以太網的標準化已經完成25年了,其間經歷了前所未有的高速發(fā)展,在全球的企業(yè)網絡中占據了統(tǒng)治地位。在過去的十年中,以太網的速率呈指數增長,已經從10Mb/s增長至10Gb/s。
最近,以太網又突破企業(yè)網絡,成功的向利潤豐厚的國內和國際接入網和城域網延伸。形成這種趨勢的根本原因有兩點。首先,許多廠商都能夠提供速率超過100Mb/s的具有互操作性的高性價比光收發(fā)機。這些收發(fā)機已經從體積較大、封裝固定的器件發(fā)展為可插拔的小型封裝模塊,而且傳輸距離能夠滿足當前城域網的要求。
成本極低的傳輸距離為10、20km的光器件能夠在各種地理分布和用戶類型的不同拓撲中廣泛使用。根據摩爾定律,電器件和系統(tǒng)成本不斷下降,光收發(fā)機的成本在鏈路總成本中所占比例不斷增加。材料工程和裝配技術的進步使光收發(fā)機成本不斷下降,市場價格非常具有競爭力。因此與其他網絡技術相比,以太網的部署能夠提供最低的傳輸成本。
其次,人們對以太網在業(yè)務提供商網絡中的功能和潛力有了進一步的認識。一直以來,以太網僅僅被認為是一種特定的數據鏈路層(開放系統(tǒng)互聯參考模型的第二層)媒體訪問機制、一種幀結構,以及一系列端口類型(例如,10Base-T)。然而,設備制造商開始不斷的為以太網交換機/路由器添加更多復雜的功能,例如業(yè)務排隊、生存性機制,以及簡單管理接口等等。以太網目前已經成為一種提供給商業(yè)用戶和普通居民的基本業(yè)務。
許多設備制造商和業(yè)務提供商聯合起來,共同開發(fā)與“以太網業(yè)務”相關的標準和實施協議。這個組織的名稱是城域以太網論壇(MEF),它們的任務是“加速全球范圍內電信級以太網的實施和業(yè)務的推廣”。它們的工作目標是開發(fā)“電信級以太網”,改變全球業(yè)務提供商的網絡形態(tài)。
實現電信級
在電信級以太網開發(fā)過程中,MEF關注的焦點如圖1所示。通過定義用戶網絡接口(UNI),界定用戶設備(CE)和提供商設備(PE)的最小需求,MEF統(tǒng)一了市場上的術語,F在,設備制造商,更重要的是業(yè)務提供商,有了一套關于以太網業(yè)務描述、要求和提供方法的統(tǒng)一定義。
MEF工作的第一步是統(tǒng)一了定義,設備制造商和業(yè)務提供商能夠采用統(tǒng)一的術語來描述和規(guī)定各種需求和業(yè)務。作為一種高效的城域傳輸協議,以太網必須支持多種語音、視頻和數據業(yè)務。
MEF意識到以太網產業(yè)中開發(fā)、推廣、銷售環(huán)節(jié)之間存在脫節(jié)。在目標描述中,MEF旗幟鮮明的提出“電信級以太網”的概念。本質上的企業(yè)級以太網將不斷完善,使運營商能夠在大規(guī)模網絡中可靠的部署、管理、檢修、運營以太網業(yè)務。一些重要的改進如下所述:
生存性:雖然以太網具有出眾的多播和廣播能力,然而當環(huán)路出現時,以太網分組的數量將倍增并不斷環(huán)回。傳統(tǒng)以太網的環(huán)路防止機制未經優(yōu)化,通常需要幾秒鐘甚至幾分鐘才能排除問題。電信級以太網規(guī)定了與SONET類似的50ms故障恢復性能指標。一些設備制造商已經提高了快速生成樹協議(RSTP)的性能以滿足這一要求。
運營、管理和維護(OAM):傳統(tǒng)以太網的檢修需要技術人員親自到設備機房進行。而電信級以太網將部署在用戶前端,位于遠端終端、路邊機柜、遠端中心局以及其他無人值守的地方。因此,IEEE和MEF定義了一套用于遠端檢修、診斷、監(jiān)控的協議和技術,從而節(jié)省了維護成本,降低了運營開支。
服務質量:電信級以太網能夠為各種終端用戶提供語音、標清和高清視頻,以及寬帶數據業(yè)務。因此,MEF制定了復雜的規(guī)范,保障了服務水平并實現分組時延和分組時延變化(也稱為時延和抖動)的最小化。圖2中列出了能夠在城域網中傳送的典型業(yè)務。
作為一種高效的城域傳輸協議,以太網必須支持多種語音、視頻和數據業(yè)務
冠以“電信級以太網”的以太網設備是要經過選擇和認證的,這些設備的數量正在增長,它們能夠提供具有生存性、效率很高、服務質量有保障,并且具有擴展能力的以太網業(yè)務。圍繞這一初衷,許多設備制造商開始提供與MEF標準兼容的設備。與此同時,本地和國際業(yè)務提供商也對電信級以太網的統(tǒng)一定義表示認同。實際上,一個不容忽視的事實是許多業(yè)務提供商直接參與了標準的制定。設備制造商和業(yè)務提供商的合作使設備不僅滿足了以太網業(yè)務的要求,而且獲得了市場的認可。
業(yè)務提供商熱衷于參與MEF的原因是顯而易見的。電信級以太網能夠全面降低建設成本。以太網長盛不衰的原因就是它的高性價比。依靠低廉的價格和卓越的性能,以太網贏得了企業(yè)網絡的主導地位。目前,它又準備將這種成功的模式復制到接入和城域網絡中。多個廠商共存的以太網市場存在著激烈的競爭,驅使產品價格不斷下降。作為一個巨大的正在成長的市場,以太網所具有的市場容量優(yōu)勢是其他技術無法比擬的。
雖然建設成本是一個重要因素,但是持續(xù)產生的運維成本卻最終決定了企業(yè)的利潤率。傳統(tǒng)以太網部署在獨立的建筑或園區(qū)之內,有專門的技術人員管理和檢修。當技術人員打開機柜時,閃爍的LED能夠直觀的顯示告警信息。然而接入和城域網通常要延伸幾十甚至數百公里,現場檢修成本太高。為了解決這一問題,IEEE 802.3ah以太網接入標準對以太網技術進行了加強,其中涵蓋了OAM性能規(guī)范。OAM規(guī)范中定義了診斷和檢修信息交換的協議和機制。
關注用戶
以太網業(yè)務的完善定義,便于業(yè)務提供商與設備制造商溝通需求,簽訂初級和次級采購協議——這些對于投資者而言非常有利。但是對于終端用戶它有什么優(yōu)勢呢?
傳統(tǒng)的基于電路的業(yè)務,諸如幀中繼和時分復用(TDM)提供承諾信息速率(CIR)保證,不具備突發(fā)能力。而以太網是一種基于分組的技術,能夠同時提供承諾和超額信息速率(EIR)。用戶能夠訂購一種業(yè)務,在享受承諾信息速率的同時還可能享受到超額容量。以太網基于分組的本質還能夠提供從64kb/s至1Mb/s,甚至更高的帶寬。隨著業(yè)務的增長,用戶可以很方便的對帶寬需求進行精確的調節(jié)。許多以太網業(yè)務為用戶提供了自助接口,以便于用戶自己指配和配置新業(yè)務。為了開通一條低速率T1線路等待3個月的情形一去不復返了。
以太網的另一個優(yōu)點是可以實現辦公室LAN或路由器到用戶邊緣設備的直接互聯。這樣無需協議轉換設備,降低了分組時延(或等待時間)并提高了業(yè)務效率。
電信級以太網一整套規(guī)范的制定需要多個標準實體的參與,并且需要采用多種不同的技術。
僅使用業(yè)務提供商的一條以太網線路,用戶就可以連接到Internet,或者通過2層虛擬專用網(VPN)連接到其他地區(qū)的網絡,同時還可以享受VoIP和IPTV等業(yè)務。不同的業(yè)務可以通過虛擬LAN(VLAN)進行邏輯區(qū)分,在業(yè)務提供商的接入和城域網中被分別處理。許多廠商的設備能夠支持長度達9kB的以太網幀,可以用于基于IP的低成本存儲網絡和遠端備份解決方案,從而滿足薩班斯法案的要求。
目前,商業(yè)用戶所需光纖資源的緊缺是以太網業(yè)務推廣的瓶頸。隨著全球范圍內運營商光纖線路的鋪設,這個問題將逐漸得到解決。
前景展望
MEF和IEEE仍然在開發(fā)新技術,進一步增強電信級以太網。例如,IEEE即將完成IEEE 802.1ag連接性故障管理(CFM)協議,它是降低運維成本的又一項新技術。通過采用鏈路級EFM OAM機制,CFM能夠提供針對多鏈路(例如,網絡)的連接性檢測機制、2層ping機制,以及路徑追蹤等功能。這些技術將進一步加強現有的互操作性技術。不同技術和標準實體的劃分如圖3所示。
例如,CFM就屬于一種傳輸業(yè)務層協議。在性能檢測技術方面也有很多新進展。802.1ag協議幀能夠攜帶時間標記,從而測定業(yè)務的分組時延和分組時延變化。這些機制能夠實現接入網和城域網多個鏈路上的性能檢測。
許多廠商設備中的RSTP已經能夠達到與SONET相當的故障恢復水平,然而針對城域網中使用較多而且正在變得日益復雜的網狀和環(huán)形拓撲,IEEE 802.1aq最短路徑橋接協議將進一步提升這種性能。
電信級以太網即將在全球范圍內爆發(fā)式增長。作為商業(yè)服務連接方案的事實標準,電信級以太網也將被用于其他技術和業(yè)務的傳輸。例如,基于光纖的吉比特以太網已經被作為IP DSLAM和移動基站的回傳網絡。
有些人可能會擔心IEEE 802.11 Wi-Fi或IEEE 802.16 WiMAX等無線技術是否會在某一天取代電信級以太網,成為用戶鏈路的最終選擇。許多專家都認為有線技術(例如,電信級以太網)是固定設備和設施的最佳連接方式,而無線技術更適用于移動設備和設施。綜合考慮當前和未來商業(yè)服務所需的帶寬、安全性和豐富的業(yè)務類型,電信級以太網仍然是近期和未來的最佳選擇。如前所述,電信級以太網將在無線回傳網絡中大量使用。
經濟性和技術的進步推動了電信級以太網在全球的部署。建設成本和運維成本方面的優(yōu)勢吸引著業(yè)務提供商。更高的帶寬和可靠的業(yè)務能夠提供豐富多彩的應用,滿足了終端用戶的需求。隨著業(yè)界的廣泛支持以及性能和管理特性的不斷提升,電信級以太網的興起指日可待!