作者：畢立波  葛堅

    一、城域以太網業務產生的背景

    現在有很多業務供給商都在提供以太網業務,一些供給商已經把以太網業務擴展到了城域甚至是廣域的范圍內。

    現在有成千上萬的用戶在使用以太網業務,而且這個數字還在快速增長。以太網業務和時分復用(TDM)以及其它的2層業務相比具有一定的優勢：

    ·輕易使用：以太網業務是通過標準的､已經得到廣泛認同的以太網接口來提供的,因此使用起來比較方便；

    ·靈活的帶寬可擴展性：增加以太網業務帶寬,只需要配置需要的帶寬；

    ·城域網(MAN)和廣域網(WAN)采用同一個協議；

    ·較低的維護成本和建設成本開銷:比起TDM､FR或ATM接口,費用可能會低25%-40%；比起高速SONET接口,費用能降低至10%以下。

    TDM和其它的2層業務的帶寬擴展能力較差。假如要增加非以太網業務(T1､T3､FR､ATM等)的帶寬,可能要增加新的硬件(接口､設備)或者進行新的業務配置(不同的協議､技術),這樣就會導致大量的資源浪費。

    以太網的帶寬已經從最初的10Mbit/s發展到了目前的10Gbit/s,但這些帶寬大多還僅局限在局域網內部。隨著局域網帶寬突飛猛進地增長,城域網和廣域網帶寬的瓶頸開始凸現,ATM和幀中繼等傳統電信業務已經跟不上局域網帶寬的增長步伐。因此業務供給商都在把以太網業務向更廣的范圍——城域網甚至廣域網拓展。本文對城域以太網業務的定義和類型進行了相應的探討。

    二、城域以太網業務的定義

    基本的以太網業務模型如圖1所示。CE設備通過標準的10M、100M、1G或者10G以太網接口通過UNI連接到網絡上。業務是從用戶的角度來定義的,城域以太網(MEN)中的多種傳輸技術和協議都可以支持這種業務例如SONET､DWDM､MPLS､GFP等。但是,從用戶的角度來看,UNI用戶側的網絡連接是以太網。

    圖1  以太網業務的基本模型

    以太網業務的一個要害屬性是以太網虛連接(EVC)。城域以太網論壇(MEF)對EVC的定義是“兩個或者多個UNI的一個結合”,此處UNI是標準的以太網接口,它是用戶設備和業務供給商的城以太之間的分界點。城域以太網論壇定義了兩種類型的EVC：點到點和多點到多點。EVC需要執行兩個功能：

    ·連接兩個或者多個用戶站點(或UNI),并在它們之間傳遞以太網業務幀;

    ·防止不屬于同一個EVC的用戶站點之間交換數據。這個能力使得EVC可以為數據提供類似于幀中繼或者ATM永久虛電路(PVC)的私密性以及安全性。

    在EVC上傳遞以太網幀有兩個基本的原則:

    ·業務幀一定不能再傳回它的發起UNI；

    ·傳送的業務幀必須攜帶MAC地址,而且業務幀的內容不能改變。也就是說,從源到目的地,以太網幀不能改變。而在典型的路由網絡中,會去掉并且丟棄以太網幀頭。

    根據這些特性,可以利用EVC來構建一個2層專線或者VPN。

    三、城域以太網業務的架構

    1.以太網業務類型

    (1)以太網線路(E-line)業務

    E-Line業務在兩個UNI之間提供點到點的EVC,在一個UNI的物理端口上可以提供一條以上的點到點EVC。如圖2所示。該業務最簡單的形式是為在兩個方向傳遞的數據提供對稱帶寬,但是沒有性能保證。例如,在兩個10Mbit/s的UNI之間提供盡力而為業務。比較復雜的形式是E-Line業務可以提供一個承諾信息速率(CIR)及相關的承諾突發尺寸(CBS)、一個超額信息速率(EIR)及相關的超額突發尺寸(EBS)、幀時延､幀抖動以及幀丟失等性能保證。E-Line業務可以用于構建與幀中繼或者專線相似的業務,而且以太網帶寬和連通性的選擇范圍更大。

    圖2  點到點EVC構成的E-line業務

    (2)以太網局域網(ELAN)業務

    E-LAN業務提供多點連接,也就是說,它可以連接2個或者多個UNI,如圖3所示。每個UNI和一個多點的EVC相連。當增加一個新的UNI時,它也連接到這一個多點EVC上,這樣就簡化了配置以及業務激活的過程。從用戶的角度看,E-LAN業務使得城以太像一個局域網。

    圖3  多點EVC構成的E-LAN業務

    一個E-LAN業務可以生成眾多的業務。最簡單的形式是,E-LAN業務可以提供沒有性能保證的盡力而為業務。比較復雜的形式是,E-LAN業務可以在兩個不同速率的UNI之間為業務定義CIR及相關的CBS､EIR及相關的EBS､幀時延､幀抖動以及幀丟失等性能保證。

    E-LAN業務在UNI處支持EVC的業務復用。例如,在一個UNI處可以支持一個E-LAN業務(多點到多點EVC)以及一個E-Line(點到點EVC)業務。在這個例子中，E-Line可以用來連接Internet而E-LAN可以用來連接其它的用戶,這兩種業務都是通過UNI處的EVC業務復用來提供的。

    E-LAN業務和典型的HubandSpoke幀中繼網絡拓撲比較,幀中繼PVC是點到點的連接,幀中繼通過多條點到點PVC的連接來生成一個多點業務。當增加一個新的站點時,必須在新的Spoke站點和Hub站點之間建立一條新的PVC,這樣就需要同時配置這兩個站點,而不能只配置Spoke站點。

    (3)連接兩個站點的E-LAN業務和E-Line業務的對比

    E-LAN業務也可以只連接兩個UNI,這和E-Line業務相似,它們之間存在著顯著的區別。E-Line情況下,假如需要增加一個新的UNI,必須在它到所有的UNI之間都增加一條EVC,從而獲得全連通性。如圖4所示。這和幀中繼類似,在幀中繼中,在新增站點的時候,也要在新增站點和已經存在的每個站點之間增加一條幀中繼PVC從而獲得全連通性。

    圖4  利用E-Line業務增加新的站點

    而在采用E-LAN技術的情況下,要獲得全連通性,只需要把新的UNI加到多點EVC上即可,而無需增加其它的EVC。如圖5所示。E-LAN業務可以連接大量的站點,比點到點的全網狀連接或者幀中繼、ATM等HubandSpoke形式的連接都要簡單。而且,可以用一個E-LAN業務生成大量的業務,例如專用LAN以及虛擬專用LAN業務。

    圖5  利用E-LAN業務增加新的站點

    2.以太網業務屬性

    城域以太網論壇為EVC和UNI定義的業務屬性包括以太網物理接口、帶寬輪廓、性能參數、業務類別標識符、業務復用等。

    (1)EVC的業務屬性

    ·EVC類型：點到點或者多點到多點；

    ·UNI列表：和EVC相關的一個UNI列表,通過UNI標識符來定義；

    ·保留CE-VLANID：是否保留用戶的VLANID；

    ·保留CE-VLANCoS：是否保留用戶的VLANCoS(IEEE802.1p)；

    ·單播幀的發送：定義了對單播幀的處理方式,是丟棄､無條件發送還是有條件發送；

    ·組播幀的發送：定義了對組播幀的處理方式,是丟棄､無條件發送還是有條件發送；

    ·廣播幀的發送:定義了對廣播幀的處理方式,是丟棄､無條件發送還是有條件發送；

    ·2層控制協議的處理：定義了對2層控制協議的處理,是丟棄還是透傳每個協議；

    ·業務性能:定義了針對每條EVC的幀時延､幀抖動以及幀丟失等性能參數。

    (2)UNI的業務屬性

    ·UNI標識符:用來表示一個UNI的字符串；

    ·物理媒體:典型的物理媒體包括10BaseT、100BaseT和1000BaseSX；

    ·速率:標準的以太網速率包括10Mbit/s、100Mbit/s、lGbit/s和10 Gbit/s；

    ·模式:定義了UNl支持全雙工､半雙工還是自動速率協商；

    ·MAC層:IEEE802.3-2002；

    ·業務復用:定義了UNI是否支持業務復用；

    ·UNIEVCID:用來表示一條EVC的字符串；

    ·CE-VLANID/EVC映射:用戶的VLANID到EVC的映射表；

    ·EVC的最大數量:每個UNl支持的最大EVC數；

    ·綁定:定義了在UNI將一個或者多個VLANID映射到一條EVC上；

    ·Alltoone綁定:將所有的用戶VLANID映射到一條EVC上；

    ·每個UNI的入口帶寬輪廓:無；或由CIR、CBS、EIR、EBS定義,這個帶寬輪廓必須應用到所有通過UNI的業務幀上；

    ·每個EVC的入口帶寬輪廓:帶寬輪廓應用到每條EVC的所有業務幀上；

    ·每個CoSID的入口帶寬輪廓:帶寬輪廓應用到EVC上標記了特定的CoSID的業務幀上；

    ·2層控制協議的處理:將每個協議丟棄,對等或者傳遞給EVC。

    四、提供業務實例

    1.專用以太網接入

    用戶一直希望可以擁有高速的Internet連接,EVC為把用戶的站點和ISP的PoP連接起來提供了一個理想的辦法。Internet接入的一個最常見的業務就是點到點E-Line業務,如圖6所示。

    圖6  專用Internet接入

    一個用戶可能希望通過BGP來多宿主到兩個或者多個ISP,在這種情況下,用戶應該采用獨立的E-Line來連接到不同的ISP。假如用戶希望利用同一個UNI來支持兩個Internet接入以及城域中的一個Intranet或者Extranet連接,那么也應該采用單獨的EVC。

    典型的ISP業務在一個高速以太網UNI上復用用戶。例如,在圖6中,ISP可能具有一個lGbit/s的UNI(UNl3),用戶的UNll和UNl2可以是100Mbit/s。在這個例子中,在用戶的UNll和UNl2處沒有業務復用。只在ISP的UNI(UNl3)處執行業務復用,因此,用戶的UNll和UNl2具有到ISPPOP的專用以太網連接。

    2.LAN擴展

    在一個城域范圍內具有多個站點的用戶希望通過較高的速率連接這些站點,使得所有的站點都出現在同一個LAN上并且享受同等的性能保證同時可以訪問同樣的內容例如服務器和存儲器,這就是通常所說的LAN擴展。一個LAN擴展是指不通過UNI之間任何的中間路由連接來用戶的LAN。在某些情況下,這比路由簡單同時便宜,但是對于大型網絡,它的擴展性不是很好。圖7給出了一個LAN擴展的實例,該實例在一個城以太中涉及到了4個站點互連。在不同的站點出現了3個獨立的用戶VLAN,但是沒有一個VLAN出現在所有的站點。這個實例達到沒有路由流量就實現了LAN擴展的基本的目標。

    圖7  通過E-LAN業務實現LAN擴展的實例

    用戶可以利用一個E-LAN業務來連接所有4個站點并且攜帶所有的VLAN。每個接口都要支持CE-VLANID和CE-VLANCoS保留,也就是說,城以太不需要改變用戶的VLAN標記以及802.1p比特。在這個實例中,城域以太網就像是一個單一的以太網段,在這個網段中任何一個站點都是任何一個VLAN的成員。這個方法的優勢就是用戶可以在4個站點上配置CE-VLAN而無需和業務供給商協調。

    比起其它網絡業務,城域以太網業務能夠更輕易､更高效地､性價比更高地支持一系列應用。通過標準的以太網接口,用戶可以在一個城域范圍內,或者是廣域范圍內建立安全､專用的以太網虛擬連接從而把它們的站點和商業合作伙伴､供給商以及Internet連接起來。通過點到點E-Line業務以及多點E-LAN業務,用戶可以連接一個站點,也可以連接多個站點。通過業務選項例如業務復用,通過單一的UNI,用戶可以支持多條連接。而且,通過眾多的以太網業務,用戶只需購買它們所需要的帶寬,他們知道如何快速而且輕易的增加帶寬并且在他們需要的時候建立新的連接。

    為了支持眾多的應用并且支持用戶的需要,以太網業務具有不同的類型,不同的類型又具有不同的業務屬性。隨著時間的推移,以太網業務無疑將利用以太網技術的優勢來提供創新的業務類型。但是,很明顯以太網業務將不斷地提供簡單}生､高性價比以及靈活性,這些都是其它很多應用所無法比擬的。