城域以太网技术应用与实施

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    中国电信股份有限企业北京研究院 胡捷

　　以太网技术起源于30年前局域网组网协议和技术，发展到今天，97%以上的终端用户通过以太网接口进行数据流量的发送和接收，实现各种形式的联网。由于以太网技术配置简单、组网灵活、价格低廉，而且技术本身已经被大多数人所熟悉和接受，因此以太网组网技术得到很大发展。各种迹象表明，以太网在局域网中表现出的种种优势，正在逐渐使其成为城域网甚至广域网中的承载网络，虽谈不上是对传统承载网络和专线业务的替代，至少也将成为主流传送网技术之一。为了实现与传统电信级传送网（如SDH）和承载网（如ATM/FRPVC）相同的可靠性，使之有可能作为今后运营商承载业务的一种新的可选技术，城域以太网论坛（MEF）对城域以太网络从体系结构、网络管理、保护、QoS、业务等方面进行了完善的功能框架定义。

　　但是对于可运营的电信级城域以太网而言，无论从体系结构、网络管理、保护/QoS还是业务方面，仍有许多问题有待进一步解决。与运营商现实中所能建设和运营的城域网相比，MEF倡导的是远期目标网络。因此在目前阶段，如何把技术演进趋势平滑过渡到MEF所设想的城域以太网是运营商所面临的任务。

　　一、目标网络与现有网络的差距

　　MEF技术委员会对城域以太网目标发展方向进行了描述，从网络体系结构、网络管理、协议/传送和业务等四个方面进行了定义。与运营商目前所建设的城域网络之间差距对比如下：




　　基于以上这些原因，现在运营商大规模推广和采用MEF所建议的方式提供以太网专线承载业务还为时尚早。其一，城域以太网是否会最终向MEF所设想的方向发展具有不确定性，目前势头虽好，但并未形成定论；其二，如果MEF的设想得到广泛认同，设备制造商还需要一段时间来推出成熟的产品，运营商才可能部署和实施。

　　如果MEF的标准得到一致认可并被进行推广，除了新建网络可以直接采用符合标准的设备外，在现有已经大量部署的城域网设备上进行升级是不可避免的，包括现有设备的App升级、新增硬件板卡等措施。另外现有用户也需要逐步过渡和割接到升级后的城域以太网中。

　　二、城域以太网的业务定位--承载网而非业务网

　　电信运营商在全国范围内组建了功能强大、结构完整、层次分明的骨干网络后，在每个城市区域内如何根据用户业务需求来决定采用何种技术组建城域网成为能否盈利的关键。

　　城域以太网对于提供以太透传业务具有先天优势，这也正是MEF对城域以太网所定义的主要业务，并希翼将此业务等同于目前传统的专线承载业务，如DDN、ATM/FRPVC，以及SDH专线等。由于这类网络都是基于提供用户端到端电路的承载网络，因此将城域以太网定位在承载网络。

　　广义地看，城域以太网除提供以太网专线透传业务之外，还可以涵盖IP城域网节点链路互连、用户互联网上网接入、用户综合业务接入、IP城域网中DSLAM到BRAS汇聚等功能。但是这些功能大多是IP城域网涉及的领域，从承载网的角度看，城域以太网和IP城域网还是有明显区别的，IP城域网更多地是一种业务网。

　　由于目前运营商的IP城域网建设中，有许多地方采用第三层交换机组网（尤其在中小城市），这类IP城域网除提供传统IP业务（互联网上网、IPVPN等）之外，还可以充分利用第三层交换机的高密度接口、Trunk互连、VLAN交换等特性来提供城域以太专线透传业务（包括点到点和点到多点）。这使得IP城域网和城域以太网在某种程度上有一定融合。在这种组网模式下，还引申出V-Switch概念来提高同城以太专线互连的可扩展性，使之可以适应规模更大覆盖更广的大中型城市。

　　随着IP城域网用户规模和流量的不断增长，运营商对IP城域网可管可控、业务区分、服务质量、网络安全、新业务支撑能力、可扩展性等方面都提出新的要求，原有第三层交换机构建IP城域网在如何满足这些要求上已经显现出能力不足，三层交换机模式有可能会逐步淡化，目前的趋势为更多地采用纯粹的路由器组建IP城域网。

　　由于路由器对以太网的广播域具备天生隔离能力，同城范围内如何通过路由器构成的IP网络提供以太专线透传，从而提供给集团用户以太专线业务，是城域网优化改造后需要重点解决的问题。总体思路可以从两方面入手：方式一，单独组建物理上独立的纯粹第二层以太网络；方式二，通过隧道、MPLS等技术，提供仿真的以太专线同城互连。

　　目前几乎没有哪个运营商采用方式一。首先成本高，耗费双倍的设备资源、传输资源和运行维护成本；其次可扩展性低，以太网没有网络层协议参与，不能实现智能选路、负载分担；一个广播域支撑的节点数量有限，否则广播流量过多导致带宽利用率下降；端到端不能同时存在两条以上链路，否则会产生环路；没有完善的QoS机制，一个VLAN用户的流量可以侵占整个Trunk的带宽；以太网对VLAN数量的支撑不能超过4096，采用Q-in-Q带来极大的复杂性。但是方式一的优点是完全符合现阶段城域以太网的定义：通过以太网交换机构建的城域网—“城域以太网”。

　　方式二的基础是基于网络层设备才能具备三层隧道和/或MPLS标记交换能力。路由器与以太网交换机是完全不同的设备，技术实现手段和原理有着本质区别，路由器组建的城域网，本质上不可能是“城域以太网”。但这并不影响路由器组建的IP城域网提供城域以太网的业务。因此，在方式二情况下，“城域以太网”这个名词或术语，更多地是指在城域范围内的以太网业务，而非通过二层交换机搭建的覆盖城市区域的以太网网络。

　　根据MEF定义的城域以太网业务，主要分为以太网虚拟专用线路（EVPL）、以太网专用局域网（EPLn）两种。前者指点到点的连接业务，在两个UNI之间提供点到点的以太网连接业务。也称为“E-Line”业务，等同于目前大家普遍谈论的VLL（VirtualLeasedLine）业务。后者指在两个或多个UNI之间提供点到多点的以太网连接业务。也称为“E-LAN”业务，等同于目前所说的TLS（TransparentLan Service）业务。

　　在路由器构建的IP城域网中，如果采用NativeIP方式，可以通过各种隧道技术（GRE、L2TPv3）提供端到端以太专线透传，但是无法解决点到多点的以太网广播式多路访问（BMA）特性；启用了MPLS标记交换后，可以利用L2MPLSVPN技术来提供MEF定义的EVPL和EPLn业务。具体的实现方式有Martini、Kompella和VPLS等草案。不过需要注意的是，在MPLS领域，提供点到点、点到多点的业务有专用的业务名词和术语，与MEF的EVPL和EPLn不同。

　　由此可以看出，至少在目前阶段，所谓“城域以太网”更多地是针对业务而非网络而言的。对用户而言，关注的是使用以太网专线业务；对运营商而言，关注的是如何实现这种业务：采用什么设备组网，通过何种手段提供。

　　MEF设想的远期城域以太网架构，其业务、标准、可靠性、可扩展性以及技术实现方式都处在不断发展和变化之中，这四个方面可以说对传统以太网协议和技术进行了重大创新，甚至可以认为是革命。像其体系结构中关于UNI/NNI的定义，以及在网络管理、QoS、网络保护方面，与目前以太网技术所普遍采用的实现方式有许多不同。现有技术和设备对这些新建议和新标准的支撑度还很低；其所支撑的业务（点对点、点对多点以太专线）对运营商的传统承载业务（DDN、2M数字专线、ATM/FR专线、SDH专线等）也将产生一定冲击并引发异质竞争；另外许多建议所需要的深层次研究工作MEF还有待进一步开展。运营商目前所能做的还只是及时了解标准进展、业务发展趋势、设备支撑情况、以及用户对以太网专线业务需求的迫切程度，并针对运营商现有网络来提供以太网业务；设备制造商在参与MEF标准制定的同时也需要及时获得运营商和终端用户的反馈，使其制定的标准更符合实际，推出的产品更满足要求。

　　三、总结

　　城域以太网定位于以太专线透传，属于承载网。因此通过不同的网络设备（三层交换机、路由器）或不同的IP技术（隧道、MPLS）可以以多种变通方式提供以太网专线业务，从而实现广义上的“城域以太网”。运营商目前没有严格意义上纯粹的城域以太网，城域以太网的组建和过渡，以在现有IP城域网中提供以太网业务为主，不建议单独建设物理上独立的城域以太网。

　　城域以太网目标网络模型与现有城域网中的以太网技术、业务仍有差距，需要像诸如MEF这样的国际标准化组织牵头，结合运营商、设备制造商和用户的共同努力，推进相关标准和技术的发展。

　　

信息来源：《通信世界》