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四種最新城域電信級以太網(wǎng)技術(shù)

韋樂(lè )平 2007/01/15

　　近來(lái)，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(lái)，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(shí)間，有些技術(shù)還采用了數字包封器，利用前向糾錯（FEC）和同步技術(shù)來(lái)改進(jìn)系統性能，延伸傳輸距離。簡(jiǎn)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(dòng)環(huán)保護系統

　　以西門(mén)子提出的以太網(wǎng)環(huán)保護（ERP）為代表的以太網(wǎng)自動(dòng)環(huán)保護系統（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)解決方案在現有標準以太網(wǎng)硬件基礎上，結合應用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(diǎn)是只需要在現有以太網(wǎng)上進(jìn)行軟件升級即可，因此成本最低，與傳統以太網(wǎng)的兼容性最好。其次，ERP可以提供50ms的電信級保護倒換時(shí)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(shí)時(shí)性不如告警模式，但也很不錯。再有，ERP可以與傳統以太網(wǎng)和MPLS（多協(xié)議標記交換）的保護機制實(shí)現互操作。

　　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(wú)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(lái)承載受保護的組播流量。

　　簡(jiǎn)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(hù)VPN和軟交換等。結合仔細規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(lèi)技術(shù)并沒(méi)有完全擺脫Q in Q的局限性，QoS與STP相當，環(huán)上的遠端節點(diǎn)經(jīng)過(guò)調度次數多，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(lèi)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)，容易存在設備間帶寬不公平占用問(wèn)題。最后，為了規避專(zhuān)利，目前這類(lèi)技術(shù)各廠(chǎng)家的實(shí)現方法不同，實(shí)現互操作困難。

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(hù)的以太網(wǎng)數據幀再封裝一個(gè)運營(yíng)商的以太網(wǎng)幀頭，形成兩個(gè)MAC地址。其中用戶(hù)的MAC地址存儲在運營(yíng)商的以太網(wǎng)幀中，核心網(wǎng)并不清楚，只根據運營(yíng)商的MAC地址轉發(fā)流量。

　　在MAC in MAC封裝的基礎上，只需要作少量改動(dòng)，關(guān)掉以太網(wǎng)的生成樹(shù)和MAC學(xué)習功能，增強一些電信級OAM功能，利用現有以太網(wǎng)硬件就可以提供新的轉發(fā)功能，將無(wú)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(lèi)似SDH可靠性和管理能力的硬QoS和電信級性能的專(zhuān)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(diǎn)為: 　　簡(jiǎn)言之，PBT技術(shù)結合了以太網(wǎng)和MPLS的優(yōu)點(diǎn)，為城域網(wǎng)提供了一種新的、扁平化的、低成本的融合架構，避免過(guò)度依賴(lài)IP/MPLS核心。支持這類(lèi)設備的主要有北電和華為等公司。

　　然而，由于PBT存在N平方問(wèn)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)，容易存在設備間帶寬不公平占用問(wèn)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的代價(jià)。

VPLS虛擬專(zhuān)用局域網(wǎng)服務(wù)

　　VPLS是在點(diǎn)到點(diǎn)MPLS基礎上進(jìn)一步發(fā)展而成的多點(diǎn)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(hù)角度，仿佛所有站點(diǎn)都連至一個(gè)專(zhuān)有LAN。從業(yè)務(wù)提供者角度，可以重新利用IP/MPLS基礎設施來(lái)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構，具有較高的組網(wǎng)靈活性，還可以利用MPLS的流量工程實(shí)現資源配置的最佳化; VPLS利用快速重選路由（FRR）技術(shù)代替以太網(wǎng)的生成樹(shù)和快速生成樹(shù)保護，可以實(shí)現50ms的保護倒換時(shí)間; VPLS還支持2/3/4層可擴展的訪(fǎng)問(wèn)控制列表能力和每用戶(hù)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(hù)數量突破了傳統以太網(wǎng)的4096個(gè)VID的限制; VPLS提供分層的VPLS,進(jìn)一步改進(jìn)了擴展性，使用戶(hù)數可擴展到百萬(wàn)級; VPLS能夠區分并保證每用戶(hù)中的不同業(yè)務(wù)流量，網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)配置簡(jiǎn)單，業(yè)務(wù)提供快; VPLS還具有清晰的運營(yíng)網(wǎng)和用戶(hù)網(wǎng)間的界限，便于管理。簡(jiǎn)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 )邊緣層的應用。

　　然而，VPLS在二層設備上采用復雜的三層協(xié)議建立信令，設備成本和網(wǎng)絡(luò )成本相對較高。其次，VPLS協(xié)議棧層次多，運行配置比較復雜，特別是對于數千個(gè)節點(diǎn)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(kāi)銷(xiāo)，導致轉發(fā)小包時(shí)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(gè)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(guò)新的MAC層送入層1數據幀內或裸光纖上，無(wú)需進(jìn)行包的拆分重組，提高了交換處理能力，改進(jìn)了性能和靈活性。

　　一方面，RPR簡(jiǎn)化了數據包處理過(guò)程，可以將非落地IP包直接前轉，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(zhuān)線(xiàn)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，特別是50ms的保護倒換時(shí)間。RPR具有自動(dòng)拓撲發(fā)現能力，采用一種類(lèi)似OSPF但工作在第二層的觸發(fā)式協(xié)議，可以自動(dòng)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)拓撲結構，可以在環(huán)的兩個(gè)方向上動(dòng)態(tài)地統計復用各種業(yè)務(wù)，同時(shí)還能按每個(gè)用戶(hù)每種業(yè)務(wù)為基礎保留帶寬和服務(wù)質(zhì)量，從而最大限度地利用光纖的帶寬，簡(jiǎn)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，數據接口越多，其成本越接近千兆以太網(wǎng)，反之則趨近SDH。總的看，這類(lèi)技術(shù)最適合數據業(yè)務(wù)量占主導，而TDM業(yè)務(wù)量也需要可靠有效支持的應用場(chǎng)合。鑒于RPR具有很好的匯聚特性和優(yōu)化的數據接入能力，最適合于城域網(wǎng)的接入層應用，特別是以太網(wǎng)業(yè)務(wù)帶寬需求占絕對優(yōu)勢的場(chǎng)合。

　　然而，RPR需要新增一個(gè)MAC層，不能采用標準MAC交換芯片，必須采用RPR交換芯片或廠(chǎng)商專(zhuān)有ASIC，系統成本較高。其次，RPR只能支持環(huán)形組網(wǎng)，靈活性受限。第三，由于RPR沒(méi)有跨環(huán)標準，單個(gè)環(huán)的RPR信息無(wú)法跨環(huán)傳遞，獨立組大網(wǎng)的能力較弱，無(wú)法實(shí)現相切環(huán)、相交環(huán)、環(huán)帶鏈等復雜的網(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地址轉發(fā)，缺乏層次化的地址結構和用戶(hù)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(chǎng)接受程度不高。

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EAPS（以太網(wǎng)自動(dòng)環(huán)保護系統）

　　成本最低，與傳統以太網(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(diǎn)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)結合了以太網(wǎng)和MPLS的優(yōu)點(diǎn)，為城域網(wǎng)提供了一種新的、扁平化的、低成本的融合架構，避免過(guò)度依賴(lài)IP/MPLS核心。缺點(diǎn)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(zhuān)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 )邊緣層的應用。缺點(diǎn)是設備成本、網(wǎng)絡(luò )成本和運營(yíng)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)化的數據接入能力，最適合于城域網(wǎng)的接入層應用，但到目前為止，RPR標準的市場(chǎng)接受程度不高。

作者介紹：韋樂(lè )平

　　現任信息產(chǎn)業(yè)部通信科學(xué)技術(shù)委員會(huì )付主任，中國通信學(xué)會(huì )常務(wù)理事兼信息通信網(wǎng)絡(luò )委員會(huì )主任和光通信委員會(huì )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)展戰略。

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