光波通信

作者：Kevin Daines，World Wide Packets

以太网的标准化已经完成25年了，其间经历了前所未有的高速发展，在全球的企业网络中占据了统治地位。在过去的十年中，以太网的速率呈指数增长，已经从10Mb/s增长至10Gb/s。

最近，以太网又突破企业网络，成功的向利润丰厚的国内和国际接入网和城域网延伸。形成这种趋势的根本原因有两点。首先，许多厂商都能够提供速率超过100Mb/s的具有互操作性的高性价比光收发机。这些收发机已经从体积较大、封装固定的器件发展为可插拔的小型封装模块，而且传输距离能够满足当前城域网的要求。

成本极低的传输距离为10、20km的光器件能够在各种地理分布和用户类型的不同拓扑中广泛使用。根据摩尔定律，电器件和系统成本不断下降，光收发机的成本在链路总成本中所占比例不断增加。材料工程和装配技术的进步使光收发机成本不断下降，市场价格非常具有竞争力。因此与其他网络技术相比，以太网的部署能够提供最低的传输成本。

其次，人们对以太网在业务提供商网络中的功能和潜力有了进一步的认识。一直以来，以太网仅仅被认为是一种特定的数据链路层（开放系统互联参考模型的第二层）媒体访问机制、一种帧结构，以及一系列端口类型（例如，10Base-T）。然而，设备制造商开始不断的为以太网交换机/路由器添加更多复杂的功能，例如业务排队、生存性机制，以及简单管理接口等等。以太网目前已经成为一种提供给商业用户和普通居民的基本业务。

许多设备制造商和业务提供商联合起来，共同开发与“以太网业务”相关的标准和实施协议。这个组织的名称是城域以太网论坛（MEF），它们的任务是“加速全球范围内电信级以太网的实施和业务的推广”。它们的工作目标是开发“电信级以太网”，改变全球业务提供商的网络形态。

实现电信级

在电信级以太网开发过程中，MEF关注的焦点如图1所示。通过定义用户网络接口（UNI），界定用户设备（CE）和提供商设备（PE）的最小需求，MEF统一了市场上的术语。现在，设备制造商，更重要的是业务提供商，有了一套关于以太网业务描述、要求和提供方法的统一定义。

MEF工作的第一步是统一了定义，设备制造商和业务提供商能够采用统一的术语来描述和规定各种需求和业务。作为一种高效的城域传输协议，以太网必须支持多种语音、视频和数据业务。

MEF意识到以太网产业中开发、推广、销售环节之间存在脱节。在目标描述中，MEF旗帜鲜明的提出“电信级以太网”的概念。本质上的企业级以太网将不断完善，使运营商能够在大规模网络中可靠的部署、管理、检修、运营以太网业务。一些重要的改进如下所述：

l 生存性：虽然以太网具有出众的多播和广播能力，然而当环路出现时，以太网分组的数量将倍增并不断环回。传统以太网的环路防止机制未经优化，通常需要几秒钟甚至几分钟才能排除问题。电信级以太网规定了与SONET类似的50ms故障恢复性能指标。一些设备制造商已经提高了快速生成树协议（RSTP）的性能以满足这一要求。

l 运营、管理和维护（OAM）：传统以太网的检修需要技术人员亲自到设备机房进行。而电信级以太网将部署在用户前端，位于远端终端、路边机柜、远端中心局以及其他无人值守的地方。因此，IEEE和MEF定义了一套用于远端检修、诊断、监控的协议和技术，从而节省了维护成本，降低了运营开支。

l 服务质量：电信级以太网能够为各种终端用户提供语音、标清和高清视频，以及宽带数据业务。因此，MEF制定了复杂的规范，保障了服务水平并实现分组时延和分组时延变化（也称为时延和抖动）的最小化。图2中列出了能够在城域网中传送的典型业务。

作为一种高效的城域传输协议，以太网必须支持多种语音、视频和数据业务

冠以“电信级以太网”的以太网设备是要经过选择和认证的，这些设备的数量正在增长，它们能够提供具有生存性、效率很高、服务质量有保障，并且具有扩展能力的以太网业务。围绕这一初衷，许多设备制造商开始提供与MEF标准兼容的设备。与此同时，本地和国际业务提供商也对电信级以太网的统一定义表示认同。实际上，一个不容忽视的事实是许多业务提供商直接参与了标准的制定。设备制造商和业务提供商的合作使设备不仅满足了以太网业务的要求，而且获得了市场的认可。

业务提供商热衷于参与MEF的原因是显而易见的。电信级以太网能够全面降低建设成本。以太网长盛不衰的原因就是它的高性价比。依靠低廉的价格和卓越的性能，以太网赢得了企业网络的主导地位。目前，它又准备将这种成功的模式复制到接入和城域网络中。多个厂商共存的以太网市场存在着激烈的竞争，驱使产品价格不断下降。作为一个巨大的正在成长的市场，以太网所具有的市场容量优势是其他技术无法比拟的。

虽然建设成本是一个重要因素，但是持续产生的运维成本却最终决定了企业的利润率。传统以太网部署在独立的建筑或园区之内，有专门的技术人员管理和检修。当技术人员打开机柜时，闪烁的LED能够直观的显示告警信息。然而接入和城域网通常要延伸几十甚至数百公里，现场检修成本太高。为了解决这一问题，IEEE 802.3ah以太网接入标准对以太网技术进行了加强，其中涵盖了OAM性能规范。OAM规范中定义了诊断和检修信息交换的协议和机制。

关注用户

以太网业务的完善定义，便于业务提供商与设备制造商沟通需求，签订初级和次级采购协议——这些对于投资者而言非常有利。但是对于终端用户它有什么优势呢？

传统的基于电路的业务，诸如帧中继和时分复用（TDM）提供承诺信息速率（CIR）保证，不具备突发能力。而以太网是一种基于分组的技术，能够同时提供承诺和超额信息速率（EIR）。用户能够订购一种业务，在享受承诺信息速率的同时还可能享受到超额容量。以太网基于分组的本质还能够提供从64kb/s至1Mb/s，甚至更高的带宽。随着业务的增长，用户可以很方便的对带宽需求进行精确的调节。许多以太网业务为用户提供了自助接口，以便于用户自己指配和配置新业务。为了开通一条低速率T1线路等待3个月的情形一去不复返了。

以太网的另一个优点是可以实现办公室LAN或路由器到用户边缘设备的直接互联。这样无需协议转换设备，降低了分组时延（或等待时间）并提高了业务效率。

电信级以太网一整套规范的制定需要多个标准实体的参与，并且需要采用多种不同的技术。

仅使用业务提供商的一条以太网线路，用户就可以连接到Internet，或者通过2层虚拟专用网（VPN）连接到其他地区的网络，同时还可以享受VoIP和IPTV等业务。不同的业务可以通过虚拟LAN（VLAN）进行逻辑区分，在业务提供商的接入和城域网中被分别处理。许多厂商的设备能够支持长度达9kB的以太网帧，可以用于基于IP的低成本存储网络和远端备份解决方案，从而满足萨班斯法案的要求。

目前，商业用户所需光纤资源的紧缺是以太网业务推广的瓶颈。随着全球范围内运营商光纤线路的铺设，这个问题将逐渐得到解决。

前景展望GfN光波通信

MEF和IEEE仍然在开发新技术，进一步增强电信级以太网。例如，IEEE即将完成IEEE 802.1ag连接性故障管理（CFM）协议，它是降低运维成本的又一项新技术。通过采用链路级EFM OAM机制，CFM能够提供针对多链路（例如，网络）的连接性检测机制、2层ping机制，以及路径追踪等功能。这些技术将进一步加强现有的互操作性技术。不同技术和标准实体的划分如图3所示。

例如，CFM就属于一种传输业务层协议。在性能检测技术方面也有很多新进展。802.1ag协议帧能够携带时间标记，从而测定业务的分组时延和分组时延变化。这些机制能够实现接入网和城域网多个链路上的性能检测。

许多厂商设备中的RSTP已经能够达到与SONET相当的故障恢复水平，然而针对城域网中使用较多而且正在变得日益复杂的网状和环形拓扑，IEEE 802.1aq最短路径桥接协议将进一步提升这种性能。

电信级以太网即将在全球范围内爆发式增长。作为商业服务连接方案的事实标准，电信级以太网也将被用于其他技术和业务的传输。例如，基于光纤的吉比特以太网已经被作为IP DSLAM和移动基站的回传网络。

有些人可能会担心IEEE 802.11 Wi-Fi或IEEE 802.16 WiMAX等无线技术是否会在某一天取代电信级以太网，成为用户链路的最终选择。许多专家都认为有线技术（例如，电信级以太网）是固定设备和设施的最佳连接方式，而无线技术更适用于移动设备和设施。综合考虑当前和未来商业服务所需的带宽、安全性和丰富的业务类型，电信级以太网仍然是近期和未来的最佳选择。如前所述，电信级以太网将在无线回传网络中大量使用。

经济性和技术的进步推动了电信级以太网在全球的部署。建设成本和运维成本方面的优势吸引着业务提供商。更高的带宽和可靠的业务能够提供丰富多彩的应用，满足了终端用户的需求。随着业界的广泛支持以及性能和管理特性的不断提升，电信级以太网的兴起指日可待。

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