新型城域电信级以太网技术的发展

admin

近来，电信级以太网的发展很快，一些最新的技术解决方案已经解决或接近解决，网络具有硬QoS能力和电信级网管能力，能提供50ms的保护倒换时间。有些技术还采用了数字包封器，利用前向纠错（FEC）和同步技术来改进系统性能，延伸传输距离。简言之，一些新型电信级以太网技术正逐渐具备公用电信网所要求的必备功能和性能。EAPS
    以太环保护（ERP）为代表的以太网自动环保护系统（EAPS）是一种新的低成本电信级以太网解决方案。这种技术解决方案在现有标准以太网硬件基础上，提供了一种低成本技术，其最大的特点是只需要在现有以太网上进行软件升级即可，因此成本更低，比传统以太网的兼容性更好。ERP可以提供50ms的电信级保护倒换时间，有两种故障检测模式。第一种是告警模式（快速模式），第二种是抽样模式（检测包模式）。ERP还可以与传统以太网和MPLS的保护机制实现互操作。与其它保护机制最大的不同是，ERP可以为组播业务提供保护而无需在环上分配额外的容量，环上的所有容量都可以用来承载受保护的组播流量。
    然而，这类技术并没有完全摆脱Q in Q的局限性，环上的远端节点经过调度次数多，丢包概率大，扩展性受限。此外，EAPS只能环形组网，灵活性受限。这类技术也不具备公平性算法，不太适合宽带上网等流量大、突发性较强的业务，容易出现设备间带宽不公平占用的问题。为了规避专利，目前各厂家实现这类技术方法不同，互操作困难。
    除了EAPS外，各种标准化组织和厂家开发了很多新型电信级以太网技术，诸如弹性分组环（RPR）、多业务环（MSR）、MAC in MAC封装、网络提供商骨干传送（PBT）技术、虚拟专用局域网业务（VPLS）等。
MAC in MAC
    所谓MAC in MAC封装遵循IEEE 802.1ah标准，其基本思路是将用户的以太网数据帧再封装一个运营商的以太网帧头，形成两个MAC地址。其中用户的MAC地址存储在运营商的以太网帧中，核心网并不清楚。可见，MAC in MAC封装方式具有清晰的运营网和用户间的界限，完全屏蔽了用户侧的信息，减轻了用户MAC地址对核心网转发表的压力，解决了网络安全性问题。MAC in MAC封装具有清晰的层次化结构，在运营商域的MAC帧头具有24bit业务标签，理论上可以支持1600万用户，从根本上解决了网络扩展性和业务扩展性问题。由于运营网与用户网隔离，从而也规避了用户网中可能发生的广播风暴和潜在的转发环路问题，使网络具有健壮性。
    由于运营商无需担心运营网的VLAN和 MAC地址与用户网冲突，因而简化了网络的规划和运营。MAC in MAC采用二层封装技术，无需复杂信令机制。另外，由于运营网的以太网交换机只需要学习自己的MAC地址，从而减少了所需的存储和处理要求。两者结合导致设备成本、建网成本和运维成本均较低。采用MAC in MAC封装，对下可以接入VLAN或SVLAN，对上可以与VPLS或其它VPN业务互通，具有很强的灵活性，很适合接入汇聚层应用。
PBT
    在MAC in MAC封装的基础上，只需要作少量改动，增强一些电信级OAM功能，利用现有以太网硬件就可以提供新的转发功能，将无连接的以太网改造为面向连接的隧道技术，提供具有类似SDH可靠性和管理能力的硬QoS和电信级性能的专用以太网链路，这就是所谓的PBT技术。PBT技术的主要特点首先是扩展性好。关掉MAC学习功能后，可以消除导致MAC泛洪和限制网络规模的广播功能。此外，PBT采用VID+MAC（60bit）地址作为全球惟一地址和基于目的地地址的转发，VID不再表示传统的无环路域，而是用来识别某些特定通道，不具有全球惟一性，从而消除了业务扩展性限制，使网络具有几乎无限的隧道数目（260）。
    PBT转发信息也不再依靠传统的泛洪和学习，而是由网管/控制平面直接提供，从而可以为网络提供确知的通道，无需超额指配网络容量就能提供硬QoS，实现带宽预留和50ms的保护倒换时间。作为二层隧道技术，PBT可以与现有WAN技术互通，不仅能支持各种以太网业务，而且还能支持各种基于MPLS的业务，包括二层的VPLS和虚拟伪线业务以及三层的IP VPN业务等，具有相当的业务灵活性。PBT使用了大量IEEE和ITU定义的网管功能并将这些功能从物理层或重叠的网络层移植到数据链路层，使其能基本达到类似SDH的电信级网管功能。简言之，PBT技术结合了以太网和MPLS的优点，为城域网提供了一种新的、扁平化的、低成本的融合架构，避免过度依赖IP/MPLS核心。
VPLS
    VPLS是在点到点MPLS基础上进一步发展而成的多点互联的二层VPN技术，将广域网的MPLS扩展到以太网的接入层。从用户角度，仿佛所有站点都连接至一个专有LAN。从业务提供者角度，可以重新利用IP/MPLS基础设施来提供多种业务。VPLS基于MPLS，采用两层MPLS标签封装，独立于具体物理拓扑，且能支持任意的逻辑拓扑结构，具有较高的组网灵活性，还可以利用MPLS的流量工程实现资源配置的最佳化；VPLS利用快速重选路由（FRR）技术代替以太网的生成树（STP）和快速生成树（RSTP）保护，可以实现50ms的保护倒换时间；VPLS还支持2/3/4层可扩展的访问控制列表（ACL）能力和每用户的ACL控制，提供了较安全的控制和策略机制；VPLS具有良好的二层汇聚能力，支持的用户数量突破了传统以太网4096个VID的限制；VPLS提供分层的VPLS（HVPLS），进一步改进了扩展性，使用户数可扩展到百万级；VPLS能够区分并保证每用户中的不同业务流量，网络业务配置简单，业务提供快；VPLS还具有清晰的运营网和用户网间的界限，便于管理。简言之，VPLS在服务质量和流量工程方面比MAC in MAC更好，很适合网络边缘层的应用。
    然而，VPLS在二层设备上采用复杂的三层协议建立信令，设备成本相对较贵。另外，VPLS协议栈层次多，运行配置比较复杂，特别是对于数千个节点的大型城域网的管理运行成本较高。采用双MPLS标签增加了协议开销，导致转发小包时效率不高。但是，对于IPTV等新型高级业务需求较为强劲的大型城域网而言，依然是一个有前瞻性的技术选择，特别是核心网部分。
    可以预见，随着网络中IP/以太网业务量的快速增加以及基于以太网技术的新型解决方案的不断出现，电信级以太网多业务平台在城域网中的应用将会越来越多，最终将可能成为主要技术平台。