Verlängerung der Nutzungsdauer von TDM-Services mit CES

Zahlreiche auf dem Zeitmultiplexverfahren (TDM) basierende Mietleitungsdienste sind in der Vergangenheit eingeführt worden und werden heute noch genutzt. Ungeachtet der Ablösung von TDM durch das effizientere Paketnetz, sind die TDM-Services mit Datenraten von nx64kbps auf Schnitt-stellenbasis E1, X.21 und V.35 noch weit verbreitet bei Geschäftskunden-Diensten und machen nicht selten einen bedeutenden Anteil am Umsatz der Netzbetreiber aus. Anwendungen, die mit diesen TDM-Diensten realisiert werden, sind Mobile Backhauling, Sprach- und Datenverbindungen zu Routern und vorhandener Technik, einschließlich ATM und Frame-Relay. Dieses Papier widmet sich den Herausforderungen, vor denen viele Carrier und Netzbetreiber bezüglich der Perspektive der von ihnen angebotenen TDM-Services heute und demnächst stehen werden. Es zeigt einen Weg, wie sich die Nutzungsdauer der TDM-Dienste mit CES – Circuit Emulation Service – verlängern lässt.

Motivation

Die Tatsache, dass TDM-Netze durch die wirtschaftlicheren Paketnetze abgelöst werden, und gleichzeitig die vorhandene Technik das Ende ihrer Lebenszeit erreicht, stellt Netzbetreiber vor ein Problem:
Auf der einen Seite sind die Carrier gezwungen, dem Trend zu folgen und ihr altes TDM-Netz durch die neue Technologie abzulösen. Auf der anderen Seite jedoch sind die Kunden häufig nicht bereit, von den TDM-basierten Services auf paketbasierte Dienste umzusteigen. Stattdessen sind sie durchaus gewillt, gutes Geld für das traditionelle Diensteangebot zu bezahlen.
Für dieses Dilemma gibt es eine Lösung: CES – Circuit Emulation Service für TDM-Dienste!
CES vereint die etablierte und bewährte Welt des TDM mit der Effizienz der Paketnetzvermittlung, unter Beibehaltung derselben Erlebnisqualität für dien Endkunden.

Zusätzlich zu den TDM-Services, die mit CES weiterhin angeboten werden können, lassen sich gleichzeitig Carrier Ethernet-basierte Dienste einführen, die den Weg zu einer sanften Migration für künftige Serviceangebote ebnen.

CES – Wie funktioniert das?

Die CES-Funktionalität ist in der CES InterWorking-Funktion (IWF) realisiert.
Dabei wird die TDM-Nutzlast in Pakete eingerahmt, und die Information im Header wird hinzugefügt, um die Pakete zu ihrem Ziel zu transportieren, den emulierten Circuit zu identifizieren, und die Alarminformation der peering IWF anzuzeigen. Dieser emulierte Circuit wird auch als Pseudowire bezeichnet.
Am Empfänger-IWF werden die Pakete in einem Jitterpuffer gespeichert, um die Unterschiede bei der Paketverzögerung (Jitter) auszugleichen und, falls erforderlich, eine Aufzeichnung der Pakete zu ermöglichen. Die CES IWF generiert anschließend aus der empfangenen TDM-Payload das TDM-Signal und sendet es an den Kunden. Nach dem gleichen Prinzip wird auch in der entgegengesetzten Richtung des Verkehrsstroms verfahren.
Zur Erzeugung eines fehlerfreien TDM-Signals aus den CES-Paketen benötigen die IWFs einen Taktgenerator.
Der Takt kann an die IWF auf der physikalischen Schicht via NTR (Network Timing Reference) verteilt werden, das ein exaktes standardisiertes Verfahren zur Frequenz-verteilung in DSL-Zugangsnetzen wie SHDSL darstellt. SyncE (Synchronous Ethernet) verwendet ein Taktverteilungsverfahren, ähnlich dem von SDH bekannten mit vergleichbarer Qualität. SyncE ist ein abschnittsweises Frequenzverteilungsschema und benötigt deshalb den gesamten Taktverteilungspfad, um SyncE-compliant zu sein. Und schließlich liefert PTP (Precision Timing Protocol – IEEE 1588v2) eine protokollbasierte Verteilung der Frequenzphase sowie Informationen zu Tag und Uhrzeit zwischen den Endstellen, um den Takt aus dem Paketstrom wiederzugewinnen. Mit diesen Optionen bei der Taktverteilung lassen sich die Anforderungen verschiedener Netzwerk-Szenarien erfüllen.
Paketnetze haben gegenüber den herkömmlichen TDM-basierten Transportnetzen zahlreiche Vorzüge und erlauben den Netzbetreibern ihre Kosten zu senken. Um bei den auf dem Paketnetz angebotenen Services im Vergleich zum SDH-Netz dieselbe Erlebnisqualität zu gewährleisten, müssen im Paketnetz Maßnahmen zur Sicherung der Dienstegüte (Quality of Service – QoS) getroffen werden. Das CES-Demarkationsgerät muss deshalb die vom MEF (Metro Ethernet Forum) spezifizierten Merkmale des Carrier Ethernet unterstützen. Diese ermöglichen eine Klassifizierung der Services und ordnen ihnen die entsprechende Priorität zu, um die geforderte Dienstegüte zu garantieren. Des Weiteren muss das CES-Gerät sämtliche erforderlichen Betriebs- und Statistikinformationen bereitstellen, um die Dienstegütevereinbarung (SLA) gegenüber dem Endkunden einzuhalten.
CES-Payload-Formate und Rahmen-Optionen sind von den folgenden Organisationen mit den entsprechenden Standards oder Empfehlungen vorgegeben:

Broadband Forum: MFA 8.0.0
IETF: RFC 4553, RFC 5086
ITU-T: Y.1413
Metro Ethernet Forum: MEF 8

Einsatzszenarien für CES

Heutige TDM-Services werden häufig mit traditionellen Zugangslösungen realisiert und über SDH-Netze transportiert. Den Kunden stehen dabei die Schnittstellen G.703 (E1) sowie Datenschnittstellen X.21, V.35/36 zur Verfügung. Dieses Verfahren wird seit vielen Jahren verwendet, ist aber inzwischen am Ende seiner Lebensdauer angekommen, sodass sich die Netzbetreiber nach Alternativen umschauen müssen.
Die vorhandenen Netze werden künftig Zug um Zug durch paketbasierte Netze ersetzt werden. Bis dieser Prozess abgeschlossen ist, werden beide Netze nebeneinander existieren und aus diesem Grund müssen CES-Gateways das Zusammenspiel zwischen beiden sicherstellen. Dieser Schritt erlaubt die Migration von TDM-Services vom etablierten Netz hin zum Paketnetz – ohne Beeinträchtigung der dem Endkunden bereitgestellten Dienste.
Bestimmte alte Zugangstechnik kann abgebaut werden, und die Dienste werden auf eine DSLAM- oder MSAN-Plattform übertragen, unter Nutzung vorhandener Kupfer- oder Glasfaserleitungen bis hin zum Standort des Kunden. Das dortige Kundenendgerät liefert die CES-IWF und stellt die erforderliche Schnittstelle zur Verfügung, um den TDM-Service bereitstellen zu können.
Vorhandene Aggregations-Plattformen an der Netzwerkgrenze können die optische Verbindungstechnik oder spezifische Übertragungsvoraussetzungen liefern, deren Realisierung über DSLAM unmöglich ist oder sich betriebswirtschaftlich nicht rechnet.
Nachdem der Kunde auf die neue paketgestützte Plattform umgestellt worden ist, können dem Kunden neben dem per CES bereitgestellten TDM-Service weitere, auf Carrier Ethernet basierende, Dienste angeboten werden. Dies eröffnet Netzbetreibern neue Umsatzpotenziale, die zuvor entweder brach lagen oder aber unterschiedliche Endgerätetechnik erfordert hätten, um diese Dienste auf Endkundenseite zu terminieren.
Irgendwann, wenn die gesamte alte Zugangs- und TDM-Technik abgebaut worden ist, werden die CES-Gateways nicht mehr benötigt. Innerhalb dieses Zeitraums werden möglicherweise auch die Kunden gewillt sein oder gezwungen werden, sich für einen Wechsel zu entscheiden und die TDM-Services durch paketbasierte Dienste zu ersetzen. Das CPE muss deshalb nicht nur in der Lage sein die CES-IWF bereitzustellen, sondern auch als Carrier Ethernet-Demarkationsgerät fungieren können. Dieser Prozess der sanften Migration von Services kann mit minimaler Auswirkung auf den Endkunden und geringen Umstellungskosten für den Carrier erfolgen.

Zusammenfassung und Schlussfolgerung

TDM-Services werden weiterhin angeboten und müssen in den nächsten Jahren von den Netzbetreibern betreut werden.
Die Tatsache, dass die zur Bereitstellung dieser Dienste installierte TDM-Technik das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat und steigende Betriebskosten verursacht, zwingt die Carrier zum Handeln.
Sie müssen ihr Netz modernisieren und zugleich die traditionellen TDM-Services weiter anbieten.
Circuit Emulation Service – CES – ist die Antwort auf diese Herausforderung. CES-Lösungen vereinen Transporteffizienz von Paketnetzen mit dem weiterhin bestehenden Angebot der TDM-Schnittstellen. Als Ergänzung zu den TDM-Services können neue paketbasierte Dienste eingeführt werden, die den Netzbetreibern zusätzliche Umsatzquellen eröffnen. Die Ethernet-Schnittstellen ermöglichen eine sanfte Migration zu reinen paketbasierten Angeboten an Komplettdienstleistungen in der Zukunft.
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