banner.jpg)
1、引言
寬帶城域網(wǎng)的產(chǎn)生是技術(shù)進(jìn)步和市場競爭帶來的新型的網(wǎng)絡(luò)模式，是現(xiàn)代傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)和接入網(wǎng)技術(shù)融合的產(chǎn)物，與現(xiàn)有的電信網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)有著密不可分的聯(lián)系。隨著我國城市信息化建設(shè)步伐的加快，寬帶城域網(wǎng)建設(shè)，已經(jīng)成為了今后信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的熱點和投資重點，并將成為我國電信網(wǎng)絡(luò)運營商的市場競爭焦點。
在這種情況下，運營商開始尋找更先進(jìn)的城域網(wǎng)技術(shù)來同時生成、傳送新的業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)，并對他們進(jìn)行計費、管理，力求做到為新業(yè)務(wù)提供有充分質(zhì)量保證的網(wǎng)絡(luò)平臺。在這樣的背景下，城域以太網(wǎng)由于其成本低廉、帶寬分配靈活、應(yīng)用的廣泛性等優(yōu)勢越來越受到業(yè)界的重視。
2、城域以太網(wǎng)的技術(shù)特點
目前從城域以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展來看，城域以太網(wǎng)技術(shù)主要分成了兩大流派：
�。�1）基于IETF的L2 MPLS VPN技術(shù)；
�。�2）基于IEEE的城域以太網(wǎng)技術(shù)。
2.1 基于IETF的L2 MPLS VPN技術(shù)
IETF通過MPLS技術(shù)來實現(xiàn)城域以太網(wǎng)，這是一種自上而下的解決方法。
目前許多運營商都已經(jīng)采用了MPLS技術(shù)提供VPN業(yè)務(wù)，在MPLS網(wǎng)絡(luò)上可以為用戶提供二層VPN業(yè)務(wù)，透明傳送用戶的二層業(yè)務(wù)流。
MPLS二層VPN技術(shù)通過一個支持MPLS的第3層核心網(wǎng)絡(luò)，為第2層會話提供了一種隧道機制。簡單來說，MPLS L2 VPN就是在MPLS網(wǎng)絡(luò)上透明傳遞用戶的二層數(shù)據(jù)。從用戶的角度來看，這個MPLS網(wǎng)絡(luò)就是一個二層的交換網(wǎng)絡(luò)，通過這個網(wǎng)絡(luò)，可以在不同站點之間建立二層的連接。由于二層VPN提供的是二層連接，不關(guān)心用戶的三層信息，因此它可以透明的傳遞各種三層協(xié)議，比如IPX、SNA等，這也是二層VPN相對于三層VPN的一個重要優(yōu)勢。
對于MPLS二層VPN，網(wǎng)絡(luò)運營商負(fù)責(zé)向用戶提供二層的連通性，而不需參與VPN用戶的路由計算。這個MPLS網(wǎng)絡(luò)仍然可以提供通常的IP、三層VPN、流量工程等其他服務(wù)，極大地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資。
運營商通過MPLS二層VPN技術(shù)可以提供兩類業(yè)務(wù)：虛擬租用專線業(yè)務(wù)（VPWS）和虛擬專用局域網(wǎng)業(yè)務(wù)（VPLS）。
VPWS是通過MPLS網(wǎng)絡(luò)建立用戶兩個站點之間的二層連接，提供類似于租用專線的業(yè)務(wù)，它提供的是點到點的服務(wù)，不對用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行任何識別和處理，直接透傳到另一端。
VPLS的解決方案實際上是對VPWS解決方案概念的擴展，它通過在PE上進(jìn)行二層交換來實現(xiàn)虛擬LAN服務(wù)。VPLS架構(gòu)規(guī)定使用PE路由器，每個VPN都可以獨立地進(jìn)行學(xué)習(xí)、橋接和復(fù)制。參與到服務(wù)中的PE路由器通過MPLS的標(biāo)簽交換路徑（LSP）隧道的全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連接在一起。多個VPLS服務(wù)可以共享同一組LSP隧道。PE之間可以采用LDP協(xié)議或MP-BGP協(xié)議來完成信令的交互。
L2 VPN的出現(xiàn)是MPLS VPN技術(shù)的一個新亮點。運營商和客戶之間的責(zé)任明確，運營模式清晰，從而在一定程度上降低了運營商的運營成本。
2.2 基于IEEE的城域以太網(wǎng)技術(shù)
IEEE一直致力于以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，并通過對傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行擴展革新來實現(xiàn)城域以太網(wǎng)。
MAC-in-MAC（PBB，運營商骨干網(wǎng)橋接）是IEEE對城域以太網(wǎng)的重要貢獻(xiàn)之一。MAC-in-MAC技術(shù)是在IEEE 802.1ah標(biāo)準(zhǔn)中提出的。IEEE 802.1ah標(biāo)準(zhǔn)在運營商網(wǎng)絡(luò)的邊界點將用戶以太網(wǎng)幀之外再封裝運營商的以太網(wǎng)幀頭，從體系架構(gòu)上將傳統(tǒng)以太網(wǎng)革新為層次化的結(jié)構(gòu)，從而避免了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的平面結(jié)構(gòu)帶來的MAC地址學(xué)習(xí)與泛濫、STP協(xié)議相互影響等安全隱患。
MAC-in-MAC技術(shù)主要具有如下優(yōu)點：
�。�1）安全：由于在客戶和網(wǎng)絡(luò)提供商網(wǎng)絡(luò)之間有一個清晰的分界點，從而顯著增強了網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)和應(yīng)用的安全性。
�。�2）穩(wěn)定：服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在更加穩(wěn)定，它不僅與廣播風(fēng)暴分隔開來，還與可能在最終客戶網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建的轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)路隔離開。
�。�3）運營的便捷：服務(wù)提供商可以規(guī)劃自己的網(wǎng)絡(luò)，而無需擔(dān)心相關(guān)資源與客戶重疊。
�。�4）運營成本的降低：MAC-in-MAC由于采用了二層技術(shù)，沒有復(fù)雜的信令機制，因此設(shè)備成本、建網(wǎng)和運維成本較低。
除了MAC-in-MAC技術(shù)外，IEEE還正在以太網(wǎng)OAM、RTP等多方面對傳統(tǒng)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行著改造，從而推動以太網(wǎng)在城域范圍內(nèi)的應(yīng)用。最近，為了解決流量工程問題，IEEE又開始對PBB-TE技術(shù)的研究以及標(biāo)準(zhǔn)化的制定工作。
3、城域以太網(wǎng)的發(fā)展前景及存在的問題
作為未來的城域承載網(wǎng)，城域以太網(wǎng)必須是一個多業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)，它需要承載數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)、IPTV業(yè)務(wù)、VoIP業(yè)務(wù)、3G業(yè)務(wù)以及大客戶業(yè)務(wù)，要做到這一點，城域以太網(wǎng)必須要滿足下面的要求：
（1）可運營可管理。城域以太網(wǎng)應(yīng)能夠為運營商提供一套方便的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)運營的管理手段，包括對用戶的管理、對網(wǎng)元設(shè)備的管理、對網(wǎng)絡(luò)資源的管理、對業(yè)務(wù)的管理等。
�。�2）具有有效的網(wǎng)絡(luò)保護機制。城域以太網(wǎng)需要支持小于50ms的運營級彈性切換機制。
�。�3）業(yè)務(wù)安全。城域以太網(wǎng)支持保護流量不受惡意攻擊，避免數(shù)據(jù)包的意外泄漏。
（4）具有良好的擴展能力，能夠適應(yīng)不同規(guī)模城域網(wǎng)的用戶業(yè)務(wù)要求。
（5）具有良好的QoS機制，應(yīng)能提供分類服務(wù)和確保最小帶寬服務(wù)。分類服務(wù)可針對某種服務(wù)類型，提供不同級別的服務(wù)。將分類服務(wù)和確保最小帶寬結(jié)合起來，可以限定某個用戶的確保帶寬，從而將用戶不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行分類，提供差異化服務(wù)。
目前，與以太網(wǎng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)組織都在研究制定滿足上述要求的以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且已經(jīng)有了很多成果。
目前，MEF（城域以太網(wǎng)論壇）、ITU-T、IETF都對城域以太網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行了定義，雖然各個標(biāo)準(zhǔn)組織的具體定義不同，但是從業(yè)務(wù)的提供方式上來說都是基本相似的（參見表1）。目前，城域以太網(wǎng)作為城域數(shù)據(jù)承載網(wǎng)所能提供的業(yè)務(wù)主要有三類：點到點業(yè)務(wù)、點到多點業(yè)務(wù)和多點到多點業(yè)務(wù)。點到點業(yè)務(wù)包括以太網(wǎng)專線和虛擬以太網(wǎng)專線，也就是說，業(yè)務(wù)可以專用或復(fù)用網(wǎng)絡(luò)邊緣接點的以太網(wǎng)端口；多點到多點業(yè)務(wù)包括LAN業(yè)務(wù)和虛擬LAN業(yè)務(wù)，在提供多點到多點業(yè)務(wù)時，城域網(wǎng)就像一個大的網(wǎng)橋，可以實現(xiàn)單播、組播和廣播的轉(zhuǎn)發(fā)；點到多點業(yè)務(wù)可以主要用于以太網(wǎng)接入?yún)R聚，也可看作是多個點到點業(yè)務(wù)的結(jié)合。各種業(yè)務(wù)都可以通過裸光纖、WDM和TDM方式傳輸。在城域以太網(wǎng)中，多業(yè)務(wù)的承載將會通過上述三種業(yè)務(wù)方式的靈活結(jié)合來實現(xiàn)（參見表2）。
城域以太網(wǎng)要得到大規(guī)模部署，首先必須要在技術(shù)上解決傳統(tǒng)以太網(wǎng)中存在的一些問題：
�。�1）用戶數(shù)量的限制。在IEEE 802.1q中定義的VLAN數(shù)量是4096，而對于城域以太網(wǎng)運營商來說，僅僅發(fā)展4096個用戶是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。IEEE針對這一問題制定了802.1ad（Q-in-Q）和802.1ah（MAC-in-MAC）標(biāo)準(zhǔn)，將用戶VLAN和運營商VLAN分隔開來，從而很好地解決了這一問題。
�。�2）業(yè)務(wù)監(jiān)控的問題。傳統(tǒng)以太網(wǎng)缺乏內(nèi)嵌的業(yè)務(wù)監(jiān)控機制。以太網(wǎng)業(yè)務(wù)監(jiān)控需要規(guī)定新的控制幀來實現(xiàn)。IEEE 802.1ag和ITU-T Y.1731都對以太網(wǎng)的OAM機制作了規(guī)定，這兩個標(biāo)準(zhǔn)主要對以太網(wǎng)故障監(jiān)控、性能監(jiān)控的功能需求、實現(xiàn)機制以及相應(yīng)的以太網(wǎng)控制幀做了定義。
（3）保護恢復(fù)機制。在傳統(tǒng)以太網(wǎng)環(huán)境中，當(dāng)出現(xiàn)鏈路中斷時，要通過生成樹算法進(jìn)行處理，該算法可能需要數(shù)十秒才能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的收斂；單一生成樹只能允許一個無循環(huán)路徑，可能會導(dǎo)致瓶頸的出現(xiàn)；此外，傳統(tǒng)以太網(wǎng)也缺乏相應(yīng)的機制將故障的網(wǎng)段/路徑進(jìn)行隔離。IEEE一直在對生成樹算法進(jìn)行著改進(jìn)，已經(jīng)制定完成了快速生成樹和多生成樹標(biāo)準(zhǔn)，目前IEEE正在研究制定適應(yīng)城域以太網(wǎng)環(huán)境的新一代STP協(xié)議。在保護機制方面，ITU-T G.8031對以太網(wǎng)的保護倒換作出了規(guī)定，解決了點到點以太網(wǎng)線路的保護問題，但是對于點到多點、多點到多點業(yè)務(wù)的保護倒換還有待于研究。
�。�4）承載TDM業(yè)務(wù)。TDM業(yè)務(wù)是城域以太網(wǎng)承載的重要業(yè)務(wù)之一。MEF對城域以太網(wǎng)上的電路仿真業(yè)務(wù)（CES）做了專門的規(guī)定，這將能使城域以太網(wǎng)運營商可以向城域以太網(wǎng)之外的用戶或已有TDM設(shè)備的用戶提供服務(wù)，從而擴展服務(wù)領(lǐng)域，增加用戶數(shù)量。
�。�5）QoS機制。QoS機制是城域以太網(wǎng)大規(guī)模部署前必須要解決的問題。在ITU-T曾經(jīng)有一個提案，提出了一種稱為PBT（運營商骨干網(wǎng)傳輸）的解決方案，目前，IEEE和ITU-T都在對此技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
就目前而言，制約城域以太網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的因素主要有兩點：
�。�1）設(shè)備需要更新。IEEE、ITU-T、IETF已經(jīng)在以太網(wǎng)領(lǐng)域制定了一系列的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從理論上解決了許多由傳統(tǒng)以太網(wǎng)向城域以太網(wǎng)過渡的問題。但是將這些新的技術(shù)應(yīng)用到實際設(shè)備當(dāng)中則需要設(shè)備制造商增加新的投入進(jìn)行研發(fā)，由于這些新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還不十分成熟，這也在一定程度上影響了設(shè)備制造商進(jìn)一步投入的積極性。
�。�2）運營商原有的投資保護。運營商現(xiàn)有的以太網(wǎng)設(shè)備大多數(shù)都不能滿足城域以太網(wǎng)運營的需要，運營商對這些設(shè)備或整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造都需要新的投資�，F(xiàn)在的城域網(wǎng)中，運營商的專線業(yè)務(wù)大多都是通過MSTP實現(xiàn)的，這部分設(shè)備的存在也將會對運營商建設(shè)新型的城域以太網(wǎng)的決心產(chǎn)生影響。運營商對城域以太網(wǎng)的態(tài)度將在很大程度上對設(shè)備制造商在該領(lǐng)域的投入產(chǎn)生重要影響。
4、結(jié)束語
城域以太網(wǎng)作為一種新的承載網(wǎng)技術(shù)，它的成熟還需要有一個較長的過程，它的發(fā)展需要運營商、設(shè)備制造廠商以及科研機構(gòu)的共同參與來不斷推進(jìn)。可以預(yù)見，隨著運營商業(yè)務(wù)種類的不斷豐富以及業(yè)務(wù)需求的進(jìn)一步增長，城域以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)該能在未來的城域網(wǎng)中占據(jù)一席之地。
