以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用研究論文
論文關(guān)鍵詞：電信級以太網(wǎng)；以太網(wǎng)技術(shù)要求；以太網(wǎng)技術(shù)；以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用
論文摘要：文章首先提出了電信級以太網(wǎng)技術(shù)的基本概念，然后介紹了電信級以太網(wǎng)的基本技術(shù)要求和幾種典型的電信級以太網(wǎng)技術(shù)，并分析了電信級以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展前景。
1、電信級以太網(wǎng)的基本技術(shù)要求
1.1業(yè)務(wù)標準劃分
EPL（以太網(wǎng)專線）：具有兩個UNI接口，每個UNI僅接入一個客戶的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)點到點的以太網(wǎng)透明傳送，基本特征是傳送帶寬為專用，在不同用戶之間不共享。
EVPL（以太網(wǎng)虛擬專線）：具有兩個或多個UNI接口，每個UNI接口接入一個或多個客戶的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)點到點的連接，基本特征是UNI-N接口或傳送帶寬在不同用戶之間共享。
EPLAN（以太網(wǎng)專用局域網(wǎng)）：具有多個UNI接口，每個UNI僅接入一個客戶的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)多個客戶之間的多點到多點的以太網(wǎng)連接，基本特征是傳送帶寬為專用，在不同用戶之間不共享。
EVPLAN（以太網(wǎng)虛擬專用局域網(wǎng)）：具有多個UNI接口，每個UNI可以接入多個客戶的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)多個客戶之間的多點到多點的以太網(wǎng)連接，基本特征是在EPLAN基礎(chǔ)上增加了不同用戶共享傳送帶寬的功能。
1.2服務(wù)質(zhì)量(QoS）
服務(wù)質(zhì)量（QoS）的量化指標主要有兩個方面：一方面是由呼叫與連接建立的速度，包括端到端延遲（End-to-endDelay）和延遲變化（Jitter）；另一方面是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的吞吐量，吞吐量的主要指標可以表明可用的帶寬大小，吞吐量決定著網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧髁浚c帶寬、出錯率、緩沖區(qū)容量和處理機的能力等因素有關(guān)。
早期的以太網(wǎng)在局域網(wǎng)內(nèi)主要承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特點是對時延不敏感，TCP的重傳機制又可以容忍以太網(wǎng)上少量數(shù)據(jù)包的丟失，因此不需要差異化的服務(wù)質(zhì)量保證。但對于電信級以太網(wǎng)技術(shù)，由于其需要承載綜合業(yè)務(wù)，這種不區(qū)分流量類型的Besteffort服務(wù)難以保證業(yè)務(wù)的質(zhì)量。電信級以太網(wǎng)實現(xiàn)QoS有IntServ（集成業(yè)務(wù)體系結(jié)構(gòu)）和Diff-Serv（區(qū)分業(yè)務(wù)體系結(jié)構(gòu)）兩種方法，通常使用后者，其具體實現(xiàn)過程包括流分類、映射、擁塞控制和隊列調(diào)度。
1.3電信級可靠性
傳統(tǒng)的以太網(wǎng)使用鏈路聚合和生成樹協(xié)議進行保護，鏈路聚合耗費大量的線路和端口資源，不適合城域網(wǎng)，生成樹協(xié)議/快速生成樹協(xié)議在鏈路出現(xiàn)故障時的恢復(fù)時間都在秒級，遠遠大于電信級要求的50ms。電信級以太網(wǎng)技術(shù)可以采取一定的手段保證業(yè)務(wù)倒換時間小于50ms，如采用MPLS或彈性分組環(huán)（RPR）等技術(shù)。
除了網(wǎng)絡(luò)級保護，節(jié)點設(shè)備也采用了冗余技術(shù)，如雙處理器架構(gòu)的高端交換設(shè)備，提供主備倒換功能，當出現(xiàn)故障時可以很快倒換，倒換時間一般在毫秒級，不影響用戶業(yè)務(wù)。
1.4網(wǎng)絡(luò)安全
對于電信級以太網(wǎng)來說，保證設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的安全性是一項十分重要的工作，需要采取一定的措施防止非法進入其系統(tǒng)造成設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)無法正常工作，以及某些惡意的消息影響業(yè)務(wù)的正常提供。
傳統(tǒng)以太網(wǎng)的安全問題已經(jīng)通過VLAN技術(shù)劃分虛擬網(wǎng)段得到解決。但隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，近年來網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常遭受蠕蟲等網(wǎng)絡(luò)病毒以及黑客的攻擊，全網(wǎng)癱瘓的案例時有發(fā)生，合法用戶的有效帶寬、用戶的信息安全難以得到保證。因此在建設(shè)電信級以太網(wǎng)時，必須考慮如何保證網(wǎng)絡(luò)的安全性。比較常見的以太網(wǎng)安全解決方案是通過ACL（訪問控制列表）或者過濾數(shù)據(jù)庫來過濾非法數(shù)據(jù)；端口鏡像技術(shù)可以將任一端口的輸入輸出流量復(fù)制到指定端口輸出，幫助網(wǎng)絡(luò)管理者監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)內(nèi)容；一些高端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有強大的應(yīng)用感知和網(wǎng)絡(luò)級自動免疫能力，能夠一定程度地自動感知并過濾不安全的數(shù)據(jù)流。
1.5以太網(wǎng)的管理
電信級以太網(wǎng)能夠提供完善強大的網(wǎng)管，并能提供端到端的統(tǒng)一網(wǎng)管能力、集群管理能力、堆疊管理以及可視化圖形管理。除了常規(guī)的配置、監(jiān)控、用戶數(shù)據(jù)采樣分析等，完善的網(wǎng)絡(luò)管理還能自動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，并能及時恢復(fù)，能夠自動發(fā)現(xiàn)新加入的業(yè)務(wù)節(jié)點，能夠配置端到端的業(yè)務(wù)；網(wǎng)管還能夠測量端到端的性能，實時掌控網(wǎng)絡(luò)的運行情況。
2、電信級以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用
2.1寬帶流量匯聚
低成本、高可靠的二層的以太網(wǎng)匯聚；匯聚DSLAM、FTTH和LAN等寬帶接入流量，以及軟交換中AG和3G等接入層流量；統(tǒng)一的以太匯聚網(wǎng)絡(luò)，減少運營商投資成本。
在寬帶接入網(wǎng)匯聚層，可以采用電信級以太網(wǎng)設(shè)備直接提供以太網(wǎng)接口作為網(wǎng)絡(luò)邊緣的融合節(jié)點，優(yōu)化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送，提高帶寬利用率，增強組網(wǎng)靈活性，提供對業(yè)務(wù)的保護；同時利用增強型以太網(wǎng)的二層交換/匯聚功能，可以節(jié)省匯聚節(jié)點的業(yè)務(wù)端口，有利于降低網(wǎng)絡(luò)成本。
在寬帶接入網(wǎng)接入層，可以采用增強型以太網(wǎng)設(shè)備完成對大客戶以及軟交換中AG和3G等流量的可靠接入。利用增強型以太網(wǎng)設(shè)備，配置靈活，業(yè)務(wù)接口豐富，低成本，并具有完善的L2交換和匯聚功能的特點，可以考慮替代部分傳送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，降低總體網(wǎng)絡(luò)成本。
2.2大客戶專網(wǎng)或接入應(yīng)用
商業(yè)用戶或?qū)＞W(wǎng)用戶ARPU值較高，是運營商重點開發(fā)的對象。基于電信級以太網(wǎng)設(shè)備可以開展視頻、數(shù)據(jù)、語音等綜合業(yè)務(wù)，并可采用電路仿真方式提供TDM業(yè)務(wù)的`接入。
在解決大客戶專線業(yè)務(wù)的初期，匯聚層可利用電信級以太網(wǎng)設(shè)備組成GE環(huán)網(wǎng)，從而完成大客戶的TDM、以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)的接入、承載和調(diào)度，使網(wǎng)絡(luò)支持的業(yè)務(wù)從2M電路到以太網(wǎng)專線可以平滑過渡，保證用戶網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的發(fā)展。如圖中所標示的，在用戶業(yè)務(wù)量不大時，可通過N×E1、155M、FE/GE等接口將業(yè)務(wù)直接上聯(lián)到城域網(wǎng)中已有的MSTP傳輸網(wǎng)上，或通過FE/GE等接口直接上聯(lián)到城域網(wǎng)的匯聚層交換機或多業(yè)務(wù)路由器。
隨著業(yè)務(wù)的不斷增長，后期還可通過下放千兆環(huán)網(wǎng)、上拉萬兆環(huán)網(wǎng)等方式將多業(yè)務(wù)分組承載網(wǎng)絡(luò)進一步向地市、縣和城域延伸，最終形成提供覆蓋完善的多業(yè)務(wù)分組化大客戶承載網(wǎng)。
用戶末端覆蓋和業(yè)務(wù)接入方面的實現(xiàn)方式多種多樣：既可在業(yè)務(wù)種類單一時采用光纖連接方案，也可像圖中所示的在業(yè)務(wù)種類復(fù)雜時采用N×E1、以太網(wǎng)交換機、路由器、EPON等技術(shù)作為末端接入。大客戶接入點的不確定性，決定多種網(wǎng)絡(luò)拓撲形式并存的現(xiàn)狀。
采用電信級以太網(wǎng)設(shè)備組建的網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)、容量、管理和發(fā)展上均以滿足大客戶業(yè)務(wù)的開展為基準，提供豐富的業(yè)務(wù)種類和可定制服務(wù)，并構(gòu)成"業(yè)務(wù)發(fā)展-網(wǎng)絡(luò)完善-業(yè)務(wù)發(fā)展"的良性循環(huán)。
在大客戶業(yè)務(wù)管理方面：可通過基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)級管理系統(tǒng)，負責專線的業(yè)務(wù)配置、管理以及內(nèi)部專線業(yè)務(wù)的監(jiān)控。
在業(yè)務(wù)營銷上也是非常有利的武器，由于其能提供以太網(wǎng)透傳、以太網(wǎng)VLAN、TDM仿真等業(yè)務(wù)，而且建網(wǎng)成本較低、用戶側(cè)設(shè)備非常節(jié)省，因此對運營商和客戶都具有非常大的吸引力。
2.3中小城市的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)承載網(wǎng)
隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷融合和新業(yè)務(wù)（如Triple-play等）的涌現(xiàn)，現(xiàn)有城域網(wǎng)逐漸向?qū)哟位头纸M化的方向進行演進。因此，未來的城域網(wǎng)是業(yè)務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)：業(yè)務(wù)與控制分離，控制與承載分離，目標是使業(yè)務(wù)真正獨立于網(wǎng)絡(luò)，靈活有效地實現(xiàn)業(yè)務(wù)提供。其中，城域承載網(wǎng)作為運營商提供業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)平臺，需要具備新的特性和功能，不斷提高用戶的體驗質(zhì)量，才能滿足日益增加的業(yè)務(wù)需求，降低用戶離網(wǎng)率，提高ARPU值等增值收益。
在逐步演進的過程中，在中小城市可以考慮將原有的SDH接入層仍然保留，作為A平面，另外新建電信級以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)作為B平面。新建網(wǎng)絡(luò)主要完成對原有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分流和新業(yè)務(wù)承載。具備靈活的拓樸提供和業(yè)務(wù)保護及控制能力，可采用FE、GE、N×GE、10G和N×10G方式平滑升級。
結(jié)束語
為了能夠滿足未來幾年NGN和3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用，國內(nèi)各大運營商都在不斷改造原有城域網(wǎng)絡(luò)或重新組建新的城域網(wǎng)絡(luò)，力求做到為新業(yè)務(wù)提供有充分質(zhì)量保證和帶寬保證的網(wǎng)絡(luò)平臺。由于新業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的QoS和SLA要求日益增長，新的數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)需要能夠?qū)崿F(xiàn)電信級保護、服務(wù)質(zhì)量保證和TDM（時分復(fù)用）能力支持等新的功能，在這種情況下，電信級以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生，并已成為下一代城域網(wǎng)發(fā)展的方向。然而，還應(yīng)看到，目前電信級以太網(wǎng)技術(shù)所提出的QoS、可靠性等并不能完全解決以太網(wǎng)所有的問題，為了真正實現(xiàn)具備電信特征的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，仍然需要在技術(shù)標準化、成熟度方面多做努力，還有很長的路要走。
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