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Arthur Harvey, Maxim以太網(wǎng)產(chǎn)品業(yè)務經(jīng)理
摘要：本文討論了運營以太網(wǎng)服務的傳輸以及劃分的必要性，文章分析了運營以太網(wǎng)劃分的要求，并通過主要的功能架構(gòu)給出了劃分邊界。本文討論了個部分劃分邊界的相關技術(shù)，并對不同技術(shù)的選擇進行了比較和介紹。
城域以太網(wǎng)論壇(MEF)為推廣以太網(wǎng)互聯(lián)制定了許多服務標準，統(tǒng)稱為運營以太網(wǎng)服務。MEF制定這些服務的目的是通過提升各運營商之間高質(zhì)量以太網(wǎng)服務的互通性來增強以太網(wǎng)的通用性。為了確保這些服務的客戶能夠?qū)Ψ⻊展⿷痰馁|(zhì)量進行比較，MEF還針對每項服務制定了可測量的屬性。這些屬性對于客戶來講意義重大，因此，當客戶將其網(wǎng)絡與服務供應商的網(wǎng)絡進行物理連接時，這些屬性必須能夠代表顯著的服務特征，這種連接的物理接口稱為分界點。
服務劃分在電話服務供應商(“運營商”)中的廣泛應用已有數(shù)十年之久。常見的劃分形式是安裝在戶外的一個小盒子，這個小盒子把本地運營商的電話網(wǎng)絡連接到室內(nèi)的配線端，從而向客戶提供有線電話服務。這個小盒子是客戶責任端與運營商責任端的劃分界線。
對于電話服務，分界單元的功能需求最小，而以太網(wǎng)服務運營商對分界單元的功能需求要復雜得多。運營商通常按照服務水平協(xié)議(SLA)的合同向用戶提供服務，該協(xié)議具體規(guī)定了服務細則，如所承諾的信息速率(CIR)、吞吐量(CBS)、可提供的服務、幀延時、幀抖動、幀丟失率以及故障恢復時間。運營以太網(wǎng)的分界單元在確保實際提供的服務符合SLA細則方面扮演重要角色。
分界單元的需求
從功能上看，以太網(wǎng)分界單元至少要提供物理連接和測量點：RJ-45插座或光纖連接器。IEEE®定義了物理層的互聯(lián)，MEF技術(shù)規(guī)范中也引用了物理層互聯(lián)方面的內(nèi)容。分界單元必須接受來自用戶的標準IEEE 802.3以太幀格式，并準備在各服務供應商網(wǎng)絡間的傳輸。功能上的最低需求取決于具體應用。
分界功能的用戶接口部分稱為用戶網(wǎng)絡接口(UNI)。MEF 規(guī)定了UNI 的標準功能范圍，從最基本的1 類UNI到可自動配置的3類UNI。最近，MEF已經(jīng)通過了題為MEF 13 UNI Type 1 Implementation Agreement的技術(shù)規(guī)范以及相關的測試驗證流程。MEF有望在近期對MEF 11中的2類和3類UNI作進一步擴展。
MEF 13的1.2類UNI要求分界單元處理第2層協(xié)議的一些工作，該協(xié)議用于建立客戶網(wǎng)絡與UNI間的連接。這一要求使得分界單元必須具有第2層協(xié)議的可操作性和過濾能力。此外，ITU和MEF要求2類和3類UNI能夠執(zhí)行第2層的某些管理協(xié)議，要求分界單元具有全面的第2層協(xié)議處理功能—至少在最小吞吐量下具備該處理功能。這些必要條件影響著分界單元設計的技術(shù)決策。這些必要條件的一個有利因素是大多數(shù)分界單元設計能夠增加有價值的高層應用功能的處理能力。
分界單元的結(jié)構(gòu)
圖1為以太網(wǎng)分界單元的基本原理框圖，該圖右側(cè)“UNI”下方為用戶網(wǎng)絡接口的原理圖，左側(cè)“網(wǎng)絡接口”下方是運營傳輸網(wǎng)絡接口的原理圖。網(wǎng)絡接口功能組稱為網(wǎng)絡接口設備(NID)。NID代表設備的一個獨立部分，但這里的NID用于說明分界單元的一部分功能。MEF日前公布了NID功能標準的草案，但還沒有正式批準。NID功能可以代表/或不代表與UNI相同的設備。實際應用中，UNI和NID之間的分界線因不同的應用而變化。為進一步澄清問題，MEF制定了劃分UNI范圍的圖表。需特別注意的是，分界單元通常包括UNI網(wǎng)絡(UNI-N)接口或外部網(wǎng)絡間的接口(E-NNI)。
圖1. 以太網(wǎng)分界單元的原理框圖。UNI包括用戶網(wǎng)絡接口的功能框圖，NID下方為運營傳輸網(wǎng)絡的接口功能框圖。
UNI和NID數(shù)據(jù)平臺的硬件與對應的網(wǎng)絡技術(shù)息息相關。UNI的物理接口必須包括一個符合IEEE標準的電或光以太網(wǎng)接口，而連接到NID的運營光網(wǎng)絡通常是SONET/SDH。這些不同技術(shù)需要進行轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)在各運營商網(wǎng)絡之間的互通，兩個數(shù)據(jù)平臺之間需要具備轉(zhuǎn)換、互通功能。數(shù)據(jù)平臺的互通功能通過集成的以太網(wǎng)映射器、網(wǎng)絡處理單元(NPU)或用戶定制的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)實現(xiàn)。在SONET/SDH實例中，集成的Ethernet-over-SONET/SDH (EoS)映射器通常是實現(xiàn)數(shù)據(jù)平臺互通功能的最佳解決方案。數(shù)據(jù)平臺用于客戶數(shù)據(jù)的傳輸與標記以及流量控制或數(shù)據(jù)整形。
UNI和NID通常具有獨立的控制平臺軟件，能夠處理底層配置和狀態(tài)監(jiān)測。以下是通過控制平臺進行有效處理的例子：檢測電纜是否連接、狀態(tài)和性能監(jiān)測、中斷事件的處理�？刂破脚_確保按照管理平臺的指令提供服務，控制平臺通常由運行在本地微處理器的軟件實現(xiàn)，該微處理器對數(shù)據(jù)平臺的硬件進行配置和控制。在獨立的分界單元中，UNI和NID的控制平臺通常運行在同一處理器�？刂破脚_和數(shù)據(jù)平臺有時可以在一個NPU上實現(xiàn)，盡管這樣會引起復雜的數(shù)據(jù)平臺和控制平臺的沖突問題。采用數(shù)據(jù)平臺與控制平臺相分離的架構(gòu)更容易實現(xiàn)。
管理平臺通常由線卡或機架上的軟件實現(xiàn)，UNI和NID都具有管理平臺，用于故障恢復、SLA性能監(jiān)測等。管理平臺的主要作用是處理與網(wǎng)絡操作相關的問題。MEF在MEF 7 EMS-NMS Information Model中已經(jīng)定義了網(wǎng)絡操作管理信息的架構(gòu)。另外，除了面向網(wǎng)絡的管理平臺，UNI還具有面向用戶的管理平臺。MEF在MEF 16 Ethernet Local Management Interface(E-LMI) 中定義了面向用戶管理界面的基本架構(gòu)。UNI和NID的管理平臺能夠互換信息，但這并不是必需的。
UNI管理平臺還采用了ITU-T和IEEE制定的以太網(wǎng)管理協(xié)議，稱為以太網(wǎng)OAM (運行、管理與維護)。IEEE 802.3ah OAM用于監(jiān)測一條點到點鏈路的運行狀態(tài)，改善故障隔離。ITU-T Y.1731 OAM擴充了功能范圍，包括先進的多鏈路操作，如鏈路跟蹤、連通性檢測以及自動保護交換。利用OAM，網(wǎng)絡操作人員能夠執(zhí)行以太網(wǎng)在幾年前難以實現(xiàn)的管理任務。
UNI技術(shù)
UNI網(wǎng)絡傳輸技術(shù)受限于全雙工10Mbps、100Mbps、1Gbps MEF標準或10Gbps IEEE兼容的電氣或光纖以太網(wǎng)標準。為了有效覆蓋物理層連接的范疇，一些分界單元僅允許插入小型可插拔(SFP)模塊，以便在安裝時配置UNI的物理接口。利用以太網(wǎng)映射器、NPU或FPGA實現(xiàn)所要求的其它UNI數(shù)據(jù)平臺的功能，與物理接口無關。另一種替代SFP的方案是采用板上PHY或光纖模塊。這一替代方案以犧牲靈活性為代價來獲取較低的設計成本。
由網(wǎng)絡定位驅(qū)動的NID技術(shù)
圖2為兩個常見的分界環(huán)境。場所A (環(huán)上分界)中，用戶所在的建筑可以直接接入光纖網(wǎng)絡，或距離光纖網(wǎng)絡很近。這種情況常見于城域網(wǎng)和稱為E-NNI的自動交換光網(wǎng)絡。當分界點位于光纖網(wǎng)絡邊界時，NID必須與光纖網(wǎng)絡直接連接或連接到通過光網(wǎng)絡設備接入的低速率數(shù)據(jù)分支。針對光纖網(wǎng)絡邊界的應用，NID 技術(shù)的選擇涉及多個領域：傳統(tǒng)SONET/SDH、Ethernet-over-PDH-over-SONET/SDH (EoPoS)、運營商的骨干網(wǎng)橋接(PBB)、傳輸多協(xié)議標記交換(T-MPLS)、無源光網(wǎng)絡(PON)、密集波分復用技術(shù)(DWDM)、彈性分組環(huán)路(RPR)、光纖以太網(wǎng)以及混合光纖同軸電纜(HFC)等。
圖2. 兩種常見的分界場所。場所A常見于城域網(wǎng)，用戶所在的建筑可以直接接入光纖網(wǎng)絡，或距離光纖網(wǎng)絡很近。場所B常見于偏遠地區(qū)的網(wǎng)絡，需通過“最后一英里”技術(shù)擴展光纖網(wǎng)絡至用戶所在建筑的連接。
圖2中的場所B (環(huán)下分界)，光纖網(wǎng)絡沒有到達用戶所在的建筑，必須采用“最后一英里”技術(shù)到達分界點。這種情況常見于人口密度較低的城市、郊區(qū)和農(nóng)村，對于分界點遠離光纖網(wǎng)絡邊界的情況，NID技術(shù)包括：Ethernet-over-PDH (EoPDH)、數(shù)字用戶鏈路(DSL)、以太網(wǎng)一英里(EFM)以及有線電纜數(shù)據(jù)服務(DOCSIS)。
對于特定的NID采用哪種傳輸技術(shù)，具體取決于與提供服務的運營商現(xiàn)有網(wǎng)絡的接口性價比。分界平臺的架構(gòu)最好采用模塊化設計，以覆蓋所要求的UNI和NID傳輸技術(shù)。
以太網(wǎng)映射的技術(shù)發(fā)展水平
一般來說，在以太網(wǎng)分界單元中，集成式以太網(wǎng)映射器可實現(xiàn)UNI-NID互通功能。EoS和EoPDH映射是兩種最常見的映射技術(shù)。EoS映射已經(jīng)應用了近十年的時間，而EoPDH映射的使用還不到兩年。Maxim最近推出的EoPDH以太網(wǎng)映射器DS33X162系列能夠完全滿足當前對分界設計的需求，該系列產(chǎn)品包括九款器件，支持一至十六個PDH鏈路，是業(yè)界唯一的完全支持ITU標準EoPDH映射、采用統(tǒng)一的軟件設計/硬件引腳排列的器件。該系列的所有器件都采用嚴格分離控制平臺和數(shù)據(jù)平臺，并可靈活地執(zhí)行高層協(xié)議。
最低需求的擴展
目前，MEF僅規(guī)定了UNI功能的最小需求，而設備制造商有足夠的空間集成增值功能，使其分界單元在保持兼容性的同時具有更強的競爭能力。增值功能分為兩大類：一類是有利于將分界單元出售給運營商的功能，另一類則是有利于運營商向用戶出售服務的功能。
安裝成本是運營商首先關心的問題，具有自動預置和內(nèi)部網(wǎng)絡診斷功能的分界單元可大大降低總體成本。利用這些技術(shù)能夠支持中等帶寬的以太網(wǎng)，并可重新利用現(xiàn)存設備和基礎架構(gòu)，如EoPDH，從而降低運營商的成本。實時SLA監(jiān)測、與運營商現(xiàn)存網(wǎng)絡管理系統(tǒng)(NMS)的無縫集成也顯著提高了運營商的增值服務。
此外，為用戶提供便利、可靠的服務也是一個關鍵的評估標準。例如，基于網(wǎng)站瀏覽器(HTML)的管理接口能夠方便地對所有用戶的UNI運行狀況進行觀測，這是一個非常便利的功能。這種接口可以由UNI本身提供或集成在局端位置，從所有的用戶UNI收集信息。類似的HTML用戶接口能夠提供每個UNI在不同時間的SLA兼容報告，帶寬利用狀況以及服務質(zhì)量的配置選項。
用戶也可利用VLAN標記針對不同的VLAN或應用提供不同質(zhì)量的服務。企業(yè)網(wǎng)絡管理器需要利用其現(xiàn)有的網(wǎng)絡管理工具(如SNMP)自動監(jiān)測狀態(tài)，或者通過email接收報警通知。隨著業(yè)務量的增加，成長中的企業(yè)希望不斷擴展其帶寬。NID技術(shù)采用VCAT/LCAS鏈路集，易于擴展帶寬。分界單元可以提供動態(tài)預置，在需求量較高時增大帶寬，在需求量較少時降低帶寬。這些僅是少數(shù)實例，但為將來的發(fā)展方向提供了一些建議。
目前，MEF已經(jīng)制定了一個公共的MEF 13平臺，分界單元架構(gòu)采用共同的基礎架構(gòu)，在此基礎上構(gòu)建未來的分界技術(shù)。（編輯：于占濤）
