riverstone15008

12 x

GE

15 x MM

1 x MM

Alcatel

1696

10GE

Riverstone15008

24 xGE

ADVA

FSP1500

FhGSCAI

24 xGE

10GERiverstone

15008

IMK

SCAI10GE

Riverstone15008

24 xGE

2 x MM22 x TP

10 Gbit/s SDH10 GE

n x 10 Gbit/s (WDM)

1 GE mit Angabe der Anzahl in TP, MM und/oder SM

10 Gbit/s coloured

Legende:

Backbone-und Anwender-Knoten

Anwender-Knoten

sonstiger Knoten

17 km

4 x MM

44 x TP

48 xGE

10GE

Riverstone15008

10GE

Riverstone

1500824 xGE

RWTHAachen 2 x

SM

3 km

2 xGE

ADVA

FSP1500

10 Gbit/s SDH

ca. 400 km

16 km

Kln

8 x MM

SDHSiemens

hiT 7070

8 x GE 1 x 2,5Gbit/s

SDH

SycamoreSN 16000

24 km

DWDM

DWDM

TSI Nrnberg

Uni Erlangen

FZJlich

GANTFrankfurt

ADVA

FSP15002 xGE

2 xMM

ADVA

FSP1500

FhG IMKSankt Augustin

caesarBonn

FH Bonn-Rhein-Sieg

2,5 Gbit/s SDH

SDHAlcatel

1678

16 xGE

Alcatel7750 SR

10 xGE

SDHAlcatel1678

12 xGE

Alcatel7750 SR

10 xGE

Alcatel7750 SR

10 xGE

Abbildung 3:VIOLA Netztechnik

innerhalb eines Backbone-Knotens in verschiedenen Racks eingebaut und mit den un-terschiedlichsten Steckertypen ausgestattet sind, wurden die Anschlsse aller Gerte aufPatch-Feldern aufgelegt. Dadurch sind nderungen an der Verschaltung der Gerte einfach

durch Umstecken von Kabeln an den Patchfeldern mglich. Eine nderung der Verschal-tung erfordert allerdings anschlieend eine unter Umstnden umfangreiche nderung derKonfiguration auf den betroffenen Gerten.

Vom DFN wurde fr VIOLA ein eigener IP-Adressraum fr die Rechner-Cluster undWorkstations zur Verfgung gestellt. Dies erlaubt eine direkte Anbindung an das G-WiNund an den europischen Backbone GANT bzw. demnchst GANT2. Durch diese di-rekte Anbindung knnen im Rahmen einer Kooperation auch andere Partner aus nationa-len und internationalen Forschungseinrichtungen Experimente mit den VIOLA-Rechnerndurchfhren, ohne dass dabei z. B. bei nationalen Forschungseinrichtungen der eigene G-

WiN-Anschluss genutzt wird, der in der Regel ausgelastet ist und ber eine weitaus ge-ringere Bandbreite verfgt.

Fr das Management der Netzkomponenten wurde ein eigenes Management-Netz (DCN-Netz) von TSI aufgebaut. Das Management erfolgt an den TSI-Standorten Nrnberg undBamberg. In Nrnberg werden die Ethernet-Switche und Router berwacht, whrend inBamberg das Management der SDH- und WDM-Komponenten stattfindet. Die Manage-ment-Subnetze an den einzelnen Standorten sind ber das G-WiN durch verschlsselte


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Verbindungen miteinander verbunden. Mittels spezieller Klienten kann an den einzelnenStandorten auf die Management-Plattformen bei TSI zugegriffen werden.

4 Entwicklungsarbeiten im Bereich Signalisierung und Reservierung

Neben der Bereitstellung von Netzdiensten fr die Anwender finden im Rahmen von VIO-LA umfangreiche netztechnische Untersuchungen, Tests und Entwicklungen statt.

Im Bereich VPLS bzw. H-VPLS (Layer-2) werden folgende Arbeiten durchgefhrt:

Analytischer Vergleich der beiden Lsungsanstze VPLS und H-VPLS, wobei beide

Systeme auf ihre Skalierbarkeit und ihre Leistungsfhigkeit hin untersucht werdensollen

Erprobung von VPLS bzw. H-VPLS unter Einbeziehung von Core-Routern

Interoperabilittstests bezglich VPLS bzw. H-VPLS zwischen Systemen der Herstel-ler Alcatel und Riverstone

Im Bereich der optischen Transportnetze spezifizieren die verschiedenen Standardisie-rungsgremien zurzeit unterschiedliche bzw. teilweise sich ergnzende Vorschlge fr dieoptische Kontrollebene. Die Internet Engineering Task Force (IETF) spezifiziert Generali-zed Multi-Protocol Label Switching (GMPLS) fr die IP-basierte Kontrollebene. Die In-ternational Telecommunications Union (ITU) hat eine Architektur fr Automatically Swit-ched Optical Networks (ASON) entworfen. Das Optical Internetworking Forum (OIF) hatdie Signalisierung fr das User-to-Network Interface (UNI) spezifiziert.

Abbildung 4 gibt einen berblick ber die in diesem Zusammenhang benutzten Schnitt-stellen. Die UNI-Schnittstelle dient zur Signalisierung von Verbindungen durch das Trans-portnetz. Innerhalb eines Netzes knnen die Hersteller eine eigene Schnittstelle (InternalNetwork-to-Network Interface, I-NNI) benutzen, welche nicht standardisiert ist. Die Ver-bindung zwischen den Netzen unterschiedlicher Hersteller oder auch Netzdomains erfolgt

durch eine normierte Schnittstelle das External Network-to-Network Interface (E-NNI).

Abbildung 4:Signalisierungsschnittstellen


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Die verschiedenen Anstze werden untersucht, entwickelt bzw. weiterentwickelt und ge-testet. Dabei wird besonderes Gewicht auf das Interworking der Implementierungen derverschiedenen Hersteller und der verschiedenen Anstze gelegt. Bei den Untersuchungenwerden Gerte von Alcatel, Siemens und Sycamore zusammengeschaltet. Eine besondereRolle wird dabei die Erprobung der OIF UNI 2.0 Schnittstelle spielen, die die Signalisie-rung von Ethernetverbindungen spezifiziert und die sich zurzeit noch in der Spezifikati-onsphase befindet.

Ein weiterer Schwerpunkt bildet die Entwicklung eines Reservierungssystems fr die An-forderung und Reservierung von Bandbreiten einer bestimmten Dienstgte fr die Anwen-dungen.

Mit Hilfe einer EGEE (Enabling Grids for E-sciencE) konformen Schnittstelle sollen dieAnwender ihre Anforderungen spezifizieren knnen. Diese Schnittstelle kann auch direktvom Reservierungssystem zur Anforderung von Rechnern innerhab von PC-Clustern (Me-ta Scheduler auf UNICORE-Basis) angesprochen werden.

Das Reservierungssystem wird verschiedene Netzebenen umfassen. Wird z. B. in einemMPLS-Netz fr einen Layer-2-Dienst auf VPLS-Basis eine zustzliche bertragungska-pazitt bentigt, so kann diese durch Schalten einer zustzlichen Verbindung auf Trans-portebene bereitgestellt werden.

Durch einen hierarchischen Aufbau soll das Reservierungssystem auch fr grere Net-ze, bestehend aus verschiedenen Netzdomnen, geeignet sein. Die Einwicklungsarbeitenwerden unter der Federfhrung der Universitt Bonn durchgefhrt.

5 VIOLA-Labor

Um mglichst umfangreiche Erfahrungen beim Einsatz von optischen Komponenten zugewinnen, werden verschiedene Testszenarien aufgestellt und entsprechende Tests durch-gefhrt.

Durch Lastmessungen soll die im Testbed eingesetzte Technik auf ihre Funktionsfhigkeitund auf ihre Eignung fr den Dauerbetrieb getestet werden. Dies geschieht mit Hilfe vonLastgeneratoren auf der Basis von Workstations und durch den Einsatz eines kommerzi-ellen Testgertes.

Es soll auerdem untersucht werden, in welche Richtung eine Weiterentwicklung der der-zeit zur Verfgung stehenden Netztechnik sinnvoll und technisch mglich erscheint, umden Anforderungen mit sehr hoher Bandbreite (z. B. GRID- oder Virtual-Reality-Applika-tionen) zu gengen. Diese neuen Techniken sollen auch whrend der Laufzeit des Projek-

tes getestet werden.

Neben theoretischen Vorberlegungen zur Skalierbarkeit soll mit Hilfe geeigneter Testver-fahren im VIOLA-Labor berprft werden, inwieweit die Skalierbarkeit der implementier-ten Konzepte auch fr grere Netze gewhrleistet werden kann. Fr den Fall, dass alter-native technische Konzepte implementiert werden (z. B. Ethernet unter Zuhilfenahme vonSDH in WDM gegenber Ethernet direkt in WDM), sollen vergleichende Untersuchungenzur Skalierbarkeit durchgefhrt werden.


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Neben den Untersuchungen und Tests mit den im Rahmen von VIOLA beschafften Netz-komponenten soll auch Technik von anderen Herstellern zeitweise in das Testbed integriertund getestet werden. Hierzu sind bereits Gesprche mit potenziellen Partnern gefhrt wor-den.

6 Zusammenfassung und Ausblick

Im Rahmen des Testbeds VIOLA werden die zurzeit fortschrittlichsten Netztechnologienmit Hilfe von konkreten GRID-Anwendungen untersucht, getestet und bewertet. Dabeispielt die Bereitstellung von geschalteten Bandbreiten mit einer bestimmten Dienstgteauf Layer-2- oder Layer-3-Ebene eine zentrale Rolle. Die Entwicklung eines GRID-fhi-gen Reservierungssystems wird die fr die Kopplung von Rechnerclustern erforderlichenNetzverbindungen bereitstellen. Die in VIOLA gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrun-gen flieen in die Spezifikation der nchsten Generation des Wissenschaftnetzes X-WiNmit ein. Das VIOLA Testbed steht allen interessierten Anwendern an den VIOLA-Stand-orten kostenfrei zur Verfgung. Durch eine Netzanbindung an das G-WiN bzw. das eu-ropische Wissenschaftsnetz GANT kann die VIOLA-Infrastruktur auch von anderenAnwendern im In- und Ausland genutzt werden. Auerdem wird hierdurch eine Koope-ration mit anderen internationalen Testbeds ermglicht.

Literatur

[IEFT-GMPLS] IETF-Dokumente zu GMPLS:RFC3471; Generalized Multi-protocol Label SwitchingRFC3473; GMPLS extensions for RSVP-TEdraft-ietf-ccamp-gmpls-sonet-sdhextensions; GMPLS extensions for SDH/Sonetdraft-ietf-ccamp-ospf-gmplsextensions; OSPF extensions (Open Shortest Path First)

[IETF-VPLS] IETF-Dokumente zu VPLS:draft-ietf-ppvpn-vpls-ldp-06.txt; VPLS draft

draft-ietf-ppvpn-vpls-bgp-04.txt; VPLS draft[ITU-ASON] ITU-Dokumente zu ASON:

ITU: G.807; Automatic Switched Transport NetworkITU: G.8080 version 2; Automatic Switched Optical Network

[ITU-GFP/LCAS] ITU-Dokumente zu GFP und LCAS:ITU-T G.7041; Generic Framing Procedure (GFP)ITU-T G.7042; Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS)

[OIF] OIF-Dokumente:UNI 1.0; User-Network-Interface

UNI 2.0; User-Network-InterfaceE-NNI 1.0; Network-Network-Inferface

VIOLA im WEB

www.viola-testbed.deVIOLA-Webseite, hier befinden sich unter anderem auch Vortrgezur hier besprochenen Netztechnik vom VIOLA-Workshop 2005


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Abkrzungen

WDM Wavelength DivisionMultiplexer bertragung mehrerer Signale mit unter-schiedlichen Wellenlngen in einer Glasfaser

SDH SynchronousDigitalHierarchy Weitverbreitete bertragungstechnik in derSprach- und Datenkommunikation

L2 VPN Layer2 VirtualPrivateNetwork Virtuelle private Netze auf Ethernet-Ebene

L3 VPN Layer3 VirtualPrivateNetwork Virtuelle geroutete private Netze

VPLS VirtualPrivateLANService Bereitstellung von Ethernet-Diensten ber einIP/MPLS-Netz

H-VPLS HierarchicalVirtualPrivateLANService Hierarchische Version von VPLS

MPLS Multi-Protocol Label Switching Protokoll zur Verkehrsteuerung in IP-Netzen (Traffic Engineering)

GMPLS Generalized Multi-Protocol Label Switching Protokoll zum Aufbau vonNetzverbindungen (Pfaden) mit einer gewnschten Bandbreite ber unter-schiedliche bertragungswege

UNI User-to-NetworkInterface Benutzerschnittstelle zum Aufbau einer Netzver-

bindungI-NNI InternalNetwork-to-Network Interface Schnittstelle zwischen Netzkompo-

nenten innerhalb eines internen Netzes, nicht standardisiert

E-NNI ExternalNetwork-to-NetworkInterface Schnittstelle zwischen Netzen unter-schiedlicher Service-Provider, standardisiert

GFP Generic Framing Procedure Verfahren zum Transport von Daten-Paketen(z. B. Ethernet) ber SDH

LCAS LinkCapacityAdjustmentScheme Dynamische Bandbreitenanpassung bei

SDH-VerbindungenDCN DataCommunicationNetwork IP-/OSI-Netz zum Management von Netz-

komponenten

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