以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)在城域網(wǎng)中的應(yīng)用

　　城域網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò)的延伸，是業(yè)務(wù)接入和匯聚的平臺(tái)。隨著CN2的建成，大客戶專線接入、VPN、3G、NGN和Vnet等業(yè)務(wù)將由CN2承載，而城域網(wǎng)同時(shí)作為CN2的本地延伸，必須建設(shè)成具有QoS保障、可運(yùn)營(yíng)、可維護(hù)、可管理的多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)，以配合CN2實(shí)現(xiàn)各類業(yè)務(wù)的承載。

　　基于以上考慮，城域網(wǎng)將實(shí)施以下優(yōu)化改造。①城域網(wǎng)路由化：交換型網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較差，對(duì)QoS的支持能力較弱，不能滿足將來(lái)城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)要求，因此路由型城域網(wǎng)是城域網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展方向。②BRAS端局化：引入BRAS和SR，構(gòu)架清晰的業(yè)務(wù)控制層。③多業(yè)務(wù)的支持：?jiǎn)⒂肰PN、組播技術(shù)和QoS，支持多業(yè)務(wù)的開(kāi)展。

　　按照中國(guó)電信城域網(wǎng)優(yōu)化改造的指導(dǎo)思想，BRAS以下為二層匯聚網(wǎng)絡(luò)，目前組網(wǎng)方式很多，主要是以SDH為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)(MSTP)和星型以太網(wǎng)兩種方式為主。MSTP的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)雖能提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等綜合接入，但基于SDH傳輸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特性決定其只能作為以語(yǔ)音為主，數(shù)據(jù)為輔的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用；而傳統(tǒng)多級(jí)直聯(lián)的星型以太網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間、保護(hù)機(jī)制以及對(duì)組播應(yīng)用的支持方面還存在很大不足，難以支持包括IPTV等業(yè)務(wù)在內(nèi)的多業(yè)務(wù)承載。

　　以太環(huán)網(wǎng)作為一種城域以太網(wǎng)技術(shù)，解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)保護(hù)能力弱、故障恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，理論上可以提供50ms的快速保護(hù)特性，同時(shí)兼容傳統(tǒng)的以太網(wǎng)協(xié)議，是城域?qū)拵Ы尤刖W(wǎng)優(yōu)化改造的一種重要的技術(shù)選擇和解決方案。

兩種以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)

　　1.OESS技術(shù)

　　北電網(wǎng)絡(luò)的光以太網(wǎng)OESS系統(tǒng)定位于城域網(wǎng)的接入和匯聚層，可以提供基于高速以太環(huán)網(wǎng)的用戶接入和匯聚解決方案。

　　OESS是一個(gè)以太環(huán)網(wǎng)，由ERS8600與ESU1800設(shè)備構(gòu)建，每個(gè)環(huán)路支持多達(dá)14個(gè)ESU節(jié)點(diǎn)，OESS以太環(huán)路起始并終結(jié)于ERS8600交換機(jī)的ESM模塊的兩個(gè)端口，這兩個(gè)端口被稱為主用環(huán)路端口(primary ring port)和次用環(huán)路端口(secondary ring port)。正常狀態(tài)下(沒(méi)有鏈路中斷以及ESU故障時(shí))，以太環(huán)路上的用戶業(yè)務(wù)流(非組播數(shù)據(jù)流)沿著主用環(huán)路端口-＞ESU-＞次用環(huán)路端口的方向進(jìn)行傳送(組播數(shù)據(jù)流沿相反方向傳送，從而可以最大限度地實(shí)現(xiàn)環(huán)路帶寬的高效利用)。OESS環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。


圖1　OESS環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

　　以太網(wǎng)環(huán)路上采用特定的封裝技術(shù)。在用戶以太網(wǎng)幀的幀頭插入MUX ID字段(長(zhǎng)度為4Bytes)，由ESM/ESU18xx完成封裝/解封裝。對(duì)于已經(jīng)插入802.1Q/VLAN Tag的用戶以太網(wǎng)幀，MUX-ID插入在用戶VLAN ID和以太網(wǎng)凈荷之間：對(duì)于Untagged的用戶以太網(wǎng)幀，以太網(wǎng)環(huán)路組件(ESU或ESM)會(huì)先為它加入一個(gè)虛擬的VLAN ID號(hào)(取值4094)，再將MUX-ID插入在VLAN ID和以太網(wǎng)凈荷之間。

　　北電光以太網(wǎng)具有兩個(gè)重要的特點(diǎn)。

　�、俨捎铆h(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)組播業(yè)務(wù)(如BTV等)的支持具有許多優(yōu)勢(shì)，包括組播數(shù)據(jù)流復(fù)制有效性、鏈路保護(hù)倒換特性等等。

　�、诳梢詾榻M播應(yīng)用保護(hù)與預(yù)留專用的網(wǎng)絡(luò)帶寬。在環(huán)形結(jié)構(gòu)下。對(duì)于普通應(yīng)用(如因特網(wǎng)訪問(wèn)、VPN等非組播應(yīng)用)，其數(shù)據(jù)流向?yàn)檠丨h(huán)路從ESM的主用環(huán)路端口(Primary Port)-＞ESU-＞ESM的次用環(huán)路端口(Secondary Port)的方向進(jìn)行傳送：而對(duì)于一些關(guān)鍵的組播應(yīng)用(如IPTV中的視頻組播)，數(shù)據(jù)流沿相反方向傳送，不會(huì)與其它非組播應(yīng)用爭(zhēng)搶網(wǎng)絡(luò)帶寬，從而可以在最有效地保證組播應(yīng)用的同時(shí)最大限度地實(shí)現(xiàn)環(huán)路帶寬的高效利用。

　　2.MSR技術(shù)

　　烽火網(wǎng)絡(luò)提出的MSR(多業(yè)務(wù)環(huán))是一個(gè)雙向?qū)ΨQ二纖環(huán)，至少由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)組成。每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以上下一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的支路(如以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、DVB、POS/或ATM端口)，也能夠發(fā)送和接收3層(IPv4/IPv6)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包(類似路由器)、控制信令分組和網(wǎng)絡(luò)管理分組。MSR主要采用千兆以太網(wǎng)和10G以太網(wǎng)中廉價(jià)的廣域接口子層(WIS)或SDH/SONET的光傳送機(jī)制，是一種新型的城域網(wǎng)組網(wǎng)和應(yīng)用模式。它既可支持以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、數(shù)字視頻廣播(DVB)、ATM、POS(Packet over SONET/SDH)等業(yè)務(wù)支路，也可以像路由器一樣支持?jǐn)?shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。MSR集傳輸和數(shù)據(jù)交換于一體，并且支持業(yè)務(wù)的點(diǎn)到點(diǎn)、組播和廣播應(yīng)用，原理上相當(dāng)于一個(gè)多業(yè)務(wù)分插復(fù)用設(shè)備組成的環(huán)。

　　MSR架構(gòu)在RPR MAC層之上(如圖2所示)，繼承了RPR諸多的優(yōu)秀特性：比如空間復(fù)用、分布式帶寬管理與擁塞控制功能、COS級(jí)的業(yè)務(wù)質(zhì)量，對(duì)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻的多業(yè)務(wù)支持。電信級(jí)的保護(hù)倒換以及自動(dòng)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)等等。MSR的技術(shù)要點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。


圖2　MSR協(xié)議框架

　�、偬峁┗�于支路的自動(dòng)保護(hù)倒換功能

　　可以提供基于支路的1+1、1：1和1：N的自動(dòng)保護(hù)倒換能力。保護(hù)倒換時(shí)間小于50ms，提供對(duì)時(shí)延敏感業(yè)務(wù)的電信級(jí)支持。

　�、谔峁┗�于支路的單播和組播能力

　　可以靈活地進(jìn)行基于支路的單播和組播配置，能夠用于點(diǎn)到多點(diǎn)匯聚和多點(diǎn)到多點(diǎn)的各種業(yè)務(wù)模型，適合于帶寬對(duì)稱和非對(duì)稱的各種應(yīng)用。

　�、塾媒y(tǒng)一的SNMP和MIB網(wǎng)管

　　提供基于SNMP的命令行和圖形化網(wǎng)管界面，可以方便地進(jìn)行支路連接關(guān)系和支路屬性的配置，可以提供配置管理、安全管理、故障管理、拓?fù)涔芾砗托阅芄芾砉δ堋?

　�、芴峁┗�于支路的靈活屬性配置功能

　　能夠靈活地提供基于支路的屬性配置，保護(hù)對(duì)支路的業(yè)務(wù)優(yōu)先等級(jí)、速率控制和過(guò)濾規(guī)則的配置，可以根據(jù)不同的SLA提供不同的服務(wù)。

　�、萏峁㏕DM電路仿真能力

　　能夠提供TDM的電路仿真能力，可以在分組網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)低時(shí)延抖動(dòng)TDM的電路承載，使網(wǎng)絡(luò)融合成為可能。

　　利用MSR組建城域網(wǎng)時(shí)，既可用于城域網(wǎng)的核心層或骨干環(huán)，提供一個(gè)大容量、高速率的城域網(wǎng)骨干通道，也可用于城域網(wǎng)匯聚層，作為多業(yè)務(wù)的匯聚設(shè)備并提供鏈路收斂通路，還可用于城域網(wǎng)的接入層，直接支持Ethernet、SDH/SONET、PDH、幀中繼、DDN、DSL等業(yè)務(wù)的接入，甚至直接支持MSR終端設(shè)備的接入。MSR組網(wǎng)除了常見(jiàn)的環(huán)形拓?fù)渫�，還可方便地根據(jù)光纖的實(shí)際路由情況構(gòu)成鏈型拓?fù)洹?

以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)在城域網(wǎng)中的應(yīng)用

　　從前面兩種城域以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)的介紹中可以看出：MSR技術(shù)是對(duì)RPR技術(shù)的增強(qiáng)和改進(jìn)，在RPR基礎(chǔ)上引入了支路識(shí)別能力。和RPR技術(shù)相比。MSR技術(shù)增加了基于支路的1+1、1：1和1：N的50ms以內(nèi)自愈保護(hù)功能；提供基于支路的單播、組播和廣播能力；提供基于支路的控制能力，包括優(yōu)先級(jí)、速率控制和支路過(guò)濾；增加了TDM仿真功能，加強(qiáng)了對(duì)TDM業(yè)務(wù)承載能力。MSR技術(shù)適合于寬帶接入業(yè)務(wù)的匯聚和運(yùn)營(yíng)商新建的分組承載網(wǎng)絡(luò)。

　　OESS技術(shù)定位于城域網(wǎng)的接入和匯聚層，可以提供基于高速以太環(huán)網(wǎng)的用戶接入和匯聚解決方案。OESS系統(tǒng)對(duì)組播業(yè)務(wù)(如BTV等)的支持具有許多優(yōu)勢(shì)，可以為組播應(yīng)用保護(hù)與預(yù)留專用的網(wǎng)絡(luò)帶寬。在環(huán)形結(jié)構(gòu)下，普通應(yīng)用(如互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn))和組播應(yīng)用(如IPTV)數(shù)據(jù)流沿不同方向傳送，可以在最有效地保證組播應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)最大限度實(shí)現(xiàn)環(huán)路帶寬的高效利用。

　　以太環(huán)網(wǎng)方案的綜合優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在快速保護(hù)倒換和組播復(fù)制兩個(gè)方面。

　　以太環(huán)網(wǎng)解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)保護(hù)能力弱、故障恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，理論上可以提供50ms的快速保護(hù)特性，同時(shí)兼容傳統(tǒng)的以太網(wǎng)協(xié)議。目前以太環(huán)網(wǎng)采用兩種機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)50ms的保護(hù)功能，光路檢測(cè)和定時(shí)在環(huán)網(wǎng)上發(fā)送hello協(xié)議包，可根據(jù)不同的拓?fù)浜铜h(huán)境采用不同的機(jī)制，或者互為備份。相對(duì)于RPR技術(shù)，技術(shù)復(fù)雜性和成本有較大的降低。

　　以太環(huán)網(wǎng)的重要特點(diǎn)是采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，天然具有支持組播應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在組播分支節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)下聯(lián)端口上均需要進(jìn)行組播流的復(fù)制，而以太環(huán)網(wǎng)則只需在整個(gè)環(huán)網(wǎng)上復(fù)制一次組播流，從而大大提高了組播數(shù)據(jù)流復(fù)制的有效性。

　　以太環(huán)網(wǎng)的這兩個(gè)特性使得它可運(yùn)用于傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)、IPTV組播業(yè)務(wù)及重要客戶的組網(wǎng)，適用于接入?yún)R聚、核心匯聚組網(wǎng)當(dāng)中。目前以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)外有一些小規(guī)模的應(yīng)用案例，如雅典奧運(yùn)會(huì)等，但是離大規(guī)模應(yīng)用還有差距，以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)還有很多需要繼續(xù)完善和研究的地方。首先在QoS和OAM方面，和傳統(tǒng)的技術(shù)相比較并沒(méi)有大的突破；相對(duì)于MSTP/RPR，對(duì)于電路仿真支持不夠；以太環(huán)網(wǎng)是純二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，目前都是基于廠商的私有協(xié)議，互通性幾乎沒(méi)有。

　　中國(guó)電信應(yīng)積極跟蹤以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)50ms保護(hù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制及拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議進(jìn)行研究與規(guī)范，使得不同廠家設(shè)備之間可以互相兼容。在QoS和OAM兩個(gè)方面，也是研究的重點(diǎn)。