采用光以太网技术构建城域光网络

张春 侯晓霞 范忠礼 南京邮电学院

光以太网在城域网中的应用城域网面临的问题

　　目前，用户可以选择的接入手段基本上是基于铜线的各种接入方式，速率介于kb/s和Mb/s之间，它已经无法满足用户日益增长的需求。在个人用户方面，用户已不仅仅满足于对互联网的慢速浏览，VOD、网络电视等有较高带宽需求的应用，也吸引着用户和内容提供商。

　　另一方面，超过95%的用户使用以太网连接其内部网络，而目前的接入网必须使用昂贵的路由器。此外，协议的转换也带来了大量额外的开销。运营商选择ATM和SDH/SONET传输IP业务主要考虑到网络可扩展性、可靠性以及技术的成熟性。这些方式固然有其优点，但在将第2层数据映射到第1层的带宽管理上有明显的缺点。从传输的角度来看，这种基于“专线”的方式需要预先确定传输所需的带宽，数据进入骨干网遵循传统TDM网络的规范，其颗粒度可能是E1、E3、STM-1或STM-4，甚至更高。这些方式造成了光传输带宽的浪费。

城域光以太网方案

　　光以太网技术将以太网的优越性扩展到了城域网，提供端到端的以太网连接而无需多协议的转换。光以太网能够解决城域网所面临的上述问题，为运营商构建一个新一代的宽带城域网络，以满足市场对带宽的巨大需求。

　　光以太网允许使用不同类型的以太网进行传输，其中包括：光纤以太网（Ethernet Over Fiber）、弹性分组环以太网（Ethernet Over RPR）和DWDM以太网（Ethernet Over DWDM）。无论部署哪种类型的传输网络，都可以利用以太网的简单性和经济性来提供高效的业务。

＊EOF

　　EoF是常见的、便捷的一种光以太网模式，它可支持10Mbps～10Gbps的速率，支持点到点和网状网的连接方式，传输距离可达70公里。

＊EORPR

　　RPR(弹性分组环)是适用于多业务分组传送的新型光纤环形网传输技术，具有双环结构、带宽动态分配、统计复用、支持业务级别和公平接入等特性，是当前光网络上传输数据包的一种优化技术。目前IEEE802.17工作组正在对RPR进行标准化。该标准的提出源于宽带城域网高效率、低成本传送多业务分组流的需要。标准制订的基本思路是综合传统电信网SDH和计算机以太网的优点，设计一种具有和SDH相当的可靠性(弹性)、面向分组而不是面向电路、带宽利用率更高的光纤传输技术。

　　传统的以太网采用的是“尽力而为”的传送机制，能够很好地适应数据业务的突发性传输要求，具有良好的扩展性；缺点是无QoS保证，保护倒换能力差。SDH设备具有小于50ms的保护倒换时间，具有良好的QoS性能。但是SDH采用的是面向语音的TDM传输方式，传送数据业务时效率不高。EORPR综合了千兆以太网的经济性与SDH具有的对时延和抖动的严格保障、可靠的时钟和50ms环保护恢复等优点。RPR网络是由分组交换节点组成的环型结构，相邻节点通过一对光纤连接。节点间的链路是基于光纤的，并可采用WDM来扩容。

　　EORPR方案解决了传统的SDH环带宽资源浪费的问题。因为在EORPR中，SDH环上两个方向的带宽资源都被充分利用了。同时，SDH利用空间重用和统计复用技术，进一步提高了带宽利用率。RPR环可扩展到几千公里，能够提供灵活、多业务的光以太网应用。

＊EODWDM

　　EODWDM以DWDM为传输载体，通过波长复用提高单束光纤的传输能力。EODWDM采用以太网帧格式，可以通过端到端、环状或网状连接。EODWDM在高带宽、高效率的情况下特别有效，如信息存储的解决方案，数据中心互连等。目前商用的DWDM系统能支持多达32个波长（每个波长相当于一条STM-64或OC-192信道），网络容量提高到320Gb/s。这种系统能工作于常规光纤或非零色散位移光纤上，适用于城域网和广域网。

EODWDM具有以下优点：

　　-充分利用了光纤的带宽资源，极大地提高了传输速率；

　　-DWDM系统与以太网或SONET、SDH网有很好的互联能力，配置简单、方便、对已有的网络结构不要求做太大的调整、支持未来的宽带业务网及网络升级、并具有可推广性、生存能力强等特点；

　　-与信号速率无关，可方便地引人宽带、数据等新业务、并可兼容不同体制、不同厂家的设备。

城域光以太网的应用现状

　　光以太网首先在北美得到应用。近几年，北美出现了一批城域以太网运营商（MEC），如Yipes、Cogent、Telseon等。以Yipes为例，目前在美国约20个大城市提供公共以太网接入业务，其网络中大量使用G比特以太网交换机，通过光纤到大楼为用户提供Internet接入和透明局域网互连（TLS）业务，其主要客户是ISP、基于WEB的企业等商业用户和学校。

　　在国内，宽带IP城域网的建设从1999年开始。与北美不同的是，国内的以太网接入业务首先瞄准的是住宅用户，因为中国的城市居民大多集中在各类小区中。部分省市的有线电视台为向其用户提供Internet接入，选择以太网建设城市宽带网，采用以太网/HFC混合的方式，在某些小区提供以太网到用户，在另外一些小区提供以太网到小区，Cable Modem到用户的方式提供服务。2000年以来，各地电信公司纷纷开始建设宽带城域网，主要采用以太网到用户为主，ADSL为辅。

　　城域光以太网在美国和日本得到了很好的应用，主要原因在于城域光以太网能够以较小的成本获得较大的带宽。在国外，城域光以太网服务已被公认为主流发展趋势。目前及规划中的光以太网设备以第2层LAN交换机、第3层LAN交换机，SONET设备以及DWDM为基础。如北电通过三种方法来构建光纤以太网，包括第2/3层LAN交换机——Passport 8600；OPTera分/插复用器，它是一种能够通过北电的RPR方案和OPTera数据包边缘系统(OPTera Packet Edge System)协作的SONET光纤设备；还有就是在其DWDM产品上直接提供以太网连接。

光以太网技术用于电信网需要解决的问题

　　光以太网技术是构建光城域网的主流技术之一，具有很好的扩展性，可以非常方便地扩展用户的数量，同时它的统计复用功能提高了网络中继带宽的利用率，受到各方面的关注和重视。但是如何构建可运营、可管理、电信级的光以太网是运营IP业务所必须解决的问题。可运营、可管理、电信级的要求主要体现在以下方面：

　　＊完善的用户管理：用户管理是一切业务的基础，在网络大规模建设的初期，为了适应市场的需求，快速推出用户接入业务，各运营商一般采用包月制的方式。我们看到，简单的包月资费方式确有简单快速的优点，但从长远来看，这种过于单一的资费政策，不仅会使运营商损失大量的客户、浪费大量的网络资源，同时也使得宽带网的运营缺乏高效、灵活扩展的管理手段，使得运营商在未来的市场竞争中处于不利地位。因此，建设宽带网络运营支撑平台成为当前宽带运营商迫切的需求；

　　＊较高的网络可靠性：主要包含以下几个方面：链路/路径的保护和故障恢复、阻塞控制、路由选择和流量控制。已有的以太网技术在这几方面存在缺陷。如在MAN的组网中，经常会出现环路，虽然生成树(SpanningTree)可以用来消除环路，但这样不仅带宽不能有效利用，并且当链路发生故障时，生成树的重构又需要多达十几秒的时间，与传统的SDH相比，这是无法接受的。为解决以上问题，IEEE成立了802.17工作组，专门致力于环结构以太网技术弹性分组环(RPR)的研究，以期在网络可靠性方面有较大的提高；

　　＊健全安全机制，主要包括二层严格隔离、三层受控访问、主机保护、网络安全等；

　　＊丰富的业务提供能力，要求能提供高速以太网上网、多播/广播、VoIP、宽带上网卡、VPN、VPDN、带宽出租批发等业务类型；

　　＊灵活多样的计费支持，既能支持远端RADIUS认证计费，又能支持本地话单定时备份的计费；

　　＊良好的运营维护能力。

　　光网络正从广域网和城域网向本地网渗透，同时以太网也正从局域网向城域网和广域网延伸。光以太网是光网络和以太网的融合，集中了两者的优点，如以太网的应用普遍、价格低廉、组网灵活以及管理简单，和光网络的可靠性高和容量大等。城域光以太网大大节约了网络建设的成本，消除了存在于局域网和广域网之间的带宽瓶颈，必将成为未来融合话音、数据和视频的下一代IP城域网建设的优秀解决方案。

----《通讯世界》