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四種最新城域電信級以太網(wǎng)技術(shù)

韋樂平 2007/01/15

　　近來，電信級以太網(wǎng)的發(fā)展步伐加快，一些新型電信級以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)具有硬QoS能力和電信級網(wǎng)管能力，正逐漸具備公用電信網(wǎng)所要求的必備功能和性能。

　　近來，電信級以太網(wǎng)的發(fā)展很快，一些最新的技術(shù)解決方案已經(jīng)具有硬QoS能力和電信級網(wǎng)管能力，已能提供50ms的保護倒換時間，有些技術(shù)還采用了數(shù)字包封器，利用前向糾錯（FEC）和同步技術(shù)來改進系統(tǒng)性能，延伸傳輸距離。簡言之，一些新型電信級以太網(wǎng)技術(shù)正逐漸具備公用電信網(wǎng)所要求的必備功能和性能。下面是幾種最新的城域電信級以太網(wǎng)技術(shù)。

EAPS以太網(wǎng)自動環(huán)保護系統(tǒng)

　　以西門子提出的以太網(wǎng)環(huán)保護（ERP）為代表的以太網(wǎng)自動環(huán)保護系統(tǒng)（EAPS）是一種新的低成本電信級以太網(wǎng)解決方案。這種技術(shù)解決方案在現(xiàn)有標準以太網(wǎng)硬件基礎(chǔ)上，結(jié)合應(yīng)用Q in Q封裝和增強的QoS能力，提供了一種低成本電信級以太網(wǎng)技術(shù)。其最大的特點是只需要在現(xiàn)有以太網(wǎng)上進行軟件升級即可，因此成本最低，與傳統(tǒng)以太網(wǎng)的兼容性最好。其次，ERP可以提供50ms的電信級保護倒換時間，有兩種故障檢測模式。第一種是告警模式（快速模式）。第二種是抽樣模式（檢測包模式），這種方式的實時性不如告警模式，但也很不錯。再有，ERP可以與傳統(tǒng)以太網(wǎng)和MPLS（多協(xié)議標記交換）的保護機制實現(xiàn)互操作。

　　與其他保護機制的最大不同是，ERP可以為組播業(yè)務(wù)提供保護而無需在環(huán)上分配額外的容量，環(huán)上的所有容量都可以用來承載受保護的組播流量。

　　簡言之，這種低成本電信級以太網(wǎng)技術(shù)最適合承載流量較小、方向固定的業(yè)務(wù)，例如大客戶VPN和軟交換等。結(jié)合仔細規(guī)劃的限速功能后也可承載公眾上網(wǎng)業(yè)務(wù)和IPTV組播業(yè)務(wù)。然而，這類技術(shù)并沒有完全擺脫Q in Q的局限性，QoS與STP相當，環(huán)上的遠端節(jié)點經(jīng)過調(diào)度次數(shù)多，丟報概率大，QoS難以保證，擴展性受限。其次，EAPS只能環(huán)形組網(wǎng)，靈活性受限。而且這類技術(shù)也不具備公平性算法，不太適合寬帶上網(wǎng)等流量大、突發(fā)較強的業(yè)務(wù)，容易存在設(shè)備間帶寬不公平占用問題。最后，為了規(guī)避專利，目前這類技術(shù)各廠家的實現(xiàn)方法不同，實現(xiàn)互操作困難。

MAC in MAC和PBT

　　MAC in MAC封裝遵循IEEE 802.1ah標準。其基本思路是將用戶的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀再封裝一個運營商的以太網(wǎng)幀頭，形成兩個MAC地址。其中用戶的MAC地址存儲在運營商的以太網(wǎng)幀中，核心網(wǎng)并不清楚，只根據(jù)運營商的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)流量。

　　在MAC in MAC封裝的基礎(chǔ)上，只需要作少量改動，關(guān)掉以太網(wǎng)的生成樹和MAC學(xué)習(xí)功能，增強一些電信級OAM功能，利用現(xiàn)有以太網(wǎng)硬件就可以提供新的轉(zhuǎn)發(fā)功能，將無連接的以太網(wǎng)改造為面向連接的隧道技術(shù)，提供具有類似SDH可靠性和管理能力的硬QoS和電信級性能的專用以太網(wǎng)鏈路，這就是所謂的PBT技術(shù)。PBT技術(shù)的主要特點為: 　　簡言之，PBT技術(shù)結(jié)合了以太網(wǎng)和MPLS的優(yōu)點，為城域網(wǎng)提供了一種新的、扁平化的、低成本的融合架構(gòu)，避免過度依賴IP/MPLS核心。支持這類設(shè)備的主要有北電和華為等公司。

　　然而，由于PBT存在N平方問題，需要大量連接，管理難度加大。其次，PBT只能環(huán)形組網(wǎng)，靈活性受限; PBT不具備公平性算法，不太適合寬帶上網(wǎng)等流量大、突發(fā)較強的業(yè)務(wù)，容易存在設(shè)備間帶寬不公平占用問題。并且，由于PBT和MAC in MAC多了一層封裝，在硬件成本上必然要付出相應(yīng)的代價。

VPLS虛擬專用局域網(wǎng)服務(wù)

　　VPLS是在點到點MPLS基礎(chǔ)上進一步發(fā)展而成的多點互聯(lián)的二層VPN技術(shù)，將廣域網(wǎng)的MPLS擴展到以太網(wǎng)的接入層。從用戶角度，仿佛所有站點都連至一個專有LAN。從業(yè)務(wù)提供者角度，可以重新利用IP/MPLS基礎(chǔ)設(shè)施來提供多種業(yè)務(wù)。VPLS基于MPLS，采用兩層MPLS標簽封裝，獨立于具體物理拓撲，且能支持任意的邏輯拓撲結(jié)構(gòu)，具有較高的組網(wǎng)靈活性，還可以利用MPLS的流量工程實現(xiàn)資源配置的最佳化; VPLS利用快速重選路由（FRR）技術(shù)代替以太網(wǎng)的生成樹和快速生成樹保護，可以實現(xiàn)50ms的保護倒換時間; VPLS還支持2/3/4層可擴展的訪問控制列表能力和每用戶的ACL控制，提供了較安全的控制和策略機制; VPLS具有良好的二層匯聚能力，支持的用戶數(shù)量突破了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的4096個VID的限制; VPLS提供分層的VPLS,進一步改進了擴展性，使用戶數(shù)可擴展到百萬級; VPLS能夠區(qū)分并保證每用戶中的不同業(yè)務(wù)流量，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)配置簡單，業(yè)務(wù)提供快; VPLS還具有清晰的運營網(wǎng)和用戶網(wǎng)間的界限，便于管理。簡言之，VPLS在服務(wù)質(zhì)量和流量工程方面比MAC in MAC更好，很適合網(wǎng)絡(luò)邊緣層的應(yīng)用。

　　然而，VPLS在二層設(shè)備上采用復(fù)雜的三層協(xié)議建立信令，設(shè)備成本和網(wǎng)絡(luò)成本相對較高。其次，VPLS協(xié)議棧層次多，運行配置比較復(fù)雜，特別是對于數(shù)千個節(jié)點的大型城域網(wǎng)的管理運行成本較高。最后，采用雙MPLS標簽增加了協(xié)議開銷，導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)小包時效率不高。

　　但是，對于IPTV等新型高級業(yè)務(wù)需求較為強勁的大型城域網(wǎng)而言，它依然是一個有前瞻性的技術(shù)選擇，特別是核心網(wǎng)部分。

RPR彈性分組環(huán)

　　RPR遵守IEEE 802.17標準，標準化程度較高，屬于中間層增強技術(shù)，將IP包通過新的MAC層送入層1數(shù)據(jù)幀內(nèi)或裸光纖上，無需進行包的拆分重組，提高了交換處理能力，改進了性能和靈活性。

　　一方面，RPR簡化了數(shù)據(jù)包處理過程，可以將非落地IP包直接前轉(zhuǎn)，明顯提高了交換處理能力，對分組業(yè)務(wù)最佳。另一方面，RPR又能確保電路交換業(yè)務(wù)和專線業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，特別是50ms的保護倒換時間。RPR具有自動拓撲發(fā)現(xiàn)能力，采用一種類似OSPF但工作在第二層的觸發(fā)式協(xié)議，可以自動識別任何二層拓撲變化，增強了自愈能力，并支持即插即用。RPR可以有效支持兩纖雙向環(huán)拓撲結(jié)構(gòu)，可以在環(huán)的兩個方向上動態(tài)地統(tǒng)計復(fù)用各種業(yè)務(wù)，同時還能按每個用戶每種業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)保留帶寬和服務(wù)質(zhì)量，從而最大限度地利用光纖的帶寬，簡化網(wǎng)絡(luò)配置和運行，加快業(yè)務(wù)部署。RPR 還具有較好的帶寬公平機制和擁塞控制機制。

　　從成本上看，RPR成本介于SDH和千兆以太網(wǎng)技術(shù)之間，數(shù)據(jù)接口越多，其成本越接近千兆以太網(wǎng)，反之則趨近SDH�？偟目矗@類技術(shù)最適合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量占主導(dǎo)，而TDM業(yè)務(wù)量也需要可靠有效支持的應(yīng)用場合。鑒于RPR具有很好的匯聚特性和優(yōu)化的數(shù)據(jù)接入能力，最適合于城域網(wǎng)的接入層應(yīng)用，特別是以太網(wǎng)業(yè)務(wù)帶寬需求占絕對優(yōu)勢的場合。

　　然而，RPR需要新增一個MAC層，不能采用標準MAC交換芯片，必須采用RPR交換芯片或廠商專有ASIC，系統(tǒng)成本較高。其次，RPR只能支持環(huán)形組網(wǎng)，靈活性受限。第三，由于RPR沒有跨環(huán)標準，單個環(huán)的RPR信息無法跨環(huán)傳遞，獨立組大網(wǎng)的能力較弱，無法實現(xiàn)相切環(huán)、相交環(huán)、環(huán)帶鏈等復(fù)雜的網(wǎng)路拓撲，不能提供端到端業(yè)務(wù)。最后，RPR使用共享接入方法，而且本質(zhì)上也只有一層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)，缺乏層次化的地址結(jié)構(gòu)和用戶地址隔離，其網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)擴展性受限。到目前為止，RPR標準的市場接受程度不高。

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EAPS（以太網(wǎng)自動環(huán)保護系統(tǒng)）

　　成本最低，與傳統(tǒng)以太網(wǎng)的兼容性最好。適合承載流量較小、方向固定的業(yè)務(wù)。缺點是擴展性和靈活性有限，QoS與STP相當。

MAC in MAC和PBT（Provider Backbone Trunk）

　　PBT技術(shù)結(jié)合了以太網(wǎng)和MPLS的優(yōu)點，為城域網(wǎng)提供了一種新的、扁平化的、低成本的融合架構(gòu)，避免過度依賴IP/MPLS核心。缺點是管理難度大，靈活性有限，硬件成本較高。

VPLS（Virtual Private LAN Service，虛擬專用局域網(wǎng)服務(wù)）

　　在服務(wù)質(zhì)量和流量工程方面比MAC in MAC更好，很適合網(wǎng)絡(luò)邊緣層的應(yīng)用。缺點是設(shè)備成本、網(wǎng)絡(luò)成本和運營管理成本相對較高。

RPR（彈性分組環(huán)）

　　具有很好的匯聚特性和優(yōu)化的數(shù)據(jù)接入能力，最適合于城域網(wǎng)的接入層應(yīng)用，但到目前為止，RPR標準的市場接受程度不高。

作者介紹：韋樂平

　　現(xiàn)任信息產(chǎn)業(yè)部通信科學(xué)技術(shù)委員會付主任，中國通信學(xué)會常務(wù)理事兼信息通信網(wǎng)絡(luò)委員會主任和光通信委員會副主任，中國電信集團公司總工程師。主要研究領(lǐng)域是光纖通信、SDH、接入網(wǎng)、NGN/NGI和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略。

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