电信级以太网技术及应用

自1972年Xerox公司发明以太网(Ethernet)以来，以太网作为一种快速、简单和高带宽的局域网（LAN）技术，在企业中已经使用了30多年。2001年城域以太网论坛（MEF）成立，MEF成立的初衷是研究一种能够供电信运营商使用的以太网技术，这也就是现在电信级以太网的最早雏形。

经过这些年的发展，电信级以太网技术已经成为电信运营商构建城域网的首选技术，其市场规模不断扩大，据Infonics预测，2009年全球电信级以太网的业务收入将达到220亿美元。而MEF的成员也在不断壮大，其成员来自全球，既包括北电、上海贝尔、华为这样的电信设备制造商，也包括中国电信、Orange、BT、BellCanada等电信运营商。

一般来讲，电信级以太网可以分为狭义的电信级以太网和广义的电信级以太网两大类。

狭义的电信级以太网，也就是增强型以太网，是在传统的以太网技术基础上通过改变网络的拓扑方式、增加信令控制平面，使其具备电信运营所必需的QoS、网络和业务的扩展性、和电信级的可管理特性。

广义的电信级以太网技术的种类繁多，并没有统一的分类标准,但可以从引入技术的不同，将广义的电信级以太网技术分为以下几类：引入GFP/LAPS等技术，在传送网SDH/SONET上实现电信级以太网的传送；采用环网保护技术，采用EAPS/MSR/RPR，实现在环形分组网上传送电信级以太网业务；在以太网上进行扩展，增加故障保护倒换和OAM等电信特性，这类电信级以太网技术可以统称为Ethernet+技术，包括增强型以太网、PVT和PBT或PBB-TE技术；通过MPLS技术的引入，并利用MPLS二层VPN的部分机制，实现电信级的功能，这一类技术可以统称为基于MPLS的电信级以太网技术，包括传送MPLS（T-MPLS）、VPLS和EoMPLS等。

根据各家电信设备厂商所采用的电信级以太技术的不同，目前的电信级以太网产品可大概分为这几类代表：以北电网络为代表的PBB/PBT，以阿尔卡特为代表的T-MPLS等。

主流以太网技术介绍

EAPS

基于EAPS技术的以太环网技术是对传统以太网技术的增强，具备小于50ms的保护倒换能力，能够以相对较低的成本提供电信级的网络可靠性。EAPS以太环网技术是在现有标准以太网硬件基础上，结合应用QinQ封装和增强的QoS能力，所提供的一种低成本的电信级以太网技术。其特点是只需要在现有以太网上进行软件升级即可，成本较低，与传统以太网兼容性最好。

EAPS技术采用独立的环状组网方式，对环上的节点数量没有限制，但节点数量的多少可能影响故障时候的收敛时间。在环上只有一个主节点，其它节点均为附属的从节点。在主节点连入环上的两个端口中，有一个是主端口，另一个为从端口。

在正常情况下，主节点会阻塞其从端口，阻止同EAPS域中非以太网控制帧通过。数据流量将沿着以太环上的唯一可用环路转发。

主节点通过能否从端口收到health-check帧，来判断环网是否正常。如果在一个故障周期计数器时间之内，主节点没有收到health-check帧，主节点将进入环路故障状态，这是主节点将打开它的从端口；同时主节点还要刷新它的桥接表，并向环路上所有节点发送让它们刷新各自桥接表的控制报文，以便于各个节点学习新的拓扑。

当环路上EAPS域中的从节点在发现它的任意端口出现故障时，从节点将立刻向主节点发送linkdown的控制帧。主节点在收到linkdown帧后，将进入环路故障状态，同时打开它的从端口；主节点还要刷新它的桥接表，向环路上所有节点发送让它们刷新各自桥接表的控制报文，然后各个节点学习新的拓扑。

虽然EAPS定义了较为完善的主节点和从节点故障发现和处理机制，但在实际应用中EAPS技术也存在一些缺点：EAPS技术并没有从根本上摆脱QinQ的局限性，以太环网上的节点数目达到一定规模会导致调度次数过多致使丢包概率增大，业务的QoS难以保证，EAPS对节点规模的限制使得其造扩展性方面受限；EAPS只能采用环形组网方案，在网络结构的灵活性上受限。并且EAPS环网不具备公平性算法，仍采取尽力传递的算法，不适合承载对实时性要求较高的业务；最后，出于规避专利的考虑而使得各厂家在EAPS技术上的实现方法互不相同，造成了不同系统间互通的困难。

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，本质上是一种基于IP/MPLS和以太网技术的二层虚拟专用网(VPN)技术。

VPLS技术的核心思想是利用信令协议在运营商边缘路由器(PE)之间建立及维护伪线(PW)，并利用PW连接同一个VPLS域中的所有节点，使多个局域网在数据链路层被整合为一个网络，向用户提供模拟的点到点、点到多点、多点到多点的以太网业务。大规模部署时，还可采用层次化的VPLS方案。

在VPLS技术构建的电信级城域网络中，不同地理位置的站点通过为用户建立的2层VPN互联。VPLS技术可通过SDH/SONET的OAM或监测信号丢失(LOS)、双向转发检测(BFD)、以太网的LOS、远程接口调试(RDE)等机制来及时发现链路故障。VPLS技术能在网络中端点之间实现小于50ms的故障切换时间。

从上面VPLS的技术特征来看，VPLS在报文封装和透传上拥有比较明显的优势，但是从未来运营角度来讲，VPLS的缺点也比较明显：VPLS要求城域网全程部署，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；由于VPLS标准分别由不同厂商发展，在信令协议上的不同选择导致不同厂商间VPLS设备间的互通性较差，限制了VPLS在运营商城域网的应用；由于VPLS是通过在二层网络上采用复杂的三层协议建立信令，导致协议栈的层次和复杂性大大增加，也提高了VPLS设备的成本。

T-MPLS

T-MPLS是ITU—TSGl5定义的基于MPLS技术的一个面向连接的包传送技术，是MPLS从核心网络向城域网和接入网的自然延伸。是将数据通信技术同电信网络有效结合的一种技术。

T-MPLS通过传送网络传输，能够支持点到点、点到多点以及多点到多点业务。在技术实现上，简化了MPLS复杂的控制协议族和数据平面，去掉了不必要的转发处理，并增加了电信级的保护倒换和OAM功能，去掉了部分与传送无关的IP处理功能，降低了传输的复杂性和成本。

在T-MPLS业务承载中，所承载业务和控制网络是完全独立的，并不限定要使用某种特定的控制协议或管理方式。T-MPLS承载的客户信号可以是IP/MPLS，也可以是以太网。由于其连接具有较长的稳定性，使得他可具有传送网络所必备的保护倒换和OAM等功能特性。

T-MPLS的数据转发面是MPLS的一个子集，数据的传输是基于T-MPLS标签进行转发的。作为一种面向连接的技术，T-MPLS可以看成是MPLS在传送网的应用，T-MPLS对MPLS数据转发的某些复杂功能进行了简化，并增加了传送风格的面向连接的0AM和保护恢复的功能，将ASON/GMPLS作为其控制平面。T-MPLS保护方式主要有线性保护倒换(G.8131)和共享保护环(G.8132)两种方式。

PBB/PBT

PBB/PBT是由北电网络推广的新型以太网技术，PBT（ProviderBackbone-Transport）技术源自于IEEE802.1ah所定义的PBB（ProviderBackbone Bridge），即MAC-in-MAC技术。

MAC-in-MAC是一种基于MAC堆栈的技术，通过将用户MAC封装在运营商MAC之中作为内层MAC加以隔离，有效避免了传统以太网的平面结构带来的MAC地址学习与泛滥、STP协议相互影响等安全隐患，增强了以太网的扩展性和业务的安全性。

PBT是PBB/IEEE802.1ah标准规范的技术演进，通过在相关设备上屏蔽传统以太网技术的非电信级应用特性(如MAC学习、广播机制、STP等)，并结合新一代以太网技术标准，将以太网由传统的无连接的技术改造为一种面向连接的隧道技术。

PBT可为以太网提供面向连接的转发模式，使运营商能够依据业务需要规划运营级以太网链路，实现有保证的确定性转发以支持用户SLA。

PBT技术的关键优势主要包括可提供运营级冗余保护；较高的运营商网络利用率以及多业务支持能力，并且能够和运营商的现有网络设施友好互通。

RPR

RPR是IEEE802.17定义的一种MAC层协议。RPR采用环形组网方式，在环形连接上的各节点通过该协议实现信息的传输。RPR作为吸收了以太网和SDH网络优势的技术，又可以分为基于SDH/Sonet的RPR和基于WAN/LAN物理层的RPR。

RPR节点设备的操作包括信息的插入、转发和剥离。在收发两个方向上可以同时传输信息，使网络带宽获得最大限度的利用。在有关链路信号降级或发生光纤故障时，RPR节点会自动、快速(小于50ms)实现环回。RPR既提供了自愈保护,实现了高可靠性，同时也解决了网络的灵活性和效率等问题。

RPR的优势，主要表现在通过多种宽带复用机制，提高了数据业务传输能力；并且其通过二层环保护倒换机制，能够实现50ms环保护倒换功能。

RPR虽然在带宽效率、保护机制和业务提供上具有优势，但由于IEEE802.17标准本身是为单个物理环或逻辑环设计的MAC层技术标准，因此在跨RPR环时必须终结，对实现跨环业务的端到端宽带管理能力不足，必须融合其他多种技术来协助构建复杂网络拓扑，这就给网络建设、运维等工作都带来了困难。

对运营商选择

电信级以太网技术的建议

电信级以太网产品正在走向成熟，运营商出于降低CAPEX/OPEX和优化业务承载的考虑，选择电信级以太网来构建其城域网也越来越普遍，但由于电信级以太网产品的开放性和面向业务的特征，致使其产品在实现技术上采取了多种途径，因而在产品成本、部署方案和技术标准上呈现出多种形态。如何选择适合自己的城域电信级以太网产品，成为每一个电信运营商必需面对的问题。对电信运营商而言，电信级以太网产品的选择，应遵循以下几点原则。

成本原则

运营商选择电信级以太网，是意图通过以太网产品的价格优势，来降低其城域网的CAPEX和OPEX，但电信级以太网产品在集成了传统以太网产品即插即用和操作维护简单的同时，为提高电信级的可用性而加入的电信级可靠性、QoS、安全、以及电信级可管理等电信应用性能后，其价格也许将不再如传统以太网产品那样"廉价"。虽然目前电信级以太网产品在实现技术和支持厂家方面众多，但不同厂家的系统在互通性上却不甚理想，间接地提高了电信运营商部署城域网产品的成本。

因此电信运营商在选择以太网产品时，需综合考虑电信级以太网产品的部署价格以及未来网络升级和维护运营的成本，避免形成设备孤岛。

技术原则

电信级以太网产品的选择，必需考虑其产品对运营商自身的技术适用性。

运营商的网络规模不同，所承载的业务类型不同，这也就决定了运营商在选择适合自己的电信级以太网技术时，必须综合考虑上述因素。同时应秉持技术简单化的原则，避免因电信级以太网的部署，使得运营商网络的层级变得过于复杂，这就背离了电信级以太网技术应用的初衷。

标准化原则

电信级以太网产品的特点，决定了其在面向承载业务实现时所采用技术的多样性，也正是这种多样性，为不同厂家系统的互通带来了困难。

因此，运营商在选择电信级以太网产品时，应注意产品所遵循的标准。在电信级以太网产品的标准方面，首选采用符合ITU-T标准的产品，一方面ITU-T的规范管理更具权威性，并且当前符合IEEE标准电信以太网产品也有向ITU-T靠拢的趋势。另外，MEF的测试认证也是运营商选择电信以太网产品的重要依据。

电信级以太网发展展望

电信运营商之所以乐于用电信级以太网技术来构建其城域网，除了电信级以太网在降低运营商CAPEX和OPEX上的优势外，更在于电信级以太网技术的面向业务定位。因此，决定电信以太网未来技术发展和应用前景的，也必然是运营商所开展的业务，也就是说电信级以太网未来承载的业务决定了其未来的发展方向。

从目前电信运营商的城域网业务发展来看，未来电信级城域以太网的技术要适应数据业务发展的需求，并要有助于降低运营商的CAPEX/OPEX，具备协议简单、便于管理的优势。目前仍看不出有特定技术一统天下的趋势，这是因为不同的技术都有各自的出发点和它所针对的问题，每个技术都可能在一定的领域存在和发展。运营商的网络是在演进中的，其网络演进的目标取决于以后业务的开展，是业务驱动和市场驱动的复合体。

在当前情况下，随着运营商网络对以IPTV为代表的视频类业务承载需求的不断增加，未来城域网的发展趋势是大容量，并具备业务识别和差异化服务能力。在这种情况下，电信级以太网产品的发展也必须顺应这种趋势，在Qos、业务调度和可靠性上适应运营商网络演进的需求。

另一个方面，随着运营商网络融合和业务融合进程的不断加剧，越来越多的运营商期望其网络能够减少层次，并能够承载多种业务。因此电信级以太网产品也必须满足运营商网络和业务融合的需求。在这方面，为了迎合网络融合的大趋势，MEF制定了一个流量管理规范-MEF14，其目的是使融合业务能够在电信级以太网基础设施上得到支持。这一规范对电信级以太网的未来市场非常重要，它现在已经成为表征电信级以太网能够支持重要融合业务的一个标杆。

未来电信级以太网技术的发展取决于运营商业务发展的需要，服务差异化和业务承载的融合化是未来以太网产品的发展趋势。运营商在选择适合自己的电信级以太网技术时，要综合考虑成本原则、技术原则以及标准化原则，以尽最大可能降低部署和运营成本。在当前情况下，服务差异化和业务承载的融合化是电信以太网的发展目标。