可運營光以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

2019-11-04 10:48:31

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供稿：網(wǎng)友

　　可運營光以太網(wǎng)是一種在光纖上運行的智能以太網(wǎng)。它克服了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的諸多不足，具有電信網(wǎng)可運營性的主要功能。可運營光以太網(wǎng)能對用戶的服務(wù)、應(yīng)用及配置等進行分類、儲存、治理和控制，因而能向用戶提供具有實在意義的個性化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，同時也為運營商帶來治理的便利和運營的收益。

　　可運營光以太網(wǎng)的特征

　　隨著中國入世的成功，電信運營商之間的競爭焦點已不僅是傳輸速度和帶寬容量，而是包含最具創(chuàng)新的服務(wù)特性。能否正確理解用戶的行為，并根據(jù)用戶的實際需求主動地提供相應(yīng)的服務(wù)，已成為判定運營商是否具有競爭力的決定因素。運營商必須把重點放在應(yīng)用、收益和用戶行為的認(rèn)知上。只有不斷地為用戶推出分等級的個性應(yīng)用和服務(wù)，才能發(fā)展新用戶并維系老用戶。而對于各種各樣繁雜的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用，以太網(wǎng)應(yīng)該說是到目前為止最適宜的網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)。

　　所謂最適宜就是從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三大驅(qū)動因素：成本、可擴展性和易用性來評價，應(yīng)該說以太網(wǎng)比較好地具備了這些特性。首先，以太網(wǎng)價格低廉，而且每年以30%的速率下降;其次，以太網(wǎng)具有良好的擴展性，速率能從10Mbps到10Gbps平滑升級，在地域上能支持120公里的距離;再者，以太網(wǎng)能兼容目前流行的操作系統(tǒng)和應(yīng)用，安裝維護輕易，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，具有良好的互通性，這些使得以太網(wǎng)的易用性很高。在不久的將來，上述優(yōu)點將使得以太網(wǎng)可能成為領(lǐng)先的二層技術(shù)。

　　盡管以太網(wǎng)有很多優(yōu)點，但是從電信網(wǎng)的角度來看，它還存在以下不足：

1.以太網(wǎng)沒有保證端到端性能的機制，不能提供端到端的包延時和包丟失率控制；

2.以太網(wǎng)不能分離網(wǎng)管信息和用戶信息，安全性差；

3.以太網(wǎng)沒有內(nèi)置保護功能。實際應(yīng)用主要靠路由器實施保護；

4.以太網(wǎng)交換機光端口不具備內(nèi)置的故障定位和性能監(jiān)視能力；

5.以太網(wǎng)本身不具備對用戶的認(rèn)證能力，給運營商對用戶上網(wǎng)的時間和流量計費造成困難；

6.以太網(wǎng)本身不具備防止ip地址盜用的能力，網(wǎng)絡(luò)的安全性難以保障；

7.以太網(wǎng)交換機的端口是平等的，無法控制用戶的上網(wǎng)流量和帶寬，難以控制資源的擁塞，也無法實現(xiàn)分等級的用戶服務(wù)；

8.以太網(wǎng)不能直接區(qū)分不同的應(yīng)用，為不同的應(yīng)用提供不同的QoS。

　　為了將傳統(tǒng)以太網(wǎng)真正用于電信網(wǎng)環(huán)境，可運營光以太網(wǎng)的概念應(yīng)運而生。

　　可運營光以太網(wǎng)應(yīng)具備以下特征：

1.可運營光以太網(wǎng)根據(jù)終端用戶的實際應(yīng)用需求分配帶寬，保證帶寬資源充分、合理地應(yīng)用；

2.可運營光以太網(wǎng)具有認(rèn)證與授權(quán)功能，用戶訪問網(wǎng)絡(luò)資源必須經(jīng)過認(rèn)證和授權(quán)，確保用戶和網(wǎng)絡(luò)資源的安全及合法使用；

3.可運營光以太網(wǎng)提供計費功能，能及時獲得用戶的上網(wǎng)時間記錄和流量記錄，支持按上網(wǎng)時長、或用戶流量、或包月計費方式，支持實時計費，支持對欠費用戶的實時斷線能力；

4.可運營光以太網(wǎng)支持VPN和防火墻，可有效地隔離承載在其上的各種業(yè)務(wù)網(wǎng)，確保網(wǎng)絡(luò)安全；

5.可運營光以太網(wǎng)在原有網(wǎng)元級網(wǎng)管的基礎(chǔ)上逐步提供端到端的電信級網(wǎng)管；

6.可運營光以太網(wǎng)支持MPLS，具有一定的服務(wù)質(zhì)量保證，可提供分等級的QoS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

7.可運營光以太網(wǎng)能兼容已有的通信與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，充分保護投資；

8.可運營光以太網(wǎng)能隨著用戶和業(yè)務(wù)的發(fā)展而擴展，能方便快速地布置新業(yè)務(wù)；

9.可運營光以太網(wǎng)支持儲存和高速緩存，支持內(nèi)容識別和用戶定向，并能有效地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)流量。

　　從運營和贏利的角度來看，可運營光以太網(wǎng)能讓用戶對這一具有用戶意識和內(nèi)容意識而有的放矢的網(wǎng)絡(luò)建立起信任和忠誠。

　　可運營光以太網(wǎng)要害技術(shù)

　　可運營光以太網(wǎng)要害技術(shù)包含三方面的內(nèi)容：光以太網(wǎng)、EoS(EthernetoverSDH/SONET)和智能以太網(wǎng)技術(shù)。

　　光以太網(wǎng)的核心思想就是將光網(wǎng)絡(luò)的巨大容量和可靠性與以太網(wǎng)的簡便性及可擴展性有機地結(jié)合起來，進而從根本上對運營商規(guī)劃、建設(shè)、治理其網(wǎng)絡(luò)的方式產(chǎn)生影響。其影響如下:

1.光以太網(wǎng)打破LAN與WAN之間的帶寬瓶頸，使得終端用戶能享受更大的帶寬；

2.光以太網(wǎng)提供了網(wǎng)絡(luò)對多種應(yīng)用的支持，即可在其上承載多種不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)；

3.光以太網(wǎng)支持點到點、網(wǎng)狀和環(huán)形網(wǎng)等不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，組網(wǎng)能力強；

4.光以太網(wǎng)簡化了網(wǎng)絡(luò)層次，降低了開銷和成本；

5.光以太網(wǎng)已開始具有電信級網(wǎng)絡(luò)的可靠性，以EthernetoverRPR為例，其網(wǎng)絡(luò)保護恢復(fù)時間可控制在50ms之內(nèi)，達到了運營級的要求。

　　城域網(wǎng)中光以太網(wǎng)有三種承載方式。EoF（Ethernetoverfiber）是常見、便捷的一種光以太網(wǎng)模式，它可支持10Mbps～10Gbps的速率，支持點到點和網(wǎng)狀網(wǎng)，傳輸距離可達70公里。第二種模式EoRPR(EthernetoverRPR)，采用雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩個環(huán)都能同時傳輸數(shù)據(jù)和控制信號，具備電信級的50ms的恢復(fù)時間;另外，RPR在地域上可跨越數(shù)千公里，并能支持多媒體應(yīng)用。第三種模式EoDWDM（EthernetoverDWDM）主要用于骨干網(wǎng)（核心網(wǎng)）;據(jù)稱美國Atrica公司采用此種技術(shù)已實現(xiàn)了100Gbps的以太網(wǎng)傳輸。

　　EoS是可運營光以太網(wǎng)的要害技術(shù)，它是將以太網(wǎng)和電信級網(wǎng)絡(luò)進行嫁接后得出的創(chuàng)新技術(shù)。

　　可運營光以太網(wǎng)的進展

　　以太網(wǎng)目前已占據(jù)了局域網(wǎng)近90%的份額，并正在全力向城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)進軍，多年的應(yīng)用實踐已從多方面證實了以太網(wǎng)是傳送IP的最好技術(shù)之一。另一方面，在已建成的傳統(tǒng)的骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)中，SDH/SONET毫無疑問地占據(jù)了絕大部分份額。目前，由于WDM技術(shù)的成熟，SDH/SONET擔(dān)任的角色正開始向網(wǎng)絡(luò)邊緣轉(zhuǎn)移。

　　如何有效地保護現(xiàn)有投資，將以太網(wǎng)與電信網(wǎng)有機地結(jié)合，真正突出二者的優(yōu)點，并避免其不足，是一個世界性的難題。可喜的是，2001年2月，武漢郵電科學(xué)研究院烽火網(wǎng)絡(luò)公司提出的EthernetoverSDH/SONET提案被國際電聯(lián)正式確認(rèn)為國際標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號為ITU-TX.86/Y.1323。

　　X.86標(biāo)準(zhǔn)的提出迎合了通信和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。它采用LAPS作為中間層協(xié)議不但可以減少協(xié)議的層次，還可以使得目前的兩種主流網(wǎng)絡(luò)模式非常有效地結(jié)合起來而且相互匹配。

　　基于X.86的EoS還具備以下優(yōu)秀的運營特性：

1.端到端的遠(yuǎn)端性能監(jiān)視，突破了傳統(tǒng)以太網(wǎng)網(wǎng)元級網(wǎng)管的限制;

2.具備IEEE802.3x流控，價格低、輕易使用;

3.安全性高:由于它將IP數(shù)據(jù)映射到SDH/SONET網(wǎng)中傳輸，所以常見的、對IP數(shù)據(jù)包的攻擊對它不起作用;

4.采用EoS具有很低的時延和時延抖動(10μs以內(nèi))，可保證實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)腝oS;

5.借用SDH/SONET的功能特性，可提供1+1保護功能的以太網(wǎng)/千兆以太網(wǎng)業(yè)務(wù);

6.可基于現(xiàn)有傳輸網(wǎng)資源，最大限度地發(fā)掘現(xiàn)有傳輸網(wǎng)資源;

7.實現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音的一體化傳輸。

　　另外，假如把EoS和PoS進行比較，可以進一步看出：

1.以太網(wǎng)通過EoS上傳輸設(shè)備更直接，轉(zhuǎn)換的協(xié)議層次少、開銷低、封裝的步驟少、效率高;

2.EoS有流控機制，而PoS沒有;

3.EoS比PoS效率高、軟件代碼量少、硬件實現(xiàn)簡單、成本低;

4.EoS與PoS兼容。

　　由于LAPS能高效率地將以太網(wǎng)耦合到SDH/SONET中，較好地解決了IP數(shù)據(jù)包在通信網(wǎng)上的傳輸問題，因此可以把數(shù)據(jù)和語音有機地融合在SDH/SONET網(wǎng)上共同傳輸。由于解決IP網(wǎng)絡(luò)的QoS問題需要經(jīng)過長期的艱苦的努力，因此在相當(dāng)長的時間內(nèi)，借用SDH/SONET網(wǎng)絡(luò)固有的QoS和保護機制來滿足IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)所要求的服務(wù)質(zhì)量保證具有非常現(xiàn)實的意義。光城域網(wǎng)架構(gòu)可能會成為在向下一代網(wǎng)絡(luò)NGN過渡中的主流模式。

對傳統(tǒng)以太網(wǎng)的改造

　　智能以太網(wǎng)技術(shù)目前主要指通過各種附加的技術(shù)對傳統(tǒng)以太網(wǎng)的改造。

　　改造傳統(tǒng)的以太網(wǎng)主要通過以下4個方面實現(xiàn):

1.利用MPLSoE、帶寬控制、PPPoE等技術(shù)實現(xiàn)對以太網(wǎng)的控制和分等級的QoS;

2.利用VLAN、NAT、策略路由、Web認(rèn)證等技術(shù)增強以太網(wǎng)的安全性和治理性;

3.利用AAA（認(rèn)證、授權(quán)、計費）等技術(shù)實現(xiàn)對以太網(wǎng)接入用戶的計費和行為審計;

4.將CDN技術(shù)、L4～L7交換技術(shù)應(yīng)用于以太網(wǎng)交換設(shè)備中，提供面向用戶的個性化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

　　這里要強調(diào)的是，在通過附加的技術(shù)對以太網(wǎng)進行改造的同時，必須盡量保持以太網(wǎng)的簡捷性，盡可能降低設(shè)備成本、簡化配置，否則若失去了以太網(wǎng)的傳統(tǒng)優(yōu)勢則得不償失。

　　在上述與智能以太網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)中，比較引人注目的有：

　　一種是MPLSoverEthernet（MPLSoE）。MPLSoverEthernet是MPLS發(fā)展的一個重要趨勢，也是MPLS從網(wǎng)絡(luò)高端進入低端的一個明顯特征。通常采用將MPLS與以太網(wǎng)VLAN技術(shù)相結(jié)合。通過將每個VLAN映射到MPLS的標(biāo)記交換路徑LSP中，就可以借用MPLS的特性來為以太網(wǎng)提供帶寬擔(dān)保型的服務(wù)質(zhì)量保證及其他安全特性。

　　另一個比較引人注目的是內(nèi)容識別與用戶定向。這是以太網(wǎng)能否提供個性化服務(wù)的要害，也是智能以太網(wǎng)的主要特征。目前的手段主要是通過基于第4層和第7層的應(yīng)用機制。

　　綜上所述，光以太網(wǎng)不僅僅是Optics和Ethernet的簡單相加，而是展現(xiàn)出了許多新的特性。光以太網(wǎng)正在逐步地向電信級網(wǎng)絡(luò)看齊，隨著技術(shù)的進步，可運營光以太網(wǎng)正在逐步使傳統(tǒng)以太網(wǎng)發(fā)生從量到質(zhì)的變化。

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